CN100358245C - 无线电收发信机 - Google Patents

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Abstract

诸如移动电话的一个无线电发射机运行于一个TDMA系统中。根据设备外壳的温度、其剩余电池寿命或者其操作模式来调整被分配用于从所述设备的发射的时隙数。

Description

无线电收发信机
本申请是申请人艾利森电话股份有限公司于2000年10月4日提交的发明名称为“无线电收发信机”的中国专利申请的00817063.0的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种无线电收发信机，特别是用于其中数据能够被以可变速率发射的系统。更具体地，本发明涉及一种为了将一个希望的收发信机操作参数维持在一个希望的范围内，而控制数据发射速率的方法。
背景技术
在许多现有的或者建议的数字无线电通信系统中，例如诸如GSM/EDGE的TDMA系统、诸如那些在IS95中定义的CDMA系统或者宽带CDMA(W-CDMA)系统中，存在移动终端以可变速率发射数据的可能性。一般来说，在给定可用系统容量的情况下，希望终端以可能的最高数据速率进行发射。
JP-A-9-326749公开了一种用于TDMA系统中的移动通信设备，其中分组数据能够或者被连续(即在TDMA系统的所有三个时隙中)发射，或者间歇(即只在三个TDMA时隙中的一个或两个中)发射。设备根据位于该设备的包括放大级的能量模块附近的温度传感器所检测到的温度而在连续和间歇模式之间切换。
不过，这需要使用一个独立的温度传感器，这当然会增加设备中的部件数量。
此外，它只关心设备的电子部件的温度，这不是用户所关心的最重要的因素。
US 5519886公开了一种用于在发射过程中控制移动通信设备温度的方法和设备。该方法包括检测通信设备一个特定部分的温度，并且当测量到一个不可接受的温度时就修改一个数据通信协议。为了减小温度影响，导致发射或者发射的一部分被延迟，或者消息被分段。
US 5870685提供了用于根据电池供电的移动台的电池容量来控制该移动台操作的方法和设备。移动台监视其电池的容量，以确定它是否降低到多个阈值容量值中的任何一个之下。当电池容量下降到这些阈值中的最高值之下时，移动台发送一个注册取消消息到服务系统，然后为了保存功率而禁止发射操作。
EP 0407367公开了一种用于在数字移动无线电系统中动态分配时隙给连接的方法和设备。该方法包括允许一个数字移动无线电系统将一个无线电信道上的同时连接的最大数提高到一个帧中可用时隙数之上。
发明内容
一种操作运行于定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视对于收发信机用户的舒适有直接影响的收发信机的一部分的温度；以及
根据所监视的温度来控制多个被分配用于从所述收发信机发射的时隙。
根据本发明的另一个方面，一种操作运行于定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视对于收发信机用户的舒适有直接影响的收发信机的一部分的温度；以及
根据所监视的温度来控制多个被分配用于在所述收发信机中接收发射的时隙。
根据本发明的又一个方面，一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视对于设备用户的舒适有直接影响的设备的一部分的温度的一个温度传感器；以及
用于根据所监视的温度来控制多个被分配用于从所述收发信机的发射的时隙的控制器。
根据本发明的再一个方面，一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视对于设备用户的舒适有直接影响的设备的一部分的温度的一个温度传感器；以及
用于根据所监视的温度来控制多个被分配用于在所述收发信机中接收发射的时隙的控制器。
根据本发明的还有一个方面，一种操作运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视收发信机中的温度；
根据所测量的温度来控制收发信机的内部操作；以及
还根据相同的所监视的温度来控制多个被分配用于从所述收发信机的发射的时隙。
根据本发明的还有一个方面，一种操作运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视收发信机中的温度；
根据所测量的温度来控制收发信机的内部操作；以及
还根据相同的所监视的温度来控制多个被分配用于在所述收发信机中接收发射的时隙。
根据本发明的还有一个方面，一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视设备内部的温度的一个单一温度传感器；以及
至少一个控制器，用于根据相同的所监视的温度来控制设备的内部操作以及被分配用于从所述收发信机的发射的多个时隙。
根据本发明的还有一个方面，一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视设备内部的温度的一个单一温度传感器；以及
至少一个控制器，用于根据相同的所监视的温度来控制设备的内部操作以及被分配用于在所述收发信机中接收发射的多个时隙。
本发明涉及一种设备及其控制方法，其中根据对于用户舒适有直接影响的所感觉的温度来确定数据被发射的速率。例如，所感觉的温度可以是设备包装的温度。
此外，根据本发明，温度传感器可以有在该设备中的双重功能。例如，温度传感器还可以检测到该设备中的一个显示器的温度。作为另一个例子，温度传感器还可以检测到该设备内的一个晶体振荡器的温度。
本发明还涉及一种设备及其控制方法，其中根据该设备电池的剩余容量来确定数据被发射的速率。这可以通过直接检测剩余电池容量来达到。可替代地，可以根据设备的过去使用率的测量来估计剩余电池容量。例如，过去的使用率可以被确定作为其中设备发射数据的时隙数或者其中设备接收数据的时隙数或者二者之和的函数。可替代地，终端的电流消耗可以被用作过去的使用率以及剩余电池容量的测量。
如果剩余电池容量低，则可以减小数据被发射的速率。
本发明还涉及一种设备及其控制方法，其中根据设备的操作模式来确定数据被发射的速率。例如，移动通信设备可以操作在利用扬声器的免提模式，并且在这些模式中，数据被发射的速率可以相应地改变。
优选地，在本发明的所有方面中，数据被发射的速率被根据TDMA或者类似帧结构中被分配用于这种发射的时隙数来确定。因此，本发明应用于利用TDMA接入方法的所有系统，包括例如D-AMPS、GSM、PDC及其改进设计。
在移动设备本身内有利地进行减小数据发射速率的决定。然后，设备最好是将该决定发信号给基站或者其它类似的控制器。
附图说明
图1表示根据本发明的一个方面的移动电话。
图2是图1中电话内部部件的示意表示。
图3表示从根据本发明的设备的第一发射。
图4表示从根据本发明的设备的第二发射。
图5表示用于根据本发明的设备的温度对时间的图。
图6表示根据本发明的方法的流程图。
图7表示用于根据本发明的设备的电池容量对时间的图。
图8表示从根据本发明的设备的第三发射。
具体实施方式
图1表示总体上是传统形式，除了这里进一步描述的之外的移动电话100。众所周知，电话100有一个外壳101，其含有一个例如液晶显示器的显示器102和键盘103。本发明适用于任何设备，尤其是任何便携式无线电通信设备。
如下面将进一步描述的，根据所测量的电话温度来控制电话。电话100配备有一个或多个传感器，例如用于检测外壳101温度的温度传感器，其中它典型地由用户所持有，或者用于检测显示器102的温度的温度传感器，或者用于检测键盘103温度的温度传感器110，这是由于在使用设备时，显示器和键盘通常靠近用户的脸部。还可以提供检测电池104的温度的温度传感器107。这样，设备可以包括至少一个传感器，其检测由于例如被用户接触而对用户的舒适有直接影响的设备的一部分的温度。
图2是电话100内电子电路的一部分的示意表示。只是为了说明的目的，该电路包括一个处理器111以及其它集成电路、滤波器112和功率放大器113以及到电池104的接线。作为连同图1所提到的温度传感器的补充或者替代，电话100可以配备一个或多个检测这些部件的任何一个的温度的传感器。
有利地，所使用的温度传感器可以有双重功能。例如，显示器109可以包括一个还用于控制其对比度的温度传感器。可替代地，为了补偿其性能的变化，该设备可以包括一个用于检测电子电路内的晶体振荡器温度的传感器。
图3表示设备在其中运行的一个TDMA结构。例如，设备可以是一个GSM电话或者任何其它运行于TDMA系统或者其中数据被在时隙中发射的任何其它系统中的终端。在GSM的情况下，每个帧被划分成八个时隙，编号为0-7。在图3所示的情况中，设备在八个时隙中的三个(即时隙5、6和7)中是激活的。
相反，在图4所示的情况中，设备只在八个时隙中的一个(即时隙6)中是激活的。
为了说明这对于由设备必须消耗的功率所造成的区别，将使用关于以3V功率操作的GSM电话的某个数据。这种设备通常在不发射时消耗0.3W。当设备以全功率发射时，发射器使用1.5A的峰值电流。对于3V电压，给出4.5W功能。大约2W的功率被发射通过天线，留下2.5W的热量要耗散。
当电话在八个时隙中的3个时隙上发射时，消耗的平均功率因此是：
0.3+2.5×3/8＝1.24W
相反，当电话用八个时隙中的一个发射时，所消耗的平均功率是：
0.3+2.5×1/8＝0.61W
如果一个高功率被作为热量耗散长时间段，则电话的温度将对于用户不舒适地升高。
当然可以通过降低发射信号的功率来减小消耗的功率。但是，为了获得可接受的信噪比或者载噪比，通常基本上以相对高的功率等级来发射信号，这不可避免地意味着需要消耗一个确定的功率等级。
因此，当网络(例如通过基站)指示移动终端以一个特定升高的发射功率操作时，它可能同时指示该终端在减小数量的用于发射和/或接收的时隙中操作。利用这种方法，可以控制设备中消耗的总功率，并且其温度被维持在可接受的限度内。
类似地，如果确定终端应当以降低的功率操作，则它可以操作在增加数量的用于发射和/或接收的时隙中。
图5表示由例如位于设备外壳上或者靠近该外壳的温度传感器所测量的设备的温度的时间关系曲线图。在时间t11中，设备在例如每个帧的八个时隙中的三个中发射，并且设备的温度升高(线114)。当温度达到一个预定阈值T1时，设备自动停止以这个高速率发射数据，并且减小其发射速率，以便在时间t12中(线115)，它在一个帧的八个时隙中的两个中发射。在这个时间中，设备以它能够耗散的速率产生热量，并且温度稳定。在时间t13(线116)中，它还减小其发射速率并且只在例如一个帧的八个时隙中的一个中发射。然后，由于设备以低于它能够耗散的速率产生热量，所以设备的温度降低。
图6表示控制移动设备操作的方法的流程图。该过程从步骤123开始，其中设备在每个帧的确定数量(n)的时隙中发射。通常根据系统容量等希望设备在系统所允许的尽可能多的时隙中发射。因此数量n可以是由电话本身根据温度或某些其它固有标准确定的一个限制。在步骤124，判定是否符合一个第一特定标准。例如，在参考图5所描述的情况中，判定设备被感觉的温度是在阈值温度还是在该温度之上。如果没有满足标准，则过程转到步骤125，并且将数量n减少1。这样，例如，如果设备最初在每个帧中的三个时隙中发射，则在步骤125之后，它在每个帧中的两个时隙中发射。
如果在步骤124，没有满足标准，则过程转到步骤126。在步骤126，判定是否满足第二标准。例如，在参考图5所描述的情况中，判定所感觉的设备温度是否低于第二阈值温度。如果满足该标准，即设备现在足够冷，则过程转到步骤127，并且将数量n加1。这样，例如如果设备最初在每个帧中的三个时隙中发射，则在步骤127之后，它在每个帧中的四个时隙中发射。
如果在步骤126，没有满足标准，则过程返回到步骤123。
如上所述，由移动设备根据固有的标准来确定其中移动设备能够发射的时隙的最大数。不过，由于实际上时隙是由系统分配给设备的，所以在本发明的优选方面中，终端或者移动设备以恰当协议的发送一个消息(例如在GSM或其它蜂窝电话的情况中，到基站)，请求减小所分配的时隙数。
如上所述，设备在其中发射的时隙数可以被调整以控制设备一部分的温度。不过，其它因素也可以被控制。作为一个替代，剩余电池容量可以是一个因素。例如，用户优选地可以通过相对低的速率发射数据而进行比以相对高速率发射数据(如果它导致电池在短时间后用尽)更长时间的通话。可以提供允许用户输入其愿望(如他希望进行的通话长度)的装置。如果所用时隙数少的情况下，剩余电池容量足够允许希望的通话长度，则时隙数可以被恰当地控制。
图7表示例如利用一个传统方法测量的设备的电池容量的时间曲线图，如测量电池提供的功率及其温度。在开始阶段，(线147)，设备在备用模式，并且电池容量维持接近100％。然后，在时间t21，设备在比如每个帧的八个时隙中的三个中发射，并且电池容量迅速下降(线148)。当温度达到一个预定阈值X时，设备自动停止以这个高速率发射数据，并且降低其发射速率，以便在时间t22(线149)，它只在比如每个帧的八个时隙中的一个中发射。这样，电池寿命(即到剩余容量到达零的时间)被延长。
作为设备温度或者剩余电池寿命直接测量的一个替代，可能间接估计这些因素。
图8示意地表示(线154)设备在一个时间段(可以任意地被划分成为时间单元(tu))上在其中发射数据的时隙。一个可能是计算发射时隙的总数155，如图8中由运行总值1、7、12、17等所指示的。发射时隙总数给出剩余电池寿命的一个可接受的估计。一个替代是计算每个时间单元中发射时隙总数156，即在图8中，6个时隙/tu、5个时隙/tu、5个时隙/tu等。这提供了设备温度的一个可接受估计。
另一个替代是提供检测提供给设备或者其重要部件(如发射器部分、接收器部分和/或基带部分)的电流的测流计。所检测的电流可以在时间上积分，并且总数给出设备温度的一个估计，这是由于它涉及其中所耗散的热量。
这样，就可以根据以这些方式获得的温度或电池容量的估计来控制设备能够在其中发射的时隙数。
还可以根据诸如设备操作模式的其它因素来控制设备能够在其中发射的时隙数。例如，设备可以是能够操作在利用扬声器的免提模式的电话。在这种情况下，设备可以使用更多功率，并且因此有利地是为设备设置能够在其中发射的时隙数的上限，以便电池寿命不被不希望地进一步缩短。然后，可以提供检测免提操作的装置。例如，当设备靠近用户头部时，一个接近开关可以被提供。
作为另一个例子，设备可以是操作于便携式手持模式或者来自一个主电源的电话。在这种情况下，当设备操作来自主电源时，可以较少地考虑设备的电池容量和温度。可替代地，如果设备可以操作在没有扬声器的免提模式，例如用于数据传送或者利用一个听筒，则设备的热量也可以是较少关心的，这是由于它不靠近用户头部。这这些情况中，有利地是对用户能够在该模式中在其中发射数据的时隙数设置一个更高的上限，并且当设备被手持时设置一个更低的上限。
然后，可以提供检测免提操作的装置。例如，可以提供装置来检测一个听筒何时被插入或者一个接近开关被提供来检测设备何时靠近用户头部，并且减少用于这种情况中的时隙数。
此外，在RF单工系统中，设备不能同时发射和接收。例如，在利用多时隙容量的使用TDMA接入方法的系统(如GPRS)中就是这样。在这种情况下，有利地是为设备能够在其中发射数据的时隙数设置一个上限，以便更多时隙可以用于接收数据，反之亦然。
以上描述了这样的系统，其允许为了满足确定的性能目标而根据设备的固有标准来控制无线电通信系统的发射。尽管主要参考控制可以从移动设备发射数据的速率来描述了本发明的不同方面，但是任何相同的标准都可以用于确定在移动设备中可以接收数据的速率，并且本发明还适用于其它无线电通信设备。因此，这里使用的术语无线电收发信机指能够发射或接收信号的任何设备。

Claims (14)

1.一种操作运行于定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视对于收发信机用户的舒适有直接影响的所述收发信机的一部分的温度；以及
根据所监视的温度来控制多个被分配用于从所述收发信机发射的时隙。
2.一种操作运行于定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视对于收发信机用户的舒适有直接影响的所述收发信机的一部分的温度；以及
根据所监视的温度来控制多个被分配用于在所述收发信机中接收发射的时隙。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述收发信机构成一个移动通信设备的一部分，并且温度是所述设备外壳的温度。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述收发信机构成一个移动通信设备的一部分，并且所述温度是所述设备的显示器的温度。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中收发信机构成一个移动电池供电的通信设备的一部分，并且所述温度是所述设备的电池的温度。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中通过发送一个消息到无线电通信系统来控制被分配的时隙数。
7.一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视对于所述设备的用户的舒适有直接影响的所述设备的一部分的温度的一个温度传感器；以及
用于根据所监视的温度来控制多个被分配用于从所述收发信机的发射的时隙的控制器。
8.一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视对于所述设备的用户的舒适有直接影响的所述设备的一部分的温度的一个温度传感器；以及
用于根据所监视的温度来控制多个被分配用于在所述收发信机中接收发射的时隙的控制器。
9.一种操作运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视收发信机中的温度；
根据所测量的温度来控制收发信机的内部操作；以及
还根据相同的所监视的温度来控制多个被分配用于从所述收发信机的发射的时隙。
10.一种操作运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的方法，该方法包括：
监视收发信机中的温度；
根据所测量的温度来控制收发信机的内部操作；以及
还根据相同的所监视的温度来控制多个被分配用于在所述收发信机中接收发射的时隙。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中收发信机构成一个移动通信设备的一部分，并且所述温度是所述设备内的一个晶体振荡器的温度，并且被用于补偿其性能中的变化。
12.如权利要求9或10所述的方法，其中收发信机构成一个移动通信设备的一部分，并且所述温度是所述设备显示器的温度，并且被用于控制所述显示器。
13.一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视所述设备内部的温度的一个单一温度传感器；以及
至少一个控制器，用于根据相同的所监视的温度来控制所述设备的内部操作以及被分配用于从所述收发信机的发射的多个时隙。
14.一种包括可运行于一个定义了多个时隙的无线电通信系统中的无线电收发信机的无线电通信设备，该设备包括：
用于监视所述设备内部的温度的一个单一温度传感器；以及
至少一个控制器，用于根据相同的所监视的温度来控制所述设备的内部操作以及被分配用于在所述收发信机中接收发射的多个时隙。
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