CN1156181C - 减少数字无线通信系统待机模式下功耗的自适应方法 - Google Patents

减少数字无线通信系统待机模式下功耗的自适应方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于减少在数字无线通信终端的待机模式中功率消耗的自适应方法。该方法包括以下步骤：计算主时钟与低频时钟之间边沿定时的差；比较计算的定时差与预定的差参考值；并且按照比较步骤的结果增大或减小小睡周期。

Description

减少数字无线通信系统待机模式 下功耗的自适应方法
技术领域
本发明一般地涉及在诸如无线电话之类的移动无线终端中减少功率消耗的方法，尤其涉及在CDMA(码分多址)无线电话系统中当无线终端工作在时隙寻呼模式(slotted paging mode)时减少无线终端的待机模式下功率消耗的方法。
背景技术
时隙寻呼模式是诸如蜂窝无线电话的电池致动的移动无线终端的一种DRX(不连续接收)操作的形式。移动无线终端适合于在无线电话系统中具有至少一个远端基站的无线通信。在时隙寻呼模式中，当无线终端(也称为移动台)处于空闲模式(或处于没有交谈)时，无线电话一般处于一种不连续监视寻呼信道的低功率状态。
时隙寻呼模式对无线电话的电池寿命是重要的。减少无线设备的操作时间到最小量并且在睡眠周期中尽可能小地中断无线设备的功率是操作时隙模式的目的。在空闲模式中，仅在由无线电话系统预先分配的时隙或者用于处理诸如用户输入之类的某些其它条件时唤醒无线电话。
在从睡眠周期返回时，无线设备应当重新获取与无线电话系统的基站的RF(射频)链路。在空中接口标准中定义了链路的获取和包括该系统的通信协议的其它操作。这种标准的例子可以包括TIA/EIA(电信工业协会/电子工业协会)IS-95：“用于双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台-基站的兼容标准(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard forDual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System)”。该IS-95定义了一种DS(直接序列)-CDMA或者CDMA无线电话系统。
为再获取RF链路，CDMA系统中的无线电话必须与系统时间同步，这是由CDMA系统中的基站和网络控制器保持的定时。用于前向链路(基站到移动台)的定时必须由无线电话保持，期望当指定的时隙发生时，无线电能迅速醒来，进行定时误差的修正，且准备获取和处理寻呼信道。
与前向链路的同步包括由基站发送到导频信道的PN(伪随机躁声)序列和本地产生的PN序列的校准。发送的序列包括每26 2/3ms进行重复的“短PN”序列和每41天重复的“长PN”序列。无线电话包括序列发生器，用于产生与基站使用的相同的短和长PN序列。该无线电话利用一种搜索接收机或其它机制，用于校准短PN序列与从基站接收的短PN序列。一旦获取导频信道，则无线电话获取同步信道和寻呼信道。然后，无线电话正确地解调一个业务信道，以建立与基站的一个全双工链路。
当在睡眠时间以后醒来时，无线电话必须与长PN序列和短PN序列同步。短PN序列和帧边界在IS-95系统中以合理的频率进行重复。帧边界在每第三PN循环边界(roll boundary)发生。PN循环边界被定义为短PN序列循环回其初值。在移动台中，短PN序列和长PN序列利用线性序列发生器(LSG)产生。LSG被描述为一个多项式，并且是利用移位寄存器和异或门得到的。因为短PN序列是仅每26 2/3ms重复一次，当退出睡眠时，LSG能被方便地停在序列中的特定相位直至该相位与系统PN相关为止。然后，短PN LSG以与系统定时同步的定时被再启动。
但是，长PN序列每41天重复一次，停止(例如，当进入睡眠状态)无线电话的长PN发生器，并且然后当应醒来时，快计时以使之赶上系统的长PN是不实际的。
因为由系统发送的短PN序列和长PN序列可预计地相对时间变化，获取PN序列要求：在睡眠模式期间在移动台中保持正确的基准时间。PN序列可以被正确地确定，以便从睡眠模式退出时相关于系统的PN序列。但是，维持精确定时基准要求相当高的功率消耗，而这是与睡眠模式设计低功率消耗的宗旨相矛盾的。
除了在分配的时隙从睡眠模式退出外，无线电话还要求开始处理在无线设备中其它异步地产生的事件或响应这些事件。这种类型事件的一个例子可以包括诸如按下无线电话的键盘之类的用户输入。对这种输入的响应应当是快捷的，没有任何可以被用户识别的延迟。
由于其在上述相关技术中的重要性，用于减少功率消耗的技术使用了一种方法，该方法中，在待机模式中接收机仅在预先指定时间被激活，以在某个时间执行接收操作，然后通过利用由系统支持的时隙寻呼模式返回到低功率模式。这里，即使在低功率模式中，为了保持重新激活时与系统同步和响应于诸如中断之类的外部输入的目的，也要求最小的锁定。
然而，虽然应该适当地使用一种边沿定时，以便使用低频时钟，但是实际上在接收模式之间出现工作在高频时钟的一种模式，以保持系统所要求的正确的边沿定时。这样一种模式在下面的描述中被称为小睡模式。这种小睡模式的操作是按某个周期进行定义的，并且这个周期是按照经验的折中来确定的。
但是，如果小睡模式的操作周期短于所要求的，会引起在功率消耗上的损失，并且如果太长，在某些情况下系统不能很好地同步。
发明内容
如上所述，因为用于低速时钟补偿以减少功率消耗的小睡模式被固定在某个值，可能发生不必要高功率消耗或者相反可能发生与系统的不正常同步。
因此，本发明的一个目的是提供一种更新小睡周期的自适应方法，使得可能在没有不必要的功率消耗的情况下进行与系统的稳定的同步。
按照本发明的一个实施例，为了实现上述目的，提供了一种用于减少在数字无线通信终端的待机模式中功率消耗的自适应方法。该方法包括以下步骤：计算主时钟与低频时钟之间的边沿定时差；比较计算的定时差与预定的差的参考值；和按照比较步骤的结果加大或者减小小睡的周期。
还提供了一种减少在数字无线通信终端待机模式下的功率消耗的自适应方法，包括以下步骤：(A)计算主时钟和低频时钟之间的边沿定时的差；(B)比较计算的定时差与预定的差参考值；和(C)按照步骤(B)的结果增大或减小小睡周期计算变量；(D)比较所增大或减小的小睡周期计算变量与预定最大和最小临界值；和(E)按照步骤(D)的结果缩短或延长小睡周期。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更清楚，附图中：
图1是示出按照本发明的无线电话系统中的无线终端的方框结构的图；
图2是示出时隙寻呼模式和小睡模式的一般电流波形的图；和
图3是示出按照本发明的一个实施例的用于计算自适应小睡模式的工作周期的处理的流程图。
具体实施方式
下面将参照各个附图描述本发明的一个优选实施例。在下面的描述中，公知的功能或结构不进行详细描述，因为这种不必要细节的描述可能会混淆本发明。
本发明可应用于支持时隙寻呼模式的数字无线系统。首先，将参照图1详细地描述无线终端系统和无线终端的一个例子。这样的系统的例子例如是如图1所示的转让给摩托罗拉公司的在美国专利第6016312号中公开的系统。
参照图1，无线电话系统100包括若干个基站，这些基站被构成用于与至少一个移动台进行无线通信，该移动台包括诸如无线电话104之类的CDMA无线电话。无线电话104适合接收/发送与包括基站102的若干基站进行通信的DS-CDMA信号。在公开的实施例中，无线电话系统100是按照TIA/TIE临时标准IS-95“用于双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台-基站的兼容标准”的工作在800MHz的CDMA无线电话系统。通常，无线电话系统100还可以按照另外的CDMA系统或包括在1800MHz工作的PCS系统的任何合适的无线电话系统而工作。
基站102发送扩频信号到无线电话104。在称为沃尔什覆盖的处理中，利用沃尔什码对业务信道的码元进行扩频。基站102对诸如无线电话104之类的移动台分配一个特征沃尔什码，使得到每个移动台的业务信道发送与到一个不同的移动台的业务信道发送垂直相交。利用短PN码序列或每262/3ms重复的码或长PN码序列或每41天重复的码来扩频码元。经由基站与无线电话104之间的RF(射频)链路的通信具有每秒1.2288兆码片的速率的码片形态。码片是一个数据比特。
无线电话104包括天线106、模拟前端108、调制解调器110、呼叫处理器112、定时控制器114、振荡器116、用户接口118和电池150。电池150提供无线电话104的其它各个部件的工作电源。
天线106从基站102以及其它各邻近基站接收RF信号。所接收的RF信号被天线106变换为电信号，并且然后发送到模拟前端108。模拟前端108包括RF部分109，该RF部分109包含诸如接收机和发送机之类的电路装置，这些装置在时隙寻呼模式中可以进行断电。模拟前端108滤波该信号，以提供到基带信号的变换。
模拟的基带信号被发送到调制解调器110，在这里基带信号被变换为用于后续处理的数字数据流。一般，调制解调器110包括瑞克接收机和搜索接收机。搜索接收机搜索由无线电话104从包括基站102的若干个基站接收的导频信号。搜索接收机利用一个相关器连同在无线电话104中利用本地基准定时产生的系统PN码去扩频导频信号。搜索接收机至少包括一个诸如LSG之类的序列发生器，以产生PN码。调制解调器110相关本地产生的PN码与接收的CDMA信号。调制解调器110检测由无线电话系统100发送的系统定时指示符。具体地讲，调制解调器110检测边界上的PN循环并发送边界上的PN循环指示到定时控制器114。调制解调器110还包括用于从无线电话104发送数据到诸如基站102之类的基站的一个电路装置。调制解调器110可以由常规部件构成。
呼叫处理器112控制无线电话104的各种功能。呼叫处理器112响应于存储的命令程序进行操作，并包括用于存储命令和其它数据的存储器。呼叫处理器112包括：用于接收时钟信号的时钟输入端122和与定时控制器114相连用于接收中断请求信号的中断输入端124。呼叫处理器112从基站102接收间隔信号，在该间隔中无线电话将搜索寻呼信号。在这个间隔中无线电话可以监视寻呼信道160ms，但不能处于睡眠模式。呼叫处理器112调节无线电话进入到睡眠模式/从睡眠模式退出所要求的事件。这种事件包括连续跟踪系统时间，前进到LSG状态，重新启动振荡器116，给模拟前端108的RF部分109供电和重新启动从定时控制器114到调制解调器110的时钟的步骤。呼叫处理器112与无线电话的其它各部件相连。
用户接口118允许用户控制无线电话104的操作。用户接口118一般包括显示器、键盘、麦克风和接收器。用户接口118通过总线152与呼叫处理器112相连。
定时控制器114控制无线电话104的定时。具体地讲，定时控制器114控制：无线电话104进入到时隙寻呼模式/从该模式中退出，以及无线电话104的本地定时与无线电话系统100的系统定时的同步。定时控制器114具有：用于从振荡器116接收时钟信号的时钟输入端130，用于从用户接口118接收中断请求的中断输入端131，和用于从无线电话104的其它部件接收中断请求的中断输入端132。
定时控制器114具有：用于从调制解调器110接收定时信号的定时输入端134，以及用于发送该定时信号到调制解调器110的定时输出端136。从调制解调器110接收的定时信号(在图1中表示为“PNSTROBE”)对应于无线电话同步到基站的短PN序列的PN循环边界。PN循环边界被定义为短PN序列循环回其初值。“PNSTROBE”是每26 2/3ms重复的一系列脉冲，与PN循环边界同步。发送到调制解调器110的定时信号(在图1中表示为“CHIPX8”)是速率为8×1.2288兆码片/每秒的时钟信号。其它的适合的速率也可以利用。当定时信号被从调制解调器110清除时，调制解调器110进入到低功率模式并且整个内部模式被冻结。
振荡器116是用于以第一速率产生基准时钟信号的基准振荡器。在本公开的实施例中，振荡器116产生具有诸如16.8MHz的时钟之类的准确分辨率的精确时钟信号。定时控制器114具有用于发送控制信号到振荡器116的控制输出端138。响应于该控制信号，振荡器116被启动和不被启动。当不被启动时，振荡器116进入低功率模式。定时控制器114进一步发送控制信号(在图1中表示为“RXCTRLB”)到模拟前端108。响应于该控制信号，模拟前端108被选择性地断电。
在减少无线电话系统的无线电话104的功率消耗的这种方法中，现有技术中已对小睡模式给予了固定操作，所述小睡模式即使在接收模式下也工作在高频率时钟下，以便按系统要求保持正确的边沿定时，以适当地使用具有低频时钟的边沿定时。
参照图2，现有技术中已利用固定工作周期定义了小睡模式301的操作，这段周期是通过实验折中进行确定的。可以看出在对话模式300中功率被连续地消耗，如图2所示。
本发明自适应地调节小睡模式的工作周期，以防止如果在实际中小睡模式的工作周期太短，小睡模式的工作周期有功率消耗的损失，和防止如果工作周期太长时小睡模式的工作周期不与系统适当地同步。
图3是表示按照本发明的一个实施例的用于计算自适应小睡模式工作周期的处理的流程图。这种操作可以由无线电话104的定时控制器114执行。参照图3，确定对于计算需要的各个变量并且执行参考计算。在操作中，计数主时钟与低频时钟的边沿定时之间的差并且存储在变量“DIFF”中。另外，在当前时隙周期期间，为应用确定该小睡的周期T。在初始化阶段，可以适当地预先确定这个周期T。然后，为下一个步骤的小睡周期计算，确定变量“TTEMP”。SFI(增加的比例因子)和SFD(减少的比例因子)是用于自适应地增大或减小“TTEMP”的比例矢量，并且两者都由小睡周期确定。
在步骤402，确定上面计算的主时钟与低频时钟的边沿定时差“DIFF”是否大于预定的差参考值“DA(允许的差)”。在大于差参考值“DA”的情况下，在步骤403处理前进到利用差值“DIFF”和“SFI”增大小睡周期计算变量“TTEMP”的处理，步骤403接着前进到步骤405。相反，如果在步骤402边沿定时差“DIFF”小于或等于预定差参考值“DA”，处理前进到步骤404利用“DIFF”和“SFD”减小“TTEMP”的处理，步骤404也接着前进到步骤405。在一个时隙周期期间，在低功率模式中产生的小睡中反复地计算步骤402到404。
在步骤405，计算的结果与作为最大临界值“TU”的预定值进行比较。如果计算的结果大于最大临界值“TU”，则处理前进到步骤406，缩短小睡周期“T”，防止任何与系统不适当的同步。相反，如果计算的结果小于或等于最大临界值“TU”，处理前进到步骤407。在步骤407，计算的结果值与作为最小临界值“TL”的预定值进行比较。如果计算的结果小于最小临界值“TL”，则处理前进到步骤408，延长小睡周期“T”，以减少不必要的消耗电流。在步骤409，“TTEMP”被初始化。然后通过返回步骤401重复该处理。
在按照本发明的数字无线通信终端系统的上述结构中，在待机模式中可以执行自适应减少功率消耗的操作。如上所述，本发明可以根据系统状态自适应地调节适当系统同步的周期，其对于数字无线移动终端的低功率模式是必须的，从而有效地适当调节系统的同步并优化消耗的电流。
虽然已经参照本发明的某个优选实施例对本发明进行了表示与描述，但是对本领域的技术人员而言，应该理解，在不脱离由后附的权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，本专业的技术人员可能作出在形式和细节上的各种变化。

Claims (3)

1.一种减少在数字无线通信终端待机模式下的功率消耗的自适应方法，包括以下步骤：
计算主时钟和低频时钟之间的边沿定时的差；
比较计算的定时差与预定的差参考值；和
按照所述比较步骤的结果延长或者缩短小睡周期。
2.一种减少在数字无线通信终端待机模式下的功率消耗的自适应方法，包括以下步骤：
(A)计算主时钟和低频时钟之间的边沿定时的差；
(B)比较计算的定时差与预定的差参考值；和
(C)按照步骤(B)的结果增大或减小小睡周期计算变量；
(D)比较所增大或减小的小睡周期计算变量与预定最大和最小临界值；和
(E)按照步骤(D)的结果缩短或延长小睡周期。
3.按照权利要求2的减少在数字无线通信终端待机模式下的功率消耗的自适应方法，所述步骤(D)和(E)还包括以下步骤：
(F)比较所述小睡周期计算变量与所述预定最大临界值；
(G)如果所述小睡周期计算变量大于所述预定最大临界值，则缩短所述小睡周期；
(H)如果所述小睡周期计算变量小于或等于所述预定最大临界值，则比较所述小睡周期计算变量与所述预定最小临界值；和
(I)如果所述小睡周期计算变量小于所述预定最小临界值，则延长所述小睡周期。
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