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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf mobile Drahtloskommunikationsgeräte. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und auf
ein System zur Verbesserung der Batterielebensdauer von Drahtloskommunikationsgeräten in Gebieten
mit schwacher Abdeckung.
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In
CDMA-Mobilgeräten
gibt es Mechanismen zur Einsparung von Batterieleistung während des
Betriebs in Gebieten mit guter Abdeckung und in Gebieten, in denen
es keine Abdeckung gibt. In Gebieten mit guter Abdeckung bzw. in
Gebieten, in denen relativ starke HF-Signale vorhanden sind, wird
die Batterieleistung des Mobilgeräts gespart, indem das Mobilgerät aus einem
Leerlaufzustand in einen Schlafmodus übergeht, wozu der Slot Cycle
Index verwendet wird, der im CDMA-Standard beschrieben ist. Der Slot Cycle
Index ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik gut bekannt und
wird später
kurz erläutert.
In Gebieten, in denen es keine Abdeckung gibt, kann das Gerät in einen
Tiefschlafmodus übergehen, in
dem es gelegentlich "aufwachen" kann, um eine Überprüfung auf
das Vorhandensein von HF-Signalen durchzuführen.
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Vor
der Erläuterung
des Slot Cycle Index folgt zunächst
eine kurze Beschreibung der Erfassungssequenz von Mobilgeräten. Wenn
das Mobilgerät
eingeschaltet wird; geht es in einen Suchmodus über, um einen Pilotkanal zu
finden. Der Pilotkanal wird verwendet, um eine anfängliche
Kommunikationsverbindung mit einer Basisstation herzustellen. Dann
wechselt das Gerät
zu einem Synchronisationskanal, um Einrichtungsdaten zu erhalten,
beispielsweise System- und
Netzidentifizierungsinformationen, Timing-Informationen und Informationen zum
Finden eines Paging-Kanals. Sobald der Paging-Kanal erfasst wurde,
kann das Mobilgerät
in dem Leerlaufzustand bleiben und anschließend in einen Zugriffszustand
zur Registrierung beim Netz, zum Empfangen eingehender Anrufe, zum Übertragen
von abgehenden Anrufen oder zum Senden von SMS-Daten-Burst-Nachrichten (Short
Message Service). Das Mobilgerät
kann dann in einen Verkehrs zustand übergehen, um eingehende Anrufe
zu empfangen, abgehende Anrufe zu übertragen oder SMS-Daten-Burst-Nachrichten
zu senden.
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Der
Slot Cycle Index operiert im Paging-Kanal des Mobilgeräts und ist
in 1 grafisch dargestellt. Im geslotteten Betriebsmodus
ist das Mobilgerät
so eingestellt, dass es in vorgegebenen Intervallen 20 aus
einem Schlafmodus aufwacht, beispielsweise alle fünf Sekunden.
Das Gerät
wacht für
ein kurzes Zeitfenster 22 auf, um eine Nachricht von einer
Basisstation zu empfangen, die nur während dieser kurzen Zeitfenster 22 Nachrichten
senden würde, weil
sie mit dem Mobilgerät
synchronisiert ist. Während
das Mobilgerät
aus technischer Sicht die gesamte Zeit "eingeschaltet" ist, außer wenn es durch einen Benutzer
abgeschaltet wird, verbraucht es viel weniger Batterieleistung während der
Intervalle 20 als während
der Aufwachperioden 22.
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Zusätzlich zu
den Situationen, in denen das Mobilgerät sich in einem Gebiet mit
guter HF-Abdeckung oder in einem Gebiet mit keiner HF-Abdeckung
befindet, gibt es Situationen, in denen die HF-Bedingungen weniger
als ideal sind und die dazu führen
können,
dass das Mobilgerät
wiederholt den Paging-Kanal verliert. Die geografische Lage und
die Netz/Systemabdeckung sind Beispiele für Situationen, in denen sich
die HF-Bedingungen verschlechtern können. Wenn der Paging-Kanal
verloren wird, geht das Mobilgerät
in einen Suchmodus über,
um erneut den Pilotkanal, den Synchronisationskanal und den Paging-Kanal
zu erfassen. Weil jedoch das gerade neu erfasste Signal aufgrund
derselben Bedingungen, unter denen auch das ursprüngliche
Signal verloren gegangen war, wieder verloren gehen kann, führt das
Mobilgerät
diesen Neuerfassungsprozess immer wieder durch, bis sich entweder
die HF-Bedingungen so verbessert haben, dass der Paging-Kanal nicht
verloren geht, oder bis das Mobilgerät unbrauchbar wird, weil die
Batterie übermäßig entleert wurde.
Damit kann der periodische Charakter des Slot Cycle Index und der
durch ihn erzielten Leistungseinsparung nicht aufrechterhalten werden.
Deshalb verbringt das Mobilgerät
den Großteil
seiner Zeit in einem aktiven Modus anstatt in einem Schlafmodus,
wobei es wertvolle Batterielebensdauer verbraucht, wenn der Paging-Kanal
häufig
gewonnen wird oder verloren geht. Während sich das Mobilgerät unter
solchen HF-Bedingungen befindet, in denen das Funksignal für einen
längeren
Zeitraum nicht vollständig
verloren geht, kann es in keinen Typ von Schlafmodus übergehen,
um Batterieleistung einzusparen. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Umschalten
eines Mobilgeräts
mit einem überwachten
Kanal in einen Tiefschlafmodus ist in
US
5794146 offenbart.
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Es
ist daher wünschenswert,
ein Verfahren zum Einsparen der Batterieleistung von Mobilgeräten für Situationen
bereitzustellen, in denen die HF-Bedingungen
schlecht sind.
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ALLGEMEINES
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens einen Nachteil
der bisherigen Verfahren zur Einsparung von Batterieleistung zu
vermindern oder zu beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe
der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Mobilgeräts bereitzustellen,
das unter schlechten HF-Bedingungen operiert, so dass Batterieleistung
eingespart wird.
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In
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Einsparen von Batterieleistung in einem Tiefschlafmodus eines
Mobilgeräts bereit.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Aufwachens aus dem Tiefschlafmodus
nach einem Zeitintervall, um eine HF-Stärke eines Systems abzutasten,
des Vergleichens der gemessenen HF-Zustandsstärke mit einem vordefinierten
Pegel, des Erhöhens
des Zeitintervalls, wenn die gemessene HF-Zustandsstärke unter
dem vordefinierten Pegel liegt und des Übergehens in den Tiefschlafmodus.
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Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung geht das Mobilgerät in den Tiefschlafmodus über, wenn
ein Kanal des Systems innerhalb einer Timeout-Periode eine bestimmte
Anzahl von Malen verloren wird, schließt der Schritt des Vergleichens
das Vergleichen des Signal-Rausch-Verhältnisses des HF-Zustands mit einem
vordefinierten Wert ein und schließt der Schritt des Vergleichens
das Setzen einer Mobilitätskennung
auf TRUE ein, wenn eine Pseudozufallsfolge des Systems unbekannt
ist oder wenn sich das Mobilgerät
bewegt. Eine Phase der Pseudozufallsfolge kann überwacht werden, um die Mobilität des Mobilgeräts zu ermitteln.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Ausführungsform kehrt das Mobilgerät wieder
in den Leerlaufzustand oder in den ersten Tiefschlafmodus zurück, wenn
die Mobilitätskennung
auf TRUE gesetzt wurde, und der Schritt des Vergleichens schließt das Inkrementieren
eines Schleifenzählers,
wenn die Mobilitätskennung
auf FALSE gesetzt ist, das Vergleichen des Schleifenzählerwerts
mit dem maximalen Schleifenzählerwert
und das Umschalten des Mobilgeräts
in den zweiten oder in den dritten Tiefschlafmodus ein, wenn der
Schleifenzählerwert
dem maximalen Schleifenzählerwert
gleicht. Das Mobilgerät kann
in den zweiten Tiefschlafmodus umgeschaltet werden, wenn sich das
Mobilgerät
im ersten Tiefschlafmodus befindet, und kann in den dritten Tiefschlafmodus
umgeschaltet werden, wenn sich das Mobilgerät im zweiten Tiefschlafmodus
befindet.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Ausführungsform schließt der Schritt
des Umschaltens das Festlegen einer maximalen Timeout-Periode auf
einen vorgegebenen Timeout-Wert ein, der mit dem ersten, zweiten
bzw. dritten Tiefschlafmodi assoziiert ist, und schließt das Umschalten
des Mobilgeräts
in den zweiten oder in den dritten Tiefschlafmodus ein, wenn die
maximale Timeout-Periode abgelaufen ist. Das Mobilgerät schaltet
in den zweiten Tiefschlafmodus um, wenn sich das Mobilgerät im ersten
Tiefschlafmodus befindet, und schaltet in den dritten Tiefschlafmodus
um, wenn sich das Mobilgerät
im zweiten Tiefschlafmodus befindet.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schließt der Schritt des Übergehens
in den Tiefschlafmodus das Umschalten des Mobilgeräts in den
ersten, zweiten oder dritten Tiefschlafmodus ein, und der Schritt
des Umschaltens schließt
das Festlegen eines maximalen Schleifenzählerwerts auf einen vorgegebenen
Zählerwert,
der mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Tiefschlafmodus assoziiert
ist, sowie das Festlegen des Zeitintervalls auf einen vorgegebenen
Zeitwert ein, der mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Tiefschlafmodus
assoziiert ist. Der mit dem zweiten Tiefschlafmodus assoziierte
vorgegebene Zeitwert ist größer als
der mit dem ersten Tiefschlafmodus assoziierte vorgegebene Zeitwert,
und der mit dem dritten Tiefschlafmodus assoziierte vorgegebene
Zeitwert ist größer als
der mit dem zweiten Tiefschlafmodus assoziierte vorgegebene Zeitwert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des vorliegenden Aspekts schließt
der Schritt des Aufwachens das Ermitteln eines Erfassungssystems
aus einer Liste von Systemen ein, die jeweils mit dem ersten, zweiten
oder dritten Tiefschlafmodus assoziiert sind. Die Liste der Systeme
kann eine erste Systemliste, eine zweite Systemliste und eine dritte
Systemliste einschließen,
die jeweils mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Tiefschlafmodus
assoziiert sind. Die erste Systemliste kann eine Teilmenge der zweiten
Systemliste und der dritten Systemliste sein, und die zweite Systemliste
kann eine Teilmenge der dritten Systemliste sein.
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In
einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Energiesparsystem
für Mobilgerätebatterien
bereit. Das Energiesparsystem für
Mobilgerätebatterien
schließt
einen Kanalprozessor, einen Tiefschlaf-Controller, einen Variableneinstellungs-Controller
und einen Niedrigleistungs-Controller ein. Der Kanalprozessor stellt
ein Kennungssignal bereit, das den Verlust eines Systemkanals anzeigt. Der
Tiefschlaf-Controller empfängt
das Kennungssignal und stellt eine Systemverlustaustrittskennung
bereit. Der Variableneinstellungs-Controller legt die Tiefschlafmodusvariablen
als Reaktion auf die Systemverlustaustrittskennung fest und passt
die Tiefschlafmodusvariablen als Reaktion auf die Steuersignale
an. Der Niedrigleistungs-Controller tastet iterativ einen HF-Zustandsparameter
ab, und zwar in einem Zeitintervall, der durch die Tiefschlafmodusvariablen
definiert wird, und stellt die Steuersignale an den Variableneinstellungs-Controller
bereit, wenn sich der HF-Zustand
nicht verbessert.
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Gemäß den Ausführungsformen
des vorliegenden Aspekts schließt
der Systemkanal entweder einen Pilotkanal oder einen Paging-Kanal
ein, schließen
die Tiefschlafmodusvariablen einen Timerwert für das Festlegen des Timerintervalls
und einen Schleifenzählungswert
für das
Festlegen einer Anzahl von Iterationen ein und schließt der HF-Zustandsparameter
ein Signal-Rausch-Verhältnis
ein.
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In
einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Umschalten eines Mobilgeräts
in einen Tiefschlafmodus bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte
des Überwachens
eines Systemkanals, des Zählens
einer Anzahl von Malen, die der Systemkanal innerhalb einer Timeout-Periode verloren
geht, und des Übergehens
in den Tiefschlafmodus, wenn die Systemkanalzählung einer vorgegebenen Anzahl
entspricht.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schließt der Schritt des Überwachens
das Überwachen
eines Pilotkanals oder eines Paging-Kanals des Systemkanals ein.
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In
einer alternativen Ausführungsform
des vorliegenden Aspekts schließt
der Schritt des Überwachens
das Zurücksetzen
eines Kanalverlustzählers
und eines Kanalverlust-Startzeitwerts und das Inkrementieren des
Kanalverlustzählers
bei jedem Verlust des Systemkanals ein. Der Schritt des Inkrementierens
schließt
das Festlegen des Kanalverlust-Startzeitwerts auf eine erste GPS-Zeit
(Global Positioning System) ein, wenn der Kanalverlustzähler einen
Wert von eins hat, und schließt
das Festlegen einer Kanalverlust-Endzeitwerts auf eine zweite GPS-Zeit
ein, wenn der Kanalverlustzählerwert
die vorgegebene Anzahl erreicht. Das Mobilgerät geht in den Tiefschlafmodus über, wenn
der Unterschied zwischen dem Kanalverlust-Endzeitwert und dem Kanalverlust-Startzeitwert
mindestens der Timeout-Periode
entspricht, und der Kanalverlustzähler und der Kanalverlust-Startzeitzähler werden
zurückgesetzt,
nachdem das Mobilgerät
in den Tiefschlafmodus übergeht.
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Weitere
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem durchschnittlichen Fachmann
auf dem Gebiet der Technik aus der nachstehenden Beschreibung von
speziellen Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
folgt nun die Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung anhand von Beispielen und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen,
welche folgende Bedeutung haben:
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1 ist
ein Timing-Diagramm für
den Slot Cycle Index gemäß dem Stand
der Technik;
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2 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Verfahrens zum Steuern eines Mobilgeräts gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Mobilgeräts gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Prozesses des Kanalprozessors aus 3;
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5 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Prozesses des Energieeinsparungs-Controllers aus 3;
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6 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Prozesses des Variableneinstellungs-Controllers aus 3;
und
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7 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Prozesses des Niedrigleistungs-Controllers aus 3.
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BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Allgemein
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erkennen schlechter
HF-Bedingungen und zum Übergehen
in verschiedene Schlafmodi oder -phasen entsprechend den HF-Bedingungen bereit,
um Batterieleistung zu sparen. Es kann Batterielebensdauer des Mobilgeräts eingespart
werden, wenn das Mobilgerät
schlechte HF-Bedingingen erkennt und in einen Tiefschlafbetriebsmodus übergeht.
In diesem Tiefschlafbetriebsmodus tastet das Mobilgerät periodisch
die HF-Bedingungen ab und erhöht
stufenweise den Zeitabstand zwischen den Abtastungen, wenn sich
die HF-Bedingungen nicht verbessern. Da sich aufgrund der Mobilität die HF-Bedingungen
für Drahtlosgeräte selbst
in Gebieten mit guter HF-Abdeckung ändern können, kann das
im Tiefschlafmodus betriebene Mobilgerät diese Mobilität erkennen
und damit die Wahrscheinlichkeit des Übergangs in einen Leerlaufzustand
oder alternativ des Übergangs
in einen längeren
Energiesparmodus erhöhen.
Wenn sich die HF-Bedingungen verbessern, verlässt das Mobilgerät den Tiefschlafmodus
und kehrt in den Leerlaufzustand zurück.
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Entsprechend
einer Tiefschlafmodus-Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geht das Mobilgerät in einen Tiefschlafmodus über, wenn schlechte
HF-Bedingungen erkannt
werden, und fährt
dann mit der Abtastung des HF-Zustands in einem variablen Zeitintervall
fort. Die Stärke
des HF-Zustands wird dann mit einem vorgegebenen Pegel verglichen.
Wenn die Stärke
des HF-Zustands geringer als der vorgegebene Pegel ist, wird das
variable Zeitintervall verlängert.
Mit wachsender Verlängerung
des variablen Zeitintervalls spart das Mobilgerät immer mehr Batterieleistung
ein. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik sind eine Vielzahl von
Bedingungen bekannt, die für
den Übergang
in den Tiefschlafmodus verwendet werden können, beispielsweise wie oft
das Mobilgerät
im Leerlaufzustand ein System verloren hat. Dem Fachmann auf dem
Gebiet der Technik wird auch verständlich sein, dass die Verlängerung
des variablen Zeitintervalls erfolgen kann, nachdem eine vorgegebene
Anzahl von Abtastversuchen fehlgeschlagen ist, und dass das variable
Zeitintervall beliebige Male und um jeden beliebigen Betrag verlängert werden
kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung versucht das Mobilgerät zuerst, Systeme aus einer
MRU-Tabellenliste (Most Recently Used) der zuletzt verwendeten Systeme
zu erfassen, welche Bestandteil einer PRL (Preferred Roaming List)
ist, die eine bessere Signalstärke
(RSSI & Ec/lo)
als das Signal haben als das anfänglich verlorene
Signal. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik dürfte verständlich sein,
dass das Mobilgerät sich
auf die bekannte Frequenz des Systems abstimmt und nach einem CDMA-Kanal
sucht, um das System zu erfassen. Wenn dies erfolgreich verlaufen ist,
geht das Mobilgerät
in diesem System in den Leerlaufzustand über. Anderenfalls geht das
Mobilgerät
sofort in einen ersten Tiefschlafmodus über. Während sich das Mobilgerät im ersten
Tiefschlafmodus befindet, wacht es periodisch auf, um den HF-Zustand
abzutasten. Wenn der HF-Zustand akzeptabel ist, dann erfasst das
Mobilgerät
erneut ein Signal und geht in den Leerlaufzustand über. Wenn
der HF-Zustand weiterhin schlecht ist, wechselt das Mobilgerät in einen
zweiten Tiefschlafmodus über,
dem ein dritter Tiefschlafmodus folgt. Während es sich im zweiten und
dritten Tiefschlafmodus befindet, führt das Mobilgerät dieselben
Funktionen wie im ersten Tiefschlafmodus aus, außer dass sich das variable
Zeitintervall zwischen den Abtastungen mit jeder Stufe des Tiefschlafmodus
erhöht
und dass versucht wird, andere Systeme zu erfassen. Das heißt konkret, dass
das Mobilgerät
in der ersten Stufe versucht, ein System aus der MRU-Tabellenliste
zu erfassen, dann versucht es die Erfassung eines Systems aus der MRU-Tabellenliste
und von Systemen in der aktuellen geografischen Region (Idle GEO
List) aus der PRL, und dann versucht es, aus allen in der PRL enthaltenen
Systemen ein System zu erfassen.
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2 veranschaulicht
den im vorigen Absatz beschriebenen Tiefschlafmodusprozess und zeigt
insbesondere das allgemeine Verfahren zum Einsparen von Batterieleistung
des Mobilgeräts
in einer Situation, wo schlechte HF-Bedingungen zu einem Verlust des Systems
oder des Paging-Kanals führen.
Wenn der Paging-Kanal verloren wird, initiiert das Mobilgerät einen
Systemverlustaustritt aus der Hauptroutine, in der das Mobilgerät versucht
hatte, in einem Leerlaufmodus zu arbeiten. Wie aus 2 ersichtlich
wird, beginnt der Prozess mit Schritt 100, wo angenommen
wird, dass das Mobilgerät
in einen Tiefschlafbetriebsmodus übergegangen ist. In Schritt 102 wird
das Mobilgerät
nach einer Verzögerungszeit i,
die seit dem Übergang
in den Tiefschlafmodus in Schritt 100 vergangen ist, kurz
aus dem Tiefschlafmodus aktiviert – es wacht also auf –, um den
HF-Zustand abzutasten. Es wird ein Zähler verwendet, um die Anzahl
der Abtastungsiterationen zu zählen,
und in Schritt 104 wird die Anzahl der Abtastungsiterationen
mit einer vorgegebenen maximalen Anzahl von Iterationen verglichen.
Wenn der Zähler weniger
als die maximale Anzahl aufweist, wird der Prozess mit Schritt 108 fortgesetzt.
In Schritt 108 wird der Zustand des abgetasteten HF-Zustands
ermittelt. Wenn der HF-Zustand schlecht ist, dann kehrt der Prozess wieder
zu Schritt 102 zurück,
um eine erneute Abtastung vorzunehmen, und der Zähler wird inkrementiert. Die
Schleife der Schritte 102, 104 und 108 wird so
oft wiederholt, bis der Zählerwert
der maximalen Anzahl von Iterationen entspricht. Wenn der Zähler den
Maximalwert erreicht, fährt
der Prozess mit Schritt 106 fort, wo die Verzögerungszeit
i um einen vorgegebenen Wert erhöht
wird. Dann wird der Zähler
zurückgesetzt,
und die Schleife der Schritte 102, 104 und 108 wird
erneut wiederholt, und zwar entweder für dieselbe oder eine andere
Anzahl von Iterationen. Wenn in Schritt 108 ermittelt wird,
dass der abgetastete HF-Zustand gut ist, wird der Prozess mit Schritt 110 fortgesetzt,
wo die Verzögerungszeit
i zurückgesetzt
wird, und dann mit Schritt 112, wo der Tiefschlafbetriebsmodus
beendet wird. Die Verzögerungszeit
i wird vorzugsweise dreimal erhöht,
sie kann jedoch auch beliebig oft erhöht werden.
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Der
Zweck des Änderns
der Verzögerungszeit
i besteht darin, den Mobilitätsstatus
des Mobilgeräts
zu erfassen. In der in 2 gezeigten Ausführungsform
entspricht die anfängliche
Verzögerungszeit
i dem ersten Tiefschlafmodus, die erste Erhöhung der Verzögerungszeit
i entspricht dem zweiten Tiefschlafmodus, und die zweite Erhöhung der
Verzögerungszeit
i entspricht dem dritten Tiefschlafmodus. Eine größere Häufigkeit
des Abtastens des HF-Zustands, wenn also die Verzögerungszeit
i kurz ist, ist dafür
vorgesehen, die Situation zu erfassen, in der sich die HF-Bedingungen schnell ändern. Beispielsweise
kann sich das Mobilgerät
in einem fahrenden Fahrzeug befinden oder auf einem Parkplatz, wo
sich der HF-Zustand aufgrund fahrender Fahrzeuge ändern kann.
Eine niedrigere Häufigkeit
des Abtastens des HF-Zustands, wenn also die Verzögerungszeit
i erhöht
ist, ist dafür
vorgesehen, die Situation zu erfassen, in der sich die HF-Bedingungen langsam
verändern.
Ein Beispiel hierfür
ist, wenn ein Benutzer, der das Mobilgerät mit sich trägt, herumläuft. Eine
niedrige Frequenz des Abtastens des HF-Zustands, wenn also die Verzögerungszeit
i hoch ist, ist dafür
vorgesehen, die Situation zu erfasse, in der sich die HF-Bedingungen
nur sehr langsam oder überhaupt
nicht verändern.
Ein Beispiel hierfür
ist, wenn sich das Mobilgerät
stationär
in einem Gebiet mit schlechten HF-Bedingungen befindet. Daher kann
durch das stufenweise Absenken der Abtasthäufigkeit die Batterieleistung
des Mobilgeräts
eingespart werden. Außerdem
wird mit dieser abnehmenden Sequenz eifrig versucht, das System
so bald wie möglich
wieder für
das Mobilgerät
zu erreichen. Insbesondere wenn sich das Mobilgerät bewegt,
gibt es eine höhere
Wahrscheinlichkeit, innerhalb kurzer Zeit auf verbesserte HF-Bedingungen
zu stoßen
oder ein Gebiet ohne HF-Signal zu erkennen. Wenn das Mobilgerät stationär ist, ist
die Wahrscheinlichkeit höher, dass
dieselben schlechten HF-Bedingungen über eine längere Zeitdauer bestehen bleiben.
Natürlich kann
für die
spezifischen Verzögerungszeiten
für i jeder
Wert in Sekunden oder Minuten ausgewählt werden.
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Die
folgenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschreiben ein System und ein Verfahren,
das zur Verwendung in einem Mobilgerät geeignet ist, um bei schlechten
HF-Bedingungen Batterieleistung einzusparen.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm eines Tiefschlafsystems gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das in 3 gezeigte
Tiefschlafsystem 200 überwacht
die Kommunikationskanäle,
ermöglicht
die erfolgreiche Kommunikation und steuert das Mobilgerät im Tiefschlafmodus.
Das Tiefschlafsystem 200 enthält einen Kanalprozessor 202, einen
Tiefschlaf-Controller 204, einen Variableneinstellungs-Controller 206 und
einen Niedrigleistungs-Controller 208. Die Pfeile, die
die Blöcke
untereinander verbinden, dienen entweder der Weiterleitung von Informationen
von einem Block zu einem anderen oder der Rückleitung von Informationen
zu anderen Blöcken.
Die Funktionen jedes Blocks können
innerhalb eines anwendungsspezifischen Schaltkreises (Application
Specific Integrated Circuit – ASIC)
mit den anderen Mobilgerätefunktionen
implementiert sein. Es folgt nun die Beschreibung der allgemeinen
Funktion jedes einzelnen Blocks.
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Der
Kanalprozessor 202 führt
die standardmäßigen Kanalerfassungsfunktionen
aus, um das Mobilgerät
im geslotteten Betriebsmodus zu betreiben. Der Tiefschlaf-Controller 204 empfängt ein
Kennungssignal, das den Verlust des Pilot- oder Paging-Kanals durch den Kanalprozessor 202 anzeigt, und
initiiert einen Systemverlustaustritt auf der Grundlage voreingestellter
Bedingungen. In dieser speziellen Ausführungsform zählt der
Tiefschlaf-Controller 204, wie oft der Pilot- oder Paging-Kanal
innerhalb einer Zeitdauer verloren wurde. Der Kanalprozessor 202 wird
angewiesen, die Suche nach einem System fortzusetzen, wenn die voreingestellten
Bedingungen nicht erfüllt
sind, aber initiiert einen Systemverlustaustritt, wenn die voreingestellten
Bedingungen erfüllt
sind. Sobald durch den Tiefschlaf-Controller 204 ein Systemverlustaustritt
initiiert wurde, stellt der Variableneinstellungs-Controller 206 die
jeweiligen Tiefschlafmodusvariablen für den ersten, zweiten und dritten
Tiefschlafmodus fest. Der Niedrigleistungs-Controller 208 tastet
den HF-Zustand entsprechend den Tiefschlafmodusvariablen ab, die durch
den Variableneinstellungs-Controller 206 eingestellt
wurden, und schaltet das Mobilgerät in den zweiten und dritten
Tiefschlafmodus um, indem es Steuerungssignale an den Variableneinstellungs-Controller 206 sendet.
Wenn ein guter HF-Zustand vorliegt, übergibt der Niedrigleistungs-Controller 208 die
Steuerung des Mobilgeräts
für den
Normalbetrieb wieder zurück
an den Kanalprozessor 202.
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Die
Steuerungsprozesse für
jeden der zuvor erwähnten
Blöcke
werden nun unter Bezug auf 4 bis 7 beschrieben.
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4 zeigt
den Steuerungsprozess für
den Kanalprozessor 202 des Systems 200 aus 3. Der
vorliegende Steuerungsprozess führt
die Standardfunktionen aus, die mit dem geslotteten Betriebsmodus
assoziiert sind, beispielsweise die Erfassung der Kommunikationskanäle und die
Behandlung des Datenverkehrs zwischen dem Mobilgerät und einer
Basisstation. Der vorliegende Steuerungsprozess interagiert mit
den anderen Blöcken
des Systems, um es dem Mobilgerät
zu ermöglichen,
wieder in einen normalen Betriebsmodus überzugehen, z. B. in den Leerlaufzustand.
In Schritt 300 wird das Mobilgerät eingeschaltet bzw. die Funkschaltungen
werden eingeschaltet. In Schritt 302 werden ein Kanalverlustzähler x und
eine Kanalverlust-Startzeit y initialisiert bzw. auf einen Nullwert
zurückgesetzt.
In Schritt 304 tritt das Mobilgerät in eine Systemermittlungsphase
ein, in der es versucht, einen Pilotkanal und einen Synchronisationskanal
eines Systems zu erfassen. Sobald der Pilotkanal und der Synchronisationskanal
erfasst wurden, wird die Paging-Kanalverarbeitung mit Schritt 306 fortgesetzt,
wo das Mobilgerät
in einen Leerlaufzustand übergeht
und entweder im geslotteten oder im nicht-geslotteten Modus arbeitet,
während
es die Pilot- und Paging-Kanäle überwacht.
Das Mobilgerät
wechselt in Schritt 308 zum Zugriffskanal, während der
Pilotkanal überwacht wird,
und kann wieder zur Überwachung
des Paging-Kanals zurückkehren,
wenn der Zugriffsgrund nicht darin bestand, in den Verkehrszustand überzugehen.
Ein Beispiel für
einen Zugriffsgrund ist die Registrierung im Netz. Der Prozess wird
mit Schritt 310 fortgesetzt und wechselt zum Verkehrskanal,
wenn ein abgehender Anruf getätigt
oder ein eingehender Anruf empfangen wird. Dann werden in Schritt 312 sowohl
der Kanalverlustzähler
als auch die Kanalverlust-Startzeit zurückgesetzt, und der Anruf wird
in Schritt 314 beendet. Die Variablen x und y werden immer
in Schritt 312 zurückgesetzt,
wenn ein Anruf erfolgreich beendet wurde. Nach Beendigung des Anrufs
geht der Prozess wieder zu Schritt 304 zurück. Es muss
darauf hingewiesen werden, dass das System auch während der
Schritte 306 und 308 verloren gehen kann, was
dazu führt,
dass der Prozess mit Schritt 316 fortgesetzt wird, wo der
Grund für
den Systemverlust ermittelt wird. Andere Gründe für den Verlust des Systems können Zugriffsfehler
oder eine Umleitung des Mobilgeräts
durch die Basisstation sein, um nach anderen Systemen zu suchen.
Wenn das System aufgrund des Verlusts des Pilot- oder Paging-Kanals
verloren ging, dann wird der Prozess mit dem Zwischenschritt "A" fortgesetzt, ansonsten kehrt der Prozess
wieder zu Schritt 304 zurück.
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5 zeigt
den Steuerungsprozess für
den Tiefschlaf-Controller 204 aus 3, der zur
Anwendung kommt, wenn das System aufgrund eines Verlusts des Pilot- oder Paging-Kanals
innerhalb des Steuerungsprozesses von 4 verloren
gegangen ist. Ausgehend vom Zwischenschritt "A" wird
in Schritt 318 der Kanalverlustzähler x inkrementiert, und in
Schritt 320 wird überprüft, ob x
genau den Wert eins hat. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 322 die
Kanalverlust-Startzeit y auf die aktuelle GPS-Zeit (Global Positioning
System) gesetzt, und der Prozess kehrt über einen Zwischenschritt "B" zu Schritt 304 von 4 zurück. Die
Schritte 320 und 322 decken die Situation ab,
wenn der Pilot- und Paging-Kanal das erste Mal verloren gehen. Wenn
in Schritt 320 festgestellt wird, dass x größer als
eins ist, dann wird der Prozess mit Schritt 324 fortgesetzt,
wo überprüft wird,
ob x mindestens gleich so groß ist
wie ein voreingestellter Wert. Wenn das nicht der Fall ist, kehrt
der Prozess über
den Zwischenschritt "B" wieder zu Schritt 304 von 4 zurück. Ansonsten
wird der Prozess mit Schritt 326 fortgesetzt, wo die Kanalverlust-Endzeit,
die mit der Variablen z erfasst ist, auf die aktuelle GPS-Zeit gesetzt
wird. Der voreingestellte Wert schafft eine Bedingung für das Eintreten
in den Tiefschlafmodus, wobei es sich um eine Mindestanzahl von
Verlusten des Pilot- oder Paging-Kanals durch das Mobilgerät handelt.
In schritt 328 wird die Differenz aus den Variablen z und
y mit einer voreingestellten Timeout-Periode verglichen. Wenn diese
Differenz mindestens gleich so groß ist wie die voreingestellte
Timeout-Periode, dann werden x und y in Schritt 330 zurückgesetzt,
und der Prozess wird mit dem Zwischenschritt "C" fortgesetzt.
Ansonsten kehrt der Prozess über
den Zwischenschritt "B" wieder zu Schritt 302 aus 4 zurück, womit
angezeigt wird, dass die Anzahl der vom Mobilgerät durchgeführten Systemverlustaustritte
nicht während
der vordefinierten Timeout- Periode
aufgetreten sind. Daher entscheidet der Tiefschlaf-Controller, dass
der HF-Zustand nicht
so schlecht ist, um das Eintreten in den Tiefschlafbetriebsmodus
zu rechtfertigen. Die Timeout-Periode schafft eine zweite Bedingung
für das
Eintreten in den Tiefschlafmodus in Kombination mit der ersten Bedingung.
Mit anderen Worten: Der Wechsel in den Tiefschlafmodus erfolgt nur
dann, wenn der Pilot- oder Paging-Kanal innerhalb einer maximalen Zeitdauer
mindestens eine minimale Anzahl von Malen verloren geht.
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6 zeigt
den Steuerungsprozess für
den Variableneinstellungs-Controller 206 aus 3.
Dieser Steuerungsprozess wird zunächst über den Zwischenschritt "C" gestartet. Wie später noch erläutert wird,
wird der Steuerungsprozess aus 6 später über die
Zwischenschritte "D" und "E" erneut gestartet. Ausgehend vom Zwischenschritt "C", wird in Schritt 332 eine
MRU-Tabelle durchsucht, in der alle Systeme enthalten sind, bei
denen im Tiefschlafmodus eine Erfassung versucht werden soll. In
der vorliegenden Ausführungsform
speichert das Mobilgerät die
letzten zehn bis zwölf
Systeme, die es zuletzt erfasst hat, in seiner MRU-Tabelle. Ein
variabler Timer T wird dann in Schritt 334 auf einen ersten
Wert t1 gesetzt, und in Schritt 336 wird ein variabler
Maximalschleifenzählerwert
n vorzugsweise auf vier gesetzt. Der Prozess geht dann über den
Zwischenschritt "Tiefer
Kurzschlaf" in einen
tiefen Kurzschlafprozess über.
Die Schritte 332 bis 336 bestimmen die Variablen
für den
ersten Schlafmodus. Ausgehend vom Zwischenschritt "E" werden die Systeme aus der MRU-Tabelle
und der aktuellen geografischen Region des Mobilgeräts in Schritt 338 nach
Erfassungsversuchen durchsucht. Der variable Timer T wird dann in
Schritt 340 auf einen zweiten Wert t2 gesetzt, und der
variable Maximalschleifenzählerwert
n wird in Schritt 342 vorzugsweise auf vier gesetzt. Ausgehend
vom Zwischenschritt "F" werden alle Systeme aus
der PRL in Schritt 344 nach Erfassungsversuchen durchsucht.
Der variable Timer T wird dann in Schritt 346 auf einen
dritten Wert t3 gesetzt, und der variable Maximalschleifenzählerwert
n wird in Schritt 348 vorzugsweise auf unendlich gesetzt.
Das wird praktisch erreicht, indem n auf die höchste zulässige Ganzzahl gesetzt wird
oder indem eine Endlosschleife implementiert wird. Obwohl die Schritte 338 bis 342 und 344 bis 348 im
Wesentlichen dieselben sind wie die jeweiligen Schritte 332 bis 336,
richten die Schritte 338 bis 342 die Variablen
für den
zweiten Schlafmodus ein und richten die Schritte 344 bis 348 die
Variablen für
den dritten Schlafmodus ein. Konkret wird der variable Timer T in
Schritt 340 auf die Zeit t2 gesetzt, die vorzugsweise größer als
t1 ist, und der variable Timer T wird in Schritt 346 auf
die Zeit t3 gesetzt, die vorzugsweise größer als t2 ist. Der Maximalschleifenzählerwert
n wird in Schritt 342 auf vier und dann in Schritt 348 auf
unendlich gesetzt.
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7 zeigt
den Steuerungsprozess für
den Niedrigleistungs-Controller 208 aus 3,
der zur Anwendung kommt, nachdem der variable Timer T und der Maximalschleifenzählerwert
n in 6 festgelegt wurden. In Schritt 350 geht
das Mobilgerät
für die
Zeit T in den Tiefschlaf über,
um Batterieleistung zu sparen. Wenn die Zeit T abgelaufen ist, wacht
das Mobilgerät
in Schritt 352 auf und fährt mit Schritt 354 fort.
In Schritt 354 begibt sich das Mobilgerät in eine Systemermittlungsphase
und versucht, sequenziell Systeme zu erfassen, die aus der in 6 beschriebenen
Systemliste ermittelt werden. Wenn in Schritt 356 ein System
erfasst wurde, wird in Schritt 358 das Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise – S/N) bewertet.
Ansonsten wird der Prozess mit Schritt 364 fortgesetzt.
In Schritt 358 wird das Signal-Rausch-Verhältnis des
erfassten Systems mit einem vordefinierten Pegel verglichen. Wenn
das Signal-Rausch-Verhältnis
mindestens gleich oder höher als
der vordefinierte Pegel ist, kehrt der Prozess über den Zwischenschritt "D", wo das Mobilgerät den Tiefschlafmodus verlässt, zu
Schritt 306 von 4 zurück. Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis unter
dem vordefinierten Pegel liegt, wird der Prozess mit Schritt 360 fortgesetzt,
wo eine Mobilitätskennung
entweder auf TRUE oder FALSE gesetzt wird. In einer von zwei Bedingungen
wird die Mobilitätskennung
auf TRUE gesetzt. Erstens: Wenn die Pseudozufallsfolge (Pseudo Noise – PN) der
Basisstation des erfassten Systems dem Mobilgerät unbekannt ist, wird die Mobilitätskennung
auf TRUE gesetzt. Zweitens: Wenn die PN-Phase anzeigt, dass sich
das Mobilgerät
bewegt, dann wird die Mobilitätskennung
auf TRUE gesetzt. In CDMA-Systemen kann jede Basisstation anhand
ihrer eindeutigen PN-Sequenz identifiziert werden. Der Prozess wird
dann mit Schritt 362 fortgesetzt, in dem das aktuelle System
als "Nicht bevorzugt" markiert wird, weil
das Signal-Rausch-Verhältnis
nicht zufrieden stellend ist. Deshalb wird das Mobilgerät keine
erneuten Versuche zur Erfassung von Systemen unternehmen, die als "Nicht bevorzugt" markiert sind, während es
im Prozess von 7 arbeitet. In Schritt 364 führt der
Prozess eine Überprüfung auf
irgendwelche Systeme aus den Listen von 6 durch,
bei denen noch kein Erfassungsversuch unternommen wurde. Wenn von
Schritt 362 zu Schritt 364 übergegangen wird, dann ist
das Ergebnis automatisch "nein", und der Prozess
wird mit Schritt 366 fortgesetzt. Dies ermöglicht es
dem Mobilgerät,
die anderen Systeme in der Liste auszuprobieren und Systeme mit
einem zufrieden stellenden Signal-Rausch-Verhältnis zu finden. Wenn von Schritt 356 zu
Schritt 364 übergegangen
wird und es Systeme gibt, die noch für einen Erfassungsversuch übrig sind,
dann kehrt der Prozess zurück
zu Schritt 354, um das nächste System aus der Liste
von 6 zu erfassen. In Schritt 366 wird die
Mobilitätskennung überprüft, und
wenn die Kennung den Wert FALSE hat, wird in Schritt 368 ein
Schleifenzähler
inkrementiert. Ansonsten wird der Prozess mit Schritt 374 fortgesetzt,
wo sich das Mobilgerät
auf den Austritt aus dem Steuerungsprozess von 7 vorbereitet. Wenn
der Übergang
zu Schritt 350 anfänglich über den
Zwischenschritt "C" aus 6 erfolgte,
dann kehrt der Prozess über
den Zwischenschritt "D" wieder zu Schritt 306 zurück. Ansonsten
kehrt der Prozess zu Schritt "C" von 6 zurück. Schritt 374 ermöglicht es
dem Mobilgerät,
aus dem aktuellen Steuerungsprozess auszutreten. Konkret heißt das,
dass das Mobilgerät
entweder zu einem normalen Betriebsmodus zurückkehrt oder in den ersten
Tiefschlafmodus, wenn der Übergang
zu Schritt 350 von einem der Zwischenschritte "E" oder "F" von 6 aus
erfolgte. Damit kann das Mobilgerät in Situationen, in denen
der HF-Zustand beginnt sich zu verbessern und sich schnell zu ändern, mit
größerer Wahrscheinlichkeit
in den Leerlaufzustand zurückkehren.
Nachdem der Schleifenzähler
in Schritt 368 inkrementiert wird, wird er in Schritt 370 mit
dem Maximalschleifenzählerwert
verglichen. Wenn der Schleifenzähler
noch nicht den Maximalschleifenzählerwert
erreicht hat, kehrt der Prozess zu Schritt 350 zurück, um eine
weitere Iteration des aktuellen Steuerungsprozesses zu starten.
Wenn dagegen der Maximalschleifenzählerwert erreicht ist, dann
wird der Prozess mit Schritt 372 fortgesetzt. In Schritt 372 ermittelt
der Prozess, in welchem Tiefschlafmodus das Mobilgerät sich gerade
befindet. Wenn sich das Mobilgerät
gerade im ersten Tiefschlafmodus befindet, wie er durch die Schritte 332 bis 336 festgelegt
wurde, dann wechselt der Prozess über den Zwischenschritt "E" und die Schritte 338 bis 342 aus 6 in den
zweiten Tiefschlafmodus. Wenn sich das Mobilgerät gerade im zweiten Tiefschlafmodus
befindet, dann wechselt der Prozess über den Zwischenschritt "F" und die Schritte 344 bis 348 aus 6 in
den dritten Tiefschlafmodus. Wenn sich das Mobilgerät bereits
im dritten Tiefschlafmodus befindet, dann verbleibt es im dritten
Tiefschlafmodus, weil der Prozess über den Zwischenschritt "F" wieder zu den Schritten 344 bis 348 zurückkehrt.
Daher führt
der Steuerungsprozess von 7 in jedem
Tiefschlafmodus eine vorgegebene Anzahl von Schleifen aus, und zwar
auf der Grundlage des Maximalschleifenzählerwerts n, der im Variableneinstellungs-Controller 206 von 3 festgelegt
wird, wobei in jeder Schleife eine Abtastung des Signal-Rausch-Verhältnisses
des Systems erfolgt. Weil außerdem
durch den Variableneinstellungs-Controller 206 auch die
Zeit T festgelegt wird, wird jede Schleife erst ausgeführt, nachdem die
Zeit T abgelaufen ist. Wenn sich der HF-Zustand nicht verbessert,
geht der Steuerungsprozess von 7 nacheinander
in den jeweils höheren
Tiefschlafmodus über,
wobei das Mobilgerät
dabei immer weniger häufig
aufwacht, um das System abzutasten. Somit wird Batterielebensdauer
bei schlechten HF-Bedingungen eingespart.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
verwendet der Steuerungsprozess von 7 anstatt
eines Schleifenzählers
eine Timeout-Periode, um zu ermitteln, wann der Steuerungsprozess
in den nächsten
Tiefschlafmodus übergehen
soll. Die Timeout-Periode kann für
jeden Tiefschlafmodus variabel festgelegt werden, und zwar in gleicher
Weise, wie der Schleifenzähler
in 6 festgelegt wird.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
kann der Wert t1 30 Sekunden betragen, der Wert für t2 kann
1 Minute betragen, und der Wert für t3 kann 3 Minuten betragen.
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Die
Ausführungsformen
des Tiefschlafmodus gemäß der vorliegenden
Erfindung erfassen den Mobilitätsstatus
des Mobilgeräts.
Je schneller sich das Mobilgerät
bewegt, desto höher
ist die Wahrscheinlichkeit, dass es sich in ein Gebiet mit besserer Abdeckung
und mit verbesserten HF-Bedingungen begibt, so dass der Benutzer
Anrufe senden/empfangen kann. Wenn die Abdeckung gleich bleibend schlecht
ist, kann das Mobilgerät
in einen Tiefschlafmodus übergehen,
wobei die Schaltungen jedes Mal für mehrere Minuten abgeschaltet
bleiben.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung sollen nur als Beispiele dienen. Der Fachmann
auf dem Gebiet der Technik kann an den konkreten Ausführungsformen Änderungen,
Modifikationen und Variationen umsetzen, ohne dass dabei der Umfang
der Erfindung verlassen wird, der einzig und allein durch die beiliegenden
Ansprüche
definiert wird.