CN102067717A - 带有间断性关闭射频电路的无线接收机 - Google Patents

Abstract

一种用于无线网络(20)的终端(24)，所述终端包括射频(RF)接收机(30)，其被配置为接收且下变频RF信号。所述RF信号包括下行链路帧，每个下行链路帧包括在一数据区段之前的至少一个分配区段。所述分配区段包含一关于数据区段中的一时间分配的指示，在该时间分配中下行链路数据将被发射至终端。模拟/数字(A/D)转换器(36)将RF接收机中的输出信号转换成数字采样流。数字处理电路(40，52，54，56)处理所述数字采样以识别时间分配，并恢复在识别的时间分配中所发射的下行链路数据，同时在位于识别的时间分配之外的下行链路帧中，在至少一个时间间隔中关闭RF接收机。

Description

带有间断性关闭射频电路的无线接收机

相关申请的交叉引用

本申请是于2006年12月27日提交的美国专利申请序列号11/647,123的部分继续，上述申请的公开文本通过引用的方式整体纳入本说明书。

技术领域

本申请主要涉及无线通信，更具体而言，涉及控制无线通信终端的运行。

背景技术

WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)是一种用于无线数据包通信的新技术。WiMAX在概念上类似于IEEE标准802.11所定义的无线局域网(WLAN)技术，但是WiMAX具有许多被设计为用于提高性能和范围的改进。最初的WiMAX标准-IEEE 802.16-规定了在10～66GHz范围内的WiMAX。近来，IEEE 802.16a增加了对于2～11GHz范围的支持，并且IEEE 802.16e(被公认为IEEE 802.16-2005)利用一种提高的正交频分多址接入(OFDMA)调制方案，将WiMAX扩展至移动应用。在本专利申请和权利要求的语境中，术语“802.16”用于总称最初的IEEE 802.16标准及其所有变体和扩展，除非另有特别说明。

为了节省功率，IEEE 802.16-2005(具体参见第6.3.21节)定义一休眠机制，该休眠机制可用于减少占空比——在该占空比期间移动站(MS)必须监听下行链路信号的占空比。为了调用该机制，MS向基站发送一休眠请求(SLP-REQ)信号，识别帧——在该帧期间MS将休眠并且将因此不再接收下行链路信号。在这些休眠帧中，MS将关闭其电路中的一些，从而减少功率消耗而不会冒险丢失下行链路发射。

第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP_LTE)是另一种用于无线包通信的新技术，其也被公知为演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)。LTE标准现在正由3GPP的无线接入网络(RAN)技术规范组(TSG)开发。在一些方面，LTE类似于IEEE 802.16e标准所规定的WiMAX技术。例如，这两个标准都使用下行链路(DL)信道中的增强型正交频分复用(OFDM)调制方案。

LTE标准定义一种被称为“RRC_连接模式中的不连续接收(DRX)”的休眠机制。所述DRX机制被用于减少占空比——在其期间用户终端(在LTE中被称为用户设备-UE)试图从一基站(被称为演进的节点B-eNodeB)中接收下行链路信号。所述DRX机制定义一持续时间，在该持续时间内UE为可能的分配监视eNodeB所发射的LTE控制消息，并且也进行各种信号测量。在该持续时间之外，UE不接收下行链路信号。

发明内容

在诸如WiMAX和LTE的无线多路接入系统中，基站(BS)以同步帧的序列发射并接收信号。取决于数据发射的要求，基站向无线终端指派相应的时间分配用于在每个帧内动态接收和发射。所述基站通常在一分配区段(allocation zone)内发射时间分配的指派(assignment)，所述分配区段位于开始每个下行链路帧的附近。所述分配表明在帧的接下来数据区段中，将向每个终端发射下行链路数据的时间(以及接下来的上行链路发射时间)。

用于描述不同大气干扰和协议元件的术语，可能在不同标准中不相同。例如，WiMAX标准定义了帧，所述帧被细分为上行链路和下行链路子帧，并且可被进一步细分为区段。另一方面，所述LTE标准定义了帧顺序，所述帧顺序可包括上行链路和/或下行链路子帧。在位于开始下行链路帧中的“映射区段”中，WiMAX基站向用户终端发射分配信息，然而LTE eNodeB发射在被称为物理下行链路控制信道(PDCCH)的专门OFDM符号中的分配信息，所述PDCCH位于开始下行链路子帧的附近。在本专利申请及权利要求中，通常参考的是基站(其可能包括，例如，WiMAX BS或者LTE eNodeB)、无线终端(例如，WiMAX移动站或者LTE UE)、下行链路和上行链路帧(其可能包括，例如，WiMAX帧或者LTE子帧)，以及分配信息(其可能包括，例如，WiMAX映射消息或者LTE PDCCH)。这些术语因此应被理解为适用于任何可应用的无线标准中的相应元件，即使所述标准通常使用不同的术语。

本发明所公开的实施方案利用可应用标准的帧结构的优点，从而在下行链路帧内的时间间隔中关闭终端的元件，在所述下行链路中希望不存在终端接收的数据。在分配区段然后在数据区段内的指派时间分配过程中，将终端电路启动用于接收并处理由基站发射的下行链路数据。然而，在指派时间分配之外的时间间隔中，终端的一些元件-诸如无线接收机-被关掉从而降低功率消耗。(术语“关闭”在本专利申请和权利要求的上下文中被广义使用，指的是通过减少功能性降低功率消耗的操作模式的任何改变。)除了全帧关闭技术之外，这种类型的帧内关闭还可用于，诸如上述的WiMAX和LTE休眠机制，从而最小化无线终端的功率消耗并最大化电池寿命。

因此，根据本发明一实施方案，提供了一种用于无线网络的终端，所述终端包括：

射频(RF)接收机，其被配置为接收且下变频一RF信号以产生一输出信号，所述RF信号包括下行链路帧，每个下行链路帧包括在一数据区段之前的至少一个分配区段，所述分配区段包含对数据区段中的这样的时间分配的指示，在所述时间分配期间下行链路数据将被发射至终端；

模拟/数字(A/D)转换器，其被耦合以将输出信号转换成数字采样流；以及

数字处理电路，其被耦合以响应于分配区段中的指示，处理所述数字采样以识别时间分配，并恢复在所识别的时间分配中发射的下行链路数据，而在位于所识别的时间分配之外的下行链路帧中，在至少一个时间间隔中关闭RF接收机。

在一些实施方案中，所述数字处理电路包括：

数字物理层接口(PHY)；

媒体存取控制(MAC)处理器；以及

功率控制器，其被耦合从而在至少一个时间间隔中，关闭除了RF接收机之外的所述终端的至少一个数字组件，所述至少一个数字组件选择自由A/D转换器、PHY和MAC处理器组成的一组部件中。

在一实施方案中，所述时间分配具有一开始时间和一结束时间，并且其中所述数字处理电路被配置为在接收了分配区段中的指示之后关闭RF接收机，然后在比时间分配的开始时间领先了第一容限的第一时间处，启动RF接收机；然后在比时间分配的结束时间滞后了第二容限的第二时间处，关闭RF接收机。

在另一实施方案中，所述数字处理电路被配置为在下行链路帧的第一部分中处理所述数字采样，从而确定在其上接收RF信号的无线信道的一个或多个特征，然后响应于所述一个或多个特征确定第一和第二容限。在一公开的实施方案中，所述一个或多个特征包括信道相干性特征，并且所述第一和第二容限随着无线信道相干性的减少而增加。所述信道相干性特征可包括时间相干性和带宽相干性。通常，所述第一和第二容限随着时间相干性的增加而增加，还随着带宽相干性的减少而增加。然而在另一实施方案中，所述一个或多个特征包括无线信道的信噪比(SNR)，并且所述第一和第二容限随着无线信道的SNR的减少而增加。

在一些实施方案中，所述下行链路帧包括位于分配区段之前的一前导码，并且所述数字处理电路被配置为在前导码中处理数字采样，从而确定无线信道的一个或多个特征。

在一实施方案中，所述数字控制电路被耦合以响应于位于给定下行链路帧之前的帧，确定对于一给定下行链路帧中的时间分配的第一容限。所述数字控制电路可被耦合以响应于执行从包括下列动作的组中选择的至少一个动作，确定所述第一容限：

确定位于所述给定下行链路帧之前的帧是否包括另一个下行链路帧；以及

确定位于所述给定下行链路帧之前的帧是否包含另一个对于终端的时间分配。

在另一实施方案中，所述数字控制电路被耦合以响应于在给定下行链路帧之后的帧，确定对于给定下行链路帧中的时间分配的第二容限。所述数字控制电路可被耦合以响应于确定在给定下行链路帧之后的帧是否包括另一下行链路帧，确定第二容限。

然而在另一实施方案中，所述数字处理电路被配置为做出一决定，即在一给定下行链路帧中不将任何时间分配用于发射至终端，然后响应于该决定，在所述给定下行链路帧的整个数据区段中关闭RF接收机。

在一些实施方案中，下行链路帧是由基站根据IEEE 802.16标准而发射的。所述数字处理电路可被耦合，以通过解码在分配区段中发射的下行链路映射消息，识别时间分配。

在一替代性实施方案中，所述下行链路帧是通过演进节点B(eNodeB)根据第三代合作伙伴计划-长期演进(3GPP-LTE)标准而发射的。所述数字处理电路可被耦合，以通过解码在分配区段中发射的物理下行链路控制信道(PDCCH)符号，识别时间分配。

根据本发明的一实施方案，附加提供了一种用于通信的方法，包括：

利用无线终端的RF接收机，接收并且下变频一射频(RF)信号，以产生一输出信号，所述RF信号包括下行链路帧，每个下行链路帧包括在一数据区段之前的至少一个分配区段，所述分配区段包含对数据区段中的这样的时间分配的指示，在所述时间分配期间下行链路数据将被发射至无线终端；

将所述输出信号转换为数字采样流；然后

响应于分配区段中的指示，处理所述数字采样以识别时间分配，并恢复在所识别的时间分配中发射的下行链路数据，而在位于所识别的时间分配之外的下行链路帧中，在至少一个时间间隔中关闭RF接收机。

从下面结合附图对实施方案的详细描述中，可更加全面地理解本发明，在所述附图中：

附图说明

图1是一个根据本发明一实施方案，示意性、图解示出一无线网络系统的视图；

图2是一个根据本发明一实施方案，图解示出一无线终端的原理图；

图3是一个根据本发明一实施方案，示出一种用于启动和关闭无线终端的元件的方案的图解性时序图；

图4是一个根据本发明一实施方案，示出关于图3的方案的细节的图解性时序图；

图5是一个根据本发明一实施方案，图解示出一种用于启动和关闭无线终端的元件的方法的流程图；

图6是一个根据本发明一替代性实施方案，示出一种用于启动和关闭无线终端的元件的方案的图解性时序图；以及

图7是一个根据本发明一替代性实施方案，图解示出一种用于启动和关闭无线终端的元件的方法的流程图。

具体实施方式

图1是一个根据本发明一实施方案，示意性、图解示出一无线网络系统的视图。为了方便和清楚，下面关于图1～5的描述主要面向根据上述所引用的WiMAX IEEE 802.16标准中的一个或多个所运行的系统。图6和图7面向根据LTE标准运行的方面。进而可替代性地，系统20可根据其他时隙式多址接入无线标准运行。这种类型的标准被定义在，例如，关于3GPP2演进-数据优化(EVDO)Rev C的规格和IEEE802.20高速移动宽带无线接入(MBWA)的规格中。

系统20包括复用无线终端24(指的是WiMAX用语中的移动站)，其在特定指派的时间分配中与基站(BS)22相通信，按照该基站所定义的帧的顺序。所述帧结构和时序在下文中参考图3被描述。(可在LTE系统中使用的一替代性时序图在下面的图6中被示出。)可选择的是，终端24可被配置为在WiMAX网络之外的其他无线网络诸如WLAN和/或蓝牙网络中通信，但是移动站运行的这方面超出了本发明的范围。尽管在图1中，以实施例的方式，示出了特定类型的无线终端，在本专利申请和权利要求中所使用的术语“无线终端”应被广泛理解为，其指的是其中可实施根据本发明的原理的任何及所有类型的消费电子器件、计算和通信设备。

图2是一个根据本发明一实施方案，图解示出无线终端24之一的元件的原理图。该图仅示出了有利于理解本发明的，在终端24中使用的无线调制解调器的数据接收机部分的特定元件。为了简单，终端24的发射机部分、主处理器和其他元件被省略。

通过基站22发射的下行链路信号经由天线32被一射频(RF)接收机30接收。RF接收机30利用由频率合成器34提供的参考频率输入，放大、滤波并且下变频RF信号。通常，频率合成器包括带有用于频率稳定的锁相回路(PLL)的本地振荡器。RF接收机30产生一下变频输出信号，通常以I和Q基带信号的形式，或者可替代性地作为一复杂的中频(IF)信号，正如本领域中公知的。该输出信号通过一模拟/数字转换器(A/D)36被转化为数字采样流。

数字处理电路38处理数字采样，从而恢复基站所发射的下行链路数据。电路38包括一数字物理层(PHY)接口40，其将采样转化为数据比特流。数字PHY40的组件在本领域中是普遍公知的，但在此为了完整性的原因其被描述如下：一数字前端(DFE)42进行初始滤波和重新采样，在此之后所述时域采样通过一快速傅立叶变换(FFT)处理器44被转化为频域采样。利用信道系数检测器46将所述信道转化为数据符号，所述信道系数是由信道估计器(CE)48为下行链路中的每个副载波确定的。前向纠错器(FEC)50解码所述符号从而恢复下行链路数据比特流。媒体存储控制(MAC)处理器52处理包含在比特流中的数据包，从而提取下行链路数据有效载荷(payload)，然后进行其他MAC-级的功能。

正如将在下面更加详细描述的，由基站22发射的下行链路帧包含映射区段，在该映射区段中所述基站指出已指派给每个无线终端24的时隙和频率副载波。所述映射区段通常包括一下行链路映射和一上行链路映射：所述下行链路映射给出其中下行链路数据将被发射至每个无线终端的时隙；所述上行链路映射给出其中每个无线终端可在接下来的上行链路帧中发射上行链路数据的时隙。无线终端24包括一分配处理器54，所述分配处理器处理在下行链路帧的映射区段中的数据，从而识别已被分配给该终端的下行和上行时隙。这种类型的映射处理通常是MAC处理器的一功能，但是为了清楚起见，其在此被示为一独立的功能块。

功率控制器56从分配处理器54中接收时隙分配信息，并且根据需要利用该信息将无线终端24的其他元件打开或关闭。在一已被无线终端分配为休眠帧(例如，利用上述的SLP-REQ消息)的下行链路帧中，功率控制器可在该帧的持续时间内关闭接收机的所有部件。另一方面，即使在其中终端已准备用于从基站中接收数据的下行链路帧中，功率控制器可在帧的特定时间间隔中关闭接收机的特定部件。参考下面的附图，将详细描述该功率控制器的新颖功能。该功率控制器允许减少无线终端的特定部件的运行占空比，从而减少功率消耗并延长电池寿命。

尽管为了概念清楚起见，在图2中以特定具体功能块的形式示出了无线终端24的组件，在实践中这些块可以是一个或多个专用的或可编程的集成电路部件。具体地，功率控制器56可或者以一嵌入式微处理器上运行的软件的形式实施，或者以其中也包含PHY 40和MAC处理器52的数字集成电路中的合适逻辑电路的形式实施。可替代地，功率控制器也包括一单独的微处理器或者逻辑电路。

WIMAX时序方案(timing scheme)

图3是一个根据本发明一实施方案，示出一种功率控制器56用于启动和关闭无线终端24的元件的方案的图解性时序图。根据WiMAX标准，所述方案被键控成由基站22所发射的定时信号而定义的关于下行链路帧60和上行链路帧62的顺序58。每个下行链路帧包括一前导码64，该前导码包含用于同步目的的预先定义的符号，之后是映射区段66和数据区段68。(为了清楚起见，简化了图3中所示出的帧60和帧62的要素的视图，并且省略了对于理解本发明不需要的帧的部分。类似地，名称“映射区段”和“数据区段”并非由WiMAX标准规定，而是被用于表示在下行链路帧的特定部分中进行的功能。在WiMAX和其他标准中，在这些“区段”和帧的相应部分之间的关联对于本领域中普通技术人员是显而易见的。)

映射区段66通常包括一下行链路(DL)映射，之后是上行链路(UL)映射。所述下行链路映射为每个无线终端指示分别的时间分配，所述时间分配包括数据区段68内的一个或多个脉冲串(burst)70，在此期间，基站将下行链路数据，以及基站将在相应的脉冲串中对下行链路数据应用的调制和编码，发射至无线终端。在当前实施例中，为了简单，仅示出并描述了一个脉冲串70，但是下文中所描述的方法可以清楚简明的方式扩展至包括多个脉冲串的分配中。脉冲串70被假设为在开始时间T₁开始，在结束时间T₂结束，并且包括附图中的时隙图的垂直延伸图解表示的某组副载波。所述脉冲串可包括单个时隙或多个时隙，其中正如由WiMAX标准所定义的，每个时隙包括在一定数量副载波上的一定数量的连续符号。映射区段也可包含广播包(例如，包含配置信息)，以及附加的映射(指的是IEEE 802.16-2005中的副-映射)。

正如在图3中所示，功率控制器56在前导码64和映射区段66中打开RF接收机30、频率合成器34、以及PHY40，从而在下行链路帧60上合成，然后处理映射信息。MAC处理器52也在映射区段中被启动，从而从映射数据中提取时隙指派和调制/编码信息。如果无线终端24为上行链路发射请求了一时间分配，那么功率控制器可在整个映射区段中启动RF接收机、PHY和MAC处理器，从而确定下行链路和上行链路时隙分配。可替代性地，如果无线终端没有要求上行链路分配，正如在图中所示，功率控制器可仅在映射区段66的下行链路映射部分中启动这些电路。

一旦接收并且解码了映射信息，并且一确定后面没有广播包或者副映射，功率控制器56就关闭RF接收机、PHY和MAC处理器。这些部件在数据区段68中保持关闭，直到功率控制器在T₁不久前重新启动它们。所述频率合成器也可在该时间间隔中被关闭或者，可替代性地，正如在图中所示，频率合成器可被开着，从而避免影响频率稳定性。在无线终端接收并解码了脉冲串70中的下行链路数据之后，功率控制器接下来关闭接收机组件，直到这些组件在接下来的下行链路帧中被再次需要。可替代性地，如果映射区段66中的映射信息表明，在当前下行链路帧60中没有向无线终端指派任何下行链路时间分配，那么功率控制器就在映射区段之后立即关闭接收机组件，并且在开始下一个下行链路帧之前才再次启动这些组件。

为了能够使无线终端进行信道估计，基站22在每个下行链路帧60内以预定时间和频率发射导频序列信号(pilot trainingsignals)，正如由WiMAX标准所定义的。如果无线终端24是静止的，并且信道不随时间而变化，将足以使得信道估计器48(图2)对信道系数作一次测量，并且在此之后无修改地利用这些系数。然而，在实践中，无线终端的移动和信道状况的改变通常需要无线终端连续接收并且处理基站所发射的导频信号，从而更新信道系数。为了便于准确更新信道系数，功率控制器56通常在每个脉冲串70之前和之后的短时间内启动接收机组件，正如在图中所示并且在下文中更加详细描述的。

图4是一个根据本发明一实施方案，示出关于图3的定时方案的细节的图解性时序图，表明功率控制器56如何定时RF接收机30的启动和关闭。脉冲串70，正如通过基站指派的，包含关于数据符号的分配号码，N_ALLOC。为了获得用于信道评估的附加导频信号，功率控制器在时间T₁之前打开RF接收机N₁符号，然后在时间T₂之后关闭RF接收机N₂。因此RF接收机的总工作时间(以符号表示)为W＝N₁+N_ALLOC+N₂。功率控制器相应地定时其他接收机组件的启动和关闭。

N₁和N₂的值取决于信道的相干性特征，诸如相干性带宽和相干性时间。具体而言，当无线终端静止或者缓慢移动时，信道将通常具有高相干性时间，即，终端所接收的连续导频信号的特征将随时间几乎没有变化。具有低延迟扩展的信道将通常具有高相干性带宽，即，不同频率副载波中的信道响应将存在相对较小的变化。当相干性带宽高和/或相干性时间小的时候，功率控制器可通常利用相对小的N₁和N₂值，然而在相反情况下，可能需要较大的值。高位调制方案和低编码增益增加了接收机对于噪声的敏感度，因此可能也需要N₁和N₂的增加值。在下文中描述了基于这些原则计算N₁和N₂的方法。

图5是一个根据本发明一实施方案，图解示出一种用于在帧内启动和关闭无线终端24的元件的方法的流程图。在初始接收步骤80，紧接着每个下行链路帧60的前导码64(图3)——在该前导码中无线终端可从基站22中接收下行链路信号——之前，功率控制器启动需要用于接收和解码所述信号的无线终端的元件。这些元件包括RF接收机30、A/D转换器36和PHY40，以及频率合成器34(该频率合成器可能会被较早启动以允许用于稳定的时间)。MAC处理器52的启动可能会被延迟直到前导码以后。可替代性地，仅具有高功率消耗的终端24的特定元件-诸如RF接收机-会以这种方式被关闭或者启动，而其他元件保持连续工作。

一旦必需元件被启动，无线终端24就在映射区段66中接收前导码64和下行链路映射，然后解码下行链路映射以识别脉冲串70的时间、频率和调制参数。如果需要，无线终端的接收元件可在映射区段的其他部分中保持运行[active]，从而接收上行链路映射信息和/或广播包。否则，为了最小化功率消耗，在初始关闭步骤82，一旦下行链路映射被解码，功率控制器56就关闭无线终端的接收元件。如果在当前下行链路帧60中，基站未向无线终端分配任何下行链路时间，无线终端的接收元件将保持关闭直至下一个帧。

假设基站已向无线终端分配了一下行链路时间分配，在相干性确定步骤84，功率控制器56决定信道的时间和带宽相干性。所述相干性计算基于信道估计器48在前导码和映射区段中所测量的信道参数。例如，时间相干性参数R_N(N)和带宽相干性参数R_K(K)可被计算如下，作为副载波之间的分隔(separation)K以及符号之间的分隔N的函数：

$R_K\left(K\right)=\underset{n,k}{\mathrm{\Σ}}r(k,n)r*(k-K,n)$

                      (1)

$R_N\left(N\right)=\underset{n,k}{\mathrm{\Σ}}r(k,n)r*(k,n-N)$

其中r(k，n)是副载波k在符号n处接收的序列信号，并且其和得自所有接收的副载波和符号。R_N(N)和R_K(K)，换言之，代表了作为其分隔的函数的符号或副载波之间的相关性。在高相干性信道中，即使对于N和K的相对高值，这些相干性参数将具有高值，然而在低相干性信道中，所述相干性参数将仅对于N和K的低值是较大的。

基于这些相干性参数，相干性带宽C_BW和相干性时间C_T可被估计如下：

$C_{\mathrm{BW}}=\arg {\min }_k\left(\right|R_K\left(k\right)/R_K\left(0\right)-\sqrt{2}/2\left|\right)$

                    (2)

$C_T=\arg {\min }_n\left(\right|R_N\left(n\right)/R_N\left(0\right)-\sqrt{2}/2\left|\right)$

可替代地，正如对于本领域中普通技术人员显而易见的，可应用其他方法估计相干性时间和带宽。例如，可简单基于帧之间的增益变化，估计相干性时间。

在容限计算步骤86，利用在步骤84所确定的相干性时间和带宽，功率控制器56计算前-脉冲串容限N₁和后-脉冲串容限N₂。

N₁＝f₁(C_BW，C_T，σ_n，σ_MCS)

                            (3)

N₂＝f₂(C_BW，C_T，σ_n，σ_MCS)

这里，f₁和f₂是预定函数，其通常由功率控制器56以查找表的形式存储。所述函数基于相干性带宽和时间、基于信道噪声σ_n、基于与在映射所表示的脉冲串中使用的调制和编码方案相关联的噪声容限(即，最大容许噪声)σ_MCS。

对于f₁和f₂可使用各种不同的函数形式，其普遍特征是，随着相干性带宽的增加、随着相干性时间的减少，和/或随着信噪比(SNR)的增加，容限N₁和N₂减少。因此，例如，在带有良好信号接收的低移动性信道中，N₁和N₂的值将是小的。如果脉冲串70的长度-N_ALLOC-也是小的(即，例如，以短脉冲串发射的数据，正如在音频通信中)，然后通过在时间W之外关闭接收机电路，将大大减少RF接收机和其他电路的运行占空比。另一方面，随着关于信道降级(degradation)和无线终端移动性的容限值的增加，将确保相对于其中接收机电路在整个下行链路帧中保持运行的传统终端，其数据接收性能在这些条件下没有减少。

在一实施方案中，对于低SNR的情况，基于信道估计器的目标均方差， $\mathrm{MSE}={10}^{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{MCS}}/10}-{10}^{{\mathrm{\σ}}_n/10},$ 可定义函数f₁和f₂：

$f_1=f_2=\max \{\mathrm{0,0.5}*F*{\left(\frac{{10}^{{\mathrm{\σ}}_n/10}}{\mathrm{MSE}}\right)}^2/C_{\mathrm{BW}}-N_{\mathrm{alloc}}/2\}---\left(4\right)$

在该公式中，F是定标因数，其可被试探性定义。对于高SNR(σ_n在预定阈值之下)，一增加的有效相干性带宽，C_BW-eff，其被调整适于信道噪声σ_n，其可被用于代替等式(4)中的C_BW。可替代性地，在高SNR的情况中，C_BW可被k_eff＝‖W‖代替，其中W是信道平滑滤波器(其通常取决于C_BW和σ_n，正如在本领域中公知的)。可选择地，对于带有高时间相干性的信道(C_T大于某一阈值)，f₁和f₂的值可被设置为零，并且在前导码中所确定的信道估计可无修改地用在数据区段中，只要时空编码不用在数据区段中。

上述函数在此仅通过实施例的方式示出，并且可以类似结果使用可替代性函数。当无线终端24包括双天线32时，所述可应用的双天线操作模式会造成削弱所述导频，并且信道估值性能需求将变得更加严格。函数f₁和f₂可被调整为在这些条件下，考虑进信道估计的属性。

在前-脉冲串启动步骤88，利用在步骤86所计算的预先-脉冲串容限值，功率控制器56在脉冲串70开始之前的N₁符号的时间，打开RF接收机30。如果合成器之前被关闭的话，频率合成器34仅在该时间之前很短被启动。功率控制器也启动A/D转换器36和PHY40，以处理RF接收机所输出的信号。在指定时间脉冲串确实被FEC50解码之后，MAC处理器52可在时间T₁被稍后激活。

在数据接收步骤90，RF接收机30和无线终端24的相应元件在整个工作时间W＝N₁+N_ALLOC+N₂内接收信号。PHY40在整个该时间段内处理信号，从而更新其关于信道特征的估值，然后利用信道估值解调信号副载波上的数据。

在后-脉冲串关闭步骤92，在脉冲串70结束之后的N₂符号，一旦后-脉冲串容限结束，功率控制器56就关闭RF接收机30。频率合成器34和A/D转换器36也可在该点被关闭。通常，PHY40和MAC处理器52在之后一短时间被关闭，在它们完成处理在脉冲串70中所发射数据之后。无线终端24的接收元件可保持关闭，直至其中终端可能希望接收数据的接下来的下行链路帧的前导码。

LTE时序方案

图6是一个根据本发明一替代性实施方案，示出一种用于启动和关闭无线终端24的元件的方案的图解性时序图。图6的时序方案指的是3GPP-LTE系统，在该系统中UE与eNodeB相通信。

在LTE标准中，一下行链路子帧可通常在一上行链路子帧或者在另一下行链路子帧之前或者之后。类似地，一上行链路子帧可在另一上行链路子帧或者在一下行链路子帧之前或者之后。例如，LTE标准定义一时分双工(TDD)模式，其允许上行链路和下行链路子帧之间交替的不同模式。该标准也定义了一种频分双工(FDD)的模式，其中下行链路和上行链路是以不同载波频率发射的。因此，在FDD中，每个下行链路都在其他下行链路子帧之后或之前。

在图6的实施例中，eNodeB发射下行链路子帧100，该下行链路子帧100在另一下行链路子帧之后，并且在一上行链路子帧之前。下行子帧100开始自一PDCCH区段104，其通常包括一个和三个之间的OFDM符号(为了清楚起见，其在下文中被称为PDCCH符号)。在PDCCH区段中，eNodeB发射下行链路分配信息，所述下行链路分配信息将下行链路资源分配至下行链路子帧的数据区段108中的不同UE。

通常，eNodeB指定了资源块(RB)，所述资源块定义了分配给每个UE的OFDM副载波。所述发射可以是单播(即，面向特定UE)、多播(面向一组UE)或者广播(面向所有的UE)。一具体的UE可被分配一个或多个RB，其中每一个多输入多输出(MIMO)层发射一个发射块。

在本实施例中，某一UE监视eNodeB的下行链路发射。在PDCCH区段104中，UE的功率控制器56打开RF接收机30、频率合成器34和PHY 40，从而合成下行链路子帧100然后处理分配信息。在PDCCH区段中，MAC处理器52也被启动，从而从PDCCH数据中提取RB分配和调制/编码信息。

在一些实施方案中，UE可能仅监控PDCCH数据中的一个子集。一旦接收并解码了合适的PDCCH符号，只要确定在该子帧中没有脉冲串分配给UE，功率控制器56就关闭RF接收机、PHY和MAC处理器。这些部件在数据区段108中保持关闭，直到功率控制器重新启动它们。在本实施例中，UE已被分配了一脉冲串112，因此功率控制器保持不同的接收机组件为启动。

(在图6的实施例中，脉冲串112在频域内不间断(contiguous)，即，包括一组相邻的副载波。然而，在替代性实施方案中，每个分配都可包括任意组的副载波，其可能在频率轴上间断或者可能在频率轴上不间断。)

在UE接收并解码了脉冲串112中的下行链路数据之后，功率控制器可关闭接收机组件，直至其被再次需要，只要其不需要接收接下来的子帧。对下一个子帧的接收可能是不需要的，例如，当下一个子帧是DRX机制的“断开时间(off duration)”中的上行链路子帧或者下行链路子帧时。

可替代性地，如果PDCCH区段104中的PDCCH信息表明，eNodeB没有分配任何下行链路时间分配至当前下行链路子帧中的UE，功率控制器就在完成PDCCH区段处理之后立即关闭接收机组件，然后直到开始接下来的下行链路子帧才再次启动它们。

为了能够使UE进行信道估计，eNodeB在每个下行链路子帧中以预定时间间隔和频率发射参考信号，正如LTE标准所定义的。由于UE可能在移动中，并且由于信道条件可能会随着时间变化，UE不断地接收并处理由eNodeB所发射的参考信号，从而更新信道系数。为了便于准确更新信道系数，功率控制器56在每个脉冲串112之前或之后的短时间内启动接收机组件。

功率控制器可在每个PDCCH区段之前(假设之前的子帧是下行链路子帧)，以及在每个PDCCH区段之后的短时间内启动接收机组件。在LTE协议中，数据区段108始自直接位于PDCCH区段104之后的OFDM符号中。在一些实施方案中，取决于之前和/或之后的子帧的类型，以及这些子帧是否包含正被讨论的对UE的分配，功率控制器在诸多不同情况之间进行区分。

例如，当在先的子帧是上行链路子帧时，功率控制器在当前子帧开始处启动接收机组件，由于在先的子帧中没有参考信号接收。当在先的子帧是下行链路子帧时，功率控制器可在当前子帧之前的短时间内启动接收机组件，由于在先的子帧包含应由UE接收的参考信号。

当在先的子帧是其中存在至少一个正被讨论的对于UE的分配的下行链路子帧时，接收机组件通常在当前子帧的开始处就已被启动，从而保持运行至少直到PDCCH区段的末端。当目前子帧中对于UE没有分配时，功率控制器在PDCCH区段的一个短时期内，使接收机组件不再运行。所述持续时期通常取决于包含对于合适信道估计所需的参考信号的OFDM符号的数目，也取决于这样的时间，即UE所需的用于处理这些PDCCH符号并确定对于当前子帧中的终端没有分配的时间。

当目前的下行链路子帧中包含对于UE的分配，并且接下来的子帧不是一个所述终端需要进行监控的下行链路子帧时，所述功率控制器在子帧的末端之后短时间内使接收机组件不再运行。根据包含对于合适信道评估和分配数据脉冲串的检测必须的参考信号的OFDM符号的数量，确定持续时间。所述接收机可确定基于信道条件和脉冲串参数，是否希望处理接下来的子帧的参考信号。

当目前的脉冲串包含对于UE的分配，并且接下来的子帧不是终端需要进行监控的一下行链路子帧时，所述功率控制器使接收机组件在开始接下来的子帧过程中运行。所述接收机可利用接下来的子帧的参考信号估计当前子帧的信道。

在LTE中，参考信号位于每个时隙的OFDM符号的第一个和倒数第三个中，其通常是六或七符号长。一个子帧通常由两个时隙组成。在一些情况中，诸如当eNodeB使用超过两个发射天线时，子帧的第二个OFDM符号也被用于发射参考信号。PDCCH通常位于子帧的前一个到前三个OFDM符号中。因此，如果除了用于合适PDCCH检测的第一(以及潜在地第二)OFDM符号中的信号外，接收机还需要更多的参考信号，前-子帧(前-脉冲串)容限应至少是三个符号长。附加地或者可替代地，后-子帧(后-脉冲串)容限应能够接收接下来的子帧的第一符号(或者前两个符号)。因此，当在先的子帧是下行链路子帧时，所述前-子帧设置是相关的。当接下来的子帧是下行子帧时，所述后-子帧设置是相关的。

利用上述图4的符号，子帧的PDCCH区段具有一在时间T₁开始被分配的UE的脉冲串。所述脉冲串在时间T₂结束。所述用于获取附加参考信号的前-子帧容限被表示为N₁，后-子帧容限被表示为N₂。因此RF接收机的总工作时间(以符号计)是W＝N₁+N_ALLOC+N₂。所述功率控制器相应地定时其他接收机组件的启动和关闭。用于确定LTE应用中N₁和N₂的值的考虑和机制，类似于上述用于WiMAX应用的机制。

图7是一个根据本发明一替代性实施方案，图解示出一种由功率控制器56用于启动和关闭LTE UE的元件的方法的流程图。初始地，即，在初始启动步骤114，在其中UE可从eNodeB中接收下行链路信号的每个下行链路子帧100之前，功率控制器启动需要被用于接收和解码信号的UE元件。该初始启动类似于上述图5的方法的步骤80。

在PDCCH接收步骤116，一旦启动相应的接收机组件，UE就接收和解码PDCCH区段104中的下行链路PDCCH。所述UE解码下行链路PDCCH区段，以识别脉冲串112的频率和调制参数，所述脉冲串通过eNodeB被分配给UE。为了最小化功率消耗，在初始停止步骤118处，一旦下行链路PDCCH被解码，功率控制器56就可关闭UE的接收元件。例如，如果在当前下行链路子帧100中eNodeB没有分配任何下行链路资源给UE，控制器56就可关闭接收机元件。在该情况中，UE的接收元件将保持关闭直至下一个子帧(或者直至下一个子帧的前-子帧时间)。

在SNR和相干性确定步骤120，功率控制器56连续地确定信道的SNR，以及时间和带宽相干性。可利用在上述图5中所描述的任何方法，进行相干性计算。在LTE中，可基于参考信号、同步信号、从上述子帧中获得的PDCCH副载波和/或数据副载波，进行这些参数的计算。

在子帧容限计算步骤124，利用在步骤20估计的SNR、相干性时间和相干性带宽，功率控制器56计算前-子帧容限N₁和后-子帧容限N₂。如上所述，当确定前-和后-子帧容限时，功率控制器可考虑进识别在前子帧和在后子帧和/或存在或者不存在对于这些子帧中的UE的分配。

正如在上述图5的描述中所示，通过估计预定函数可计算前-和后-子帧容限，所述预定函数通常被功率控制器56以查找表的形式存储。任何在上述图5的步骤86中所描述的函数和机制都可用于该目的。

在前-子帧激活步骤132，利用在步骤124所计算的前-子帧容限值，功率控制器56在所述子帧开始之前的N₁符号的时间打开RF接收机30。如果合成器之前关闭，则就在该时间前不久启动频率合成器34。功率控制器也启动A/D转换器36和PHY40来处理RF接收机所输出的信号。稍后可启动MAC处理器52，在PDCCH符号和/或所收集的数据脉冲串实际上被FEC50解码之后。

在数据接收步骤136，RF接收机30和UE的相关元件在整个打开时间(on time)W＝N₁+N_ALLOC+N₂内接收信号。PHY40在该时间段内处理信号，以更新其信道特征的估计，然后利用信道估计解调信号副载波上的数据。

在后-子帧关闭步骤140，一旦结束后-子帧容限，在脉冲串112的末端之后的N₂符号的时间，功率控制器56关闭RF接收机30。频率合成器34和A/D转换器36也可在该时间点被关闭。通常，PHY40和MAC处理器52在它们已完成处理在脉冲串112中发射的数据的处理之后，在短时间后被关闭。UE的接收元件可保持关闭，直到接下来的下行链路子帧，其中UE可希望接收数据。

尽管上述的实施方案涉及WiMAX和LTE系统和协议的特定具体方面，本发明的原则也可被实施，加以必要的变更，在利用其他时序多址无线标准的系统中。因此应理解的是，上述的实施方案是通过实施例的方式被引用的，因此本发明不限于已具体示出并且在上文中所描述的实施方案。更确切地说，本发明的范围包括在上文中所描述的各种特征的组合和子组合，以及本领域中普通技术人员在阅读完上述说明书想到的不在现有技术中所公开的各种变化和修改。

Claims (34)

1.一种用于无线网络的终端，所述终端包括：

射频(RF)接收机，其被配置为接收并下变频RF信号以产生输出信号，所述RF信号包括下行链路帧，每个下行链路帧包括在数据区段之前的至少一个分配区段，所述分配区段包含对数据区段中的这样的时间分配的指示，在所述时间分配期间下行链路数据将被发射至终端；

模拟/数字(A/D)转换器，其被耦合以将所述输出信号转换成数字采样流；以及

数字处理电路，其被耦合以响应于分配区段中的指示，处理所述数字采样以识别时间分配，并恢复在所识别的时间分配中发射的下行链路数据，而在位于所识别的时间分配之外的下行链路帧中，在至少一个时间间隔中关闭RF接收机。

2.根据权利要求1的终端，其中所述数字处理电路包括：

数字物理层接口(PHY)；

媒体存取控制(MAC)处理器；以及

功率控制器，其被耦合从而在至少一个时间间隔中，关闭除了RF接收机之外的所述终端的至少一个数字部件，其中至少一个数字部件选自由所述A/D转换器、PHY和MAC处理器组成的一组部件。

3.根据权利要求1或2的终端，其中所述时间分配具有开始时间和结束时间，并且其中所述数字处理电路被配置为在接收了分配区段中的指示之后关闭RF接收机，然后在比时间分配的开始时间领先了第一容限的第一时间处，启动RF接收机；然后在比时间分配的结束时间滞后了第二容限的第二时间处，关闭RF接收机。

4.根据权利要求3的终端，其中所述数字处理电路被配置为在下行链路帧的第一部分中处理所述数字采样，从而确定在其上接收RF信号的无线信道的一个或多个特征，然后响应于所述一个或多个特征确定第一和第二容限。

5.根据权利要求4的终端，其中所述一个或多个特征包括信道相干性特征。

6.根据权利要求5的终端，其中所述信道相干性特征包括时间相干性和带宽相干性，且其中所述第一和第二容限随着时间相干性的增加而增加，并随着带宽相干性的减少而增加。

7.根据权利要求4的终端，其中所述一个或多个特征包括无线信道的信噪比(SNR)，并且其中所述第一和第二容限随着无线信道的SNR的减少而增加。

8.根据权利要求4的终端，其中所述下行链路帧包括位于分配区段之前的前导码，并且其中所述数字处理电路被配置为在前导码中处理数字采样，从而确定无线信道的一个或多个特征。

9.根据权利要求3的终端，其中所述数字控制电路被耦合，从而响应于位于给定下行链路帧之前的帧，确定在所述给定下行链路帧中的时间分配的第一容限。

10.根据权利要求9的终端，其中所述数字控制电路被耦合，从而响应于执行从包括下列动作的组中选择的至少一个动作，确定所述第一容限：

确定位于给定下行链路帧之前的帧是否包括另一个下行链路帧；以及

确定所述位于给定下行链路帧之前的帧是否包含另一个对于终端的时间分配。

11.根据权利要求3的终端，其中，所述数字控制电路被耦合以响应于在所述给定下行链路帧之后的帧，确定对于所述给定下行链路帧中的时间分配的第二容限。

12.根据权利要求11的终端，其中所述数字控制电路被耦合，以响应于确定在所述给定下行链路帧之后的帧是否包括另一下行链路帧，确定第二容限。

13.根据权利要求1或2的终端，其中所述数字处理电路被配置为做出一决定，即在给定下行链路帧中不将任何时间分配用于发射至终端，然后响应于该决定，在所述给定下行链路帧的整个数据区段中关闭RF接收机。

14.根据权利要求1或2的终端，其中所述下行链路帧由基站根据IEEE 802.16标准发射。

15.根据权利要求14的终端，其中所述数字处理电路被耦合，以通过解码在分配区段中发射的下行链路映射消息，识别时间分配

16.根据权利要求1或2的终端，其中，所述下行链路帧由演进节点B(eNodeB)根据第三代合作伙伴计划-长期演进(3GPP-LTE)标准发射。

17.根据权利要求16的终端，其中，所述数字处理电路被耦合，以通过解码在分配区段中发射的物理下行链路控制信道(PDCCH)符号，识别时间分配。

18.一种通信的方法，包括：

利用无线终端的RF接收机，接收并且下变频射频(RF)信号，以产生输出信号，所述RF信号包括下行链路帧，每个下行链路帧包括在数据区段之前的至少一个分配区段，所述分配区段包含对于数据区段中的这样的时间分配的指示，在所述时间分配期间下行链路数据将被发射至无线终端；

将所述输出信号转换为数字采样流；以及

响应于分配区段中的指示，处理所述数字采样以识别时间分配，并恢复在识别的时间分配中发射的下行链路数据，而在位于所识别的时间分配之外的下行链路帧中，在至少一个时间间隔中关闭RF接收机。

19.根据权利要求18的方法，还包括在所述至少一个时间间隔中，关闭除了RF接收机之外的所述无线终端的至少一个数字部件，其中，所述至少一个数字部件选自由模拟/数字(A/D)转换器、数字物理层接口(PHY)和媒体存取控制(MAC)处理器组成的一组部件。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述时间分配具有开始时间和结束时间，并且其中关闭RF接收机包括控制RF接收机，以在接收了分配区段中的指示之后关闭RF接收机，然后在比时间分配的开始时间领先了第一容限的第一时间处，启动RF接收机，然后在比时间分配的结束时间滞后了第二容限的第二时间处，关闭RF接收机。

21.根据权利要求20的方法，其中，控制所述RF接收机包括在下行链路帧的第一部分中处理所述数字采样，从而确定在其上接收RF信号的无线信道的一个或多个特征，然后响应于所述一个或多个特征确定第一和第二容限。

22.根据权利要求21的方法，其中所述一个或多个特征包括信道相干性特征。

23.根据权利要求22的方法，其中所述信道相干性特征包括时间相干性和带宽相干性，且其中所述第一和第二容限随着时间相干性的增加而增加，并随着带宽相干性的减少而增加。

24.根据权利要求21的方法，其中所述一个或多个特征包括无线信道的信噪比(SNR)，并且其中所述第一和第二容限随着无线信道的SNR的减少而增加。

25.根据权利要求21的方法，其中所述下行链路帧包括位于分配区段之前的前导码，并且其中处理所述数字采样包括在前导码中处理数字采样，从而确定无线信道的一个或多个特征。

26.根据权利要求20的方法，其中控制所述RF接收机包括，响应于位于给定下行链路帧之前的帧，确定在所述给定下行链路帧中的时间分配的第一容限。

27.根据权利要求26的方法，其中确定第一容限包括执行从包含以下动作的组中选择的至少一个动作：

确定位于给定下行链路帧之前的帧是否包括另一个下行链路帧；以及

确定所述位于给定下行链路帧之前的帧是否包含另一个对于终端的时间分配。

28.根据权利要求20的方法，其中控制RF接收机包括，响应于在给定下行链路帧之后的帧，确定对于给定下行链路帧中的时间分配的第二容限。

29.根据权利要求28的方法，其中确定第二容限包括，确定所述在给定下行链路帧之后的帧是否包括另一下行链路帧。

30.根据权利要求18或19的方法，其中处理所述数字采样包括做出一决定，即在给定下行链路帧中不将任何时间分配用于向所述终端的发射，然后响应于该决定，在给定下行链路帧的整个数据区段中关闭RF接收机。

31.根据权利要求18或19的方法，其中所述下行链路帧由基站根据IEEE 802.16标准发射。

32.根据权利要求31的方法，其中处理数字采样包括，通过解码在分配区段中发射的下行链路映射消息，识别时间分配。

33.根据权利要求18或19的方法，其中所述下行链路帧由演进节点B(eNodeB)根据第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP-LTE)标准发射。

34.根据权利要求33的方法，其中处理数字采样包括，通过解码在分配区段中发射的物理下行链路控制信道(PDCCH)符号，识别时间分配。

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