PT1005242E - Processo para economizar a bateria de telefones móveis quando de comunicações verbais - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

PROCESSO PARA ECONOMIZAR A BATERIA DE TELEFONES MÓVEIS QUANDO DE COMUMICAÇÕES VERBAIS A presente invenção tem por objectivo um processo de recepção de sinais de voz transmitidos por uma estação de base para um telefone móvel, nomeadamente, do tipo GSM. A presente invenção visa sobretudo reduzir o consumo dos telefones móveis, quando estão em comunicação, mas em que o correspondente se mantém silencioso.

No domínio da telefonia móvel, a capacidade de um telefone se manter em vigia ou disponível por longo tempo, está essencialmente ligada, por um lado, à energia armazenada, e por outro, ao seu consumo. Sendo limitada a energia armazenável na bateria, o essencial de uma economia de consumo é concretizado escolhendo, por um lado, componentes pouco dissipadores e, por outro lado, colocando em vigia, o maior número de vezes possível, o telefone móvel. A colocação em vigia, quando é possível, inclui a interrupção de alimentação de circuitos anexos do telefone móvel. Entre estes circuitos anexos, distinguem-se essencialmente o teclado, o ecrã, o emissor e o receptor. No que diz respeito ao microprocessador que organiza o funcionamento do telefone móvel, prevê-se por outro lado reduzir a frequência do seu relógio de cadência. Tipicamente, a referida frequência pode passar de alguns MHz a algumas dezenas de KHz. Isto induz uma redução significativa do consumo de energia. No entanto, isto não é suficiente.

Com efeito, os telefones móveis actualmente disponíveis têm uma autonomia compreendida entre 60 e 100 horas em vigia permanente. Isto é, a autonomia é bem menor quando o 1 telefone móvel está em emissão e a deslocar-se para assegurar uma comunicação. Nos dois casos, o telefone móvel deve contudo estar disponível para receber sinais de voz ou de sinalização. Quando o telefone móvel está em vigia (quando não está em comunicação), deve receber sinais de sinalização que são susceptíveis de lhe assinalar a interrupção de uma chamada de entrada: quando alguém procura entrar em comunicação com ele a partir de uma estação de base. 0 telefone móvel deverá, portanto, receber regularmente sinais de sinalização que lhe assinalem, por um lado, em que momento, em que lugar e hora, uma próxima informação de uma ligação eventual lhe será indicada, e, por outro, se é realmente solicitado por um interlocutor para entrar imediatamente em comunicação. 0 consumo eléctrico ocasionado por estas recepções limita a autonomia da duração de vigia acima referida.

Um tal problema fica resolvido pela solução técnica exposta, por exemplo, no pedido de patente W098/13949, no qual se utiliza a grande redundância dos sinais de sinalização para permitir receber apenas uma parte no caso favorável e, fazendo isso, poder colocar o telefone móvel em vigia durante um período importante.

Na fase de comunicação, pode acontecer que um telefone não tenha que emitir. Todavia, quer emita ou não, o telefone móvel deve executar em permanência os sinais de voz provenientes do interlocutor distante. É portanto possível que este interlocutor distante esteja silencioso durante alguns instantes. Estima-se assim que, numa comunicação normal, o utilizador de um telefone móvel utilize o seu telefone móvel para emitir apenas durante metade do tempo. Pelo contrário, durante todo o tempo da comunicação, o telefone móvel deve escutar. Se durante essa escuta, e, eventualmente, mesmo durante o tempo em que o próprio telefone móvel emite, o outro interlocutor está 2 silencioso, convém limitar o consumo ligado à escuta enquanto o interlocutor está silencioso.

Conhece-se para este efeito uma técnica chamada DTX para transmissão descontinua, de acordo com a qual a estação de base que está relacionada com o telefone móvel emite sinais de sinalização chamados sinais SID que significa Silence Identificacíon Data (Dados de Identificação de Silêncio) correspondentes a uma tal situação. Poderia ser de considerar a utilização destes sinais designados SID para colocar o telefone móvel em vigia, com baixo consumo no modo recepção até uma próxima recepção de sinais SID. No entanto, uma tal actuação não é praticável porque o interlocutor distante é susceptível de retomar a sua conversação com o telefone móvel em qualquer momento. É portanto necessário, em definitivo, escutar entre os momentos de recepção desses sinais SID, se esse interlocutor não começou a falar. Isto conduz a um consumo suplementar de energia.

Na invenção, partindo do facto de que a redução do consumo era insuficiente, procurou-se ainda reduzi-la. Chegou-se então a isso, constatando que as informações a enviar a um telefone móvel eram, por um lado, codificadas sobre blocos de bits de um determinado comprimento. Os bits destes blocos de bits são assim repartidos por várias janelas em várias tramas sucessivas para serem encaminhadas até ao seu destinatário.

Na invenção, nestas condições, escolhe-se receber no decurso de uma primeira trama os sinais de voz emitidos numa primeira j anela temporal no decurso desta primeira trama. A sua recepção inclui a sua desmodulação e, eventualmente, a sua descodificação e, portanto, neste caso, a entrada em serviço de toda a cadeia de recepção. Esta cadeia inclui um dos osciladores comandados em tensão 3 para a recepção e para a desmodulação dos sinais recebidos em banda de base. A cadeia de recepção inclui também um processador de tratamento para a descodificação dos bits recebidos, nomeadamente, uma descodificação designada de Viterbi. Na invenção, só se fará intervir a descodificação se a desmodulação for correcta. Se for o caso, faz-se economia de energia não de negligenciar para accionar o processador de tratamento. Uma vez este realizado, pelo menos, para os sinais de sinalização de uma primeira janela temporal, considera-se o seu significado. Antes que se apresente uma janela temporal seguinte, em princípio, numa mesma ordem, uma trama posterior, configura-se o telefone móvel para receber ou não os segundos sinais de sinalização ou de voz que lhe correspondem.

Bem entendido, quando não se recebem, não se activa nem a desmodulação nem o tratamento, de modo que se conegue uma economia de energia substancial.

Mais precisamente, a invenção tem por objectivo um processo de recepção de sinais de voz num telefone móvel tal como é definido na reivindicação 1.

Se for o caso, é refeito o mesmo tratamento para uma janela temporal seguinte. A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição que se segue e com o exame das figuras que a acompanham. Estas só são apresentadas a título indicativo e não limitativo da invenção. As figuras mostram;

Figura 1: um telefone móvel com meios para concretizar o processo da invenção;

Figura 2: diagrama temporal de sinais de voz trocados entre uma estação de base e um telefone móvel e que sâo considerados na invenção; 4

Figura 3: organigrama de passos de acordo com o processo da invenção. A figura 1 mostra um telefone 1 móvel que pode ser utilizado para concretizar o processo da invenção. 0 referido telefone 1 móvel inclui essencialmente, numa caixa, de uma forma conhecida, um ecrã 2 e um teclado 3 com botões 4 de comando para utilização do telefone móvel em função das necessidades. No piano funcional, o telefone móvel inclui um circuito electrónico com um microprocessador 5 ligado por uma via 6 de dados, de endereços e de comandos ao ecrã 2, aos botões 3, a uma memória 7 programa e um conjunto de circuitos 8 de emissão e 9 de recepção. No plano prático, a via 6 está ainda ligada a um relógio 10 e a uma memória 11 de trabalho, por exemplo, do tipo estático ou dinâmico. Uma alimentação 12 alimenta electricamente os diferentes circuitos. É constituída pela bateria no telefone móvel. É ela que limita a autonomia deste último.

Em emissão ou em recepção, os circuitos 8 e 9 estão relacionados, nomeadamente, por intermédio de um duplexor 13 com uma antena 14 de emissão-recepção. Os circuitos de emissão recebem os sinais a emitir de um microfone 15. Os circuitos de recepção estão relacionados com um descodificador 16 de recepção, ele próprio ligado a um altifalante 17. A representação do microfone 15 e do altifalante 17 é aqui simbólica. O telefone móvel pode, com efeito, servir para enviar as telecópias ou mesmo dados se estiver ligado a um micro-computador. Neste caso, o microfone 15 e o altifalante 17 serão substituídos por um interface, não representado, do telefone móvel com o referido micro-computador. Este interface está também sob o controlo do micro-computador 5 por intermédio da via 6. Esta descrição é apenas um exemplo de arquitectura funcional de um telefone móvel. Noutras realizações são 5 consideradas, nomeadamente, todos os telefones móveis que não têm duplexor, mas, em seu lugar, têm filtros. 0 telefone móvel está relacionado com uma estação 18 de base de uma rede de telefonia móvel gerida por um operador. A estação 18 de base envia, no que se refere à invenção, sinais 19 de voz e/ou de sinalização ao telefone móvel. Na invenção, é a recepção destes sinais 19 que é tratada de uma maneira particular afim de reduzir o consumo de energia. A figura 2 mostra, quando o telefone móvel está em comunicação, o protocolo adoptado para ter em conta os silêncios. Os sinais transmitidos num canal chamado BCCH (Brodcast Control Channel - Canal de Controlo de Emissão), atribuíram previamente à relação entre um telefone 1 móvel e uma estação 18 de base uma janela 45 temporal no decurso de cada trama para que o telefone móvel receba sinais de voz (ou outros) provenientes da estação de base. Uma janela 4 6 temporal atrasada (numa mesma trama que a da janela 45 temporal) duas janelas temporais permite ao telefone móvel emitir sinais de voz (ou outros) com destino à estação de base. A figura 2 mostra com traços interrompidos os sinais recebidos durante a janela 45, enquanto mostra com traço cheio os sinais emitidos durante a janela 46 de uma mesma trama. A economia de energia é concretizada imediatamente, em emissão, se o portador do telefone móvel não falar. Neste caso, as j anelas 46 temporais não dão lugar a qualquer emissão.

Pelo contrário, para as janelas 45 temporais correspondentes à recepção, mesmo se o interlocutor distante não falar, o telefone móvel deve ser estimulado e pôr-se em escuta das j anelas 45, em cada trama, para 6 agarrar a eventualidade de um recomeço de diálogo pelo interlocutor distante.

Esta escuta durante as janelas 45 temporais é por si também dispendiosa em energia, mesmo se o gasto, neste caso, é inferior ao verificado quando em vigia permanente.

Na invenção, servimo-nos do facto de os sinais de voz emitidos serem codificados nos blocos e repartidos pelas quatro janelas temporais em quatro tramas sucessivas. Assim, sabe-se, quando o interlocutor distante está silencioso, constituir um protocolo DTX em que se adopta uma periodicidade de 104 tramas divididas em quatro grupos de 26 tramas cada um. Cada grupo inclui um subgrupo 47 de oito tramas sucessivas utilizadas para enviar sinais do tipo SID que permitem ao telefone móvel (que é obrigado a recebê-los) se colocar num modo de funcionamento correspondente, isto é, nomeadamente, com economia de energia. Este protocolo inclui ainda um subgrupo 48 de quatro tramas sucessivas razoáveis para transportar sinais de voz, mas que na prática nada transportam se a ligação é silenciosa da parte do emissor. O subgrupo 48 é seguido por uma janela temporal numa trama designada SACCH, cujo significado é Slow Associated Control Channel, isto é, Canal de Comando Associado a um Tráfego Lento. Durante esta janela temporal, a estação de base dá ao telefone móvel a lista das estações 28 de base vizinhas, que o telefone móvel deve controlar. Durante estas j anelas temporais, também o telefone móvel volta a transmitir para a estação de base informações de medidas que respeitam às estações de base vizinhas e que tenham sido previamente efectuadas. Estas medidas são essencialmente medidas do nível do sinal recebido.

Após a janela 49 temporal do tipo SACCH, seguem três subgrupos 50 a 52 de tramas do mesmo tipo que o subgrupo 7 48. A invenção preocupa-se com o que se passa durante a recepção das janelas temporais dos subgrupos 48, 50, 51 e 52 de tramas. Um grupo 26 de tramas termina, por outro lado, por uma janela temporal numa trama 53 referida por IDLE, que significa desocupado. Durante a janela temporal da trama 53, o telefone móvel está encarregado de efectuar pesquisas FCH, 3CH nas estações de base vizinhas, donde deverá restabelecer os resultados durante a janela 49 temporal. A figura 3 mostra a concretização particular do processo da invenção no caso em que o telefone móvel está em comunicação, mas em que o interlocutor distante, que emite a partir da estação 18 de base, não origina sinais. No processo de acordo com a invenção, no decurso de um primeiro teste 54, procura-se saber se são recebidos os sinais do tipo SID. Se não são recebidos é por que a comunicação está em funcionamento. Neste caso, num passo 55 activa-se a desmodulação e a descodificação, nomeadamente, fecham-se os interruptores 32 e 33 simbólicos correspondentes. Pelo contrário, se foram recebidos sinais SID, o telefone móvel procura receber em cada um dos subgrupos 48, 50, 51 e 52 de janelas temporais os sinais codificados representativos das palavras emitidas, mas só se estes sinais codificados têm um significado. Para este fim, no decurso de um primeiro passo 56, um telefone móvel recebe, e, eventualmente, desmodula e descodifica, os sinais de uma primeira janela 57 (subgrupo 48), A qualidade do sinal recebido é então comparada num teste 58 com um primeiro patamar SI. Se a qualidade é inferior no patamar Sl, isto significa que se está em presença de ruído. No decurso de um passo 59, mantêm-se então as condições de silêncio: isto é, essencialmente, as condições de economia de energia com os interruptores 32 e 33. Neste caso, o interruptor 32 é aberto (enquanto que o interruptor 33 não 8 terá eventualmente sido fechado e se mantém aberto). Além disso, tendo em conta que o nível do sinal foi insuficiente, por uma acção 60 toma-se a decisão de fixar uma situação temporal, quatro janelas temporais mais tarde. Na prática, isto não será o caso quando se passa do subgrupo 50 ao subgrupo 51 e do subgrupo 51 ao subgrupo 52. Pelo contrário, do subgrupo 48 ao subgrupo 50, a situação temporal será fixada cinco tramas mais tarde enquanto que do subgrupo 52 ao subgrupo 48 será fixada treze tramas mais tarde.

Pelo contrário, se a qualidade do sinal não é tão má, não se tem a certeza de se estar em presença de ruido. Nestas condições, é necessário organizar a recepção de uma segunda janela 61 no mesmo subgrupo (subgrupo 48) que o da janela 57. Os sinais desta janela 61 são recebidos, e eventualmente desmodulados e descodificados, e a sua qualidade é comparada com um segundo patamar S2 no decurso de um teste 63. Nas mesmas condições que as anteriores, de acordo com o resultado do teste 63, ou se decide passar ao passo 59 e ao passo 60 (sendo este último modificado quanto ao tempo de espera da acção temporal), ou, por outro lado, se decide passar, se a qualidade do sinal é superior ao patamar S2, à recepção num passo 64 de recepção da terceira janela 65. Tal como anteriormente, os sinais resultantes desta terceira janela são comparados num teste 66 com um patamar S3, e é tomada uma decisão de receber ou não, num passo 67, os sinais correspondentes à quarta janela do bloco considerado.

Esta maneira de proceder tem como consequência que, se o interlocutor distante não emite, o sinal recebido é de ruido, e os passos 59 e 60 põem o telefone móvel em descanso até à recepção do grupo seguinte. Nestas condições, efectua-se uma economia de energia importante, uma vez que apenas se consome um quarto de uma energia de 9 vigilância (devida ao modo escuta) quando da comunicação do telefone móvel.

Uma determinação dos patamares Sl, S2 e S3 de comparação, bem como dos patamares dos passos 36 e 42, pode ser efectuada de diferentes modos. De um modo preferido, serão quantificados os sinais referidos no momento da sua desmodulação durante mais de dois bits, tipicamente numa dinâmica de oito bits. Ainda que tais sinais seja razoável representarem apenas símbolos binários, introduzem-se desta maneira de uma forma particularmente eficaz os desempenhos do algoritmo Viterbi para conduzir a uma descodificação exacta dos sinais recebidos. 0 algoritmo de Viterbi dá, naturalmente uma taxa de erro de bits que se pode utilizar como elemento de medida da qualidade do sinal recebido se se escolhe descodificar. Pode-se em seguida comparar esta taxa de erro de bits com uma taxa de patamar Sl, de patamar S2 ou de patamar S3. Pode-se igualmente efectuar uma comparação entre uma descodificação de Viterbi de acordo com uma quantificação dos símbolos recebidos em oito bits e de acordo com uma quantificação em dois bits. É efectuada a comparação entre os resultados das duas descodificações. Determina-se, em consequência, a qualidade do sinal. Outros métodos são igualmente conhecidos no estado da técnica.

No que se refere ao modo de comunicação, de um modo preferido, escolhe-se um patamar Sl inferior ou igual ao patamar 52, ele próprio inferior ou igual ao patamar S3. Com efeito, se os resultados da primeira janela 57 são muito maus, trata-se certamente de ruído, e não se torna necessário escutar uma janela temporal seguinte. Pelo contrário, se os resultados não forem suficientes para conduzir a uma descodificação correcta e são, no entanto, superiores ao patamar, combinam-se com os resultados da descodificação da janela 61 temporal. Neste caso, sendo dado que com o algoritmo Viterbi podemos atingir uma medida 10 combinada (uma vez que o trem dos bits recebidos é mais importante) mais precisa, poder-se-á mostrar maior exigência para determinar se é necessário continuar ou não a receber e descodificar as janelas temporais seguintes. É bem entendido que para a terceira janela 65 temporal, para a qual o patamar S3 não será um patamar relativo apenas à qualidade do sinal desta terceira janela, mas à qualidade do sinal resultante do conjunto das três janelas 57, 61 e 65 juntas.

Para medir a qualidade do sinal, é igualmente possível comparar a taxa de erro de bits resultante da recepção dos sinais SID, que são obrigatoriamente recebidos e descodificados, com a qualidade dos sinais recebidos durante a janela 57 temporal. Poder-se-á, nomeadamente, se a recepção dos sinais SID tiver sido difícil, considerar que o próprio canal é ruidoso e, neste caso, diminuir o valor do patamar SI e dos patamares S2 e S3 para ter isso em conta. Pelo contrário, se a recepção dos sinais SID tiver sido perfeita, o canal não é ruidoso, e, nestas condições, os patamares SI, S2 e S3 poderão ser aumentados. Na prática, estes patamares são portanto escolhidos em função da qualidade de recepção dos sinais SID.

Actuando desta forma, asseguramos que o telefone móvel vá, por um lado, economizar energia e, por outro, ser susceptível de não utilizar a energia de descodificação se não quando o interruptor distante tenha retomado a conversação, isto é, aleatoriamente, pois isto depende da sua própria iniciativa.

Num outro exemplo, para medir a qualidade de recepção do sinal, se não se quer começar a fazer a descodificação, poder-se-á considerar o número de passagem por zero do sinal quantificado. Se é superior numa determinada proporção, por exemplo, o dobro do número de bits 11 susceptíveis de serem recebidos, poder-se-á estimar que se trata manifestamente de ruido. Neste caso, não ficamos obrigados a descodificar. Pode-se portanto lançar a recepção pelo interruptor 32 sem efeetuar a descodificação pelo interruptor 33, o que economiza ainda energia.

Todas as operações de medida são, na prática, efectuadas por um programa executado pelo microprocessador 15 e registado previamente na memória 7.

Lisboa, 13 de Novembro de 2006 12

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo de recepção de sinais de voz num telefone (1) móvel, estando o referido telefone móvel em comunicação com um correspondente distante, estando os sinais de voz emitidos pelo correspondente distante repartidos em j anelas temporais situadas em tramas sucessivas, incluindo os passos ordenados seguintes: recebem-se em (56) os primeiros sinais de voz correspondentes a uma primeira j anela temporal, mede-se em (58) uma informação de qualidade dos sinais de voz recebidos, comparativamente a um primeiro (SI) patamar e caracterizado por se configurar o telefone móvel para receber ou não os segundos sinais de voz correspondentes a uma segunda janela temporal conforme a referida informação de qualidade for, respectivamente, superior ou inferior ao referido primeiro patamar.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos sinais de voz serem descodificados por um descodificador de Viterbi e por a referida informação de qualidade ser determinada pelo referido descodificador de Viterbi.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido primeiro patamar ser obtido por comparação de uma descodificação de Viterbi com uma quantificação sobre uma dinâmica maior que dois numa descodificação de Viterbi com uma dinâmica de dois. 1
4. 4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por na recepção dos referidos segundos sinais de voz, se medir uma segunda informação da qualidade dos sinais de voz recebidos, comparativamente com um segundo patamar (S2), e se configurar um telefone móvel para receber ou não terceiros sinais de voz correspondentes a uma terceira janela temporal em função desta comparação.
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o referido segundo patamar ser um patamar combinado e ser superior ao referido primeiro patamar. Lisboa, 13 de Novembro de 2006 2