CN1275854A - 用于分组数据的具有节电模式的移动站 - Google Patents

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Abstract

用于在将时间划分为时隙的帧操作的无线通信系统中操作无线终端的一种方法,其中每个时隙具有其后为数据部分的标题部分。此系统安排为发射下行链路时隙,以便在数据部分未包含有效数据时以高于数据部分的功率电平发射标题部分,以减少系统干扰。这称为准不连续传输(Q－DTX)操作模式。此方法包括步骤:(A)接收时隙的标题部分的全部或一部分和只接收数据部分的一部分,并且检测是否以高于发射数据部分的功率电平发射标题部分;和(B)如果检测到以高于发射数据部分的功率电平发射标题部分,则终止此时隙的剩余部分的接收并至少将此无线终端的一部分设置在减少的功耗状态中;否则,如果检测到以与发射数据部分相同的功率电平发射标题部分,则继续接收此时隙的剩余部分。

Description

用于分组数据的具有节电模式的移动站
本发明一般涉及无线话机，并特别涉及能与具有分组数据能力的无线网络一起操作的无线终端或移动站。
在操作的GPRS-136分组数据模式中(有可能在其他的模式中)，无线终端可能不知道特定接收的时隙(在此称为下行链路时隙)是指向此无线终端还是指向另一无线终端。因此，必须全部接收此下行链路时隙并检测数据，以便使该无线终端从有关高协议层的信息中确定此时隙预定的接收者。
甚至对于发射基站没有数据要发射给由此基站提供服务的无线终端的情况也是如此，在这种情况中此基站可以只发射不寻址到任何特定无线终端的随机数据。然而，除非该无线终端实际上接收与解码这样的时隙，否则这些无线终端不知道此时隙是否包含寻址到他们的有效数据。
如所意识到的，全部接收并随后解码下行链路时隙的要求对无线终端的电池寿命具有不利的影响。
图1、2与3分别表示常规的TDMA帧格式、使用π/4-DQPSK调制时的下行链路分组数据信道(PDCH)时隙结构与使用8-PSK调制的下行链路PDCH时隙结构。每个时隙假定具有约6.67毫秒的持续时间。将CSFP/CDFT用于传送5比特超帧相位(SFP)值和3比特数据帧类型(DFT)值。14码元同步(SYNC)字段、6码元CSFP/CDFT字段和12码元分组控制字段(PCF)一起形成32码元时隙标题部分，能由接收机从此标题部分中确定此时隙的接收者。此32码元标题部分后面是130码元数据部分。在此实施例中，总是利用π/4-DQPSK调制此32码元标题部分，而此时隙的其余部分可使用π/4-DQPSK或8-PSK进行调制。
众所周知：为了减少干扰，对于基站没有数据要发射给无线终端的情况，基站在此标题部分之后能降低此时隙的发射功率。
更具体地，准不连续传输(Q-DTX)是允许基站在每个下行链路时隙部分期间减少其输出功率以减少系统中干扰的一种下行链路功率控制形式。至于基于Q-DTX的功率减少可以应用于PDCH的下行链路的情况，可以参考TIA/EIA-136-331。对于可以采用基于Q-DTX的功率减少的情况，基站可以只为其中它没有数据要发送的那些PDCH下行链路时隙而调用此基于Q-DTX的功率减少。
下行链路时隙的该时隙标题部分不进行Q-DTX。因此在允许基于Q-DTX的功率减少时，可以只将基于Q-DTX的功率减少应用于时隙标题部分之后的下行链路时隙部分。
然而，虽然此技术可以减少系统干扰并且也可降低基站的功耗(这通常不如减少无线终端的功耗重要)，但此技术对减少从基站接收PDCH的无线终端的功耗没有影响。
因而，本发明的第一目的与优点是提供用于减少从基站接收分组数据的无线终端的功耗的一种改进的方法。
本发明的另一目的与优点是采用基站的准不连续传输(Q-DTX)操作模式来检测何时基站不在发射有效的分组数据，以便减少无线终端的功耗。
本发明的还一目的与优点是采用基站的准不连续传输(Q-DTX)操作模式，在基站不发射有效的分组数据时在该时隙的结束之前终止特定下行链路时隙的接收与解码，从而能减少此无线终端的功耗。
利用根据本发明实施例的方法与设备克服上述与其他问题并实现上述目的与优点。
公开了一种用于在将时间划分为时隙的帧操作的无线通信系统中操作无线终端的一种方法，其中每个时隙具有其后为数据部分的标题部分。此系统安排为发射下行链路时隙，以便在数据部分未包含有效数据时以高于数据部分的功率电平发射标题部分，以减少系统干扰。这称为准不连续传输(Q-DTX)操作模式。此方法包括以下步骤：(A)接收时隙的所有标题部分和只接收数据部分的一部分，并检测是否以高于发射数据部分的功率电平发射标题部分；和(B)如果检测到以高于发射数据部分的功率电平发射标题部分，则终止此时隙剩余部分的接收并至少将此无线终端的一部分设置在减少功耗状态中。否则，如果检测到以与发射数据部分相同的功率电平发射标题部分，则继续接收此时隙的剩余部分。
更具体地，此方法包括对接收的标题部分的至少一些码元正向执行信道估算以便在标题部分的末尾导出第一信道估算(EST1)的第一步骤；和对数据部分的码元的子集反向执行信道估算以便在数据部分的开头导出第二信道估算(EST2)的第二步骤。下一步骤获得所导出的信道估算的比率(EST1/EST2)；和另一步骤将此比率与门限值进行比较，以确定此数据部分是否包含有效数据。
如果确定此数据部分不包含有效数据，此方法则至少对于当前时隙的剩余部分将此无线终端的接收机设置在减少的功耗状态，而如果此比率确定大约为整数，则假定此数据部分包含有效数据，并且此无线终端的接收机保留在满功率的操作状态中，以接收当前时隙的剩余部分。
该估算步骤可以使用最小均方(LMS)信道估算器，当然也能使用其他的信道估算技术。在一个实施例中此门限值在无线终端的操作期间是固定的，而在另一实施例中此门限值在无线终端的操作期间是可变的，以具有一个至少为影响因素函数的值。可以从此无线终端的速度或信道中的噪声和/或干扰量的至少之一中选择此至少一个影响因素。
在另一实施例中，此方法首先确定最后接收的N个时隙是否包含此无线终端的有效分组数据。如果此确定是肯定的，此无线终端接收整个下一时隙，这是因为假定下一时隙将包含此无线终端的有效分组数据的概率增加。否则，如果此确定是否定的，则此方法开始接收下一时隙并在其他步骤之前执行上述正向信道估算。
结合附图阅读下面本发明的具体描述将使本发明的上述与其他特征更加显而易见，其中：
图1、2与3分别表示常规的TDMA帧格式、使用π/4-DQPSK调制的下行链路分组数据信道(PDCH)时隙结构与使用8-PSK调制的下行链路PDCH时隙结构；
图4是根据本发明构造与操作的无线终端或移动站的方框图；
图5是图4所示的移动站的正视图，并且此图还表示此移动站通过无线RF链路双向耦合的无线通信系统；
图6表示PDCH的下行链路时隙的部分，并用于说明本发明的接收技术；
图7与图8是描述本发明的教导在相对高移动站速度(图7)和在稍低移动站速度(图8)上的模拟结果的图表；和
图9A与9B均表示时隙的一部分，并用于说明本发明的教导。
参见图4与图5，图4与图5用于说明适于实现本发明的诸如但不限于蜂窝无线电话机的无线用户终端或移动站10、数据终端或个人通信设备。移动站10包括天线12，用于发射信号给基站址或基站30和从此基站址或基站30接收信号。基站30是含有包括移动交换中心(MSC)34的基站/移动交换中心/互通功能(BMI)32的无线网络的一部分。MSC34在移动站10进行呼叫时提供至陆地中继线的连接。BMI32对于本发明假设具有如图1-3所示的TDMA时隙结构或相似结构，并因此能够向移动站10发射分组数据。
移动站包括调制器(MOD)14A、发射机14、接收机16、解调器(DEMOD)16A和控制器18，控制器18分别给发射机14与接收机16提供信号和从发射机14与接收机16中接收信号。这些信号包括根据可应用的无线通信系统的空中接口标准的信令信息、分组数据和也有可能的语音信号。如所注意到的，虽然空中接口标准对于本发明假设为包括上述类型的物理与逻辑帧结构，但是本发明的教导不打算仅限于此特定结构。
应理解：控制器18也包括实现移动站的音频与逻辑功能所要求的电路。例如，控制器18可以由数字信号处理器装置、微处理器装置与各种模-数转换器、数-模转换器和其他支持电路组成。移动站的控制与信号处理功能在这些装置之间根据其相应的能力进行分配。
用户接口包括常规的耳机或扬声器17、常规的麦克风19、显示器20和一般为键盘22的用户输入装置、所有这些装置耦合到控制器18。键盘22包括常规数字(0-9)和相关的键(#，*)22a和用于操作移动站10的其他键22b。这些其他键22b例如可以包括SEND(发送)键、各种菜单滚动与软键和PWR键。移动站10也包括用于给操作此移动站所要求的各种电路提供电源的电池26。
移动站10也包括一起表示为存储器24的各种存储器，其中存储在移动站的操作期间由控制器18使用的多个常量与变量。例如，存储器24存储不同系统参数的值和号码分配模块(NAM)。用于控制控制器18的操作的操作程序也存储在存储器24中(一般存储在ROM装置中)，存储器24也可以存储从BMI 32接收的包括分组数据的数据。
应理解：移动站10能是汽车安装或手持装置。移动站10也不必全部是移动的，而能安装在固定位置上或在固定位置上使用。还应意识到：移动站10能与一个或多个空中接口标准、调制类型和接入类型一起操作。
本发明者认识到：Q-DTX操作模式能用于检测何时基站30在发射随机数据，即何时此基站未在发射有效分组数据给基站30所服务的一个移动站10。如上所述，在Q-DTX情况下，以正常功率发射此时隙的标题部分，而以相对标题部分减少的功率电平发射此时隙的剩余部分。
根据本发明最好接收全部32码元标题部分(尽管能接收较少的部分)，并随后接收后面的130码元数据部分的相对较小部分(例如，10个码元)。如果检测的数据部分的接收部分的功率电平远小于检测的标题部分的功率电平，则假定Q-DTX模式是有效的并且基站30未在发射有效的分组数据。如果是这种情况，则对于至少此当前时隙的剩余部分至少将移动站10的接收机16和也有可能解调器16A与其他电路设置在减少的功耗状态中，从而保存从电池26获取的能量。如果相反地检测的数据部分的接收部分的功率电平未显著小于检测的标题部分的功率电平，则假定Q-DTX模式无效并且基站30正在发射有效的分组数据。在这种情况下，移动站10能继续以正常方式接收此时隙的剩余部分。
执行上述技术最简单的方法是计算所接收的信号样本的功率。然而，模拟表示这可能不是最可靠的技术，特别是在经历快衰落或其他信号损伤的信道中。
在图6中因而示出目前优选的技术，其中执行以下步骤。
A.移动站10对全部32码元标题部分(尽管能使用某些较少数量的码元)执行正向(FD)信道估算以导出第一信道估算(EST1)。
B.移动站10随后对某一子集的码元(例如，10个码元)至数据部分的开头执行反向(RD)信道估算以导出第二信道估算(EST2)。注意：这两个信道估算仅隔开小的时间间隔，并因而应比也正向实施第二信道估算更准确地反映实际信道特性(即，信道估算应不容易受快衰落或某一其它信号损伤出现的影响)。
C.然后，将这两个功率估算的比率(EST1/EST2)与门限值进行比较。如果发现此比率大约为一(1)，则假定在基站30上Q-DTX操作模式无效，并以正常方式接收与解码此时隙的数据部分的剩余部分。如果此比率反而为稍大于1的某一正值，则假定Q-DTX模式在操作中，并至少接收机16与解调器16A被关闭或否则对于至少此当前时隙的剩余部分操作在减少的功耗模式中。
应注意：此移动站10能以显著快于输入码元速率的速率解码输入数据流与估算信道。一个合适的信道估算器是基于最小均方(LMS)类型的，但也能使用其他的信道估算器。
图9A与9B均表示具有标题(H)部分与数据(D)部分的时隙的一部分，并用于解释本发明的教导。如果考虑诸如LMS的递归信道估算方法，前面有关正向与反向信道估算的介绍是最合适的。然而，一般应明白：EST1指仅使用标题码元利用信道估算(通过任何装置)获得的功率，并且估算的时刻接近标题与数据部分之间的边界。EST2是相似的，但只利用数据码元来计算。还应明白：如果使用N个码元(图9A)，N的值最好为实现参数，这是估算的实际时刻的位置(图9B)。
在两个不同的环境中进行模拟。第一个环境假设最坏的情况，即速度fd＝184Hz(多普勒频移)，Es/No＝17dB，并且功率差等于6dB(图7)，而另一环境假设相当合适的速度，即fd＝10Hz(图8)。每幅图的底部曲线表示Q-DTX无效的情况(两个功率估算(EST1/EST2)的比率约等于整数)，而上部的曲线表示Q-DTX有效的情况。这两幅图表示：甚至在最坏的情况中，此方法的精确度也是合适的。这还暗示：能建立两个功率估算的比率(EST1/EST2)与之进行比较并阻止Q-DTX时隙的接收而能接收可能的数据时隙的门限值。例如，如果图7与图8中的门限值(THRESH)大约设置为2，则大部分的时隙判定(即，Q-DTX有效/无效)特别对于图8的较低速度的情况将是准确的。然而，甚至对于其中移动站10在正在发射有效分组数据时关闭其接收机16的不正确的那些判定，正常重发请求差错恢复协议用于防止重要的分组数据丢失。
因此，门限值能是固定的门限值，或者能使之为作为例如(推论的或实际测量的)速度和/或信道噪声与/或干扰电平的函数变化的可变门限值。
根据以下规则还能进一步提高此技术的准确性：如果前面N个时隙传送此移动站的数据，则接收所有的时隙，否则使用本发明的节电技术。
此规则的基础在于大多数分组将由多于一个的时隙组成的事实。例如，指定的重要应用中的典型分组可以由10个时隙组成。因此，最后N个时隙包含此移动站的分组数据，其中N等于或大于1，则下一个时隙也将包含此移动站的分组数据的概率较大。
虽然以最佳实施例为文本进行描述，但应认识到：本领域技术人员可以对这些教导进行许多修改。例如，可以采用其他帧与时隙格式、每帧的时隙数量、调制类型、信道估算器的类型、码元数量、门限电平值等，但仍保持在本发明教导的范围内。
完全不使用门限值也在本发明教导的范围内，其中不确定比率是高于还是低于门限值，而相反地只将两个功率估算的比率(EST1/EST2)与加上或减去能是固定或可变的某一容限值的整数进行比较。如果此比率在整数的容限值内，则假定Q-DTX模式无效，否则假定Q-DTX模式有效。
因而，虽然本发明已具体示出并结合其最佳实施例进行了描述，但本领域技术人员将明白：可以在形式与细节上进行改变而不背离本发明的范围与精神。

Claims (14)

1.用于在利用时间划分为时隙的帧操作的无线通信系统中操作无线终端的一种方法，其中每个时隙具有其后为数据部分的标题部分，其中此系统安排为发射下行链路时隙，以便在数据部分未包含有效数据时以高于数据部分的功率电平发射标题部分，以减少系统干扰，此方法包括以下步骤：
接收时隙的标题部分和只接收数据部分的一部分，并检测是否以高于发射数据部分的功率电平发射标题部分；和
如果检测到以高于发射数据部分的功率电平发射标题部分，终止此时隙剩余部分的接收并至少将此无线终端的一部分设置在减少的功耗状态中；否则
如果检测到以与发射数据部分相同的功率电平发射标题部分，则继续接收此时隙的剩余部分。
2.用于在将时间划分为时隙的帧操作的无线通信系统中操作无线终端的一种方法，其中每个时隙具有其后为数据部分的标题部分，其中此系统安排为发射下行链路时隙，以便在数据部分未包含有效数据时以高于数据部分的功率电平发射标题部分，此方法包括以下步骤：
对接收的标题部分的码元正向执行信道估算，以便在标题部分的末尾导出第一信道估算(EST1)；
对数据部分的码元的子集反向执行信道估算，以便在数据部分的开头导出第二信道估算(EST2)；
获得所导出的信道估算的比率(EST1/EST2)；和
将此比率与门限值进行比较，以确定此数据部分是否包含有效数据。
3.如权利要求2的方法，其中如果确定数据部分不包含有效数据，则对于至少当前时隙的剩余部分，至少将此无线终端的接收机设置在减少的功耗状态中。
4.如权利要求2的方法，其中如果此比率确定大约为整数，则假定此数据部分包含有效数据，并且此无线终端的接收机保留在满功率的操作状态中，以接收当前时隙的剩余部分。
5.如权利要求2的方法，其中估算的步骤使用最小均方(LMS)信道估算器。
6.如权利要求2的方法，其中此门限值在此无线终端的操作期间是固定的。
7.如权利要求2的方法，其中使此门限值在此无线终端的操作期间是可变的，以具有是至少一个影响因素的函数的值。
8.如权利要求7的方法，其中从无线终端的速度和信道中至少噪音或干扰量之一中选择此至少一个影响因素。
9.用于在将时间划分为时隙的帧操作的无线通信系统中操作无线终端的一种方法，其中每个时隙在分组数据操作模式中具有其后为数据部分的标题部分，其中此系统安排为发射下行链路时隙，以便在数据部分未包含有效分组数据时以高于数据部分的功率电平发射标题部分，此方法包括以下步骤：
确定最后接收的N个时隙是否包含此无线终端的有效分组数据；
如果确定是肯定的，则接收整个下一个时隙；否则
如果确定是否定的，则开始接收下一个时隙，并对接收的标题部分的码元正向执行信道估算，以便在标题部分的末尾导出第一信道估算(EST1)；
对数据部分的码元的子集反向执行信道估算，以便在数据部分的开头导出第二信道估算(EST2)；
获得所导出的信道估算的比率(EST1/EST2)；和
将此比率与门限值进行比较，以确定此数据部分是否包含有效分组数据。
10.如权利要求9的方法，其中如果确定数据部分不包含有效分组数据，则对于至少当前时隙的剩余部分，至少将此无线终端的接收机设置在减少的功耗状态中。
11.如权利要求9的方法，其中如果此比率确定大约为整数，则假定此数据部分包含有效分组数据，并且此无线终端的接收机保留在满功率的操作状态中，以接收当前时隙的剩余部分。
12.如权利要求9的方法，其中估算的步骤使用最小均方(LMS)信道估算器。
13.如权利要求9的方法，其中此门限值为固定的门限值或自适应变化的门限值之一。
14.如权利要求9的方法，其中码元的子集包括大约10个码元。
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