CN1276605C - 具有接近控制传输的通信设备 - Google Patents

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Abstract

一种通信设备(12)，其在重复的时隙期间传输通信信号。通信设备(12)包含占空度调整信号发生器(82)，它基于接近信号产生调整信号。控制器(54)响应该接近信号，调整与重复时隙有关的传输占空度用于在一个时隙期间传输通信信号。然后经由天线(70)发射该通信信号。

Description

具有接近控制传输的通信设备
发明领域
通常，本发明涉及通信系统领域，尤其是涉及一种在重复的时隙期间传输通信信号的通信设备。
发明背景技术
传递语音和数据报文的通信系统被广泛使用在电话和无线通信系统中。例如，ETSI(欧洲电信标准学会)已经规定了一种使用TDMA(时分多址)经由RF(射频)信道传递控制、语音和数据信息的GSM(全球移动电话标准)协议。在美国，TIA(电信工业协会)已经公布了许多临时的标准，诸如IS-136，它定义了具有向用户传输语音和数据的性能的D-AMFS(数字高级移动电话业务)的各种版本。GPRS(通用分组无线业务)是一种非语音的增值业务，它允许通过GSM以及IS-136系统发送和接收信息。GPRS同时使用八个时隙以理论上多达171.2千位/秒(kbps)的最大速度补充了当今的电路交换数据和SMS(短信息业务)。由于GPRS的谱效率，所以较少需要建立仅仅在高峰时间中使用的空闲容量。因此GPRS使网络运营者以一种动态的和灵活的方式最大限度地使用网络资源的，以及使用户访问资源和税收。
GPRS涉及覆盖在现有电路交换GSM网络上的一个基于分组的空中接口，由此给予终端用户使用基于分组的数据业务的选择。利用GPRS，信息被分成单独但是相关的“分组”用于传输和在接收端处重组。由于GPRS的分组交换配置的原因，只有当终端用户实际上正在发送或者接收数据时才使用无线资源。可用的无线资源能够在几个通信设备之间同时共享，而不是在固定时间内把一个无线信道专用于一个终端用户通信设备，从而允许大量GPRS用户在单个蜂窝内共享相同的带宽。支持的用户实际数目取决于正在使用的应用、以及有多少数据正在传送。
高即时性对实时应用的是一个非常重要的特征。受无线电覆盖的影响，GPRS也有助于即时的连接，借此能够在有需要时立即发送或者接收信息。由于在电路交换数据的速度(9.6kbps)和为160个字符的SMS(短信息业务)长度中的限制，GPRS还有助于先前不可经由GSM网络可用的新应用。例如，GPRS能够通过允许在现有Internet和支持GPRS的网络之间的交互工作而启用移动Internet功能。因而，当今经由固定Internet使用的任何服务、例如FTP(文件传输协议)、web浏览、聊天、电子邮件、远程登录也能够经由支持GPRS的网络获得。
众所周知，经由无线信道传递的通信信号在接近一个物体或人体时会受到影响。当通信设备在物体附近发射电磁辐射时，电磁辐射会沿该物体的方向被扰乱和抑制。该物体对电磁辐射的影响能够影响通信设备的通信性能。例如，当支持GPRS的通信设备接近物体时，会降低提供GPRS的系统中的分组数据传输。
因此，需要在通信设备接近物体时提高通信性能。
附图简要说明
图1说明了在其中有利使用本发明的一个通信系统的方框图。
图2说明了在图1的通信系统中使用的一个GPRS协议堆栈。
图3说明了用于在图1的通信系统中的一个GPRS空中接口的框图。
图4说明了用于在图1的通信系统中由基站开始的数据传送的连续框图。
图5说明了用于在图1的通信系统中由通信设备开始的数据传送的连续框图。
图6说明了依据本发明的一个通信设备的电路框图。
图7说明了依据本发明的一种方法的流程图。
图8说明了被分成重复时隙的通信信道的三个示范性时序图。
本发明的详细说明
本发明涉及一种在重复的时隙期间传输一个通信信号的通信设备。例如，在一个TDMA系统、诸如支持GPRS的GSM中，重复的时帧被分成8个时隙。也支持GPRS的通信设备能够在任何一个时隙内传输数据。通信设备包含一个产生调整信号的占空度调整信号发生器。调整信号用来调整与在一个时帧内的重复时隙有关的传输占空度，用于在一个或多个时隙期间传输通信信号。占空度是在该时帧内其中通信信号被传输的时间百分比。例如，在GSM/GPRS系统中，在所有8个时隙期间的数据传输相当于提供了最高数据速率的百分百的传输占空度。就一个百分之五十的传输占空度来说，该通信设备将以一个较低的数据速率、即百分之百的传输占空度数据速率的一半数据速率，在该时帧的四个时隙上进行传输。在本发明下，能够通过增加或减少传输占空度，来调整传输占空度分别用于以较高或者较低的数据速率传输。通信设备还包含一个天线，它在对应于所调整的占空度的时隙期间发射该通信信号。
在一个示范性实施例中，占空度调整信号发生器基于通信设备相对一个物体或例如人体的接近，对用于产生调整信号的接近传感器做出响应。产生接近信号的接近传感器可以是，例如，确定该物体是在该通信设备的有效接近之内或之外的开关。换句话说，接近信号指示通信设备是否靠近该物体。如在此使用的那样，接近信号相当于涉及该通信设备的地点和/或位置的任何信号。例如，位置能够对应于通信设备是否被戴在人体上或者在人体周围。
依据另一个示范性实施例，通信设备的用户能够通过允许人工用户接口的调整装置人工地调整传输占空度。例如，能够在一个显示屏幕上给该用户用于选择所期望的传输占空度的选项。可选择地，调整装置可以是用于通过占空度调整信号发生器产生调整信号以人工地调整传输占空度的控制。
依据本发明的一个更详细的特征，发射的通信信号的功率还可以基于该接近信号。例如，能够基于通信设备对一个物体的接近而增加或减少电磁辐射的功率。
依据本发明的其它更详细的特征，通信设备还包含发射机，它基于调整信号传输一个用于资源分配的通信资源分配请求，其中该资源分配对应于一个指定的传输数据速率。例如，在GPRS配置下，能够在开始每个分组数据传输之前传输资源分配请求。在通信设备中的控制器能够对该调整信号做出响应，以在每个分组的基础上传输每个数据分组之前，传输用于分配多个时隙的请求。
参见图1，显示了有利地结合本发明的一个通信系统10的方框图。举例来说，通信系统10是一个GSM通信系统，它为多个通信设备12提供无线的语音和数据通信能力。GSM通信系统10的操作方式在ETSI文档ETS 300 573 ETS 300 574和ETS 300 578中进行了描述。因此，仅仅把通信系统10的操作描述到能够使本领域技术人员实现和使用本发明所必需的程度。尽管本发明被描述成在GSM系统中实现，但是本领域技术人员将会理解，还能够适用其它各种通信系统，诸如基于PDC(个人数字蜂窝电话)、D-AMPS、UMTS(通用移动远程通信标准)、或者CDMA(码分多址)标准的那些通信系统。类似地，本发明中的移动电话分组数据业务可以基于其它标准，诸如CDPD(蜂窝式数字分组数据)、或者UMTS分组数据。
通信系统10被设计为一个具有多级的分层网络，用于管理语音和分组数据的呼叫和传输。使用一组分配的上行链路和下行链路RF信道，在通信系统10内操作的许多通信设备12使用所分配的形成逻辑通信信道的时隙参与呼叫。在一个较高的分级水平，一组MSC(移动业务交换中心)图中仅仅显示了MSC 26，负责从一个始发者到一个目的地路由选择呼叫，尤其是它们负责建立、控制和终止呼叫以及广播文本消息。
在一个较低的分级水平，每个MSC 26连接到一组基站子系统，其中仅仅显示了一个基站BSS 22。BSS 22的主要功能是无线资源管理。例如，基于在通信设备12处报告的接收信号的强度，BSS 22确定是否启动切换。在GSM标准下，BSS 22使用被称为A-接口的标准接口与MSC 26进行通信。仍然在一个较低的分级水平，每个BSS 22控制一组基站收发信机，图中仅仅显示了一个基站收发信机BTS 24。每个BTS 24包含许多收发信机(TRX)，它使用上行链路和下行链路RF信道以服务于一个专门的共同地理区域。因此，BTS 24主要是提供RF链路用于在它们的指定蜂窝内往返于通信设备12传输和接收数据串(data burst)。
在一个示范性实施例中，GPRS定义的标准提供通信系统10中的移动数据消息传送业务。配置在通信系统10中的一个GPRS网络14还利用现有GSM节点，用于支持分组交换，以及和现有分组数据网络、诸如Internet 16、X.25网络18和专用网络20交互工作。通信设备12被配置为除了处理语音业务之外还处理GPRS提供的移动电话分组数据业务。这样一个通信设备12的例子包含智能电话、个人数字助理(PDA)、和便携式计算机诸如与或不与蜂窝电话进行操作的膝上型或者掌上型电脑。
在向MSC 26语音业务的同时，从BSS 22向一个服务GPRS支持节点(SGSN)28发送GPRS分组。SGSN 28是在GSM基础结构内的节点，它往返于通信设备发送和接收分组数据，同时在所覆盖的服务区域内跟踪该通信设备。SGSN 28和一个GGSN(网关GPRS支持节点)30经由一个干线网32进行通信，其中干线网32是维持与其它网络、诸如Internet 16、X.25网络18或者专用网络20的连接的系统。GPRS网络14能够使用多个服务节点，但是仅仅需要一个网关节点用于连接到一个外部网络诸如Internet 16。
通信设备12经由SGSN 28向GGSN 30发送数据分组，其中GGSN30将数据分组转换成通过期望的网络进行传输。如上所述，期望的网络可以是Internet 16、X.25网络18或者专用网络20。例如，来自于Internet 16、发给通信设备12的IP(网际协议)分组由GGSN 30接收，并且发送到SGSN 28然后被传输到通信设备12。为了在彼此之间发送IP分组或者X.25分组，SGSN 28和GGSN 30使用被称作GPRS隧道协议(GTP)的专用协议封装这些分组，其中该GPRS隧道协议在标准TCP/IP协议上面进行操作。
MSC 26和SGSN 28与相应的HLR 34(本地位置寄存器)和VLR36(访客位置寄存器)相关联，它们保存使用者/用户信息用于漫游和记账目的。AUC 38(认证中心)在发出语音和数据呼叫时提供认证功能。如虚线所示，由于网络给予了所有有关的组件与节点完全的连通性，所以VLR 36和HLR 34以及AUC 38没有必要与MSC 26或者SGSN 28的位置物理上相关联。通常，MSC 26还连接到PSTN(公共交换电话网)，以给予在固定电话线路用户和移动用户之间的连通性。
参见图2，显示了用于在通信系统10和通信设备12之间传递数据分组的通信协议堆栈40。特别地，协议堆栈40包含：加密和压缩数据分组段的SNDCP(子网相关控制协议)层；将底层的空中或者无线接口链接到SGSN 28的LLC(逻辑链路控制)层；支持纠错的RLC(无线链路控制)层；支持分时多工方案的MAC(媒体存取控制)层；分帧和编码分组并且管理物理媒体错误的PLL(物理链路子层)；以及一个通过射频信道调制和解调制所传输分组的RF(射频)层(RFL)。SGSN 28和GGSN 30的细节对简单地经历恰好是无线的直接IP或者X.25连接的用户来说是不可见的和不相关的。如上所述，在GSM/GPRS实现中的射频信道被分成包含8个时隙的重复的帧。在无线接口42处IP/X.25分组被转换成一种在有线网络中使用中所必需的协议堆栈44。
参见图3，框图说明了用于通信系统10的空中接口。如图所示，通信信道包含具有指定载波频率的RF信道F1、F2、F3、和F4。在通信系统10中，RF信道(上行链路或者下行链路)被分成重复的时帧，在时帧期间传递语音和数据。每个重复的时帧，可以是超帧或者高帧被进一步分成传送信息分组、诸如语音通信分组302、304或者GPRS分组306、308、310的时隙(0-7)或者逻辑信道。语音在被指定为业务信道(TCH)的逻辑信道期间传输。系统中所有与呼叫管理有关的信令功能、包含开始、切换、和终止，是经由信令信道通过传输的信息处理的，其中该信令信道可以是专用的或者相关的信令信道。
参见图4，连续的框图说明了依据本发明的一个基站开始的数据传送46。在数据传输过程46中，BSS 22发送一个分组寻呼请求到通信设备12以开始该数据传输过程46。作为通信设备12到请求传输信道的BSS 22的分组信道请求的响应，BSS 22分配并向通信设备12传输分组信道分配。对通信设备12发送分组寻呼响应和接收分组资源分配响应，BSS 22传输该分组，并且继续完成传输的各种确认和错误检查。
参见图5，连续的框图说明了依据本发明的一个通信设备开始的数据传送48。在通信设备开始的数据传输过程48中，通信设备12向BSS 22发送一个分组信道请求，请求传输频率信道和时隙。一旦通信设备12收到了分组频率信道分配，通信设备12就向BSS 22发送一个被称为通信资源分配请求的分组资源请求。然后BSS 22向通信设备12分配资源，可以是例如，可对应于所请求或者分配的、相对于例如一定数目的分配时隙的传输占空度。然后通信设备12传输该分组，并且继续完成传输的各种确认和错误检查。
参见图6，显示了结合本发明的通信设备12的方框图。通信设备12支持语音业务以及数据业务。在本发明的最佳实施例中，通信设备12是一个便携式双向设备，它操作于发送与接收模式用于通过一个或多个RF信道传递语音数据和分组数据。在一个示范性实施例中，通信设备12能够在图1的通信系统10内操作，其中该通信系统10在所覆盖区域内使用GSM/GPRS协议提供语音和数据业务。如上所述，通信设备12能够在此通信系统10范围更宽的、包括基于GSM和IS-136标准的系统中使用。利用这些系统中的任何一个，用户能够使用本发明中的通信设备12以与另一个用户建立语音和数据业务。
通信设备12在一个控制器54的控制下进行操作，其中该控制器54在规定的通信协议下提供双工数据通信。在本发明的示范性实施例中，控制器54被编程用来使用被分成重复时帧的射频信道提供双工通信业务。在GSM协议下，例如，每个时帧被分成8个时隙。
在发射模式下，通信设备12包含麦克风56，它产生对应于用户语音的语音信号。编码译码器50用本领域中众所周知的方式把该语音信号转换成语音数据。通信设备12还在控制器54的控制下使用一个分组数据编码器52，产生例如基于从用户接口62接收的用户输入的分组数据。发射数据基带处理器64处理在通信设备12处产生的语音数据和分组数据。基于一种指定的调制技术，调制器66调制该基带处理过的语音数据和分组数据以产生一个已调制信号。功率放大器68放大该已调制信号以指定的频率或者频谱产生放大的已调制通信信号。放大了的已调制通信信号经由天线70通过TX/RX接口72发射，TX/RX接口72在控制器54的控制下有助于双工数据通信。天线70可以是本领域技术人员已知的任何一种天线，例如，单极天线、偶极天线、偶极天线阵列、微波传输带天线、和等离子体天线。
在接收模式下，通信设备12在天线70处截取电磁辐射。截取的电磁由接收器处理，并且使用一个接收机/解调器74以本领域普通技术人员非常公知的方式进行解调制。产生的通信信号连接并通过接收数据基带处理器76连接到TR/RX接口72。通信信号被分离成为分组数据用于在分组数据解码器60和语音数据编码译码器58中用接收数据基带处理器76进行处理。语音数据被路由选择到扬声器78以便把该通信信号转换成为可听声音。分组数据被路由选择到缓存器80，由它管理分组数据。然后分组数据可加载到用户接口62上用于用户交互作用。应当理解，数据处理和控制功能可以被合并到一个公知的DSP中，其中该DSP被编程用来例如执行基带处理及其它功能。
依据本发明，通信设备12包含产生占空度调整信号的占空度调整信号发生器82。占空度调整信号能够基于由接近传感器84产生的接近信号而产生，其中该接近传感器84在激活时发送接近信号到控制器54。接近传感器84可以是，例如，红外传感器、天线位置传感器、通信设备机架开关、充电器开关、重力开关、和其它任何这种本领域技术人员已知的开关，以检测通信设备12与人体的存在。例如，当接近传感器84被放置在一个通信设备机架中时，在这种情况下所感知的信号将对应于占据机架的通信设备12，控制器54将确认通信设备12在通信设备机架中，而且典型地在距人体的一个已知距离内。此外，与通信设备12有关的天线70也应在距人体的该已知距离范围之内。占空度调整信号发生器82也能够对人工调整接口86做出响应，其中该人工调整接口86可以是一种用户激活的机构，诸如按钮开关、旋钮或者键盘开关，用于产生占空度调整信号。
参见图7，流程图说明了依据本发明的一种方法。如上所述，在方框710处，通信设备12基于由接近传感器84产生的接近信号产生占空度调整信号。例如，当通信设备被戴在人体上时，接近传感器产生信号显示通信设备在接近人体的范围之内。接近信号可以由例如开关、基于布置在通信设备12上的开关产生的，其中布置在通信设备12上的开关指示用户是否正在使用该通信设备，即通信设备12是否非常接近于用户，诸如当通信设备在一个机架或者其它类似的机构中时。在方框712处，响应产生占空度调整信号的接近信号，通信设备12本地或者从通信设备12远程地做出决定以调整传输信号的传输占空度，以便提高通信设备12的性能。
例如，当通信设备戴在一个人体周围时，会减少占空度。另一方面，当通信设备不在人体接近范围内时，会增加传输占空度。当增加传输占空度时，可用用于传输的传输时隙的数目增加了，在这种情况下通信设备12将在该时帧内的一个较长时段上进行传输。类似于传输占空度，控制器54能够基于接近信号调整发射功率。一旦控制器54最后确定了占空度的调整和发射信号的功率，在方框714处，通信设备12就以电磁辐射的形式从天线70中发射通信信号。
例如，参见图8，在通信系统10中，通信设备12能够在用于语音或者数据通信的一个时帧内的8个时隙中的一个或多个上进行传输。在通信设备12在8个时隙中的4个上进行传输的情况下，相应的传输占空度将是百分之五十的占空度88。基于接近信号，传输占空度会增加到例如百分之75的占空度90，在这种情况下通信设备12将在该时帧内的8个时隙中的6个上进行传输。
一旦控制器接收了占空度调整信号，通信设备12就向BSS 22发送通信资源分配请求。在一种方案下，可在通信设备12处确定期望的占空度。例如，占空度能够被人工地调整以便允许用户设置数据传输速率。通信设备键盘或者开关或者其它类似机构可以用来人工地输入期望的传输占空度，它也能够被显示在显示屏上。在这种方案之下，通信设备12能够，例如，传输一个请求百分之75的传输占空度的通信资源分配请求。然后BSS 22确定8个时隙中可用于的6个传输。当所请求的占空度不能被提供时，BSS 22提供可得到的最大占空度，否则BSS 22提供该请求。
在另一种方案下，BSS 22能够基于对应于接近信号的数据向通信设备12分配传输占空度，其中该接近信号从通信设备12中传输到BSS 22。资源分配任务能够基于由BSS 22确定的可用资源。以类似的方式，通信设备12能够发送用于指定传输功率的通信资源分配请求。
在每个分组数据传输的开始处，通信设备12为每个所传输的分组向BSS 22发送请求。然后BSS 22传输一个与通信资源分配请求有关的响应到通信设备12，并且最终到通信设备12中的控制器54。然后控制器54调整传输占空度以便提高通信设备12的性能。当增加传输占空度时，传输时隙的数目增加了，在这种情况下通信设备12将在该时帧内的一个较长时段上进行传输。
从上述描述中将会理解，本发明提供了一种用于基于接近传感器和通信系统资源、通过调整通信信号的占空度以及在必要时调整传输信号的效率来最大限度地优化一个通信设备的性能。在通信设备12位于人体上时通信设备12的性能减少占空度而大限度地最优化通信设备12的性能，在这种情况下人体交互作用将降低通信信号的传输，并且在通信设备12离开人体时增加占空度，因此改善了通信信号的传输。
已经结合最佳实施例对本发明进行了详细描述，对本领域技术人员来说根据上文显然能够在没有在其更宽方面背离本发明的情况下做出变化和修改，因而，如权利要求中定义的本发明意图涵盖所有这种落入属于本发明真实精神之内的变化和修改。

Claims (10)

1.一种在重复的时隙期间传输通信信号的通信设备，包含：
接近传感器，产生接近信号；
占空度调整信号发生器，对该接近信号做出响应以产生调整信号；
控制器，响应该调整信号，调整与重复时隙有关的传输占空度以在至少一个时隙期间传输通信信号；以及
天线，发射该通信信号。
2.如权利要求1所述的通信设备，其中：所述接近传感器依据通信设备到人体或者物体的接近度来产生接近信号。
3.如权利要求1所述的通信设备，进一步包含发射机，它传输对传输占空度的通信资源分配请求。
4.如权利要求1所述的通信设备，其中：所述控制器响应该接近信号进一步调整通信信号的发射功率。
5.如权利要求1所述的通信设备，进一步包含显示屏幕，以显示选择占空度的选项。
6.如权利要求1所述的通信设备，进一步包含人工调整接口，耦合到所述占空度调整信号发生器以调整占空度。
7.一种用于在重复的时隙期间传输一个通信信号的方法，包含：
响应接近信号产生占空度调整信号；
响应该调整信号，调整与重复时隙有关的占空度以在至少一个时隙期间传输通信信号；以及
发射该通信信号。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包含一个步骤：在产生占空度调整信号的步骤之后，传输对传输占空度的通信资源分配请求。
9.如权利要求8所述的方法，其中：所述通信资源分配请求是基于该接近信号的用于指定传输功率的请求。
10.如权利要求8所述的方法，其中：所述通信资源分配请求是在每个分组基础上传输的。
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