DE60033069T2

DE60033069T2 - Verfahren und Apparat zum Nachverfolgen der Länge einer Schlafperiode in einer Mobilstation

Info

Publication number: DE60033069T2
Application number: DE2000633069
Authority: DE
Inventors: Raghu c/o Qualcomm Incorporated San Diego Challa; Ihab c/o Qualcomm Incorporated San Diego Barghouti
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: DE60033069D1

Description

Hintergrund der Erfindung
I. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Mobilkommunikationssysteme und insbesondere auf Techniken zum Kompensieren von Frequenzdrift bzw. -Abweichung in einem Niedrigfrequenztakt bzw. -taktgeber, der während einer Schlafperiode zwischen Paging-Schlitzen innerhalb einer Mobilstation von einem Mobilkommunikationssystem angewendet wird.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Gewisse Drahtloskommunikationssysteme vom Stand der Technik, wie z.B. Codemultiplex-Vielfachzugriff-(CDMA = Code Division Multiple Access)-Systeme, wenden geschlitztes Paging an, um den Mobilstationen zu ermöglichen, Batterieleistung zu sparen. In einem geschlitzten Paging-System werden Paging-Signale von einer Basisstation zu bestimmten Mobilstationen nur innerhalb zugewiesenen Paging-Schlitzen gesendet, wobei die Paging-Schlitze durch vorbestimmte Zeitintervalle separiert sind. Demgemäß kann jede individuelle Mobilstation in einem Schlafmodus während der Zeitperiode zwischen aufeinander folgenden Paging-Schlitzen bleiben, ohne das Risiko des Verlierens von Paging-Signalen. Ob irgendeine bestimmte Mobilstation von einem Aktivmodus in einen Schlafmodus wechseln kann, hängt jedoch davon ab, ob die Mobilstation gerade in irgendeiner Benutzeraktivität, wie z.B. das Verarbeiten von Eingabebefehlen, die vom Benutzer eingegeben wurden, oder das Verarbeiten von telefonischer Kommunikation aufgrund des Benutzers, verwickelt ist. Unter der Annahme, dass die Mobilstation momentan nicht in irgendeiner Verarbeitung aufgrund des Benutzers verwickelt ist, schaltet die Mobilstation automatisch ausgewählte interne Komponenten während jeder Zeitperiode zwischen aufeinander folgenden Schlitzen ab bzw. runter. Ein Beispiel eines geschlitzten Paging-Systems ist im US-Patent Nr. 5,392,287 offenbart, mit dem Titel „Apparatus and Method for Reducing Power Con sumption in a Mobile Receiver", veröffentlicht am 21. Februar 1995, und dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugewiesen.
Somit reduziert eine Mobilstation innerhalb eines geschlitzten Paging-Systems Stromverbrauch durch Abtrennen von Strom von ausgewählten internen Komponenten während einer Laufperiode zwischen aufeinander folgenden Schlitzen. Auch während der Schlafperiode muss jedoch die Mobilstation zuverlässig den Betrag an abgelaufener Zeit nachverfolgen, um zu bestimmen, wann der nächste Schlitz auftritt, um den Empfangskomponenten der Mobilstation zu erlauben rechtzeitig hochzufahren, um jegliche Paging-Signale, die innerhalb des Schlitzes gesendet werden, zu empfangen. Eine Lösung für dieses Problem ist das Betreiben eines Hochfrequenztaktgebers durchgehend durch die Schlafperiode und das Nachverfolgen des Betrags der abgelaufenen Zeit unter Verwendung des Hochfrequenztakts. Diese Lösung ermöglicht es die Schlafperiode genau nachverfolgt zu werden, und zwar unter Verwendung des Hochfrequenztakts. Beträchtliche Leistung wird jedoch beim Betreiben des Hochfrequenztakts verbraucht und optimale Leistungsspeicherungen werden deswegen während der Schlafperiode nicht erreicht.
Demzufolge würde es wünschenswert sein, stattdessen eine alternative Niedrigfrequenz-, Niedrigleistungstakt während der Schlafperiode anzuwenden, um den Leistungsverbrauch bzw. Stromverbrauch weiter zu reduzieren. Niedrigfrequenz- bzw. Niedrigleistungstaktsignale leiden typischerweise jedoch an beträchtlicher Frequenzdrift, so dass der Betrag an abgelaufener Zeit während der Schlafperiode nicht genauer bestimmt werden kann. Frequenzdrift innerhalb einer Mobilstation kann besonders signifikant sein, und zwar als ein Resultat von Temperaturschwankungen innerhalb der Mobilstation, entweder als ein Resultat der Betriebsänderungen der Komponenten der Mobilstation oder als ein Resultat der Umgebungsbedingungen der Mobilstation. Während eines ausgedehnten Telefonanrufs können z.B. die Komponenten der Mobilstation sich auf 87°C erhitzen. Während einer ausgedehnten Periode der Inaktivität kann sich die Temperatur der Komponenten abkühlen auf eine Umgebungstemperatur von vielleicht 25°C. Weiterhin, wenn der Benutzer das Mobiltelefon an entweder einem sehr heißen oder sehr kalten Ort platziert, kann sich die Temperatur noch mehr signifikant verändern. Typische Niedrigleistungs-, Niedrigfrequenz-Taktsignalgeneratoren werden signifikant beeinträchtigt, und zwar von schon geringen Temperaturänderungen und werden auch sehr stark von solchen breiten Änderungen in der Temperatur beeinträchtigt. In der Tat, ist der Betrag an Drift in einem typischen Niedrigleistungs-, Niedrigfrequenz-Taktsignal genügend groß, so dass, wenn es selbst benutzt wird, um die abgelaufene Zeit zu berechnen, es ein signifikantes Risiko gibt, dass die Mobilstation nicht rechtzeitig reaktiviert wird, um die Komponenten einzuschalten, um ein Paging-Signal, das innerhalb eines Paging-Schlitzes gesendet wird, zu detektieren. Demgemäß könnten wichtige Paging-Signale verpasst werden, was möglicherweise in verpasst Telefonanrufen und dergleichen resultiert.
Demzufolge, wenn ein Niedrigfrequenz-Taktsignal benutzt wird, um Zeit während einer Schlafperiode zu verfolgen, ist die Mobilstation typischerweise konfiguriert zu einem Aktivmodus zurückzukehren, und zwar durch Aktivieren eines Hochfrequenz-Taktsignals frühzeitig vor eines nächsten erwarteten Paging-Schlitzes, um dadurch mögliche Timing-Fehler zu vermeiden. Somit, wenn z.B. die Paging-Schlitze alle 26,67 Millisekunden auftreten, kann die Mobilstation programmiert werden, um den Hochfrequenztakt zu aktivieren, und die Empfangskomponenten nach nur z.B. 26 Millisekunden Schlaf einzuschalten, um sicherzustellen, dass der nächste Paging-Schlitz nicht verpasst wird. Demzufolge werden optimale Leistungseinsparungen nicht erreicht.
Eine Technik, die vorgeschlagen wurde zum Kompensieren von Timingfehlern inhärent in Niedrigfrequenz-, Niedrigleistungs-Taktsignalgeneratoren, ist die Adaption einer Länge einer aktuellen Schlafperiode, basierend auf einer Timinggenauigkeit einer vorhergehenden Schlafperiode. Genauer gesagt, wenn eine vorhergehende Schlafperiode für zu lang wegen den Timingfehlern in dem Niedrigleistungs-, Niedrigfrequenz-Taktgenerator bestimmt wurde, wird die Mobilstation programmiert, in der aktuellen Schlafperiode früher aufzuwachen. Um zu bestimmen, ob eine Schlafperiode zu lang oder zu kurz ist, ver sucht die Mobilstation ein einzigartiges Wort innerhalb eines empfangenen Paging-Signals, wie z. B. eine Nachrichtenpräambel zu detektieren, die den Beginn eines zugewiesenen Schlitzes kennzeichnet. Wenn das einzigartige Wort nicht detektiert wird, beschließt die Mobilstation, dass sie zu spät aufgewacht ist, und deswegen die Schlafdauer für nachfolgende Schlafperioden vermindert. Wenn das einzigartige Wort richtig empfangen wurde, ist die Mobilstation entweder zur richtigen Zeit aufgewacht oder zu früh aufgewacht, und die Schlafdauer wird leicht für die nachfolgende Schlafperiode erhöht. Ein Problem mit der zuvor genannten Technik ist, dass sie annimmt, dass jeder Fehler das einzigartige Wort zu detektieren, ein Ergebnis eines Timingfehlers ist. Es kann jedoch andere Gründe außer der Dauer der Schlafperiode geben, dass das einzigartige Wort nicht korrekt empfangen und demoduliert wurde, wie z.B. schwache Kommunikations-Kanalqualitätsbedingungen. Weiterhin, auch wenn das fehlerhafte Detektieren des einzigartigen Wortes ein Ergebnis eines Timingfehlers anstatt anderen Kommunikationsfehlern ist, korrigiert das System noch immer nicht präzise Fehler in dem Niedrigleistungs-, Niedrigfrequenz-Taktsignal und sieht daher keine optimale Leistungseinsparungen vor.
Eine signifikante Verbesserung ist in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 09/134,808 vorgesehen, mit dem Titel „Synchronization of a Low Power Oscillator with a Reference Oscillator in a Wireless Communication Device Utilizing Slotted Paging", eingereicht am 14. August 1998 und dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet. In der zuvor genannten Patentanmeldung werden Timingfehler korrigiert ohne sich auf den Fehler des Empfangens von Teilen von gesendeten Signalen zu verlassen. Stattdessen beinhaltet das System eine Frequenzfehler-Schätzungseinheit zum direkten Schätzen der Frequenz des Niedrigleistungs-, Niedrigfrequenz-Takts. In einem Beispiel, das in der Patentanmeldung beschrieben ist, wird der Frequenzfehler in dem Niedrigfrequenz-Takt durch zeitliches Einstellen des Niedrigfrequenz-Takts bestimmt, und zwar unter Verwendung eines Hochfrequenz-Takts während Zeitperioden, wenn der Hochfrequenz-Takt aktiv ist. Zum Beispiel, während jedem Paging-Schlitz, wenn das Hochfrequenz-Taktsignal der Mobilstation aktiviert ist, wird der Frequenzfehler in dem Nied rigfrequenz-Takt, basierend auf dem Hochfrequenz-Takt, berechnet. Zusätzlich operiert das System, um die Aktivierung des Hochfrequenz-Takts sehr präzise auf die Übergänge in dem Niedrigfrequenz-Taktsignal zu synchronisieren, um weiterhin Fehler zu reduzieren.
Obwohl das System der zuvor genanten Patentanmeldung eine signifikante Verbesserung über die Systeme, die sich auf die Detektion der einzigartigen Signalwörter, die zu der Mobilstation gesendet werden, verlassen, vorsieht, bleibt beträchtlicher Raum für Verbesserung. Um der Mobilstation zu erlauben, sofort auf jegliche Tasten, die während einer Schlafperiode von einem Benutzer gedrückt worden sind zu antworten, ist es oft wünschenswert, die Schlafperiode in eine Sequenz von Unterperioden, die ebenso hierin als „Catnaps" bzw. „kurze Schläfchen" bezeichnet werden, zu unterteilen. Nach jedem Catnap werden ausgewählte Komponenten der Mobilstation ausreichend eingeschaltet, um zu detektieren, ob eine Taste auf der Tastatur gedrückt worden ist, und wenn das so ist, die Schlafperiode abgebrochen wird und die anderen Komponenten der Mobilstation nach Bedarf eingeschaltet werden, um auf die gedrückte Taste zu antworten. Die Dauer der Catnaps ist typischerweise keine ganze Zahl von Zyklen des Niedrigfrequenz-Schlafmodustakts. Demgemäß können beträchtliche Rundungsfehler auftreten, wenn der Niedrigfrequenz-Takt durch sich selbst angewendet wird, um die Catnaps zeitlich festzulegen. Demzufolge ist es wünschenswert, ein System zum zeitlichen Festlegen von Schlafperioden unter Verwendung eines Niedrigfrequenz-Takts vorzusehen, und zwar auf solche Weise, um wesentliche Rundungsfehler zu eliminieren und Aspekte der Erfindung sind darauf gerichtet. Ebenso, weil der Frequenzfehler nur berechnet wird, wenn die Mobilstation sich in einem Aktivmodus befindet, kann sie die Frequenzfehler, die während ausgehenden Schlafperioden auftreten, während in deren Zeit die Temperatur des Niedrigfrequenz-Taktsignalgenerators signifikant sich vermindert, nicht richtig detektiert werden. Demgemäß, auch mit dem verbesserten System der Patentanmeldung, muss das Hochfrequenz-Taktsignal normalerweise ein bisschen vor dem nächsten erwarteten Paging-Schlitz aktiviert werden, um den überbleibenden Timingfehlern Rechnung zu tragen. Demzufolge werden optimale Leistungseinsparungen nicht erreicht. Es wäre ebenso vorzuziehen, ein System vorzusehen, wobei die Frequenzdrift effektiv geschätzt wird, um einem Aktivmodus-Hochfrequenztakt zu erlauben, so nah wie möglich an dem nächsten Paging-Schlitz eingeschaltet zu werden, um maximale Leistungseinsparungen während der Schlafperiode zu erlauben und, um leichte Re-Akquirierung eines Paging-Signals zu erlauben, und auf diese Punkte sind andere Aspekte der vorliegenden Erfindung ebenso gerichtet.
Es wird weiter auf das Dokument DE 100 12 635 A1 aufmerksam gemacht, das sich auf ein System bezieht, das Stromverbrauch in einem Mobiltelefon reduziert. Dieses System benutzt ein langsames Taktsignal, während das Mobiltelefon sich in einem Standby-Zustand befindet. Die Schaltung, die das langsame Taktsignal liefert, wird durch die Schaltung, die das schnelle Taktsignal liefert, kalibriert, und zwar bevor es deaktiviert wird.
Es wird weiterhin auf das Dokument US-A-6 016 312 aufmerksam gemacht, das sich auf ein Funktelefon in einem Funktelefonsystem bezieht, das in einen Niedrigleistungs-Schlafmodus eintritt, und die Dauer des Schlafmodus unter Verwendung eines Schlaftaktgenerators mit einer groben Auflösung zeitlich festlegt. Das Funktelefon synchronisiert das Timing des Funktelefons mit dem Systemtiming unter Verwendung eines Oszillators mit einer feinen Auflösung. Das Funktelefon verlässt anschließend den Niedrigleistungs-Schlafmodus, der mit dem Systemtiming synchronisiert ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Einheit bzw. ein Gerät zum Verfolgen bzw. Nachverfolgen der Länge einer Schlafperiode innerhalb einer Mobilstation unter Verwendung eines Schlaftakts, wie dargelegt in den Ansprüchen 1 und 14, vorgesehen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, zum Verfolgen der Länge einer Schlafperiode innerhalb einer Mobilstation, unter Verwendung eines Schlaftakts. Das Verfahren operiert, um präzise Teile der Schlafperiode zu kalibrieren. Gemäß dem Verfahren wird eine Schlafperiode initiiert, wobei die Schlafperiode in eine Sequenz von Unterperioden unterteilt wird, wobei die Dauer von jeder bekannt ist, aber wobei die Dauern der Unterperioden nicht notwendigerweise ganzzahlige Mehrfache der Zyklen des Schlaftakts sind. Abgelaufene Zeit wird innerhalb jeder individuellen Unterperiode der Schlafperiode verfolgt, und zwar unter Verwendung eines Ganzzahl-Schlafzählers, der ganze Zyklen des Schlaftakts verfolgt. Alle überbleibenden Bruchteile der Zyklen des Schlafmodus-Takts, die nicht von dem Ganzzahl-Schlafzähler mit einbezogen wurden, werden unter Verwendung eines Bruch-Schlafzählers verfolgt, wobei der Bruch-Schlafzähler überbleibende Bruchteile der Schlaftakt-Zyklen von einer Unterperiode zur nächsten akkumuliert.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung sind die Unterperioden der Schlafperiode „Catnaps" bzw. „kurze Schläfchen". Innerhalb jedes Catnaps wird der Ganzzahl-Schlafzähler nach unten erhöht, und zwar auf jeden Zyklus des Schlaftakts. Wenn der Ganzzahl-Schlafzähler 0 erreicht, wird das Catnap als vollendet beachtet. Wenn das Catnap vollendet ist, wird die Tastatur der Mobilstation überprüft um zu bestimmen, ob eine Taste gedrückt worden ist und, wenn das so ist, wird die Schlafperiode beendet. Wann immer der Bruchzähler überläuft, wird der aktuelle Wert des Ganzzahl-Schlafzählers durch einen Ganzzahl-Überflussteil des Bruch-Schlafzählers erhöht, so dass der Ganzzahl-Zähler anschließend den Überlauf berücksichtigt. Ein aktueller Wert des Bruch-Schlafzählers wird zurückgesetzt, und zwar gleich auf nur den überbleibenden Bruchteil, wenn vorhanden, des vorhergehenden Bruch-Schlafzählerwerts, so dass der Bruch-Schlafzähler fortfährt die überbleibenden Bruchteile der Zyklen des Schlafmodus-Takts zu verfolgen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Kompensieren von Frequenzdrift innerhalb eines Schlaftakt-Signals vorgesehen, das benutzt wird, um Schlafperioden während einem geschlitzten Paging-Operationsmodus einer Drahtlos-Mobilstation zeitlich festzulegen, wobei die Drahtlos-Mobilstation Signale von einer Basisstation mit hoher Timing-Genauigkeit empfängt. Das Verfahren operiert, um auf iterative Weise eine Schätzung der Frequenzdrift während eines Schlafmodus einzustellen, um effektive Frequenzdrift-Kompensation zu ermöglichen. Gemäß dem Verfahren wird eine ursprüngliche Frequenz des Schlaftakt-Signals bestimmt, gefolgt von dem Einschalten der Mobilstation. Ein fester Frequenzdrift-Kompensationsfaktor als Darstellung von einer Differenz zwischen der Ursprungsfrequenz des Schlaftakt-Signals und einer vorbestimmten Nominalfrequenz (die Rundungs- bzw. Abschneidefehler eliminiert) wird anschließend zur Berechnungszweckmäßigkeit bestimmt. Ein dynamischer Frequenzfehler-Kompensationsfaktor als Darstellung für eine Differenz zwischen der Ursprungsfrequenz und einer aktuellen dynamischen Frequenz des langsamen Taktsignals (die wegen der Temperatur oder Alterung variieren kann) wird geschätzt. Anschließend, während des geschlitzten Operationsmodus, werden die folgenden Schritte iterativ durchgeführt. Der dynamische Frequenzfehler-Kompensationsfaktor wird durch Bestimmen eines Betrages der Zeitversatz bzw -Verzerrung (slew) zwischen der Mobilstation und der Basisstation bestimmt, und anschließend werden neue Werte für den dynamischen Frequenz-Kompensationsfaktor bestimmt, und zwar durch Anwenden eines Werts als Darstellung für den Betrag des Versatzes auf eine Rückkopplungsschleife, die konfiguriert ist, um einen neuen dynamischen Frequenzfehler-Kompensationsfaktor mit einem Wert vorzusehen, der ausgewählt ist, um eine nachfolgende Reduzierung im Versatz zu erreichen.
In einer beispielhaften Implementierung ist die Schlafperiodenlänge in eine Anzahl von Schlaftakten unter Verwendung der dynamischen Frequenz als die Ursprungsschätzung konvertiert. Nach jedem Aufwachen von einer Schlafperiode sucht die Mobilstation nach einem eingehenden Signal von der Basisstation. Da das Timing bei der Basisstation mit sehr hoher Genauigkeit geführt wird, wird jeder Fehler, der in der Ursprungsschätzung der dynamischen Frequenz gemacht wurde (aufkommend durch die Rundungseffekte oder temperatur- und alterungsinduzierte Frequenzdrifts), sich abzeichnen als ein „Versatz" bzw. „slew" in dem Timing des eingehenden Signals. Die Menge an Versatz „zeigt die Zeitdifferenz oder Versatz", der von dem Mobiltelefon nach dem Aufwachen vom Schlaf wahrgenommen wird. Anschließend wird ein neuer Wert für den dynamischen Frequenz-Kompensationsfaktor durch Anwenden eines Werts als Darstellung für den Betrag des Versatzes auf ein Schleifenfilter bestimmt. In einer bevorzugten Implementierung ist die Mobilstation konfiguriert, sowohl das verbesserte Kalibrierungsverfahren als auch das verbesserte Frequenzdrift-Schätzungsverfahren zu implementieren. Vorrichtungs-Ausführungsbeispiele der Erfindung sind ebenso vorgesehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden ausgehend von der detaillierten Beschreibung, die nachstehend dargelegt ist, noch deutlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gebracht werden, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend das entsprechende Identifizieren und wobei:
1 ein Zeitdiagramm ist, das ein Paar von aufeinander folgenden Schlafperioden darstellt, wobei jede eine oder mehrere Catnap-Perioden beinhaltet, die gemäß einem beispielhaften Verfahren der Erfindung verfolgt wurden.
2 ein Flussdiagramm ist, das das beispielhafte Verfahren der Erfindung darstellt.
3 ein Zeitdiagramm ist, das verschiedene Taktsignale darstellt, die von dem beispielhaften Verfahren der 2 angewendet werden.
4 ein Vektordiagramm ist, das gewisse Zeitwerte darstellt, die von dem Verfahren der 2 verarbeitet werden.
5 ein Blockdiagramm ist, das eine Rückkopplungs-Schleife darstellt, die von dem exemplarischen Verfahren der Erfindung angewendet wird, um Frequenzdrift zu schätzen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezugnehmend auf die Figuren wird nun ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Zuerst wird ein Verfahren, bei dem das exemplarische Ausführungsbeispiel operiert, um eine Schlafperiode unter Verwendung eines Schlafmodus-Takts zeitlich festzulegen, und das Ende der Schlafperiode präzise mit einem nächsten Paging-Schlitz zu kalibrieren, beschrieben, und zwar mit Bezug auf die 1 bis 3. Das Verfahren operiert, um präzise die Länge der Schlafperiode trotz Frequenzdrift zu kalibrieren, der während der Schlafperiode auftreten kann. Anschließend wird ein Verfahren mit Bezug auf die restlichen Figuren beschrieben, bei dem das exemplarische Ausführungsbeispiel operiert, um die Frequenzdrift zu schätzen.
1 ist ein Zeitdiagramm, das ein Paar von aufeinander folgenden Schlafperioden 100 und 102 darstellt, wobei jede in einem Satz von Unterperioden oder „Catnaps", die im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 104 bezeichnet sind, unterteilt ist. Während einer Zeitperiode zwischen jedem Catnap, weckt die Mobilstation nur diese Komponenten auf, die notwendig sind, um zu bestimmen, ob eine Taste auf der Tastatur gedrückt worden ist. In dem Beispiel der 1 beinhaltet jede Schlafperiode zur zwei Catnaps. In anderen Implementierungen kann eine verschiedene Anzahl von Catnaps angewendet werden. Jede Schlafperiode ist primär unter Verwendung von nur einem Schlafmodus-Takt mit einer relativ langsamen Frequenz, wie zum Beispiel ein 32 Kilohertz-Takt zeitlich festgelegt. Wie beschrieben werden wird, wird ein Übergangsmodus-Takt mit einer wesentlich höheren Frequenz als der Schlafmodus-Takt angewendet, und zwar beim Beginn und Ende der Schlafperiode um zu helfen, die Länge der Schlafperiode zu kalibrieren. Die Länge der Schlafperiode ist nicht notwendigerweise eine ganze Zahl von Zyklen des Schlaftakts. Auf ähnliche Weise sind die Längen der individuellen Catnaps nicht notwendigerweise ganzzahlige Vielfache des Schlaftakts. Um den Bruchteilen des Schlafmodus-Takts Rechnung zu tragen, wird ein Bruchteilzähler verwendet. Ebenso berücksichtigt der vollständige Satz von Catnaps innerhalb der Schlafperiode nicht die gesamte Zeitperiode innerhalb der Schlafperiode. Stattdessen tritt eine Ursprungsperiode der Zeit T_a vor dem Start des ersten Catnaps auf, und eine letzte Zeitperiode T_c tritt auf zwischen dem Ende des letzten Catnaps und dem Ende der Schlafperiode. Die Ursprungsperiode T_a tritt auf, weil der erste Catnap nicht beginnt, solange eine erste Flanke des Schlafmodus-Takts detektiert wird, und die erste Flanke kann von dem Start der Schlafperiode versetzt sein. Die letzte Zeitperiode T_c ist vorgesehen, um dem System zu erlauben, präzise die Beendigung der Schlafperiode mit einem nächsten Paging-Schlitz durch Berücksichtigen der Bruchteile der Schlafzyklen, die unter Verwendung des Bruchteilzählers gezählt wurden, zu kalibrieren.
Nun Bezug nehmend auf die 2 wird das Verfahren bei dem die Mobilstation die Längen der verschiedenen Catnaps bestimmt und den Betrag der Zeit T_c bestimmt, der notwendig ist, um das Ende der Schlafperiode mit dem nächsten Paging-Schlitz präzise zu beenden, beschrieben. Die Mobilstation initiiert die Schlafperiode im Schritt 110. Im Schritt 112 werden der Ganzzahlzähler (I_COUNTER) und der Bruchteilzähler (F_COUNT) beide auf 0 gesetzt. Anschließend wird im Schritt 114 der erste von einer Serie von Catnaps initiiert. Der erste Catnap beginnt mit einer fallenden Flanke gefolgt von der ersten detektierten steigenden Flanke des Schlafmodus-Takts, der, wie oben angemerkt, von der Startzeit der Schlafperiode durch eine Ursprungsversatzzeit T_a versetzt sein kann.
Im Schritt 116 bestimmt die Mobilstation die Anzahl der Zyklen des Schlaftakts innerhalb des aktuellen Catnaps, basierend auf der Länge des Catnaps. Die Länge des Catnaps ist vorbestimmt und die Werte als Darstellung der Länge können in den geeigneten Speicherregistern gespeichert werden. Anschließend wird im Schritt 118 der Ganzzahlzähler auf den vorherigen Wert des Ganzzahlzählers plus der Ganzzahlanzahl der Zyklen in dem aktuellen Catnap zurückgesetzt. Vor der ersten Ausführung des Schritts 118 wird der Ganzzahlzähler auf 0 gesetzt. Demzufolge, auf den Schritt 118 folgend, wird der Ganzzahlzähler einfach auf die Anzahl der ganzen Zyklen des Schlaftakts gesetzt, die während des ersten Catnaps auftreten. Im Schritt 120 wird der Bruchteilzähler gleich dem vorherigen Wert des Bruchteilzählers plus jeglichen Bruchteilrest der Zyklen des Schlafmodus-Takts in dem Catnap gesetzt. Nochmals, vor der ersten Ausführung des Schritts 120, wird der Bruchteilzähler zuerst auf 0 gesetzt und demzufolge, auf den Schritt 120 folgend, wird der Bruchteilzähler einfach auf die Bruchteilzahl der Zyklen, die in dem ersten Catnap übrig bleiben, und nicht von der ganzzahligen Anzahl der Zyklen, die in dem Ganzzahlzähler gespeichert sind, berücksichtigt wurden, gesetzt.
Im Schritt 122, wenn das aktuelle Catnap nicht das erste Catnap ist, wird anschließend der Zeitversatz T_a zwischen dem Start der Schlafperiode und dem Start des ersten Catnaps bestimmt. In der bevorzugten Implementierung wird die Dauer des Zeitversatzes durch Aktivieren eines Hochfrequenzübergangs-Modustakts vor dem Beginn der Schlafperiode bestimmt, und anschließend die Anzahl der Zyklen in dem Übergangsmodus-Takt gezählt, die zwischen dem Start der Schlafperiode und dem Start des ersten Catnaps auftreten. Weitere Details bezüglich des Übergangsmodus-Takts sind in einer ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Titel „Method and Apparatus for Activating a High Frequency Clock Following a Sleep Mode within a Mobile Station Operating in a Slotted Paging Mode" vorgesehen, eingereicht gleichzeitig hiermit, dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet.
Im Schritt 124 bestimmt anschließend die Mobilstation, ob das aktuelle Catnap das zweite Catnap ist, und wenn das so ist, operiert, um den Ursprungs-Zeitversatz T_a von dem aktuellen Wert des Bruchteilzählers im Schritt 126 abzuziehen. Demzufolge, während eines zweiten Catnaps, setzt die Mobilstation den Bruchteilzähler zurück, um den Ursprungs-Zeitversatz zu kompensieren. Fortfahrend mit der Verarbeitung, die während des ersten Catnaps auftritt, fährt die Ausführung direkt vom Schritt 124 zum Schritt 126 fort, wobei die Mobilstation die Frequenzdrift in dem ersten Catnap bestimmt. Die Art und Weise wie die Frequenzdrift geschätzt wird, wird nachstehend beschrieben.
Die Schätzung der Frequenzdrift beinhaltet sowohl einen ganzzahligen Teil (I_DRIFT) als auch einen Restbruchteil (F_DRIFT). Der Ganzzahlteil stellt den Betrag der Frequenzdrift dar, der innerhalb des Catnaps in ganzen Zyklen des Schlafmodus-Takts auftritt. Der Betrag der Frequenzdrift wird wahrscheinlich nicht präzise gleich einer ganzen Zahl der Schlafmodus-Taktzyklen sein. Jeder Restbruchteil wird durch F_DRIFT dargestellt. Im Schritt 128 addiert die Mobilstation I_DRIFT zu I_COUNT und addiert ebenso F_DRIFT zu F_COUNT, um somit sowohl die Ganzzahl- als auch die Bruchteile der Frequenzdrift zu berücksichtigen. Im Anschluss an Schritt 128 ist es möglich, dass der Bruchteilzähler größer als 1 ist. So was kann z.B. auftreten, wenn der Gesamtbruchteil der Frequenzdrift, der im Schritt 126 bestimmt wurde, und der Bruchteil der Dauer des Catnaps, der im Schritt 120 bestimmt wurde, zusammen einen kompletten Zyklus des Schlafmodus-Takts überschreitet. Um sicherzustellen, dass der Bruchteilzähler zwischen 0 und 1 bleibt, bestimmt die Mobilstation im Schritt 130, ob F_COUNT größer als 1 ist und, wenn das so ist, wird Schritt 132 durchgeführt, wobei der Ganzzahlzähler mit 1 inkrementiert wird, und der Bruchteilzähler mit 1 dekrementiert wird. Im Anschluss an Schritt 132 kehrt die Ausführung zurück zum Schritt 130, wobei die Mobilstation nochmals bestimmt, ob der Bruchteilzähler größer als 1,0 ist und, wenn das so ist, wird Schritt 132 wiederholt. Auf diese Weise werden die Schritte 130 und 132 in einer Schleife wiederholt, bis der Bruchteilzähler auf einen Wert zwischen 0 und 1,0 zurückgesetzt ist.
Auf der anderen Seite, im Anschluss an Schritt 128, ist es möglich, dass der Bruchteilzähler kleiner als 0 ist. So was kann auftreten, wenn der Frequenzdriftwert ein negativer Wert ist, und in der Größe größer als der Restbruchteil ist, der im Schritt 120 bestimmt wurde. Um sicherzustellen, dass der Bruchteilzähler zwischen 0 und 1,0 bleibt, bestimmt die Mobilstation im Schritt 134, ob F_COUNT kleiner als 0 ist, und wenn das so ist, wird Schritt 136 durchgeführt, wobei der Ganzzahlzähler mit 1 dekrementiert wird, und der Bruchteilzähler mit 1,0 inkrementiert wird. Im Anschluss an Schritt 136 kehrt die Ausführung zum Schritt 134 zurück, wobei die Mobilstation bestimmt, ob der Bruchteilzähler noch negativ ist und, wenn das so ist, wird Schritt 136 wiederholt. Auf diese Weise werden die Schritte 134 und 136 in einer Schleife wiederholt, bis der Bruchteilzähler auf einen Wert zwischen 0 und 1,0 zurückgesetzt ist.
Im Schritt 138 berücksichtigt die Mobilstation jede notwendige Aufwachzeit (oder Aufwärmintervall), die am Ende jedes Catnaps benötigt wird, um den Komponenten der Mobilstation zu ermöglichen, einzuschalten, um zu detektieren, ob irgendeine Taste auf der Tastatur gedrückt worden ist. Demgemäß bestimmt die Mobilstation im Schritt 138 die Dauer der Aufwachperiode in Zyklen des Schlafmodus-Takts und subtrahiert anschließend die Aufwachperiode von dem Wert der aktuell in einem Ganzzahlzähler gehalten wird. Die Länge der Aufwachperiode wird bestimmt und die Werte repräsentativ für die Länge können in geeigneten Speicherregistern gespeichert werden. Es sei angemerkt, dass jeder Bruchteil der Aufwachperiode nicht separat berücksichtigt wird. In anderen Implementierungen kann die Aufwachperiode in einen Ganzzahlteil und einen Bruchteil geteilt werden, und zwar mit dem Bruchteil auch subtrahiert von dem Bruchteilzähler.
Somit enthält im Anschluss an Schritt 138 der Ganzzahlzähler einen Wert als Anzeige für die Anzahl der Zyklen des Schlafmodus-Takts, die zwischen dem Beginn des aktuellen Catnaps und dem Beginn der Aufwachperiode am Ende des Catnaps auftritt, wobei der Wert angepasst wird, um z.B. Frequenzdrift zu berücksichtigen. Beginnend im Schritt 140 legt die Mobilstation das Catnap durch Subtrahieren von 1 von dem Wert des I_COUNT mit jedem Tick des Schlafmodus-Takts fest, und überprüft anschließend im Schritt 142, um zu bestimmen, ob I_COUNT 0 erreicht hat. Sobald I_COUNT 0 erreicht hat, wurde der Zeitpunkt erreicht, zu dem Komponenten der Mobilstation aufwachen sollen, um jede benötigte Verarbeitung am Ende des Catnaps zu vereinfachen. Im Schritt 144 beginnt anschließend die Mobilstation diese Komponenten aufzuwecken, und bei Beendigung der Aufwachperiode führt sie alle notwendigen Funktionen durch, wie z.B. das Bestimmen, ob irgendeine Taste auf der Tastatur gedrückt worden ist. Wenn irgendeine Taste gedrückt wurde, oder wenn die Mobilstation bestimmt, dass irgendeine andere Verarbeitung benötigt wird, wacht die Mobilstation anschließend im Schritt 146 auf. Abhängig von der Implementierung kann dies das Einschalten aller übrigen Komponenten der Mobilstation involvieren, oder vielleicht nur das Einschalten dieser Komponenten, die benötigt werden, um die bestimmten benötigten Funktionen durchzuführen. In jedem Fall wird der Hochfrequenz-Takt im Schritt 146 aktiviert und weitere Schlafmodusverarbeitung wird beendet.
Wenn jedoch im Schritt 144 die Mobilstation bestimmt, dass keine Tasten gedrückt worden ist und, dass keine andere Aktion benötigt wird, dann fährt die Ausführung fort im Schritt 148, wobei die Mobilstation bestimmt, ob das gerade vollendete Catnap das letzte Catnap der Schlafperiode war. Wenn nicht, dann beginnt die Mobilstation im Schritt 150 das nächste Catnap, was bewirkt, dass die Ausführung in den Schritt 116 zurückkehrt, wobei die Mobilstation die Anzahl der Zyklen des Schlaftakts innerhalb des neuen Catnaps bestimmt, und wie oben beschrieben, fortfährt.
Auf diese Weise führt die Mobilstation die Schritte 116 bis 150 in einer kontinuierlichen Schleife aus, bis entweder eine Taste gedrückt worden ist, oder bis das letzte Catnap vollendet worden ist. Es sei angemerkt, dass obwohl der Ganzzahlzähler I_COUNT immer gleich 0 bei Beginn jeder Catnap-Schleife ist (d.h. im Schritt 116), wird der Bruchteilzähler F_COUNT typischerweise ungleich 0 beim Beginn jedes Catnaps außer dem ersten sein. Stattdessen wird der Bruchteilzähler jede vorherige Bruchteilzahl behalten, die vorher darin enthalten war. Auf diese Weise akkumuliert der Bruchteilzähler Bruchteile von Schlafzyklen von einem Catnap zum nächsten. Letztendlich wird der Bruchteilzähler wahrscheinlich überlaufen, d.h. der Bruchteilzähler wird an einem Punkt auf einen Wert größer als 1 gesetzt werden. Wenn das so ist, dann wird während einer ersten nachfolgenden Ausführung vom Schritt 130 der Überlauf berücksichtigt, und zwar durch Inkrementieren von I_COUNT durch 1 und durch Dekrementieren von F_COUNT mit 1. Auf diese Weise wird der Bruchteilzähler bei Beendigung jedes Catnaps wieder gleich einem Wert zwischen 0 und 1,0 sein. Somit werden nur Bruchteilreste von Schlafzyklen von einem Catnap zum nächsten mitgenommen, und alle Ganzzahlteile werden innerhalb jedes individuellen Catnaps berücksichtigt. Mit anderen Worten, wird die Dauer jedes Catnaps kalibriert, um innerhalb wenigstens einem Schlafzyklus der beabsichtigten Catnap-Länge zu liegen.
Letztendlich wird im Schritt 148 die Mobilstation detektieren, dass das gerade vollendete Catnap die letzte Catnap ist, und wenn das so ist, fährt die Ausführung fort im Schritt 152 oder die Mobilstation beginnt die übrige Zeitperiode T_c zu berücksichtigen, die notwendig ist, um die Empfangskomponenten der Mobilstation rechtzeitig für den nächsten Paging-Schlitz aufzuwecken. Unter gewissen Umständen wird nur ein einzelnes Catnap innerhalb der Schlafperiode auftreten, demzufolge ist das letzte Catnap auch das erste Catnap. So etwas kann auftreten, z.B. wenn die Mobilstation von einem Tastaturereignis, das während dem ersten Catnap aufgetreten ist, aufgeweckt wird. Vorher wurde angemerkt, dass während eines zweiten Catnaps der Bruchteilzähler in den Schritten 124 und 126 zurückgesetzt wird, um den Ursprungs-Offset-Zeit T_a zu berücksichtigen. Wenn es jedoch nur ein einzelnes Catnap gibt, wird Schritt 126 nicht ausgeführt werden. Demgemäß bestimmt die Mobilstation im Schritt 152, ob das gerade vollendete Catnap das einzigste Catnap war, und wenn das so ist, wird Schritt 154 durchgeführt, um den Ursprungs-Offset-Zeit von dem aktuellen Wert des Bruchteilzählers zu subtrahieren. In jedem Fall fährt die Ausführung im Schritt 126 fort, wobei die Mobilstation dann den Übergangsmodus-Takt reaktiviert, um den Restbetrag der Zeit, der von dem Bruchteilzähler spezifiziert wird, zeitlich festzulegen und, wenn diese Periode abgelaufen ist, wacht die Mobilstation anschließend im Schritt 146 auf.
Somit stellt 2 ein Verfahren dar, mit dem die Mobilstation präzise die Länge der gesamten Schlafperiode kalibriert, um die Empfangskomponenten der Mobilstation gerade rechtzeitig aufzuwecken, um ein Paging-Signal, wenn vorhanden, zu empfangen, das innerhalb des nächsten Paging- Schlitzes vorgesehen ist. Demzufolge bleiben die Empfangskomponenten abgeschaltet für die maximal mögliche Dauer, um dadurch den maximalen Betrag an Leistungseinsparungen während der Schlafperiode zu erzielen. Präzise Kalibrierung wird erreicht teilweise unter Verwendung des zuvor genannten Bruchteil-Schlafzählers, der Bruchteile der vollendeten Zyklen des Schlaftaktes von einem Catnap zum nächsten akkumuliert, um diesen Bruchteilen zu ermöglichen, letztlich vor dem Aufwachen der Empfangskomponenten berücksichtigt zu werden.
Im Anschluss wird ein spezifisches Beispiel für die Verwendung innerhalb einer Mobilstation beschrieben, die gemäß dem IS-95A-Standard konfiguriert ist. Gemäß dem IS-95A-Standard maximiert eine CDMA-Mobilstation oder „Teilnehmerstation", die in einem geschlitzten Modus operiert, die Standby-Zeit durch Schlafengehen, basierend auf einem Parameter, dem Slot Cycle Index bzw. Schlitzzyklus-Index (SCI = Slot Cycle Index). Die Teilnehmerstation wacht alle (1,28·2^SCI) Sekunden auf, um ihre zugeordneten 80 ms-Schlitz zu überwachen, um Pages zu empfangen. Mit SCI= 0 bleibt z.B. die Teilnehmerstation idealer Weise für 80 ms wach und schläft für 1,2 Sekunden. Wie oben angemerkt, muss die Station einen genügenden Zeitbetrag vor der nächsten Schlitzgrenze aufwachen, um so Ereignisse, wie z.B. Hochfrequenz(HF)-Komponenten-Anlaufen, Synthesizer-Stabilisierung, Taktbereinigung (settling), CDMA-Pilotsuche und Akquirierung, Fingerneuzuweisung und Decoder-Anlaufen zu erledigen.
Wie in 3 gezeigt, schläft in jedem Schlafzyklus die Einheit in Catnaps, um gute Ansprechzeit zu ermöglichen, wenn der Benutzer eine Taste drückt, während sie schläft. Die Schlafzykluslänge und Catnap-Länge werden gewählt, um Vielfache einer pseudozufälligen Nummernperiode T_PN (ebenso bekannt als PN-roll bzw. -Überschlag), so dass beim Aufwachen der Pilot leicht gefunden werden kann. T_PN kann z.B. 26,7 ms sein. Jedes Catnap ist weiter unterteilt in: (1) „Schlafzeit", wenn die gesamte Einheit in Schlaf gesetzt ist und (2) „Anlaufzeit", wenn die HF- und Analogeinheiten für das Anlaufen eingeschaltet werden. Wenn die Teilnehmerstation schläft, wird die System zeit näherungsweise durch das Takten des Zählers aufrechterhalten, der die Schlafdauer mit einer Kombination des Schlaftakts für grobes Timing (Maximum-Auflösung von 1/60k = 16,7 Mikrosekunden) und von dem Übergangsmodus-Takt (SLPCHIPX8) für das feine Timing (Auflösung von 1/(8·1,2288e6) = 0,102 Mikrosekunden).
Ein Beispiel für die Ereignisse, die einen Schlafzyklus bilden, ist in 3 gezeigt. Wellenform E innerhalb der Figur markiert jedes Ereignis in dem Schlafzyklus folgendermaßen:

• Vor dem Zeitpunkt t1: wenn es Zeit ist einzuschlafen, schaltet die Software alle unnötigen Taktformen ab, außer für den CDMA-Demodulator und einen Decodertaktbereich, RXCHIPX8 (Wellenform B).
• Ein Catnap (welches ein Vielfaches von 26,67 ms ist) ist aufgeteilt in Schlafzeit und Aufwärm- bzw. Anlaufzeit, und programmiert als die Dauer des ersten Catnap-Intervalls über die SLEEP_INTERVAL- und WU_TIME-Register.
• Die Software schreibt ein ASIC_SLEEP_ARM-Bit eines SLEEP_CTL-Registers, als Anzeige, dass die Teilnehmerstation bei dem nächsten PN-roll bzw. -Überschlag schlafen gehen muss (angezeigt durch t1).
• Die ganze Zeit über läuft der Schlaftakt (Wellenform D) asynchron zu einem Hochfrequenz-CDMA-Taktbereich CHIPX8, während SLPCHIPX8 (Wellenform C) synchron mit RXCHIPX8 ist, von der gleichen Quelle CHIPX8 abgeleitet.
• Beim Zeitpunkt t1: wenn PN-roll bzw. -Überschlag auftritt, schaltet der RXCHIPX8-Taktbereich ab, was die Teilnehmerstation in den Schlaf versetzt. Von diesem Punkt an ist es wünschenswert, für die Schlafperiode sehr nah am Vielfachen von 26,67 ms zu sein, und zwar unter Verwendung des Zählers SLEEP_INTERVAL und WU_TIME, die den Schlaftakt runterzählt. Um den asynchronen Schlaftakt zu berücksichtigen, startet ein Übergangsmodus-Zähler, der CHIPX8_SLEEP_TIME genannt wird, um die SLPCHIPX8's zu zählen, die ausgehend von t1 bis zur nächsten steigenden Flanke des Schlaftakts abgelaufen sind.
• Beim Zeitpunkt t2: die steigende Flanke des Schlaftakts tritt auf, ab diesem Zeitpunkt wird der SLPCHIPX8-Taktbereich abgeschaltet, was die CHIPX8_SLEEP_TIME einfriert, und dabei eine Schätzung der Zeitdauer (t2 – t1) in chipx8-Einheiten vorsieht.
• Beim Zeitpunkt t3: nach einer halben Schlaftaktdauer geht ein SLEEP_N-Signal (Wellenform A) auf den Low-Zustand mit der fallenden Flanke des Schlaftakts, was bewirkt, dass die anderen digitalen, analogen und HF-Komponenten in dem Telefon in einen Niedrigleistungs-Modus übergehen. Wenn es N_SCchipx8's in einem Schlaftakt-Zyklus gibt, ist die gesamte Zeit, die an diesem Zeitpunkt abgelaufen ist, gegeben als: T_A = (t2 – t1) + (t3 – t2) = {CHIPX8_SLEEP_TIME + _N_SC} chipx8s. Es sei angemerkt, dass ausgehend von dieser Definition T_A in dem Bereich von_-1_langsamen Taktzyklen sein wird. Nachfolgende Catnaps werden angepasst, um diese extra Schlafzeit zu berücksichtigen infolge des asynchronen Schlafquarzes. Ebenso startet ein Zähler SLEEP_INTERVAL herunter zu zählen, der den Schlaftakt runterzählt.
• Beim Zeitpunkt t4: Der Zähler SLEEP_INTERVAL setzt eine Aufwachunterbrechung durch, wenn er eine Nullzahl erreicht. Der Mikroprozessor wacht genügend vorher auf, um zu bestimmen, wenn die Hardware beim nächsten Schlitz wach sein soll oder, um ein Tastendruckereignis zu versorgen.
• Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt wird, sichert die Software ab, dass die Hardware weiterschlafen kann, und zwar durch das Aktivhalten des SLEEP_N-Signals während des Anlauf-Countdowns (über den WU_TIME-Zähler). Zu diesem Zeitpunkt schätzt die Software die Anzahl der Schlaftakte, die benötigt werden, um in dem nächsten Catnap zu schlafen, und zwar basierend auf mehreren Faktoren, wie z.B. die nächste Catnap-Länge, asynchrone Verzögerung in dem langsamen Takt, Drift und Rundungsfehler, die von der Benutzung des Schlaftakts herkommen, um eine Vielzahl von PN-Rolls bzw. -Überschlägen anzunähern. Die exakte Kalibrierungprozedur wurde oben zusammengefasst und wird nachstehend weiter dargelegt.
• Beim Zeitpunkt t5: wenn der WU_TIME-Zähler abläuft, wird ein neuer Wert, der in dem vorhergehenden Schritt erlangt wurde, in den SLEEP_INTERVAL-Zähler geladen. Der WU_TIME-Zähler ist eine vorberechnete Konstante, die von HF-Hardware-Anlaufanforderungen spezifiziert ist. Der Mikroprozessor geht zurück zum Schlafen, um auf die Aufwachunterbrechung (interrupt) von dem nächsten Catnap zu warten.
• Beim Zeitpunkt t6: wenn es jedoch irgendwelche anhängigen Unterbrechungen gibt, die versorgt werden müssen, oder wenn dies das letzte Catnap ist, das in dem Schlafzyklus erlaubt ist, wird die Hardware aufgeweckt, um für den nächsten Schlitz bereit zu sein, und zwar durch Verursachen, dass der SLEEP_N-Pin bei der Aufwach- bzw. Aufweckunterbrechung inaktiv geht. Während der WU_TIME-Zähler herunterzählt, laufen die analogen und HF-Komponenten an.
• Beim Zeitpunkt t7: der WU_TIME-Zähler läuft ab, um das Ende des letzten Catnaps anzuzeigen, und der SLPCHIPX8-Bereich wird im Zeitpunkt t8 angeschaltet. Es sei angemerkt, dass die gesamte Zeit, die während allen Catnaps abgelaufen ist, bezeichnet als T_B = t7 – t3, nahe an dem ganzzahligen Vielfachen der Schlaftakte sein wird. Wegen mehreren Faktoren, die oben genannt wurden, die in der Schlafkalibrierung benutzt werden, wird es normalerweise einen Restbetrag an Zeit geben (ein Bruchteil des Schlaftakts) für den die Teilnehmerstation immer noch schlafen soll. Dieser Bruchteil-Schlaftakt (bezeichnet als T_C) wird in chipx8-Einheiten konvertiert und in CHIPX8_SLEEP_TIME programmiert, die anfängt runter zu zählen, und zwar getaktet von SLPCHIPX8.
• Beim Zeitpunkt t9: der CHIPX8_SLEEP_TIME läuft ab, und die Hardware schaltet RXCHIPX8 im Zeitpunkt t10 ein. Die letzte Zeitdauer von Interesse ist T_C = t9 – t7.

Somit ist eines der Hauptziele des Kalibrierungsprozesses das Sicherstellen, dass die Schlafzykluslänge T_SLEEP = T_A + T_B + T_C ein Vielfaches von 26,67 ms ist.
Wie vorher angemerkt, ist der Schlafquarz ein Niedrigfrequenz-Oszillator und günstig, und deswegen kann er hohe Frequenzfehler (um die ±200 ppm) haben, und zwar wegen Faktoren, wie z.B. Temperaturalterung und Teiletoleranz. Um eine strikte Realzeitfrist zu erfüllen, die in dem Schlafmechanismus des IS-95A-Standards festgelegt ist, ist es wichtig, eine gute aktuelle Schätzung der Frequenz des Schlaftakts zu haben, bevor die Teilnehmerstation in den Schlaf gesetzt wird. Eine „Frequenz-Fehlerschätzungs-Schaltung" (FEE = Frequency Error Estimation) wird benutzt, um laufende Schätzungen der Frequenz des langsamen Takts vorzusehen. Die FEE wird in der Kalibrierung auf die folgenden zwei unterschiedlichen aber verwandten Wege benutzt.
Die effektive Frequenz des langsamen Takts F_SC liegt in dem Bereich 30 bis 60 kHz, der exakte Wert von diesem ist spezifiziert durch den Teilnehmerstations-Hersteller. Es ist angenehm, die Kalibrierung unabhängig von dem exakten Schlaftakt zu machen, demzufolge wird die FEE ursprünglich benutzt, um die Frequenz des langsamen Takts immer dann zu schätzen, wenn die Teilnehmerstation eingeschaltet wird.
Das grundlegende Prinzip, dass der FEE unterliegt, ist die Zählung der Anzahl der chipx8's (der ein stabiler Takt ist, der das System-Timing verfolgt), die in einer Schlaftaktperiode abgelaufen sind. Zum Beispiel, angenommen der Hersteller hat einen Oszillator gewählt, dessen eigentliche Frequenz F A / SC = 32,76 kHz ist. Dann wird jeder Schlaftakt N A / SC = 300,073 chipx8/Schlaftakt haben. Um die Bruchteilchipx8's von Signifikanz in dem Zählprozess anzuordnen bzw. anzupassen, zählt die FEE tatsächlich die Anzahl der chipx8's in L^FEE = 255 Schlaftakten. Die FEE sieht kontinuierlich die chipx8-Zählung vor, und zwar einmal pro jedem L^FEE-Schlaftakt, solange die Teilnehmerstation wach ist.
Da die Genauigkeit des FEE auf nur 1 chipx8 in L^FEE-Schlaftakten begrenzt ist, ist der resultierende maximale Quantisierungsfehler ungefähr 1,44 Hz (24 ppm) bei F A / SC = 60 kHz. Um den Quantisierungsfehler abzuglätten, wird ein Filter mit gleitendem Durchschnittsfensnter (MAW = moving average window) der Länge L^MAW = 256 FEE Samples benutzt, welches Schätzungen des F A / SC mit fast Null Quantisierungsfehler vorsieht. Die Filterlänge ist ein Kompromiss zwischen Quantisierungsfehler und Antwortzeit. Der Vorteil der Benutzung eines MAW-Filters anstelle eines Integrieren-und-Ausgabe-Filter-Typs (integrate-and-dump-filter) fürs Mitteln ist, dass das MAW-Filter eine schnellere Antwort auf Änderungen in der Eingabefrequenz hat, da es mit jedem FEE-Sample aktualisiert wird. Speziell MAW sieht eine Ausgabe pro jeder FEE-Ausgabe vor, wogegen das Integrieren-und-Ausgabe-Filter eine Ausgabe pro jede L^MAW-FEE-Samples vorsieht. Wenn N MAW / FEE die Ausgabe des MAW-Filters ist, das auf den FEE-Ausgaben operiert, dann kann die Ursprungsschätzung der Schlaftaktfrequenz beim Einschalten berechnet werden als: FASC =FCX8 × LFEE × LMAW/NMAWFEE Hz. Gleichung 1
Es ist angenehm, alle Berechnungen basierend auf einer konstanten Nominal-Schlaftaktfrequenz durchzuführen, statt basierend auf der Variable F A / SC. Demzufolge wird eine Nominalfrequenz von der Momentanen F A / SC abgeleitet, so dass: FNSC = ⌊FASC/ 75⌋ × 75 Hz Gleichung 2ein Vielfaches von 75 ist. ⌊X⌋ bzw. 〈X〉 bezeichnen jeweils die Ganzzahl- und Bruchteilteile von X. Wegen dieser Wahl kann die herstellerspezifische Frequenz von der Nominalfrequenz so viel wie (F A / SC – F N / SC) < ±75/2 Hz (±600 ppm) abweichen und kann immer noch auf die gleiche Nominalfrequenz abgebildet werden.
Die dynamische Frequenz des Schlafquarzes wird hierin bezeichnet als F D / SC. Nach der ursprünglichen Benutzung der FEE, um F A / SC zu schätzen, wird F D / SC ebenso während der geschlitzten Operation benutzt, um die Differenz (F D / SC – F A / SC) unter Verwendung des MAW zu schätzen. Die Berechnungen, die unter Verwendung der nominalen langsamen Taktfrequenz F M / SC durchgeführt werden, werden angepasst, um die Fehler (1) wegen der Differenz in die nominalen und tatsächliche langsamen Taktfrequenzen (F A / SC – F N / SC) und (2) wegen den Temperaturvariationen (F D / SC – F A / SC) über zwei „Drift-Kompensationen" zu berücksichtigen, die folgendermaßen definiert sind:

• „Fest-Drift-Kompensation (FDC = Fixed Drift Compensation)", die hinsichtlich den festen, bekannten Fehler (F A / SC – F N / SC) anpasst, der verursacht wird durch Verwendung von F N / SC anstatt von F A / SC. Es kann gezeigt werden, dass die FDC, die pro PN-Überschlag benötigt wird, gleich ist zu: NFDC = (1 – FNSC /FASC ) × FCX8 × TPN chipx8s/PN roll Gleichung 3
• „Dynamische-Drift-Kompensation (DDC = Dynamic Drift Compensation)", die die dynamische variierende Frequenz-Abweichung von (F D / SC – F A / SC) berücksichtigt und ähnlich folgendermaßen gegeben ist: NDDC = (1 – FNSC /FDSC ) × FCX8 × TPN – NFDC chipx8s/PN roll Gleichung 4

Unter der Annahme, dass der Schlafquarz mit seiner Nominalfrequenz von F N / SC Hz operiert, wird es F_CX8/F N / SC chipx8's/nom_sleep clock bzw. Takt geben. Dann, der Betragsfehler, der im chipx8 für jeden nominalen Schlaftakt verursacht wird, wenn der Schlafquarz in Wirklichkeit mit F A / SC Hz operiert, ist
Der chipx8-Fehler pro PN-Überschlag oder FDC der Gleichung 3 wird erlangt durch Multiplizieren des vorangegangenen Ausdrucks durch: F N / SC nom_SC/sec × T_PN sec/PN roll. Die Beziehung zwischen den zwei Drift-Kombinationen ist in 4 gezeigt. Die Summe von DDC und FDC bildet die gesamte Drift-Kompensation, die benötigt wird, um die F N / SC basierenden Berechnungen anzupassen. Es sei angemerkt, dass statt diesen zwei getrennten Drifts, eine einzelne „gesamte Drift" definiert werden kann, und zwar basierend direkt auf der Differenz der dynamischen und nominalen Frequenzen (F D / SC – F N / SC). Der Vorteil des Aufteilens der Drift-Kompensation ist jedoch, dass die dynamische Drift dazu tendiert, einen kleinen Wert zu haben, der (wenn erwünscht) ohne Sättigungs- und Überlaufprobleme gefiltert werden kann.
Am Beginn jedes Catnaps wird die Catnap-Dauer eingeteilt in (1) eine maximal mögliche ganze Zahl des nominalen Schlaftakts, der in die SLEEP_INTERVAL- und WU_TIME-Register geladen wird, und (2) ein Bruchteil-Schlaftakt, der gespeichert wird und in den nachfolgenden Catnaps in eine Variable, die „Rest-Tick-Zähler" R_TCK bezeichnet wird, akkumuliert. Wann immer R_TCK in einen ganzzahligen langsamen Takt „überläuft", wird es in einen Bruchteil-Schlaftakt zurückreduziert, während der ganzzahlige Schlaftakt in dem SLEEP_INTERVAL-Register berücksichtigt wird. Während des Schlafzyklus schläft die Teilnehmerstation nur für (SLEEP_INTERVAL + WU_TIME) langsame Takte in jedem Catnap, der durch die Dauer T_B in 1 dargestellt ist. Wenn es Zeit ist, am Ende des letzten Catnaps aufzuwachen, stellen die letzten Inhalte von R_TCK die langsame Bruchteil-Taktdauer dar, die die Teilnehmerstation schlafen muss, um den Schlafzyklus ein Vielfaches des PN-Überschlags zu gestalten. Dies wird erreicht durch Programmieren des CHIPX8_SLEEP_TIME-Zählers mit dem Wert von R_TCK, der den Wert für die Zeit T_C ausgleicht. Der CHIPX8_SLEEP_TIME-Zähler kann ein Maximum von 3 Schlaftakten aufnehmen, wenn die Frequenz am niedrigsten ist (ungefähr 32 kHz), was unseren Aufwand rechtfertigt, R_TCK unter einem Schlaftakt zu halten. Da per Definition R_TCK die zusätzliche Zeit darstellt, die die Teilnehmerstation benötigt, um zu schlafen, ist es wichtig sicherzugehen, dass diese positiv bleibt.
Schlafberechnungen werden bei der konstanten, nominalen, langsamen Taktfrequenz durchgeführt, demzufolge gibt es einen Bedarf, die Differenz in die nominalen und (die realen) dynamischen langsamen Taktfrequenzen über die Gesamt-Drift-Kompensation zu berücksichtigen, FDC + DDC der vorangegangenen Sektion. In der Praxis wird die DDC, wie in der Gleichung 5 berechnet, am Ende eines Zugriffversuchs/Anrufs benutzt, um eine Rückkopplungs-Schleife zweiter Ordnung zu initialisieren, die ausgelegt ist, den Kalibrierungsfehler zu minimieren. Für nachfolgende Schlafzyklen wird die DDC von der Rückkopplungs-Schleife abgeleitet, wie nachstehend erklärt werden wird.

1) Vor jedem Schlafzyklus (t1):
a) Wenn genug Zeit ist, um zu schlafen, vor dem nächsten Kombinierer-PN-Überschlag, unterteile die Schlafdauer in mehrere Catnaps der Längen C₁, C₂ ... C_M (d.h. es gibt M-Catnaps), so dass T_SLEEP = C₁ + C₂ + ... C_M ist.
2) Vor jedem Schlafzyklus (t1): die letzten Frequenz-Drift-Schätzungen werden erlangt:
a) Wenn (erster Schlafzyklus nach dem Ende des Zugriffs/Anrufs/Analog) initialisiere die Rückkopplungs-Schleife mit DDC der Gleichung 4.
b) Wenn (nicht der erste Schlaf), aktualisiere die Rückkopplungs-Schleife mit Versatz, der in einer vorangegangenen Reakquirierungs-Suche des Schlafs bestimmt wurde. Kurz, beim Anschluss an jedes Aufwachen, sucht die Mobilstation nach Signalen, die von einer Basisstation gesendet wurden. Das Timing der Signale, die von der Basisstation vorgesehen wird, hat eine sehr hohe Genauigkeit. Demgemäß erscheint jeder Fehler, der in einer vorangegangenen Schätzung der dynamischen Frequenz (vielleicht wegen Rundungseffekten oder temperatur- oder alterungsbedingten Frequenzdrifts) gemacht wurde, als ein Versatz in dem Timing des eingehenden Signals. Versatz hierin zeigt die Timing-Differenz oder Offset zwischen dem Timing der Signale, die von der Basisstation empfangen wurden, und das interne Timing innerhalb der Mobilstation nach dem Aufwachen von einer Schlafperiode an.
c) Berechne DDC von der Rückkopplungs-Schleife.
3. Vor jedem Catnap (t1, t4): vor dem ersten Catnap (t1) oder beim Aufwachen bei jedem nachfolgenden Catnap (t4), wenn der Teilnehmerstation erlaubt ist, für das nächste Catnap zu schlafen, wird die folgende Kalibrierungs-Prozedur durchgeführt:
a) Wenn (erstes Catnap): initialisiere SLEEP_COUNTER und R_TCK: SLEEP_COUNTER ← 0 R_TCK ← 0
b) Wenn (zweites Catnap): jetzt, da die Teilnehmerstation bereits für eine zusätzliche Zeit T_A (das generell kein Ganzzahl-Schlaftakt ist) geschlafen hat, entferne den Betrag von dem Rest-Tick-Zähler: R_TCK ← R_TCK – T_A
c) Teile die Catnap-Länge C_m in Ganzzahl- und Bruchteil-Nominal-Schlaftakte ⌊X⌊ N / SC·〈X〉 N / SC bezeichnen jeweils die Ganzzahl- bzw. Bruchteilzahl des Nominal-Schlaftakts in X: SLEEP_COUNTER ← ⌊Cm⌋NSC + SLEEP_COUNTER RTCK ← 〈Cm〉NSC + RTCK
d) Kompensiere die Drift: SLEEP_COUNTER ← ⌊NFDC + NDDC⌋NSC + SLEEP_COUNTER RTCK ← 〈NFDC + NDDC〉NSC + RTCK
e) Wenn (R_TCK „überläuft") in einen Ganzzahl-Schlaftakt, reduziere ihn zu einen Bruchteil-Schlaftakt und berücksichtige den Ganzzahl-Teil in dem SLEEP_COUNTER-Register: SLEEP_COUNTER ← ⌊RTCK⌋NSC + SLEEP_COUNTER RTCK ← 〈RTCK〉NSC
f) Wenn (die Rest-Ticks R_TCK negativ sind): hauptsächlich wegen dem Schritt 3.b, mache es positiv, so dass, wenn die Teilnehmerstation in dem nächsten Catnap aufwachen soll, sie ein positives R_TCK in den CHIPX8_SLEEP_TIME-Zähler programmiert: SLEEP_COUNTER ← –1 + SLEEP_COUNTER RTCK ← 1 + RTCK
g) Wenn (erstes Catnap): vor dem Programmieren für den ersten Catnap (im Zeitpunkt t1 der 3) ist der Wert für die zusätzliche Zeit T_A (ungefäh_–1_Schlaftakt), die die Teilnehmerstation schläft nicht bekannt für die Benutzung in der Kalibrierung des asynchronen Schlaftakts. Wenn die Teilnehmerstation in dem ersten Catnap selbst aufwachen soll, müssen die Rest-Ticks positiv sein. Um auf der sicheren Seite zu sein, passe SLEEP_COUNTER und R_TCK an, um für zwei Schlaftakte weniger in dem ersten Catnap zu schlafen: SLEEP_COUNTER ← –2 + SLEEP_COUNTER RTCK ← 2 + RTCK
h) Spalte die resultierende Catnap-Länge im SLEEP_COUNTER und WU_TIME (eine vorberechnete Konstante basierend auf der HF-Anlaufzeit). In einer spezifischen Teilnehmerstations-Logik zählen die Zähler zusätzliche Overhead-Takte zusätzlich zu den programmierten Werten, die berücksichtigt werden müssen. Zwischen den Catnaps gibt es ebenso einen zusätzlichen Overhead-Takt, der benötigt wird von der Zustandsmaschine, um den Zustand nochmals in den Schlaf einzutreten zu ändern: SSLEEP_COUNTER ← SLEEP_COUNTER – WARMUP_TIME SSLEEP_COUNTER ← SLEEP_COUNTER – OVERHEAD – 1
4. Zeit aufzuwachen (t7): in dem letzten Catnap, während die WU_TIME runterzählt, werden die folgenden Berechnungen durchgeführt:
a) Wenn (erstes Catnap): wenn es erforderlich ist, dass die Teilnehmerstation nach dem ersten Catnap (siehe 3.g) aufwacht, kommt die Steuerung nicht zu 3.b, wo eine Anpassung für T_A gemacht wird. So wird die Zeit T_A für die Rest-Ticks berücksichtigt als: R_TCK ← R_TCK – T_A. Die Operation 3.g stellt sicher, dass R_TCK positiv ist.
b) Die CHIPX8_SLEEP_TIME wird in R_TCK (in chipx8) geladen, und bei chipx8 runtergezählt, um die Teilnehmerstation eventuell aufzuwecken.
5. Reakquirierung beim Aufwachen (t10):
a) Der vorangegangene Kalibrierungs-Prozess sichert ab, dass die Teilnehmerstation für eine ganze Zahl von PN-Überschlägen mit sehr hoher Genauigkeit (hängt von der Drift-Schätzung ab) schläft. Folglich sollte der Sucher den Pilot mit minimalem Offset relativ zu seiner Position vor dem Schlaf finden. Jeder Fehler in der Drift-Kompensation zeigt sich als „Reakquirierungs-Versatz".
b) Der Reakquirierungs-Versatz wird gespeichert, um später in dem nächsten Schlafzyklus benutzt zu werden, um die Rückkopplungs-Schleife laufen zu lassen, um die DDC zu modifizieren oder zu korrigieren, wie in der nächsten Sektion gezeigt werden wird.

Wie oben angemerkt, wird die FEE anfangs benutzt, um die Frequenz F A / SC des hersteller-spezifischen Schlafquarzes, von der die Nominalfrequenz F N / SC abgeleitet wird, zu schätzen. Nach der Ursprungs-Frequenz-Schätzung, wenn die Teilnehmerstation in das Zugriffs-/Verkehrskanäle-/AMPS-System geht, könnte ihre interne Temperatur sich beträchtlich erhöhen, was in der dynamischen Frequenz F D / SC resultiert, die sich von ihrer Ursprungs-Schätzung unterscheidet. Um diese Situation hand zu haben, wird die FEE benutzt, um die dynamische Frequenz-Drift immer dann zu schätzen, wenn die Einheit zum geschlitzten Paging-Modus zurückkehrt.
Diese „einmalige" Schätzung der dynamischen Drift am Beginn des geschlitzten Modus ist typischerweise jedoch nicht ausreichend, da der Wechsel in der Frequenz über mehrere Schlafzyklen auftreten kann, da die Einheit auf ihre Umgebungstemperatur abkühlt. Weiterhin treten auch Änderungen in der Umgebungstemperatur auf.
Es kann gezeigt werden, dass ein gegebener Fehler, der in der Drift-Kompensation der Kalibrierung gemacht wurde, in eine proportionale Pilot-Drift (oder Reakquirierungs-Versatz) beim Aufwachen resultiert. Zum Beispiel, wenn die Teilnehmerstation für die Zeit von τ chipx8 schlafen soll, und ein Kalibrierungsfehler in einen Schlafwert von nur (τ – δ) chipx8 resultiert, wird der Sucher die Pilot-Drift durch δ chipx8 beim Aufwachen wahrnehmen. Diese Tatsache wird angewendet beim Einstellen einer Rückkopplungsschleife, die die dynamische Drift-Kompensation (DDC) adaptiv modifiziert, um jeden Fehler zu minimieren.
5 ist ein funktionelles Blockdiagramm der Rückkopplungs-Schleife. Der Kalibrierungsprozess, der oben beschrieben ist, wird von einer Schlaf-Kalibrierungseinheit 200 durchgeführt, die die folgenden vier externen Eingaben akzeptiert:

1. Die dynamische Frequenz F D / SC des langsamen Quarzes, die verfolgt werden soll,
2. Die nominale Frequenz des langsamen Takts F N / SC, eine Kostante nach der Einschaltschätzung,
3. Fix- bzw. Fest-Drift-Kompensation N_FDC, eine Konstante nach der Einschalt-Schätzung, und
4. Die dynamische Drift-Kompensation N_DDC, die die Verfolgungsvariable ist.

Die Schlaf-Kalibrierungseinheit wendet diese Werte in den Schlaf-Berechnungs-Gleichungen an, die oben beschrieben wurden, um zu bestimmen, wann andere Komponenten der Mobilstation zum Empfangen der Paging-Signale oder für das Handling bzw. Handhaben anderer benötigter Aufgaben aufzuwecken sind. Als Teil der Schlafberechnungen zählt die Schlafkalibrierungs-Einheit Zyklen des langsamen Schlaftakts während der Schlafperioden. Die Schlaf-Kalibrierungseinheit gibt eventuell ein Aufwecksignal aus, das von anderen Komponenten der Mobilstation benutzt wird.
Die Schlaf-Kalibrierungseinheit wird mit einer Rückkopplungs-Schleife angewendet, die vorgesehen ist, um Drift in der Frequenz des langsamen Takt-Quarzes zu kompensieren, so dass das Aufwecksignal synchron mit den Paging-Signalen ausgegeben wird, die von der Basisstation ausgegeben werden, um die Pilot-Reakquirierungszeit zu minimieren. Demzufolge ist das Ziel des Rückkopplungs-Mechanismus F N / SC, N_FDC, N_DDC zu benutzen, um einen angepassten Wert für N_DDC (benutzt in den Schlafberechnungen wie oben beschrieben) abzuleiten, um die Änderungen in der Frequenz F D / SC des langsamen Quarzes zu kompensieren.
5 zeigt ebenso einen konzeptionellen Kipp-Schalter (FS = flip switch) 202, der die Quelle von N_DDC bestimmt. Immer, wenn die Teilnehmerstation den geschlitzten Paging-Modus (aus Gründen wie oben dargestellt) verlässt, wird der Schalter auf die Position ,A' gesetzt. Folglich liefert die FEE die Ursprungsschätzung der dynamischen Drift sobald die Station zurück in den geschlitzten Paging-Modus kommt. Nachdem so die Schleife initialisiert wurde, wird der Schalter in die Position ,B' bewegt und bleibt dort solange die Einheit im geschlitzten Paging-Modus ist. Während in der Position B liefert ein Schleifen-Filter 204 eine korrigierte Schätzung des N_DDC.
Bei jedem Paging-Schlitz führt die Mobilstation einen Pilot-Reakquirierungsprozess durch, um das Pilotsignal von der nächsten Basisstation zu reakquirieren. Sobald der Pilot reakquiriert wurde, wird ein präziser Timing-Wert von der Basisstation als Darstellung für die wirkliche Zeit empfangen. Wie oben angemerkt, ist jeder Versatz zwischen den Timing-Werten, die von der Basisstation vorgesehen sind, und den Timing-Werten, wie sie innerhalb der Mobilstation bestimmt werden, Versatz bzw. slew. Der Betrag an Versatz wird bestimmt, basierend auf einem Vergleich der entsprechenden Timing-Signale der Mobilstation und der Basisstation. Der Versatz wird als ein Versatz pro PN-Überschlag evaluiert. Ein Signal als Darstellung für den Versatz pro PN-Überschlag wird auf das Rückkopplungs-Schleifenfilter in jedem Schlafzyklus angewandt. Das Schleifenfilter berechnet einen angepassten Wert für N_DDC, basierend auf dem aktuellen Wert des Versatzes pro PN-Überschlag und von den vorbestimmten Schleifenwerten, wie oben beschrieben. Der angepasste Wert von N_DDC wird anschließend auf den SLEEP_COUNTER, wie oben in Sektion 3.d beschrieben, angewandt, um jede Drift in dem Schlafmodus-Takt zu kompensieren. Es sei angemerkt, dass der Wert für N_DDC nicht direkt auf das Schleifenfilter angewandt wird. Stattdessen wird nur der aktuelle Wert des Versatzes angewandt. Nichts desto trotz gibt das Filter einen angepassten Wert N_DDC aus, und zwar mit richtiger Auswahl der vorbestimmten Werte, die in dem Schleifenfilter benutzt werden. Der angepasste Wert wird bestimmt durch das Schleifenfilter, so dass der Betrag an Versatz für den nächsten Pilot-Reakquirierungszyklus kleiner als zuvor sein sollte. Mit wiederholten Iterationen konvergiert N_DDC auf einen im Wesentlichen festen numerischen Wert mit einem Wert, der der Größe nach festgelegt ist, um sicherzustellen, dass der Versatz in der Nähe von Null ist. Iterative Reduzierung des Versatzes auf nahezu Null tritt typischerweise sehr schnell im Anschluss auf den Neueintritt der Mobilstation in den geschlitzten Paging-Modus auf. Danach sieht die Rückkopplungs-Schleife jegliche leichte Anpassungen für N_DDC vor, um den Versatz in der Nähe von Null zu halten. Auf diese Weise bleibt das Aufwachsignal, das von der Schlaf-Kalibrierungseinheit ausgegeben wird, im Wesentlichen synchron mit den Pa ging-Schlitzen der Basisstation, so dass die Zeit für die Pilot-Reakquirierung minimiert wird.
Die geeigneten Werte für die Benutzung in der Rückkopplungs-Schleife, um den Versatz auf nahezu Null zu reduzieren, und um ihn in der Nähe von Null zu halten, hängt von den bestimmten Charakteristika der Mobilstation, von dem Schlaftakt und von dem gesamten Drahtlos-System ab, und werden bestimmt für jedes bestimmte Ausführungsbeispiel, über Routinen-Experimente oder anderen konventionellen Techniken. Ebenso ist die Wahl der Ordnung des Schleifenfilters abhängig von dem Typ des Eingabe-Frequenz-Transienten, der verfolgt werden soll. Wenn der langsame Quarz nur eine konstante Frequenz-Unsicherheit hat, ist eine Schleife erster Ordnung ausreichend, um den konstanten Frequenz-Offset zu verfolgen. In der Praxis hat jedoch der Frequenz-Transient bzw. -Übergang eine parabolische Form, die ein Schleifenfilter zweiter oder dritter Ordnung wünschenswerter macht. Für kleine Schlitz-Zyklus-Indizes, die häufig in der Praxis benutzt werden (SCI = 0,1,2), wird der Frequenz-Transient sehr gut durch eine einfache Rampenfunktion angenähert, die mit minimalem stationären Fehler durch eine Schleife zweiter Ordnung verfolgt wird.
Wenn die Schleife in jeder Schlafdauer mit dem Versatz S ↔ T_SLEEP wiederholt wird, der in der Schlafdauer gesehen wird, können die gesampelten bzw. abgetasteten Schleifenverstärkungen (á₁, á₂) ausgedrückt werden, und zwar im Hinblick auf die Schleifen-Rauschen-Bandbreite B_L und dem Dämpfungsverhältnis ζ einer äquivalenten kontinuierlichen Zeit Rückkopplungs-Schleife gegeben durch:
wobei B_L und ζ gemäß dem Eingangssignal und den Rausch-Charakteristika gewählt werden können. Das „Rauschen" in der Schleife kommt von den Fluktuationen in der Pilotposition einer Mehrfach-Pfad- und Schwund-Umgebung.
Die Ausdrücke für die abgetasteten Schleifenverstärkungen, die in Gleichung 5 gegeben sind, sind unter der Annahme gültig, dass die Schleife gleichmäßig abgetastet wird, d.h. wenn, und nur wenn, das Schleifen-Iterations-Intervall T_SLEEP konstant bleibt. Für ein gegebenes SCI kann die Schleifendauer ausgedrückt werden als: T_SLEEP = 2^SCI × 1,28 – T_ACTIVE, wobei T_ACTIVE die Zeit ist, die von der Teilnehmerstation aufgewendet wird, um den Paging-Kanal zu demodulieren, wenn sie wach ist. Da T_ACTIVE von der Länge der Paging-Kanalnachrichten abhängt, gibt es keine Garantie für einige Implementierungen, dass T_SLEEP eine Konstante ist. Folglich, für diese Implementierungen, weil die Schleife nicht gleichmäßig rechtzeitig aktualisiert wird, kann die kontinuierliche Zeitrückkopplungs-Schleifenannäherung an eine abgetastete Schleife, die zur Gleichung 9 führt, Anpassung benötigen.
Obwohl die Schlafzyklus-Dauer zufallsmäßig variierend variiert, ist es im Wesentlichen wenigstens garantiert, ein Vielfaches vom PN-Überschlag zu sein. Diese Tatsache wird ausgenutzt, um eine Schleifen-Konfiguration mit einem Frequenzfehler, der als Versatz/PN-Überschlag (S ↔ T_PN) zu formulieren, statt den Versatz/Schlafzyklus (S ↔ T_SLEEP) und das Schleifenfilter bei der Schlafzyklus-Länge T_SLEEP zu aktualisieren. Für Implementierungen, wo der Schlafzyklus nur einen PN-Überschlag lang ist, können die Schleifenverstärkungen ausgedrückt werden als:
Die Schleifenverstärkungen, die so für einen einzelnen PN-Überschlag-Schlafzyklus berechnet werden, können für andere Schlaflängen T_SLEEP be nutzt werden, während bedacht werden muss, dass die effektive Schleifen-Rauschen-Bandbreite nicht länger B_L ist, und abhängig vom SCI ist.
Die Tabelle I sieht eine Zusammenfassung der verschiedenen Variablen vor, die in Verbindung mit der obigen Beschreibung angewendet werden.
Die beispielhaften Ausführungsbeispiele wurden primär beschrieben mit Bezug auf die Blockdiagramme und Flussdiagramme, die in den entsprechenden Merkmalen der Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Zu den Flussdiagrammen, jeder Schritt darin repräsentiert sowohl einen Verfahrensschritt als auch ein Vorrichtungselement zum Implementieren des Verfahrensschritts. Das Vorrichtungselement kann Mittel zum Implementieren des Verfahrensschritts, eine Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrensschritts oder eines anderen Strukturelements zum Implementieren des Verfahrensschritts darstellen. Es sei angemerkt, dass nicht alle Komponenten eine vollständige Implementierung eines praktischen Systems notwendigerweise dargestellt oder im Detail beschrieben sind. Stattdessen wurden nur diese Komponenten dargestellt und beschrieben, die für ein gründliches Verständnis der Erfindung notwendig sind.
Momentane Implementierungen können mehr Komponenten enthalten oder abhängig von der Implementierung weniger Komponenten. Die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um jedem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung zu produzieren oder zu benutzen. Verschiedene Modifikationen zu diesen Ausführungsbeispielen werden dem Fachmann leicht ersichtlich sein und die ursprünglichen Prinzipien, die hierin definiert sind, können auf andere Ausführungsbeispiele ohne die Verwendung von erfinderischer Fähigkeit angewandt werden. Somit ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele, die hierin gezeigt sind, zu begrenzen, sondern es soll ihr der breiteste Schutzumfang konsistent mit dem Prinzipien und neuen Merkmalen, die hierin offenbart sind, eingeräumt werden.

Claims

Ein Verfahren zum Erfassen bzw. Nachverfolgen bzw. Verfolgen der Länge einer Schlafperiode (100, 102) innerhalb einer Mobilstation unter Verwendung eines Schlaftakts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Initiieren (110) einer Schlafperiode (100, 102) unterteilt in eine Sequenz von Unterperioden (104), von denen jede eine bekannte Dauer besitzt; Verfolgen der abgelaufenen Zeit innerhalb einer jeden einzelnen Unterperiode (104) der Schlafperiode unter Verwendung eines Ganzzahlschlafzählers, der ganze Zyklen des Schlaftaktes erfasst bzw. verfolgt; und Verfolgen von jeglichen verbleibenden Bruchteilen der Zyklen des Schlafmodustakts, die nicht von dem Ganzzahlschlafzähler berücksichtigt wurden, unter Verwendung eines Bruchteilsschlafzählers, wobei der Bruchteilsschlafzähler verbleibende Bruchteile bzw. Restbruchteile von Schlafmoduszyklen von einer Unterperiode (104) zu der Nächsten akkumuliert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei innerhalb einer jeden Unterperiode (104) der Ganzzahlschlafzähler mit jedem Zyklus des Schlaftaktes nach unten inkrementiert wird und wobei, wenn der Ganzzahlschlafzähler Null erreicht, die Unterperiode (104) als vervollständigt betrachtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Unterperiode (104) als vervollständigt angesehen wird, ein Tastenfeld der Mobilstation überprüft wird, um zu bestimmen, ob eine Taste gedrückt wurde, und wenn eine Taste gedrückt wurde, die Schlafperiode beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei zu Beginn einer ersten Unterperiode (104) der Bruchteilschlafzähler und der Ganzzahlschlafzähler beide auf Null gesetzt werden (112).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes entsprechend der bekannten Dauer einer jeden Unterschlafperiode bestimmt wird (116), und wobei innerhalb einer jeden jeweiligen Unterperiode (104): ein momentaner Wert des Ganzzahlschlafzählers erhöht wird (118) um einen ganzzahligen Teil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt entsprechend der bekannten Dauer der jeweiligen Unterperiode (104), so dass der Ganzzahlzähler die ungefähre Dauer der jeweiligen Unterperiode (104) nachverfolgt; und ein momentaner Wert des Bruchteilsschlafzählers erhöht wird (120) um einen Bruchteil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt entsprechend der bekannten Dauer der jeweiligen Unterschlafperiode, so dass die Bruchteile der jeweiligen Unterperiode (104) akkumuliert werden zusammen mit vorhergehenden Bruchteilen von vorhergehenden Unterperioden (104), wenn vorhanden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes entsprechend eines vorbestimmten Betrags von auftretendem Frequenzdrift innerhalb einer jeden Unterperiode bestimmt wird, und wobei für jede jeweilige Unterperiode (104): ein momentaner Wert des Ganzzahlschlafzählers angepasst wird (128) durch einen ganzzahligen Teil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt entsprechend zu der vorbestimmten Frequenzdrift, die innerhalb einer jeweiligen Unterperiode (104) auftritt, so dass der Ganzzahlzähler ungefähr hinsichtlich der Frequenzdrift kompensiert; und ein momentaner Wert des Bruchteilsschlafzählers angepasst wird (128) um einen Bruchteil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt entsprechend der vorbestimmten Frequenzdrift, die in nerhalb der jeweiligen Unterperiode (104) auftritt, so dass die Bruchteile der Frequenzdrift für die jeweilige Unterperiode (104) akkumuliert werden zusammen mit vorhergehenden Bruchteilen von vorhergehenden Unterperioden (104), wenn vorhanden.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin den Schritt des Bestimmens, und zwar vor der Initiierung der Schlafperiode, eines Betrages der Frequenzdrift, die in dem Schlaftakt für jede Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102) erwartet wird, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn der Bruchteilsschlafzähler überläuft: ein momentaner Wert des Ganzzahlschlafzählers erhöht wird (132) um einen ganzzahligen Überlaufteil des Bruchteilsschlafzählers, so dass der ganzzahlige Zähler den Überlauf berücksichtigt; und ein momentaner Wert des Bruchteilsschlafzählers zurückgesetzt wird (132), um gleich zu sein nur zu dem verbleibenden Bruchteil, wenn vorhanden, des vorhergehenden Bruchteilsschlafzählerwerts, so dass der Bruchteilsschlafzähler damit fortfährt, jegliche verbleibende Bruchteile der Zyklen des Schlafmodustaktes zu erfassen bzw. nachzuverfolgen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine erste Unterperiode (104) eine gewisse Zeit nachfolgend zu dem Beginn der Schlafperiode beginnt, und wobei zu Beginn einer zweiten Unterperiode (104) der Bruchteilsschlafzähler um einen Betrag gesenkt wird (154), der nötig ist, um für die Zeitperiode zwischen dem Beginn der Schlafperiode und dem Beginn der ersten Unterperiode (104) zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wann immer der Bruchteilsschlafzähler unter Null liegt (134): ein momentaner Wert des Ganzzahlschlafzählers um eins reduziert wird (136); und ein momentaner Wert des Bruchteilsschlafzählers erhöht wird um eins (136).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei während jeder jeweiligen Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102): ein momentaner Wert des Ganzzahlschlafzählers reduziert wird (138) um einen ganzzahligen Teil eines vorbestimmten Aufwachperiodendauerwertes, so dass der Ganzzahlschlafzähler vor dem Ende einer jeden Unterperiode (104) ausläuft, um eine ausreichende Zeit zu belassen, um es Komponenten der Mobilstation zu erlauben, bis zu dem Ende der Unterperiode (104) angeschaltet bzw. mit Energie versorgt zu werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, nachfolgend zu einer abschließenden Unterperiode (104), ein Übergangsmodustaktzähler mit einer Frequenz, die im Wesentlichen größer ist als diejenige des Schlaftaktes, aktiviert wird (156), um jegliche verbleibende Zeit repräsentiert durch den Bruchteilsschlafzähler nachzuverfolgen, so dass jegliche verbleibende Teile der Schlafperiode (100, 102) nachverfolgt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine erste Unterperiode (104) eine gewisse Zeit nachfolgend zum Beginn der Schlafperiode (100, 102) beginnt, und wobei, wenn die erste Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102) ebenfalls die abschließende Unterperiode (104) ist, der Bruchteilsschlafzähler gesenkt wird (154) um einen Betrag nötig, um für die Zeitperiode zwischen dem Beginn der Schlafperiode und dem Beginn der ersten Unterperiode (104) vor der Aktivierung des Übergangsmodustaktes zu kompensieren.
Eine Vorrichtung zum Erfassen bzw. Nachverfolgen bzw. Verfolgen der Länge einer Schlafperiode (100, 102) innerhalb einer Mobilstation unter Verwendung eines Schlaftaktes, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Initiieren einer Schlafperiode unterteilt in eine Sequenz von Unterperioden (104), von denen jede eine bekannte Dauer besitzt; Mittel zum Nachverfolgen der abgelaufenen Zeit innerhalb einer jeden individuellen Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102) unter Verwendung eines Ganzzahlschlafzählers, der ganze Zyklen des Schlaftaktes nachverfolgt; und Mittel zum Nachverfolgen jeglicher verbleibender Bruchteile der Zyklen des Schlafmodustaktes, die nicht von dem Ganzzahlschlafzähler berücksichtigt werden, unter Verwendung eines Bruchteilsschlafzählers, wobei der Bruchteilsschlafzähler Bruchteile der Schlafmoduszyklen von einer Unterperiode (104) zu der nächsten akkumuliert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei, innerhalb einer jeden Unterperiode (104), der Ganzzahlschlafzähler nach unten für jeden Zyklus des Schlaftaktes inkrementiert wird, und wobei, wenn der Ganzzahlschlafzähler Null erreicht, die Unterperiode (104) als vollständig erklärt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtung weiterhin Mittel aufweist, die operativ sind, wenn eine Unterperiode (104) als vervollständigt betrachtet wird, zum Bestimmen, ob eine Taste auf einem Tastenfeld der Mobilstation gedrückt wurde, und, wenn eine gedrückte Taste detektiert wird, zum Beenden der Schlafperiode (100, 102).
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei zu Beginn einer ersten Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102) der Bruchteilsschlafzähler und der Ganzzahlschlafzähler beide auf Null gesetzt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin Folgendes aufweist: Mittel zum Bestimmen einer Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes entsprechend zu der bekannten Dauer einer jeden Unterschlafperiode; und Mittel, operativ während einer jeden jeweiligen Unterperiode (104) zum Erhöhen eines momentanen Wertes des Ganzzahlschlafzählers, um einen ganzzahligen Teil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt entsprechend zu der bekannten Dauer der jeweiligen Unterperiode (104), so dass der Ganzzahlzähler ungefähr die Dauer der jeweiligen Unterperiode (104) nachverfolgt; und Nachverfolgen eines momentanen Wertes des Bruchteilsschlafzählers um einen Bruchteil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt entsprechend zu der bekannten Dauer der jeweiligen Unterperiode (104), so dass die Bruchteile der jeweiligen Unterperiode (104) akkumuliert werden zusammen mit Bruchteilen von vorhergehenden Unterperioden (104), wenn vorhanden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin Folgendes aufweist: Mittel zum Bestimmen einer Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes entsprechend zu einem vorbestimmten Betrag einer Frequenzdrift, die innerhalb einer jeden Unterperiode bzw. Unterperiodendauer auftritt; und Mittel, operativ während einer jeden jeweiligen Unterperiode (104) zum Anpassen eines momentanen Werts des Ganzzahlschlafzählers um einen ganzzahligen Teil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt, um der vorbestimmten Frequenzdrift zu entsprechen, die innerhalb der jeweiligen Unterperiode (104) auftritt, so dass der Ganzzahlzähler ungefähr hinsichtlich der Frequenzdrift kompensiert; und Anpassen eines momentanen Werts des Bruchteilsschlafzählers um einen Bruchteil der Anzahl von Zyklen des Schlaftaktes, und zwar bestimmt, um der vorbestimmten Frequenzdrift zu entsprechen, die innerhalb der jeweiligen Unterperiode (104) auftritt, so dass die Bruchteile des Frequenzdriftwertes akkumuliert werden zusammen mit Bruchteilen von vorhergehenden Unterperioden (104), wenn vorhanden.
Vorrichtung nach Anspruch 19, die weiterhin Mittel aufweist zum Bestimmen eines Frequenzdriftwertes für den Schlaftakt vor der Initiierung der Schlafperiode (100, 102).
Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin Mittel aufweist operativ wann immer der Bruchteilsschlafzähler überläuft zum Erhöhen eines momentanen Wertes des Ganzzahlschlafzählers um einen ganzzahligen Überlaufteil des Bruchteilsschlafzählers, so dass der Ganzzahlzähler den Überlauf berücksichtigt; und Zurücksetzen eines momentanen Wertes des Bruchteilsschlafzählers gleich zu dem verbleibenden Bruchteil, wenn vorhanden, des vorhergehenden Frequenzschlafzählerwertes, so dass der Bruchteilsschlafzähler damit fortfährt, jegliche verbleibende Bruchteile von Zyklen des Schlafmodustaktes zu erfassen bzw. nachzuverfolgen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Mittel zum Initiieren der Schlafperiode (100, 102) operieren, um eine erste Unterperiode (104) zu initiieren, und zwar eine gewisse Zeit vor dem Beginn der Schlafperiode (100, 102), und wobei das Gerät weiterhin Mittel aufweist operativ während einer zweiten Unterperiode (104) der Schlafperiode zum Erhöhen des Bruchteilsschlafzählers um einen Betrag, der nötig ist, um für die Zeitperiode zwischen dem Beginn der Schlafperiode (100, 102) und dem Beginn der ersten Unterperiode (104) zu kompensieren.
Vorrichtung nach Anspruch 22, die weiterhin Mittel aufweist, die operativ sind, wann immer der Bruchteilsschlafzähler kleiner ist als Null, zum Senken eines momentanen Wertes des Ganzzahlschlafzählers um eins; und Erhöhen eines momentanen Wertes des Bruchteilsschlafzählers um eins.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin Mittel aufweist operativ während einer jeden jeweiligen Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102), zum Senken eines momentanen Wertes des Ganzzahlschlafzählers um einen ganzzahligen Teil eines vorbestimmten Aufwachperiodendauerwertes, so dass der Ganzzahlschlafzähler ausläuft vor dem Ende einer jeden Unterperiode (104), um eine ausreichende Zeit zu belassen, um es Komponenten der Mobilstation zu erlauben, vor dem Ende der Unterperiode (104) eingeschaltet zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiterhin Mittel aufweist operativ nachfolgend zu einer abschließenden Unterperiode (104) zum Aktivieren eines Übergangsmodustaktzählers mit einer Frequenz, die wesentlich größer ist als die des Schlaftaktes, um jegliche verbleibende Zeit repräsentiert durch den Bruchteilsschlafzähler zu erfassen, so dass jegliche verbleibende Bruchteile der Schlafperiode (100, 102) nachverfolgt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Mittel zum Initiieren der Schlafperiode (100, 102) betrieben werden, um eine erste Unterperiode (104) zu initiieren, und zwar eine gewisse Zeit nachfolgend zu dem Beginn der Schlafperiode (100, 102), und wobei das Gerät weiterhin Mittel aufweist operativ, wenn die erste Unterperiode (104) der Schlafperiode (100, 102) ebenfalls die abschließende Unterperiode (104) ist, und zwar zum Erhöhen des Bruchteilsschlafzählers um einen Betrag, der nötig ist, um hinsichtlich der Zeitperiode zwischen dem Beginn der Schlafperiode (100, 102) und dem Beginn der ersten Unterperiode (104) vor der Aktivierung des Übergangsmodustaktes zu kompensieren.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Initiieren einer Schlafperiode (100, 102) eine Schlafmodusaktivierungseinheit aufweisen zum Initiieren einer Schlafperiode (100, 102) unterteilt in eine Se quenz von Unterperioden (104), die jeweils eine bekannte Dauer besitzen; wobei die Mittel zum Nachverfolgen einen Ganzzahlschlafzähler aufweisen zum Nachverfolgen der abgelaufenen Zeit innerhalb einer jeden individuellen Unterperiode der Schlafperiode, wobei der Ganzzahlschlafzähler ganze Zyklen des Schlaftaktes nachverfolgt; und wobei die Mittel zum Nachverfolgen jeglicher verbleibender Bruchteile einen Bruchteilsschlafzähler aufweisen zum Nachverfolgen jeglicher verbleibender Bruchteile der Zyklen des Schlafmodustaktes, die nicht von dem Ganzzahlschlafzähler berücksichtigt wurden bzw. werden, wobei der Bruchteilsschlafzähler Bruchteile der Schlafmoduszyklen von einer Unterperiode (104) zur der nächsten akkumuliert bzw. ansammelt.