CN1329800A - 在睡眠模式后从无线网快速重新获得定时标准的无线电话 - Google Patents

Abstract

在从无线网的一个或多个基站接收导引信号的无线电话中,一种用于在睡眠模式期间后快速重新获得定时标准的方法,其中该无线电话具有一个主定时器(本地定时标准),一个快速、精确的时钟源,一个慢速、不太精确的、但功率更经济的时钟源和一个存储器。该方法包括以下步骤:通过存储与导引信号有关的和导引信号如何随时间改变的一个或多个参量而进入睡眠期间;根据所存储的参量计算在睡眠期间后导引信号参量的预测值;存储该预测值;启动慢速时钟;以及停止主定时器(本地定时标准)和快速时钟源。该方法还包括以下步骤:通过在睡眠期间后由慢速时钟产生唤醒中断,而结束该睡眠期间;响应该唤醒中断重新启动主定时器和快速时钟源;以及通过使用先前存储的预测值重新获得导引信号。然后可以计算使得接收的导引信号与该预测值很精密地对准的时间校正因素,然后将它加权,并用该加权的时间校正值调节主定时器。

Description

在睡眠模式后从无线网 快速重新获得定时标准的无线电话

                        发明领域

本发明涉及在无线电话中在睡眠模式后从无线网重新获得定时标准。

                        发明背景

在无线电话(也称为蜂窝电话、移动台或移动电话)的体积与重量最小化的目标与无线电话不需再充电可被使用的时间量的之间存在紧张状态。通常，电池容量越大，则电池越大和越重。虽然在解决这个问题的电池技术上取得许多进展，但在无线电话技术的另外的领域中正在继续努力，节省电池能量，所以，延长了在重新充电之间的无线电话的可以使用时间。

在直接扩频的、码分多址(CDMA)无线技术中，认识到需要节省电池能量。为此，IS-95 CDMA标准规定了无线电话的“睡眠模式”，其中将消耗最大功率的部件关断。当无线电话处在空闲时(也就是，不在进行呼叫和没有从无线系统接收指令)，无线电话只在寻呼信道收听来自无线系统的指令或寻呼。对于特定的无线电话的寻呼消息从每1.28秒出现一次变到每163.84秒出现一次。在其它时间期间，无线电话因此将它的许多部件关断电源。这个技术提供了非常有力的方法，由此，电池供电的无线电话在空闲时可节省电池。

然而，当无线电话的部件从睡眠模式恢复工作时出现了问题。正如在该技术上熟知的，大多数无线通信系统使用集中的定时标准，以保持调制和解调的同步。每个无线电话包括振荡器，作为频率标准和被输入到主定时器或本地系统定时标准。在许多情形下，这个振荡器是温度补偿的晶体振荡器，它保持无线电话时钟与系统的标准时钟精确地对准。希望使温度补偿的晶体振荡器不工作(关断电源)，因为它在工作时使用相当大的功率量。然而，为了再次开始调制和解调，当振荡器回到接通电源时，主定时器(本地定时标准)必须被再同步到网络定时标准。用于再同步的一个方法是，当在无线电话接通电源程序时获得同步信道。这样的同步可能花费睡眠期间的大多数时间。在最坏的情况下，为获得同步信道所花费的功率，比起在睡眠期间保持接通主定时器所需要的功率更多。

本发明的目的是针对解决一个或多个上述的问题。

                    发明概要

按照本发明的一个方面，揭示了在从无线网的一个或多个基站接收具有多个参量的导引信号的无线电话中，用于在睡眠模式期间后快速重新获得定时标准的方法。该无线电话具有一个被同步到无线网中的定时标准的本地定时标准(主定时器)，一个快速、精确时钟，一个慢速、不太精确的、但功率更经济的时钟和一个存储器。该方法包括以下步骤：存储一个或多个导引信号的参量，根据存储的参量在睡眠期间后计算导引信号的预测参量，把预测值装载到主定时器，启动慢速时钟源，以及停止主定时器(本地定时标准)和快速时钟源。该方法还包括以下步骤：在睡眠期间后由慢速时钟源产生唤醒中断，响应于该唤醒中断重新启动主定时器和快速时钟源，再获得导引信号。然后计算定时校正因素，使得接收的导引信号与预测值精密地对准。用加权的定时校正值来调节主定时器(本地定时标准)。

按照本发明的另一个方面，该无线电话包括在慢速时钟中的计数器，以及产生唤醒中断的步骤包括当该计数器达到预定数时产生唤醒中断。按照本发明的另一方面，导引信号的参量的一个是时间偏移，以及存储一个或多个导引信号参量的步骤包括存储该时间偏移。

按照本发明的另一个方面，计算导引信号的预测值的步骤包括计算在睡眠期间后的每个导引信号的时间偏移的预测，还可包括根据重新获得的导引信号的信号强度对定时校正进行加权。

按照本发明的另一个方面，该对定时校正进行加权的步骤包括根据每个重新获得的导引信号的到达时间对定时校正进行加权，其中较早到达的导引信号比较迟到达的导引信号，分配更高的加权值。

按照本发明的再一个方面，该调节主定时器的步骤包括把加权的定时校正进行平均并通过把主定时器提前或延迟该定时校正量而调节主定时器。

按照本发明的另一个方面，计算在睡眠期间后导引信号的预测的参量的步骤包括把无线电话内部的因素作为预测的基础，其中该内部因素包括慢速时钟的使用期限，慢速时钟的电源电压的当前的状态，和该慢速时钟的温度。

按照本发明的再一个方面，计算在睡眠期间后导引信号的预测的参量的步骤包括把无线电话外部的因素作为预测的基础，诸如无线电话的移动，反射导引信号的到达时间和无线电话的行程。按照本发明的另一个方面，无线电话的位置和行程可以由全球定位系统测量，或根据发射基站的纬度和经度计算。按照本发明的再一个方面，主时间测量码片中的时间，以及调节主定时器的步骤包括提前或延迟主定时器，一次一个码片。

按照本发明的不同的方面，揭示了在睡眠模式期间后快速重新获得定时标准的无线电话，其中无线电话接收导引信号，该信号具有来自无线网的一个或多个基站的多个参量。无线电话包括一个慢速时钟，配置用来定时睡眠期间和在睡眠期间结束时产生唤醒中断，一个主定时器，配置用来提供定时标准给无线电话，以及一个数字信号处理器，配置用来通过使用定时标准解调导引信号并确定在导引信号中的参量。该无线电话还包括处理器，用来根据由数字信号处理器确定的参量计算在睡眠期间后导引信号的参量的预测，起始睡眠期间，响应于中断结束睡眠期间，把由数字信号处理器提供的导引信号的参量与预测值进行比较，并调节主定时器，以便把主定时器的定时标准对准该导引信号。

按照本发明的另一个方面，无线电话还包括存储器，用于存储导引信号的参量的历史，其中的处理器用来根据由数字信号处理器在参量的历史中确定的参量计算在睡眠期间后导引信号的参量的预测。

按照本发明的再一个方面，将处理器配置成在睡眠期间以前给慢速时钟接通电源和在睡眠期间以后关断慢速时钟的电源，以及在睡眠期间开始时关断主定时器的电源和在睡眠期间结束时接通主定时器的电源。

按照本发明的又一个方面，该主定时器包括计数器，和处理器，通过加速或减慢计数器来调节主定时器。该无线电话还包括快速定时标准，它以多倍的定时标准运行，和处理器，用来通过按照快速定时标准提前计数器来加速主定时器。而且，该处理器还用来通过由该定时标准减慢计数器来调节主定时器。

按照本发明的再一个方面，该无线电话可包括全球定位系统，其中的处理器用来确定无线电话的位置并根据该位置计算导引信号的参量的预测。该处理器还可存储多个随时间变化的位置以及把存储的多个位置作为计算参量的预测的基础。

所以，本发明的一个目的是提供一个可在睡眠模式后快速重新获得定时同步的系统。

本发明的另一个目的是提供一个在保持可操作性的情况下使得功率消耗最小的系统和方法。

本发明的再一个目的是提供一个用于快速重新获得定时同步和使得睡眠期间最大的方法。

                        附图简述

从结合附图的以下详细说明可以更完全地了解本发明，其中：

图1是按照本发明的示例性实施例的、可在睡眠模式后快速地重新获得定时标准的无线电话的方框图；

图2是在睡眠模式前图1的无线电话的运行的流程图；

图3是在睡眠模式后图1的无线电话的运行；

图4是图1的示例性滑动相关器；以及

图5是在重新获得定时参考时预测的相关结果对实际的相关结果的例子。

                        详细描述

无线电话中的睡眠模式需要无线电话能够尽可能快速地重新同步到无线网的时序，以使得睡眠模式的获益最大化。为此，可能影响慢速的(但能量经济的)时钟的内部参量和外部参量的数据库被保持。内部参量可包括诸如晶体源的使用期限，电池的使用期限，环境温度等事物。外部参量包括本发明的无线电话对于导引信号的相对运动，和总的与地理的关系。无线电话在睡眠模式结束时预测导引信号的参量(例如，时间和频率偏移)，然后关断或暂停多个内部的装置(除慢速时钟和睡眠模式控制器外)。在睡眠模式结束时，无线电话重新获得导引信号和通过确定估值离重新获得的当前的导引信号有多大差异而重新同步主定时器。

图1显示总的以10表示的无线电话的方框图。在无线电话10的心脏处是微处理器12，它通过使用被存储在存储器14中的程序和数据，协调、控制和操纵无线电话10。微处理器12也控制显示器16和键盘18，它们分别显示给用户的信息和接收来自用户的输入。

数字信号处理器20提供扬声器和话筒，正如在技术上是熟知的(为了简明起见未示出)，与无线电话10的调制/解调部分之间的连接。数字信号处理器20协调它与主定时器22的动作，在本实施例中，主定时器22包括温度补偿的晶体振荡器。主定时器22给计数器24加增量，以“码片”计，正如技术上熟知的，作为时间的基本单元。来自主定时器22的信号被传送到发送调制器26，搜索器28和RAKE接收机30，32和34。

发送调制器26用已知的“接入码”(从“扩频码”，“长码”和其它移动台特定的参量得出的)把代表数据的符号调制在由数字信号处理器20准备的、要被发送的语音上，以及把结果的信号发送到数字-模拟变换前(D/A)36。在相反方向，模拟-数字变换前(A/D)38把波形的数字代表物传送到搜索接收机28和RAKE接收机30，32和34。RF收发信机40通过天线42发送和接收在无线电话10与无线网(未示出，但技术上是熟知的)之间的模拟波形。

在典型的RF通信系统中，发送的信号可以从发射机通过多条路径，例如一条直射路径和一条或多条反射路径，行进到接收机。每条路径(可被看作为分开的“信道”)受到衰落、多卜勒频移等的影响。CDMA无线电话10包括一个以上的接收机，这里显示为三个RAKE接收机30，32和34，每个解调接收的信道。RAKE接收机30，32和34的输出被建设性地组合，和被传送到数字信号处理器20。然而，为了建设性地组合信号，RAKE接收机30，32和34必须知道每个信道的延时。(两个RAKE接收机被延时，以使得全部三个信号在组合时互相对准)典型地，RAKE接收机30，32和34与搜索器28相结合地运行。搜索器28分析接收信号，确定感兴趣的信号的几个延时的版本。最强的信道被分配给RAKE接收机30，32和34，以及两个延时被设定。

按照本发明，睡眠模式控制器50结合微处理器12、快速时钟源52和慢速时钟源54一起运行。快速时钟源52以比主定时器22更快的速度运行，正如技术上熟知的。慢速时钟源54，正如将在下面描述的，包括一个振荡器，它比主定时器22中的振荡器更慢和更不精确，但能量上更经济。

现在结合图2和3的图来描述图1的移动台中运行的示例性方法。处理过程从圆圈200开始，其中移动台10主动地解调来自一个或多个基站的信号，诸如导引信号。处理过程移到方块202，其中导引信号(描述导引信号的复向量)的参量的代表物被存储在存储器14中。这样的参量包括，但不限于，频率频移和时序频移。为此，数字信号处理器20配置搜索器28，对来自服务的基站的导引信号、来自周围的相邻的基站的导引信号和在预定的时序偏移处的然后其它先前识别的导引信号组进行相关搜索。数字信号处理器20把信息存储在存储器14的数据库中。这样，导引信号参量被累积，代表导引信号的时序偏移和信号强度，以及时序偏移和信号强度如何随时间改变。然后处理过程移到判决斜方块204，在其中作出判决：睡眠模式是否可能。如果睡眠模式不可能(即，移动台正在进行呼叫，或正在接收来自基站的指令)，则处理过程返回到方块202。

如果微处理器12在判决斜方块204中确定睡眠模式是可能的，则处理进到方块206，在其中微处理器12计算对于无线电话10的适当的唤醒时间。数据被装载到睡眠模式控制器50。在方块206，数字信号处理器20通过使用被存储在数据库中的信息和睡眠模式的长度以及有利地其它数据，而计算和存储在睡眠模式完成以后导引信号的参量的预测。这样的计算包括，但并不限于，通过在主定时器处在睡眠模式的时间间隔上进行外推来确定频率偏移和其它数据在睡眠时间间隔内如何改变，而计算在睡眠模式结束时一个或多个导引信号的频率偏移。另一个计算可以是通过确定导引信号的定时偏移如何随时间改变和在睡眠模式的期间上外推定时偏移的改变而确定在睡眠模式结束时一个或多个导引信号的定时偏移。对于其它信号参量可以进行类似的计算。

在计算中可被使用的其它数据可以包括内部因素，包括慢速时钟源54的晶体的使用期限，当前的电池的使用期限，振荡器的电源电压，单元的温度，和在已知的电压/温度条件/使用期限下以前的校正结果。影响导引信号的时序的外部因素包括无线电话的运动。而且，对于无线电话10的近似的位置和行程可被估计。这个估值可以根据在无线电话10中的任选的全球定位系统(GPS)接收机(未示出，但技术上是熟知的)或来自几个地理上足够分开的基站(其中基站纬度/经度以较高的级别协议消息传送被提供，正如技术上熟知的)的信号的到达时间的改变而被计算。行程和速度还可被使用来改进预测，因为从无线电话10正在走向的基站发出的信号在时间上较早到达，以及从无线电话10正在远离的基站发出的信号较迟到达。

处理过程移到工作方块208，在其中微处理器12启动慢速时钟54，以及使得慢速时钟54能够定时睡眠控制器50。计数器56由慢速时钟54以它的振荡速率加增量，正如技术上熟知的。微处理器12然后把唤醒时间装载到睡眠控制器50。微处理器12也把预测装载到主定时器22(在唤醒时被使用)，然后关断主定时器22。在工作方块210，微处理器12关断加到快速时钟源54的电源。微处理器12然后停止等待唤醒中断。在方块212，移动台10进入睡眠模式。这样，只有慢速时钟源54和计数器56在睡眠模式50被加电，和在睡眠模式下工作，

现在转到图3，描述在从睡眠模式212唤醒后的处理过程。在定时器时间到以后(睡眠模式控制器22中的计数器56达到预定数)，当中断300从睡眠模式控制器50到达微处理器12时，处理过程从睡眠模式212移出。处理过程移到工作方块302，在其中微处理器12重新启动主定时器22。处理器12也重新启动搜索器28，RAKE接收机330，32和34，数字信号处理器20，以及在睡眠模式期间被关断或停止的任何其它部件。快速时钟源52被切换到慢速时钟源54的地方。需要重新初始化的CDMA中的参量(即，依赖于主定时器22的参量)包括正交扩频序列(短的伪随机码)的状态，长的伪随机码的状态，帧定时和与无线电话的RAKE接收机解调部件有关的定时。处理过程移到工作方块304，在其中微处理器12通过配置搜索器28发起搜索，以便通过使用先前存储的参量而进行搜索，重新获得导引信号，以及重新启动主定时器22。

处理过程在工作方块306继续进行，在其中对于每个重新获得的导引信号，数字信号处理器20计算时序校正，它最可能把重新获得的导引信号与预测值对准。处理过程移到工作方块308，在其中对于每个重新获得的导引信号，数字信号处理器20根据重新获得的导引信号的信号强度、它在时间上的位置(较早的比起较迟的更多地加权)、慢速时钟54的先前的稳定度以及无线电话的位置的一致性，通过使得校正值偏向有利于较强的信号，稳定的时钟等，而对计算的时序校正值进行加权。处理过程移到工作方块310，在其中数字信号处理器20平均加权的定时校正值，以及通过以码片的方式提前和延迟定时器，而把主定时器22调整一段加权的平均定时校正值。有利地，方块306和308的这样的计算可以使用滑动相关器302，如图4所示。处理过程在圆圈312处结束，在其中无线电话10再次主动解调导引和接入信道。

图4的滑动相关器302提取在线400上的新接收的基带信号样本，以及把信号样本加到延时线402，正如技术上熟知的。延时抽头401-1-401-X在延时线402上的各个点处抽头基带样本。这些样本然后在乘法抽头406-1-406-X中与长码的预测段相乘。乘法抽头的乘积在总和器408中被相加，产生一个相关值。长码被相乘的速率可以被提前或被推迟，以及主定时器在最大相关值结果的时间上被同步。

现转到图5，图上显示了信号强度对时间的曲线。当协调走出睡眠模式时，它发现在位置500，502和504处的导引信号。正如本例所显示的，预测相关结果506，508和510在时间上处在搜索结果(来自搜索器接收机28)的后面。另外，新获得的导引信号与导引信号的预测参量(即，形状，信号强度的幅度等等)不一致。这反映信号相对于无线电话10不断地改变的现实。在图5的情形下，通过提前系统时间，校正时序预测，直至实际的相关值最好地与预测相匹配为止。在示例性实施例中，最好是预测落后于在睡眠模式后的真实的系统时间。时序被提前的速率是最快的时钟(快速时钟52，图1)的函数。如果快速时钟52以十二倍的主定时器22的速率运行，则时序可被调节快十二倍。如果假设领先于系统时间，则只能以每个码片时间间隔一个码片的速率进行校正。

因此，很明显，本发明提供一种使得空闲模式电源关断时间最大化的系统。通过在睡眠期间结束时预测导引信号，系统可装载这些预测值，然后快速搜索，把预测值与新观察的导引数据进行相关。主定时器然后可根据观察的导引信号而被提前或推迟。将会看到，本领域技术人员可以做出许多变化，而不脱离本发明的范围。所以所有的变化都包括在所附权利要求的范围内。

Claims (33)

1.在从无线网中的一个或多个基站接收具有多个参量的导引信号的无线电话中，所述无线电话具有被同步到无线网中的定时标准的主定时器，慢速时钟，处理器和存储器，一种用于在主定时器从睡眠期间苏醒后快速重新获得定时标准的方法，所述方法包括：

存储一个或多个随时间变化的导引信号的参量；

根据存储的参量计算在睡眠期间后的导引信号的预测参量；

关断主定时器的电源和停止处理器；

在睡眠期间后响应慢速时钟，产生唤醒中断；

响应该唤醒中断，接通主定时器的电源；

从一个或多个基站重新获得具有多个参量的导引信号；

计算使得接收的导引信号的参量和预测参量最可能对准的定时校正值；以及

用该定时校正值调整主定时器。

2.如权利要求1的方法，还包括以下步骤：在关断主定时器电源以前接通慢速时钟的电源，以及在接通主定时器电源以后关断慢速时钟的电源。

3.如权利要求1的方法，其中计算定时校正值的步骤包括在计算时加权接收的一些导引信号的定时校正值，并用该加权的定时校正值调节主定时器。

4.如权利要求1的方法，其中慢速时钟给计数器加增量，以及其中当该计数器达到预定数时，睡眠期间结束。

5.如权利要求1的方法，其中每个导引信号的参量之一是时间偏移，以及其中存储一个或多个参量的步骤包括存储该时间偏移。

6.如权利要求5的方法，其中计算导引信号的参量的预测值的步骤包括计算在睡眠期间后每个导引信号的时间偏移的预测值。

7.如权利要求3的方法，其中导引信号的参量之一包括信号强度，以及其中所述加权定时校正值的步骤包括根据该导引信号的信号强度加权定时校正值。

8.如权利要求3的方法，其中所述加权定时校正值的步骤是基于每个重新获得的导引信号的到达时间。

9.如权利要求8的方法，其中较早到达的重新获得的导引信号比起较迟到达的重新获得的导引信号被分配以更大的加权值。

10.如权利要求3的方法，其中主定时器给计数器加增量，以及该调节主定时器的步骤包括平均加权的定时校正值和根据该平均值调节计数器的定时增量。

11.如权利要求1的方法，其中计算在睡眠期间后的导引信号的预测值的步骤包括使用影响该预测参量精确度的无线电话内的因素。

12.如权利要求11的方法，其中该内部因素包括慢速时钟的使用期限。

13.如权利要求11的方法，其中该内部因素包括慢速时钟电源电压的当前状态。

14.如权利要求11的方法，其中该内部因素包括慢速时钟的温度。

15.如权利要求11的方法，其中该内部因素包括慢速时钟的在已知的电压下先前的校正结果，温度和使用期限状况。

16.如权利要求1的方法，其中计算在睡眠期间后的参量的预测值的步骤包括使用影响该预测参量精确度的无线电话外部的因素。

17.如权利要求16的方法，其中该外部因素包括无线电话的运动。

18.如权利要求16的方法，其中该外部因素包括反射导引信号的到达时间。

19.如权利要求16的方法，其中该外部因素包括该无线电话的位置和行程。

20.如权利要求19的方法，其中该无线电话包全球定位系统，以及无线电话的位置和过程由全球定位系统计算。

21.如权利要求19的方法，其中该导引信号的参量包括基站的纬度和经度，以及该无线电话的位置和行程是基于来自几个基站的导引信号的到达时间的改变。

22.如权利要求1的方法，其中主定时器测量以码片计的时序，以及调节主定时器的步骤包括以一个码片增量提前或延时主定时器。

23.一种在睡眠时间间隔后快速重新获得定时标准的无线电话，所述无线电话从无线网中的一个或多个基站接收具有多个参量的导引信号，所述无线电话包括：

睡眠控制器，用来定时睡眠期间以及在睡眠期间结束时产生唤醒中断；

主定时器，用来为该无线电话提供定时标准；

解调器，用来通过使用定时标准解调导引信号并确定该导引信号的参量；以及

处理器，用于：

(a)根据由数字信号处理器确定的参量计算睡眠期间后导引信号的参量的预测值，

(b)开始睡眠期间，

(c)响应中断结束该睡眠期间，

(d)把导引信号的参量与预测值进行比较，以及

(e)调节主定时器，使得主定时器的定时标准与导引信号对准。

24.如权利要求23的无线电话，还包括存储器，用于存储导引信号的参量的历史。

25.如权利要求24的无线电话，其中该处理器还根据由数字信号处理器确定的参量和参量的历史计算睡眠期间后导引信号的参量的预测值。

26.如权利要求23的移动台，其特征在于，其中该处理器还在睡眠期间以前接通慢速时钟的电源，以及在睡眠期间后关断慢速时钟的电源。

27.如权利要求23的移动台，其中该睡眠控制器包括计数器，所述睡眠控制器响应到达预定数的计数器，产生中断。

28.如权利要求27的移动台，还包括被连接到给计数器加增量的睡眠控制器的慢速时钟。

29.如权利要求28的移动台，还包括以定时标准的倍数运行的快速定时标准，所述处理器通过按照快速定时标准来提前主定时器来加速主定时器。

30.如权利要求28的移动台，其中处理器用来通过减慢主定时器来调节主定时器。

31.如权利要求23的移动台，还包括全球定位系统，其中所述处理器用来确定移动台的位置，还用来根据该位置计算导引信号的参量的预测值。

32.如权利要求31的移动台，其中所述处理器用来确定多个随时间变化的位置和存储该多个位置，该处理器还根据存储的多个位置计算导引信号的参量的预测值。

33.如权利要求23的移动台，其中该处理器还用来在睡眠期间开始时关断主定时器的电源，以及在睡眠期间结束时响应于中断接通主定时器的电源。

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