CN100490360C - 接收第一频带上的数据及监控第二频带的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接收信号的方法，根据本发明一个实施例，其包括在一第一时隙(T110)期间接收第一频带上的一组数据值，及在第一时隙后的一第二时隙(T130)期间接收在该第一频带上的另一组数据值。在第一与第二时隙之间，所述方法包括对在第二频带上接收到的信号采样并存储所述采样(T120)。基于该等采样来计算接收信号的质量值(T140)。

Description

接收第一频带上的数据及监控第二频带的方法及设备

相关申请案

本申请案主张2002年11月7日申请的美国临时申请案第60/424,753号的优先权。

技术领域

本发明涉及无线通讯。

背景技术

用于无线蜂窝式电话的网络通常包括一组与移动单元进行无线通讯的固定基站。在一些情况下，个别基站可能在地理上彼此分离。在另一些情况下，一个以上基站可能出现在一个位置。举例来说，一个站点可能有三个不同的发送器，每一个发送器都覆盖一个水平面的不同120度宽的扇区。在另一个实例中，一个站点具有六个发送器，每一个发送器都覆盖一个水平面的不同60度宽的扇区。所布置的基站除了定向以外，其特征(如传输频率)也可能不同。

虽然移动单元通常配备于蜂窝式电话中，但是其它装置也可装备有支持用网络传送声音和/或非声音数据的移动单元。这些装置包括个人数字助理(PDA)、具有集成或附属无线调制解调器(如以PCMCIA卡形式)的便携式或笔记本电脑及其它电子消费装置。移动单元也可配备于在大体固定的位置处操作的装置中，诸如无线本地环路(WLL)单元、销售点(POS)单元或其它家用或商用器具。

在操作期间，移动单元通常处于两种模式中的一种中。当移动单元不参与通讯会话(如开始或接收到电话呼叫之前，或在电话呼叫结束之后)时，其以闲置模式操作。处于闲置模式时，移动单元为用于指示来话的传呼消息听取一选定信道(如一特定频带、代码信道和/或时隙)。在闲置模式期间，移动单元也可从网络接收控制信息(或将此信息传输至网络)。当接收到指向移动单元的传呼消息之后，或当用户开始电话呼叫或其它通讯会话(如对支持电子邮件和/或因特网访问等活动的数据传输访问的请求)时，移动单元进入专属模式。

对于便携式电子装置(如移动单元)来说，一般希望增加该装置在需要更换电源或充电之前可使用的时间周期。在移动单元的子系统中，射频(RF)子系统通常是最耗功率的。因此，一般希望限制RF子系统的通电时间量。

目前用来减少闲置模式期间RF子系统的通电时间的一项技术是不连续接收技术。举例来说，一个使用这种技术的系统可配置成使得指向一特定移动单元的传呼消息将仅在某预定时间间隔内通过网络传输。因此，处于闲置模式的移动单元的RF子系统仅需要在该等预定时间间隔期间加电并准备接收且在其它时间可断电。

有时，人们希望移动单元在不同信道上听取传呼消息。举例来说，移动单元所监控的信道的传播路径可能发生变化(如当移动单元相对于信道传输基站从一个位置移到另一个位置时)，导致选定信道的接收可能变得不可靠。为了使移动单元和/或网络能测定是否一个不同基站及哪一个其它基站应当传输指向移动单元的传呼消息，移动单元通常监控与其它基站相关的信道质量。通常在闲置模式(如支持连续接收传呼消息及其它传播信息的能力)和专属模式(如支持在移动单元与网络之间继续通讯会话的能力)下都执行此监控。

监控其它信道质量的任务也许会引起问题。举例来说，在闲置模式中，此任务也许增加了RF子系统保持通电的时间比例，因此减少了两次电池充电之间的操作时间。在专属模式中，花在监控其它信道质量上的时间可能会与执行声音和/或非声音数据传输等其它在线任务所需的时间产生冲突。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种信号接收方法包括在第一时隙期间接收第一频带上的第一组数据值，且在第一时隙后的第二时隙期间接收第一频带上的第二组数据值。在第一与第二时隙之间，该方法包括对第二频带上接收的信号采样并存储所述采样。基于所述采样来计算接收的信号的质量值。在此方法的一些实施中，基于所存储的采样对接收的信号的质量值进行的计算允许RF子系统的通电时间减少(且允许相应减少功率消耗)。在其它实施中，基于所存储的采样对接收的信号的质量值进行的计算使得RF子系统可用于其它用途。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的方法的流程图。

图2是具有分成8个时隙的n个频带及帧的TDMA/FDMA系统的图。

图3是由GSM BCH所占据的时隙。

图4是GSM BCH的时隙0的51帧多帧的图。

图5是用于GSM传呼组的两个连续传呼块的时序图。

图6是根据图1的方法的实施流程图。

图7是根据本发明一个实施例的方法的应用的时序图。

图8是根据本发明一个实施例的方法的应用的时序图。

图8A是施加给具有10毫秒代码周期的UMTS导频信号的1毫秒采集周期的一个实例。

图9是根据本发明一个实施例的设备的方块图。

图10是根据本发明一个实施例的设备的方块图。

图11显示位于GSM网络的上行链路带及相应的下行链路带的时隙之间的偏移。

图12是GSM基站与移动单元间的通讯会话的三个突发的时序图。

图12A是将根据本发明一个实施例的方法应用到图12中所示情形的时序图。

具体实施方式

在诸如用于蜂窝式电话的网络的一个多路访问网络中，分配给该网络的频谱可以几种不同方法分成复数个独立信道。在TDMA(时分多路访问)网络中，将时间分成复数个不重叠时隙的交叉组，在不同时隙组上具有不同的有效信道。在FDMA(频分多路访问)网络中，网络的频率分配被分成复数个频带，在不同频带上具有不同的有效信道。在CDMA(码分多路访问)网络中，藉由使用一种或一种以上正交或近似正交码来编码，每一信道上的通讯都与其它信道(其可能同时且在同一频带上有效)上的通讯不同。

图1是根据本发明一个实施例的方法的流程图。任务T110接收第一频带上的一组数据值。任务T120(在任务T110后执行)对在第二频带上接收的信号采样。任务T130(在任务T120后执行)接收第一频带上的另一组数据值。任务140(也在任务T120后执行)基于第二频带上接收的信号的采样来计算接收信号的质量值。接收信号的质量值接着可局部施加和/或传输至另一个用于评估的实体(如网络)。可提供图1中所示方法的实施来支持访问一个以上无线网络，支持监控一个以上无线网络，和/或支持不同网络间的移交。

一个GSM兼容网络根据由欧洲电信标准协会(ETSI，Sophia Antipolis，法国)公布的全球电信系统(GSM)标准进行操作。此网络既是TDMA网络又是FDMA网络。在GSM兼容网络中，每一时隙的长度都为15/26毫秒(约0.577毫秒)且标记为数字0到7。一组从0到7的8个时隙称为一个帧且长度为120/26毫秒(约4.615毫秒)，且每一通信信道都被指配至一特定时隙号。在频域内，分配给网络的频谱分成多个集中在间隔200kHz的载频处的频带，每一信道被指配至一个特定频带，其上行链路频带与下行链路频带间隔45MHz。举例来说，2×25MHz的分配可分成125个双工频带(每一个都携带多达8个双工物理信道)。图2是具有分成8个时隙的n个频带及帧的TDMA/FDMA方案的一个实例。

当启动一GSM兼容移动单元时，其选择并预占(即监听传呼消息)一配置成广播信道(BCH)的下行链路频带。如图3所示，BCH频带在其第一时隙(时隙0)上载有几个不同逻辑控制信道：频率校正信道(FCH)、同步信道(SCH)、广播控制信道(BCCH)及公共控制信道(CCCH)。这些逻辑控制信道根据每隔51帧便重复的多帧时间表(包括一闲置帧)进行传输。图4是一个此类时间表的实例。为了避免彼此干扰，相邻基站(或扇区)通常在不同频带上携载其BCH。

传呼消息作为块在传呼信道(PCH)上传输。传呼信道是一个逻辑信道，其为CCCH的一部分。每一传呼块都占据4个连续帧的时隙0，且为了接收完整的传呼消息，移动单元必须接收整个块。每一传呼块都具有一传呼组号，且每一移动单元也被指配一个传呼组号。指向移动单元的传呼消息在属于其传呼组的传呼块中传输，且移动单元无需接收不属于其传呼组的传呼块。

一特定传呼组的下一个传呼块可能在2至9多帧的间隔后出现，如在BCCH上传播的系统参数BS_PA_MFRMS的值所指示。因此，处于闲置模式的移动单元的RF接收电路应该大约每隔470毫秒至2.1秒便加电且准备接收传呼块(图5)。在这些间隔之间，RF接收电路可断电来减少功率消耗。

如上所提及，希望移动单元监控与其它附近基站相关信道的质量。此监控可包括测量在这些信道上所接收的信号的功率级。设计BCH来为这些测量提供基础。BCH的每一时隙都包括一数据突发或空位突发，使得每一时隙都有效且无时隙闲置。因此，移动单元可异步(即无需得到传输基站的同步)测量BCH的接收信号质量。

除参数BS_PA_MFRMS的值以外，BCCH还载有识别邻近基站携带其BCH的频率的消息。如果测定(由移动单元和/或网络)与其它基站相关的信道比移动单元目前所预占的信道更合适，那么移动单元将改而预占该信道。

在专属模式期间，对其它信道质量的监控也在继续。如果测定(由移动单元和/或网络)与其它基站相关的信道比目前携带通讯会话的信道更合适，那么执行移交操作，其中与移动单元的通讯会话将切换至新基站。因此，相同通讯会话内未来的数据突发可能会在不同信道或甚至不同频率上接收。

最近，定义UTMS(全球移动通信系统)操作的3GPP标准已经公布(UTMS标准也由ETSI公布)。UMTS网络是也可能具有TDMA和/或FDMA结构的CDMA网络。可与GSM或UMTS网络进行通讯的移动单元称为多无线电访问技术(multi-Radio Access Technology)移动单元。在至少一些实施中，UMTS网络可与GSM网络在地理上(例如具有邻近的或甚至重叠的覆盖范围)并存。

GSM标准最近的变化(如技术规范05.08，重新编号为45.008)允许从GSM网络移交至UTMS网络。这些标准要求连接至GSM网络的多无线电访问技术单元执行一来自该网络的指示来为可能的再次选择或移交而评估周围的UMTS单元(除了周围的GSM单元以外)。

如上所述，对GSM网络内与邻近基站相关信道的质量的监控可与异步功率测量一起执行。对于UMTS网络内与基站相关的信道来说，根据在命名为RSCP(接收信号码功率)的质量参数值与在BCCH上接收的阈值之间所做的比较来评估信道质量。RSCP参数本身是其它两个参数的函数：

RSCP＝RSSI×CPICH Ec/Io

参数RSSI(接收信号强度指标)基于异步测量且可在无同步信息的情况下被评估。不幸的是，参数CPICH Ec/Io——CPICH(公共导频信道)的导频能(pilot energy)与总能的比值(Ec/Io)——是同步测量。为了评估CPICH Ec/Io，必须识别每一个待评估的导频信号的代码同步(code timing)。

3GPP标准规定CPICH可利用512个不同主扰码中的一个编码。每一代码的典型序列都具有38,400个芯片的长度及10毫秒的周期。这些标准还规定与GSM网络进行通讯的多无线电访问技术移动单元可具备三种不同监控频率，并具备多达32个用以设置每一频率的独特扰码(unique scramblingcode)、总数最多达64个的UMTS基站。因此，在短时间周期内(如在30秒加电时间内)，可要求多无线电访问技术移动单元测定多达64个不同扰码解扰的同步。

为了设置每一扰码，必须评估许多不同的同步假设。然而，希望减少RF子系统的有效时间来节省功率，且希望避免干扰移动单元的其它操作。

在根据图1中所示本发明一个实施例的方法中，两组数据值都在第一频带上接收。在接收这两组数据之间，对在第二频带上接收的信号采样。接着基于第二频带上接收到的信号的采样来计算接收信号的质量值。在将此方法应用到移动单元的一个例示性实施例中，当RF接收电路断开时，执行对采样信号的处理(包括接收信号质量值的计算)，这样可结合功率和/或减少播送使用时间。

图6是图1中所示方法的流程图，包括任务T110与T130各自的具体实施T112与T132。任务T112接收第一频带上的一部分数据传输。任务T120(在任务T110后执行)对一个第二频带上接收的信号采样。任务T132(在任务T120后执行)接收第一频带上的另一部分(如下一部分)数据传输。任务T140(也在任务T120后执行)基于该等采样而计算接收信号质量值。此值可表达为绝对项(如接收信号的预定特征值，诸如功率)或相对项(如指示预定信号特征值与一个或一个以上预定阈值间关系的值)。举例来说，对于与UMTS信道相关的测量来说，此值可以为RSCP、指示RSCP是否超过阈值的二进制值、指示RSCP超过阈值或跌落于阈值之下的程度的值、或指示RSCP与几个预定阈值(例如超过阈值2但低于阈值1)间关系的值。接收信号质量值可传输至诸如网络的另一个实体(无论是周期性还是基于具体条件或事件)和/或局部应用于信道选择控制决策中。

在一实例中，任务T112与任务T132接收一传呼块的连续突发。在另一实例中，任务T112与任务T132接收电话呼叫或其它通讯会话的连续突发。在另一实例中，任务T112与任务T132分别接收BCCH及PCH的突发(反之亦可)。

在一些应用中，可能希望移动单元的RF接收电路从任务T110开始到任务T130结束仍持续加电。举例来说，两个任务间的间隔可短到使得传送到RF接收电路的的功率循环不可行。当移动单元参与有效的通讯会话中时，此情形会出现在一些系统中。或者，移动单元可以在要求RF接收电路加电的间隔内执行额外任务(如接收其它信道上的消息和/或信号质量信息)。在其它应用中，RF接收电路断电时间可为完成任务T110与开始任务T130之间间隔的至少一部分。图7是一实施的时序图，其中任务T120在任务T110已经执行后发生且同时RF接收电路仍处于加电。图8是一实施的时序图，其中任务T120在RF接收电路已经加电后及任务T130执行前发生。

在由UMTS基站传播的导频信号中，总是存在10毫秒的主扰码，且采集周期的选择是完全随机的。在一应用中，其中任务T120利用一个周期码(如CDMA信号)对一个已覆盖、传播或扰乱的信号采样，可能需要任务T120在小于整个代码周期的周期内采集采样(即仅与一部分代码序列相对应的观察)。举例来说，此特性可应用于不同扰码间的交叉相关系数很低(如在UMTS网络的导频信号之间)的情况下。此实施可能的优点可包括存储要求降低及功率消耗降低。在一个实例中，使用了每频率1毫秒的采集周期。图8A是此实例在采集一部分UMTS导频信号方面的应用。在另一应用中，希望采集时期更长。

图9是根据本发明一个实施例的设备100的方块图。射频接收电路110接收RF信号(如从一天线)且执行诸如过滤及放大的信号处理操作而输出接收信号。接收信号可处于射频或可降频至中频或基带。电路110可包括一个或一个以上使用诸如CMOS、GaAs、SiGe或应变硅技术而制造的集成电路。电路110还可包括诸如过滤器和/或感应器的离散元件。

采样器130对接收信号采样以产生采样信号。可能需要采样器130以不低于待分辨接收信号的最高频率分量的频率2倍的频率对接收信号采样(如根据奈奎斯特采样定理)。举例来说，对于在基带接收的信号，可能希望采样器130以数据速率两倍或更高的速率对接收信号采样。对于在基带接收的CDMA信号来说，可能希望采样器130以代码速率两倍(chip×2)或更高的速率对接收信号采样。

采样器130可使用诸如CMOS、GaAs、SiGe或应变硅的技术而制造。在一些情况下，采样器130可包括在也包括至少一部分RF接收电路110的集成电路内。采样速率(可变)可根据对诸如存储容量(更高采样速率可能导致对相同采样信号长度的存储要求增加)及用来装配采样器130的技术限制的考虑而选择或设计。

存储单元140接收并存储采样信号。存储单元140可包括一RAM(随机存取存储器)元件，诸如DRAM(动态RAM)、SRAM(静态RAM)、快闪RAM、或铁电或其它磁性RAM。存储单元140可被制造成独立封装元件或可包括在集成电路内或与集成电路一起封装，所述集成电路包括设备100的另一个组件。

计算器150检索至少一部分采样信号并基于所述采样计算接收信号的质量值。对于其中采样信号是一CDMA信号的应用来说，计算器150可对采样执行相关操作来测定一特定扩展码或加扰码的存在和位置。控制器120控制RF接收电路110的接收频率。

每一个计算器150及控制器120都可建构为一个或一个以上的逻辑元件阵列(例如，包括在专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA内)。或者，计算器150及控制器120可建构成在一个或一个以上的逻辑元件阵列(诸如一微处理器、一微控制器、或一嵌入ASIC内或编程在一FPGA内的处理核心)上执行的多个指令序列。一逻辑元件阵列(例如一微处理器)消耗的功率通常远低于RF接收电路。

图10是设备100的实施方案102的方块图，在设备100中计算器150输出一信号给控制器120。在设备102的一种型式中，计算器150输出一个信号质量估算值(例如信号功率级的测量结果)给控制器120，由控制器120确定是否改变RF接收电路110的接收频率。在设备102的另一型式中，计算器150指令控制器120基于信号质量估算值来改变RF接收电路110的接收频率。

在一例示性应用中，设备100的一实施方案用来为离线处理捕获样本。举例来说，可在一传呼组的时隙之间和/或传呼组之间实施此捕获。

对于CDMA信号的处理来说，计算器150可包括一现有技术中已知的搜索器(例如以硬件和/或软件形式)。因为一种搜索器实施方案(其可同时为多达四个不同代码测试多达64个不同同步假设)以256倍芯片速率执行代码搜索，所以其被称为一256x搜索器。其它可应用在计算器150内的快速搜索策略揭示在委托代理人申请的案号为第010334号(METHOD ANDAPPARATUS FOR W-CDMA HANDOFF SEARCHING)及第010478号(SEGMENTED CDMA SEARCHING)的正在申请中的美国专利申请案中。

移动单元与GSM基站间的通信传输(如在专属模式期间)发生在控制信道的26帧多帧结构内而非51帧多帧结构内。在26帧结构内，帧0到24都是有效的而帧25是闲置的。

如上所述，可能需要在专属模式期间监控信道质量。也可能需要多无线电访问技术移动单元来监控与邻近UMTS基站相关信道的质量。然而，在通信多帧的25个有效帧内，不存在可监控UMTS信道达10毫秒代码全周期的空闲周期，除非在此周期期间未执行通信传输和/或接收。虽然闲置帧可用来减少UMTS监控对通信信道性能的影响，但是闲置帧不能用于此监控，因为移动单元通常建构成在闲置帧期间执行其它在线任务。

如图11所示，GSM网络中的下行链路带的时隙相对于相应上行链路带的时隙延迟了两个时隙。图12是在GSM基站与移动单元间的通讯会话的三个突发的时序图。两个时隙时期在由基站(在下行链路带上)传输的通信突发与由移动单元(在上行链路带上)传输的下一个通信突发之间有效。此延迟允许移动单元改变其收发机(通常包括RF接收电路)从下行链路带到上行链路带的频率。四个时隙时期在由移动单元传输的通信突发与由基站传输的下一个通信突发之间有效。

因此，在专属模式下，四个时隙(或大约2.3毫秒)时期在一传输时隙结束与下一接收时隙开始之间有效。如上所述，在特定情形下(例如监控UMTS导频信道)，采集周期可能比代码周期短。图12A说明如何将根据本发明一个实施例的方法应用到如图12中所示的情形中，此通过在一传输时隙结束与下一接收时隙开始之间执行采集任务T120，由此使得RF接收电路在闲置帧期间可用于其它在线任务。

提供所述实施例的先前陈述是为了使任何所属领域技术人员能够制作或使用本发明。可能对这些实施例进行各种修改，且本文所陈述的一般原理也可应用于其它实施例。举例来说，本发明可部分或整体地建构成硬接线电路和/或制造成专用集成电路的电路配置。

本发明也可建构成载入永久存储器中的固件程序、或从数据存储媒体载入或载入数据存储媒体中的作为机器可读码的软件程序，数据存储媒体例如是半导体或铁电存储单元或诸如磁盘(软盘、硬盘、CD、DVD、ROM或RAM)的磁性或相变媒体，机器可读码是可由诸如微处理器或其它数字信号处理单元的逻辑元件阵列执行的指令。因此，本发明不欲限制于以上所示实施例，而是在最广泛的范围内与本文所揭示的任何形式的原理和新颖性一致。

Claims (8)

1.一种接收信号的方法，所述方法包含：

在一第一时隙期间，接收一第一频带上的一第一数据突发；

在所述第一时隙后的一第二时隙期间，接收所述第一频带上的一第二数据突发；

在所述第一时隙与所述第二时隙之间，对在一第二频带上接收的一信号采样并存储所述采样；

在所述第一时隙和所述第二时隙之间间隔的至少一部分期间使RF接收电路的至少一部分断电；及

在所述RF接收电路断电的所述第一时隙和所述第二时隙之间的所述间隔的所述至少一部分期间，基于所述采样，通过使所述采样的至少一部分与一扰码的至少一部分相关联来计算一接收信号质量值，

其中所述第一数据突发是一传呼块的一突发，且所述第二数据突发是与所述第一突发相连续的所述传呼块的一突发。

2.根据权利要求1所述的接收信号的方法，所述方法进一步包含传输所述接收信号的质量值。

3.根据权利要求1所述的接收信号的方法，其中在所述第二频带上接收的信号具有一代码周期，且其中所述采样的持续时间不大于所述代码周期的百分之二十五。

4.根据权利要求1所述的接收信号的方法，所述方法进一步包含：将所述接收信号的质量值与一阈值进行比较。

5.一种用来接收数据的设备，所述设备包含：

用于按顺序接收(1)一第一频带上的一数据传输的一第一部分、(2)一第二频带上的一信号及(3)所述第一频带上的所述数据传输的一第二部分的构件；其中所述数据传输的所述第一及所述第二部分包括一传呼块的多个连续突发；

用于对所述第二频带上接收到的信号进行采样的构件；

用于存储所述采样的构件；在接收所述数据传输的所述第一部分与接收所述数据传输的所述第二部分之间间隔的至少一部分期间，选择性地使一RF接收电路的至少一部分断电的构件；及

用于在所述间隔的所述至少一部分期间，基于所述采样，通过使所述采样的至少一部分与一扰码的至少一部分相关联来计算一接收信号质量值的构件。

6.根据权利要求5所述的接收数据的设备，所述设备进一步包含用于比较所述接收信号的质量值与一阈值的构件。

7.一种用来接收数据的设备，所述设备包含：

一射频RF接收电路，其配置且布置成接收射频信号；

一控制器，其配置且布置成控制所述射频接收电路按顺序接收：(1)一第一频带上的一数据传输的一第一部分、(2)一第二频带上的一信号及(3)所述第一频带上的所述数据传输的一第二部分；其中所述数据传输的所述第一及所述第二部分包括一传呼块的多个连续突发；

一采样器，其配置且布置成对所述第二频带上接收的所述信号进行采样；

一存储单元，其配置且布置成存储所述采样；

在接收所述数据传输的所述第一部分与接收所述数据传输的所述第二部分之间的间隔的至少一部分期间，选择性地使一RF接收电路的至少一部分断电的构件；及

一计算器，其配置且布置成在所述间隔的所述至少一部分期间，基于所述采样通过使所述采样的至少一部分与一扰码的至少一部分相关联来计算一接收信号质量值。

8.根据权利要求7所述的用来接收数据的设备，所述设备进一步包含一配置成比较所述接收信号质量值与一阈值的比较器。

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