TW201212680A

TW201212680A - Protocol stack power optimization for wireless communications devices

Info

Publication number: TW201212680A
Application number: TW100105435A
Authority: TW
Inventors: Vidyut M Naware; Ketan N Patel; Eugene T Sy; Parvathanathan Subrahmanya
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-03-16
Also published as: CN102893675B; WO2011103355A2; EP2537375A2; JP5657706B2; US20110208984A1; KR20120135258A; US8645732B2; WO2011103355A3; KR101502861B1; JP2013527638A; CN102893675A

Description

201212680 々、發明說明：優先權主張本專利申請案主張2010年2月19曰提出申請的，標題名稱為「 OPTIMIZING USER EQUIPMENT POWER/BATTERY CONSUMPTION USING INFORMATION ACROSS THE PROTOCOL STACK」，並轉讓給本受讓人的第61/306,357號臨時專利申請案的優先權，且以引用之方式明確併入本文。【發明所屬之技術領域】大體而言，本發明係關於無線通訊。且更特定言之係關於在無線通訊設備中減小功率消耗並改良使用者體驗。【先前技術】對於所有無線通訊系統而言，在使用者裝備（UE )設備中使功率消耗最小及/或改良資料速率和使用者體驗是非常重要的。隨著UE設備變得越來越複雜，其正在不斷增加地消耗更高量的功率。UE設備具有容量有限的機載 (onboard )電池。因此，在有限電池的約束條件下，存在獲得可能的最佳使用者體驗的問題。因此’在本領域中在提供可能的最佳使用者體驗的同時’需要最佳化UE功率消耗。【發明内容】本案揭示一種用於在無線通訊設備中管理功率的方法’ 201212680 〇括以下步驟.在操作在無線通訊設備上的協定堆疊的多層處5十异里測；纟併該等量〉測；將所合併的該等量測映射到對無線通訊設備的能量使用具有影響的一組功率最佳化動作，邊1且功率最佳化動作在使用者體驗和能量消耗之間提供最佳的折衷；及執行該組動作來以最佳化方式管理該無線設備的功率資源。本案揭不—種無線設備’包括：無線通訊收發機和相關聯的天線’ &夠發送和接收無線通訊信號；數據機，輕合到該收發機，包括用於處理信號並執行記憶體中儲存的二碼的處理崙；功率管理單元，耦合到該數據機和該收發機’用於量測和控制發射功率；及記憶體，耦合到該數據機用於儲存才曰令，該等指令用於：在操作在無線通訊設 :上的協定堆疊的多層處計算量測：合併該等量測；將所 :併的該等量測映射到對無線通訊設備的能量使用具有衫響的一組功率最佳化動作，該組功率最佳化動作在使用者體驗和能量消耗之間提供最佳的折衷；及執行該組動作來以最佳化方式管理該無線設備的功率資源。本案揭示一種用於在無線通訊設備中管理功率的構件，包括：用於在操作在無線通訊設備上的協定堆疊的多層處計算量測的構件；用於合併該等量測的構件；用於將所合併的該等量測映射到對無線通訊設備的能量使用具有影響的一组功率最，化動作的構件，該組功率最佳化動作在使用者體驗和能罝消耗之間提供最佳的折衷；及用於執行該組動作來以最佳化方式管理該無線設備的功率資源的構件。 201212680 本案揭示-種電腦可讀取媒體，其上健存有用於引起無線設備中的處理器執行如下操作的指令··在操作在無線通訊設傷上的協定堆疊的多層處計算量測；合併該等量測；將所合併的該等量測映射到對無線通訊設備的能量使用具有影響的-組功率最佳化動作，該組功率最佳化動作在使用者體驗和能量消耗之間提供最佳的折衷；及執行該組動作來以最佳化方式管理該無線設備的功率資源。本案揭示一種用於在無線通訊設備中管理功率的演算法，包括：輸入在協定堆疊的若干層處進行的量測；及選擇性地控制一組動作，每一動作對無線通訊設備的能量使用具有影響。【實施方式】在本文將「示例性的」詞語用來意謂「用作示例、實例或說明」。在本文被描述成「示例性的」任何實施例皆不必被解釋成相對於其他實施例是較佳的或具有優勢的。在本文使用的「行動設備」、「無線設備」和「使用者裝備」該等術語代表諸如蜂巢式電話、無線終端、使用者裝備、膝上型電腦、高資料速率（HDR)用戶台、存取終端或其他個人通訊系統（PCS )設備之類的無線通訊設備。設備可以疋厅動的或靜止的。在本文用「量測（measurement)」的術語來意謂若干量測及/或度量值。圖1是一個示意圖，其圖示能夠在其中使用協定堆疊功

S 6 201212680 率最佳化的無線通訊網路的一個實例。如圖丨所示無線通訊網路100包括用於發射無線通訊信號的多個基地台 104、106和108。可以由基地台1〇4、1〇6和1〇8廣播信號和資料，來為使用者供應内容和資訊。例如，可以在該無線網路上傳送串流視訊、遊戲或者用於其他應用的資料。接收機UE 102接收供使用者使用的資料。在該實例中，將接收機1〇2圖示成安裝在車内。然而，接收站ι〇2 不應當限於此狀況，並且亦能夠表示，例如，人、另一個行動實體/設備或者靜止實體/設備。此外，接收機可以表不電腦、膝上型電腦、電話、行動電話、個人數位助理 (PDA)、音訊播放器、遊戲機、相機、攝錄機、音訊設備、視訊設備、多媒體設備，以上設備中任何設備的（諸如印刷電路板、積體電路及/或電路部件之類的）部件，或者是能夠支援協定堆疊功率最佳化的任何其他設備。主機系統可以是靜止的或行動的’並且可以是數位設備。在通訊、計算和使用者介面領域中，諸如智慧型電話、智慧書和膝上型電腦之類的UE設備上的使用者體驗受到該等設備的能力的影響。由於UE設備具有有限的機載電池，UE設備的另一個關鍵效能指示符是設備能夠被使用而不需要重新充電的持續時間（電池壽命）。經常是，改良UE設備的通訊、計算和使用者介面能力需要耗費更多能量’而此舉又會減小電池壽命。因此，在電池壽命和使用者體驗的其他態樣之間有一個固有折衷。在表1中顯示電池壽命和涉及通訊能力的使用者體驗之間的折衷的一 7 201212680 些實例。 ~~—» — 使用者體驗良實例更快的檔通訊案下載 --- 瀏覽器内計算更快的頁 ------- 面顯示使用者介更免的圖片 ---— 面 —---- 表1 ' — 改良技術 ---——____ 能量消耗增加的 .原因干擾消除以改良SNR 執行了更多的數和傳輸量位操作來消除干 — 擾更高的處理器時鐘速由於更快的時度’更高的記憶體存鐘、存取引起的更取速率快的數位開關活 —-~~---- 動增加螢幕亮度由顯示器消耗的 ------- 更多的電流 _ ' 3G和4G技術的UE形狀因數正在變得越來越小 _在下㈣路（DL)和上行鏈路（UL)上的資料速: 正在快速增加。此種趨勢正在使UE處已經有限的電池: 源更加緊張（stmehing)，且與此同時，正在引起諸如^ 過熱之類的熱學熱耗散問題。經由基本的仰表現特性包括待機時間、通話時間、設備溫度等等，使用者能⑽ 接看到此種問題。因為較小形狀因數的m設備利用㈣的電池壽命及/或有限的熱耗散能力來處理非常A UL/m 資料速率將會成為未來的常態，UE必須盡可能地高能效。 201212680 為了最佳化UE處的功率和能量消耗，有必要理解功率，肖耗與使用者體驗的折衷。此舉涉及識別最佳操作點，從而在感興趣的各種情況下使用可能的最少功率= 源來獲得最佳的效能。例如，今天的UE實施基於諸如: 衡和干擾消除之類的思想的高級接收機演算法，與較簡單的能效較高的（諸如匹配渡波器之類的）接收機相比，該等思想傳送較高的資料傳輪量，但是以較大的功率作為代價。藉由識別出較簡單的高能效接收機架構最佳的操作情形，可以藉由在該等情形中關閉高級接收機演算法來節省功率。現在揭示的用於協定堆疊功率最佳化的方法和演算法，使得UE操作在使用者體驗和功率消耗之間最佳的: 衷點。 UE用於通訊的功率和能量消耗通常皆由固有地與實體 (Y)層處理相關聯的射頻（RF)、硬體（卿）和軟體 (SW)模組決定。其部分地是因為尖峰PHY層資料速率正在决速增加的事實’且部分地因為在PHY層處理中正在，用=計算量的高級信號處理技術。儘管效能度量是在協疋隹且的#層上定義的，但是從最終使用者的角度來看’應用（APP)層的效能最為重要。為了在使用者體驗和=率消耗之間實現最佳的折衷’由協定堆疊功率最佳化演，法^用散佈在協定堆疊各層的資訊，以最佳化方式分配月έ量貝源。在高級別上，此種協定堆疊功率最佳化演算法具有在協义堆叠各層進行的量測來作為輸入。藉由輸出 -組動作’每—動作皆對UE的功率使用有影響，此種協 9 201212680 疋隹&功率取佳化演算法具有選擇性地控制功率使用的能力。此種協定堆疊功率最佳化演算法從一組協定層度量董測映射到一組功率節約料，該組功率節約動作在使用者體驗和功率> 手均耗之間祆供最佳的折衷。將在ΑΡΡ、傳輸、 #路^線電鏈路控制（RLc )、ρΗγ層進行的量測及/或其他使用者意向量測，映射到關閉不必要的硬體，限制尖峰功率放大器（ΡΑ)位準，減小給處理器的電壓，減小給處理器的時鐘頻率及/或開啟或關閉高級接收機之類的動作0 協定堆疊功率最佳化在電池壽命和使用者體驗的其他態樣之間提供—種實際的折衷，而不需要詢問使好。使用者體驗受到多種因素影響’包括使用者使用ue -又備的上下文’正被消費的實際内容，使用者的頭腦狀態’以及此刻使用者利用行動設備提供的功能的需求的範圍所有該等因素皆動態地改變。協定堆疊功率最佳化藉由提供刺激、给UE並且監視電流/功率消耗及/或資料速率/ 通道品質資訊（CQI)的變化來對UE中的功率使用進行摘測。例如，該刺激可以是在UE上啟動一個檔案傳輸協定 (FTP )下载或者開始網際網路瀏覽通信期。圖2圖示對於執行應用的UE，經由協定堆疊的一個示例性的向級資料流2〇〇。該應用正在典型地從網路請求某種形式的資料（例如存取網站或者下載網際網路上的檔案）。圖2圖示資料傳輸從網路向下經由網路協定堆疊且向上經由UE協定堆疊的示例性DL側。本領域技藝人士 10 201212680 會認識到亦可以將圖2應用於UL資料流方向。UE請求的資料常駐在網路中某個地方的伺服器上。獲取、處理資料，進行打包並且向下路由經由網路協定堆疊，經過其應用層204、傳輸層206、可選回載208、網路層210、RLC 層212和MAC層214到達網路協定堆疊的PHY層216。網路的實體層負責經由諸如無線通道之類的通訊媒體將打包後的資料傳送到UE的實體層218。一旦在UE實體層 218上枚到資料，其就向上經由該堆疊前進，經過UE MAC 層220、RLC層222、網路層224、傳輸層’在傳輸層其被最終傳送給UE應用層228。要求UE協定堆疊218-228的每一層滿足特定的服務品質（Q〇s)要求，以便滿足在應用層228上所希望的效能要求。每一層上的Qos要求取決於正在下方請求資料的應用層。在最佳化功率/能量資源以便在應用層228上實現特定級別的效能的過程中，UE較高層上能夠獲得的資訊是 2益的。下文詳細說明可以採用以便最佳化功率消耗的協疋堆疊功率最佳化演算法的特定動作實例，以及來自各層用於管理功率資源的特定資訊實例。曰協定堆疊功率最佳化演算法動作協定堆疊功率最佳化演算法控㈣RF、HW卩SW模組’在UE功率設定檔中，其具有中等功率到大功率㈣蓋。例如’在大多數無線通訊UE設備中，功率放大器（pA) 是整個功錢料—個以貢獻者。因此，_以最佳化方式控制PA功率就能夠㈣地節省功率1演算法識別

S 11 201212680 對功率隸的關鍵貢獻者，並藉由權衡功率和效能，建立 '组動作，包括模組的硬開啟/關閉，或者模組功能的軟減小/增強。在協定堆疊功率最佳化演算法控制之下的動作取決於UE的類型及其能力。在示例性@UE設備中，協定堆疊功率最佳化用來節約功率的動作包括：開啟/關閉高級 :號處理演算法，例如等化器，干擾消除等等；限制高級信號處理演算法能力，例如減小等化器的可適性均衡速率’減小要利用干擾 >肖除技術消除的細胞服務區的數目；限制尖峰PA功率位準（亦即，限制ULf料速率）；減小給處理器及/或HW模組的電壓；減小給處理器及/或腳模組的時鐘頻率；開啟/關閉接收分集；功率降級（ροκά -lapsing)未用HW模組；及未甩^^模組的時鐘閘控 (clock gating ) ° 協定堆疊功率最佳化演算法量測在協定堆疊内不同的層上獲得資訊量測。在更靠近使用者的層上的量測，換言之，在較高層（例如應用、傳輸）上的量測，常常會為可用能量的更好分配以便最佳化使用者體驗而言提供有價值的資訊。然而，該資訊為控制通訊能力和功率消耗的傳播更加麻煩。例如’應用層上下文評估可能會需要每一單個應用（瀏覽器、電子郵件等等）的重寫或修改，而傳輸層上下文評估則需要在作業系統（例如BREW、安卓）内本地化的變化。在一些情況下，協定堆疊的較高層甚至可以常駐在與PHY/MAC通訊模組不同的處理器或模組上（例如使用智慧型電話進行WAN連接 12 201212680 的膝上型電腦）。因此’取決於設備的情況，可能會有a 趣使用來自-或多層的資訊。將來自多層的資訊與使用者意向量測相合併使得價值增加。將每—層上的資訊劃分成靜態的（基於「狀態」或者改變不頻繁的某個東西）或動態的（基於當前狀態或頻繁改變的某個東西）。使用者意向量測使用者意向量測能夠提供關於使用者㈣的使用者體驗的有價值的資訊。藉由「量測」使用者意向，協定堆最 :力率最佳化演算法能夠最佳化功率分配，從而給使用者；能的最佳使用者體驗。該協定堆疊功率最佳化演算法使用的基於設定檔的靜態評估量測可以包括：一天中的時間，價格，應料IK㈣性（sensitivity)以及其他值。例如，在一天中的待定的時間，使用者可能想要獲得更好的下載速度，而在其他時間，下載速度可能不那麼重要。相似地，若網路廣告可變的價格（例如為在網路的閒置時段期間的資料傳送減小價格），則使用者可能選擇增加下載速度來使該時段的使用最大化。一些應用可能需要更好的通訊能力，以便與其他相比，傳送良好的使用者體驗。例如，與㈣串流音訊剪輯相比，觀看高清串流視訊剪輯將需要較高的資料速率。協定堆疊功率最佳化演算法動作是完全可以由使用者定製的。協定堆疊功率最佳化演算法使用的基於上下文的動態評估量測可以包括A壓感測器資料/神經活動量測，通訊功率耗費和使用者體驗之間的相關性以及其他值。從該等量 13 201212680 測可以推斷出使用者對使用者、立、用者體驗的提高級別的使用者滿意/不滿意。類似地，該箄吾寺里測亦可以傳遞關於使用者期待體驗的緊迫感的資訊。在應用層上，諸如網頁瀏覽、梓柰見權累下載、串流視訊/音訊、網際網路協定上的語音（v〇Ip) _ )之類的一個或幾個應用會同時執行。取決於正在執行的特丁町w疋應用，對決定效能或使用者體驗品質的參數和變數谁轩致進仃置測。該等動態變數指示

QoS度量。基於上下文的動離 „ 勒〜°干估里測可以包括：預期要接收的資料的量；用於接收剩餘杳队和餘舞枓的希望的資料速率；及必須接收資料的截止期限。甚瑚限右預期要接收非常少的資料’就可以節約功率。另一太另方面，若剩下有大量資料要接收’就可以將更加主動的方法眚切叼歹忐貫靶到功率管理上。可以藉由監視應用層訊務（traffic )來獾曰；來獲侍關於預期的資料的資訊。例如，若在應用層看异韶令变二、 1有見超文子傳輸協定（HTTP)獲取請求，就預期在短時間内的網頁下載，並且耗費功率來改良潛時。通常，更高的資料速率需要並消耗更多的功率資源。若需要的資料速率很低，就節約功率，而若需要的資 t速率很高’就耗費額外的功率。大多數應用具有潛時要求’其必須滿足該等要求以便維持特定的q〇s。對於仏定應用’根據滿足潛時要求的可能性來高效率地管理功率資源。另外’可以由協定堆疊隹且功丰蚨佳化演算法利用應用或者同時執行的應用組來決定協定伏疋拗疋堆疊功率最佳化演算法的功率設定擋偏好。、表2圖示協定堆疊功率最佳化演算法使用的應用以及與 14 1 201212680 該等應用有關的基於上下文的動態資訊的實例。例如，對於檔案下載應用，可以將要下載的剩餘檔案的尺寸及/或檔案的總尺寸用於為剩餘檔案的下載對功率資源進行管理。 s 15 201212680 應用 -_____ A T> P杳訊瀏覽剩餘資料的重要性（例如迅速地獲得低解析度圖像’且隨後暢下來以僅择彳算盆始_ 人、檔案下載 -- •入 1 个从1又々又个T六令卜分）剩餘檔案的尺寸，檔案的尺寸串流視訊緩存時間和重播時間之間的時間滯後 VoIP 聲碼器狀態（例如使語音短脈衝串和靜音期間的資料速率請求不同）傳輸層在最終使用者之間提供資料的透通傳輸為上層提供可靠的資料傳送服務。經由流控制、分段/解分段和差錯控制，傳輸層對給定鏈路的可靠性進行控制。在該層上執行的示例性協定是傳輸控制協定（TCP)協定。示例性的基於設定檔的靜態量測是在其上建立TCp通信期的埠號（例如應用層上的HTTP協定使用TCP層上的埠號8〇)。於是，埠號能夠提供關於驅動TCP通信期的應用的本質的資訊。在傳输層上有益的基於上下文的動態量測的實例包括標頭資訊、封包的重傳/亂序到達、TCP連接上下文和其他量測。TCP標頭攔位位元「FIN」攜帶關於發送方是否有更多資料要發送的資訊》tcp中的有效負荷資料由TCp 標頭中的「序列號」編制索引。若偵測到去失的序列號，因為TCP是無差錯的，因此我們就會知道將會有剩餘的資

S 16 201212680 料要接收。在TCP通訊期期間，協定進人各種操作狀態。在些諸如「CLOSED(關閉）」、「TIM£_WAiT(時間等待）」、頁的狀L中，UE不是真的在發送/接收資料。因此，在決疋如何分配功率資源時，監視Tcp通信期的狀態亦是有用的。因此，使帛者#向、應用層和傳輸層量測能夠提供來自協定堆疊較高層的資訊。將下文描述的網路、rlc、 ρηυ/mac層和實體環境量測合併起來以將來自協定堆疊較低層的資訊提供給協定堆疊功率最佳化演算法。網路層提供功能和流程手段來經由一或多個網路從源到目的地傳送可變長度資料序列，同時保持傳輸層請求的 Q 〇 s。在該層上執行的—個示例性的協定是網際網路協定 (ip)。一個示例性的基於設定檔的靜態量測是源卩位 =。於是為了分配功率資源’將與源Ip位址有關的圆資訊用於決定在源處啟始的資料的重要性。基於上下文的動態資訊的實例是預期的資料的量，服務品質資訊和其他量測。例如，1P標頭欄位「總長度」攜帶了關於IP封包的總尺寸的資訊。封包的尺寸能夠提供關於從鏈路層還有多少資料要到達的資訊。„>標頭攜帶了針對（在攔位「被區分的服務」或服務類型（⑽中）Ip_包中的f料關於預期的Q〇S的資訊。以延遲、傳輸量、可靠性和價格度量來擷取服務品質。資料鏈路層能夠提供功能和流程手段來在網路實體之間傳送資料’並且偵測和有可能糾正可能在實體層中發生

S 17 201212680 的差錯。通用行動電信/高速封包存取（UMTS/HSPA)中的資料鏈路層功能由稱為無線電鏈路控制（RLC )和媒體存取控制（MAC )的兩個分開的實體執行。在資料鏈路層上，基於上下文的動態量測的一些實例可以包括預期的未來資料的量，RLC/MAC層封包中丟失的序列號資訊/否定確認（NAK)速率，優先順序，以及其他量測。MAC層負責將（承載訊號傳遞資訊和資料的）邏輯通道映射到PHY 層上使用的傳輸通道。作為一個實例，對於UMTS HSDPA 操作模式，MAC層將MAC-d協定資料單元（PDU )組裝到MAC-hs PDU中去。MAC-hs PDU的標頭具有欄位「尺寸索引識別符」和「數目」，其能夠提供關於當前的MAC-hs PDU中MAC-d PDU的數目和尺寸的資訊。該資訊又可以被用於藉由例如當預期沒有資料時關閉高級接收機功能來分配功率資源。當RLC操作在經確認的資料傳輸模式時，RLC子層可以藉由監視RLC封包資料單元（PDU )中丟失的序列號來追蹤錯誤地接收的RLC服務資料單元 (SDU)的數目。由於此種模式中的資料傳輸被保證為無差錯的，因此其使得UE能夠估計未來將到來的重傳的數目。對於UMTS HSDPA操作模式，MAC層根據較高層要求給資料以優先順序，並且使用「C/T」攔位提供關於 MAC-d PDU中資料的優先順序的資訊。可以將C/T欄位用於決定「管道」中資料的優先順序，並且相應地分配功率資源。例如，若C/T=l，就為可能的最佳傳輸量賦能高級接收機。 18 201212680 月b夠從實體層本身獲得的資訊亦可以被用於最佳功率为配。在PHY層獲得的f訊可以包括實體層資料排程速率；（區塊差錯率（BLER) /傳輸區塊尺寸（TBs))盘证看到的通道品質資訊（CQI)之間的關係；正由實體層使用的代碼/功率資源的估計；UE的溫度；UE數位信號處理器（DSP)負荷；電池位準；UE撥叫狀態；ue量測控制訊息；UE通道狀況觀察；及其他量測。實體層上的資料可能以短脈衝串的形式到達。正在到達的資料的工作週期可以被用於以最佳化方式分自⑽量/功率㈣。例如，若有不向UE發送任何資料的一個時段，UE可以關閉特定的大功率資源。在可適性調制和基於編碼的回饋方案中，由UE 將UE CQI傳遞給網路。網路將CQI用來為ue決定最佳資料速率分配。藉由監視被排程的資料速率（tbs )和 BLER，UE能夠決定網路在排程資料方面是保㈣u 動。協定堆疊功率最佳化演算法亦使用該資訊來在功率分配方面變成保守的或主動的。例如若耗費更多的能量來實現更好的CQI不導致更高的TBS，更低的虹取或更高的傳輸量1UE節約功率。在UMTS網路中，基地台或節點B具有代碼空間和功率限制。藉由為最佳功率效率利用網路負荷量測調節高級接收機（該等接收機對來自節點B 的代碼/功率分配非常敏感），該資訊被用於ue中的功率最佳化。監視UE的溫度能夠提供關於功率消耗/執耗散的資訊。其亦是UE是否能夠安全地操作的一個直接指示符。UE的溫度被用於決定如何高效率地管理功率，在高

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溫下關閉UE中大功率的加強。冑UE⑽處理器設計成將百萬條指令每秒（刪）表示的UE演算法處理要求考慮進去。處理器消耗的功率與給定時刻正在使用㈤·s 成比例。將處理器負荷定義為平均Mlps與最大可用Μ· 之比。可以利用該資訊來高效地管理處理器的功率使用。例如，右處理器負荷很低，就藉由處理器的電壓/功率縮放來降低處理器的最大MIPS。UE電池位準是仙可用的剩餘能量的-個指示符。若UE電池掉到低位準，就關閉ue 設備的許多非必需部件，以便增加待機/通話時間等等。取決於撥叫的本質/可用資源/資料速率要求等等情況，網路連㈣耶處於許多「狀態」之一。大多數資料處理是在特定狀態中執行的’而在其他狀態中UE則大多閒置。邪撥叫狀態被用作從UE需要多少處理功率的指示符，藉由開啟和關閉高級接收機，使得UE能夠在間置狀態期間節約功率，並且在繁忙狀態下分配額外功率。& 了將仙轉移到另一頻率/無線電存取技術（RAT)等等，取決於通道狀況和可用網路資源，可以由網路詢問UE,來做出並向網路報告量測。若要求仙進行壓縮模式（CM^T 間董測，就預期從UMTS移到另一技術，會再次關閉高級接：機。諸如均衡和干擾消除之類的高級接收機技術分別在冋SNR、耗散性通道和高干擾環境提供效能益處。協定堆疊功率最佳化演算法亦監視通道/干擾狀況來決定高級接收，何時提供效能益處並相應地對其進行開啟或關閉。於疋，、冯路、RLC、PHY/MAC層和實體環境量測能夠提

S 20 201212680 供來自協定堆疊較低層的資訊給協定堆疊功率最佳化演算法。 /' 圖3是圖示用於協定堆疊功率最佳化的一個示例性演算法300的流程圖。協定堆疊功率最佳化在步驟3〇2開=，在該步驟中，在協定堆疊的多層上計算量測和度量。控制流進入步驟304。在步驟304中，將計算出來的量測和度量進行合併。控制流進入步驟306。在步驟306 +，藉由將量測和度量映射到根據全局系統觀點，在使用者體驗和能量消耗之間提供最佳折衷的一組功率最佳化動作’來決定一組協定堆疊功率最佳化動作。控制流進入步驟308。在步驟308中，執行該組協定堆疊功率最佳化動作來以最佳化方式管理無線設備的功率資源β . 圖4是圖示能夠進行協定堆疊功率最佳化的示例性無線設備400的一個方塊圖。無線設備4〇〇包括能夠發送和接收無線通訊信號的無線通訊收發機4〇4和相關聯的天線 402a、402b。數據機406包括適當的微處理器412、數位仏號處理器414和其他適當的硬體，諸如相關器組，用於處理U。功率管理410為無線設傭權的各個部件控制功率。將記憶體408輕合到數據機4〇4，對於為協定堆叠功率最佳化實施各種數據機處理和功能，此舉是必要的。無線設備4GG可以包括具有文數字小鍵盤 '顯示器、麥克風、揚聲器和其他必要部件(未圖示）的適當的使用者介 21 201212680 :::領域技藝人士應當瞭解，無線設備彻可以包括未圖不的各種部件。本文所描述的用於協定堆叠功率最佳化的方法可 =線設備彻的微4理器412和記憶體彻上操作的適當實施’但是肯^不限於此種實施方式，並且可以換成在硬體電路中實施°將微處理器412連接到功率管理41〇 —隐體4G8 ’ §己憶體彻具有導引微處理器以執行協定堆疊功率最佳化的代碼或指♦。記憶體彻可以包括用於執仃協疋堆疊功率最佳化的指令。記憶體彻可以包括RAM記憶體、快閃記憶體、r〇m記憶體、咖⑽記憶體、EEPR〇m記憶體、暫存器、硬碟、可移除磁碟、R⑽ 或者本領域已知的任何其他形式的儲存媒體或電腦可讀取媒體。在一個示例性的態樣中，控制處理器412根據圖 1〜圖3中的步驟執行記憶體4〇8中儲存的指令，來執行協定堆疊功率最佳化。本領域技藝人士會理解，可以用各種不同技術和技藝中的任何技術和技藝來表示資訊和信號。例如，在上文整個說明書中可能提到的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號和瑪片可以用電屢、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或者其任何組合來表示。本領域技藝人士進一步會瞭解，結合本文揭示的實施例描述的各種說明性的邏輯區塊、模組、電路和演算法步驟可以被實施為電子硬體、電腦軟體或者該兩者的組合。為了清楚地說明硬體和軟體的該互換性，上文已經按照功能

S 22 201212680 方塊、模組、電路和體取決於特定應用和一般性地描述了各種說明性的部件、步驟。將此種功能實施為硬體還是軟針對每個特定應用，技藝述的功能，但是此種實施施加在整個系統上的設計約束。人士可以用各種方式來實施所描方式決定不應當被解釋為脫離本發明的範結，本文揭示的實施例描述的各健明性的邏輯區塊、权組和電路可以被實施為通用處理器、數位信號處理器（DSP)、特殊應用積體電路（Asic)、現場可程式問陣 /( GA )或其他可程式邏輯設備、個別閘門或電晶體邏輯、個別硬體部件或者設計成實現本文描述的功能的其任了組合’或者由其執行。通用處理器可以是微處理器，但在替代方式中’處理器可以是任何一般處理器、控制器、微控制器或狀態機。亦可以將處理器實施為計算設備 …《例如DSP和微處理器的組合’複數個微處理器，一或多個微處理器結合置。 DSP核心，或者任何其他此種配、《 α本文揭不的實施例描述的方法的步驟或演算法可、在硬體中’在處理器執行的軟體模組中，或者在該兩者的組合接實現。軟體模組可以常駐在RAM記憶體、、4己隐體R〇M §己憶體、EpR〇M記憶體、eepr⑽記思體暫存器、硬碟、可移除磁碟、cd_r〇m或者本領域人的任何其他形式的儲存媒體中。示例性的儲存媒體麵 =J處理器，使知處自器能從儲存媒體讀取資訊並且將資訊寫入其中。在替代方式中，儲存器可以被整合到處理器 23 201212680 中。處理器和儲存媒體可以常駐s 在替代…，心：= 承駐在使用者終端的個別部件中。提供所揭示的實施例的以上描述是為了使本領域技兹二能夠製造或使用本發明。對該等實施例的各種修改；二般人皮士而言皆是顯而易見的，且本文所定義的 =理可以被用於其他實施例而不會脫離本發明的精神範轉。因此，本發明不限於本文所示的實施例，而是盘本文揭示的原理和新穎特徵的最大範疇—致。、【圖式簡單說明】圖i是-個示意圖，其圖示能夠在其令使用協定堆疊功率最佳化的廣播網路的一個實例；圖2是一個高級資料流示意圖，其圖示經由使用者裝備和網路側協定堆疊的使用者資料的一個示例性流；圖3是圖示用於協定堆疊功率最佳化的一個示例性演算法的流程圖；及圖4疋圖不旎夠進行協定堆疊功率最佳卩的示例性無線設備的一個方塊圖。【主要元件符號說明】 100 無線通訊網路 102 接收機UE/接收站 104 基地台 106 基地台

S 24 201212680 108 200 204 206 208 210 212 214 216 218 220 222 224 226 228 300 302 304 306 308 400 402a 402b 404 基地台貧料流應用層傳輸層可選回載網路層 RLC層 MAC層 PHY層 UE實體層/UE協定堆疊 MAC層 RLC層網路層 UE協定堆疊 UE應用層示例性演算法步驟步驟步驟步驟無線設備天線天線無線通訊收發機

S 25 201212680 406 408 410 數據機記憶體功率管理

S 26

Claims

201212680 七、申請專利範圍： 1· -種用於在—無線通訊設備中管理功率的方法，包括以下步驟：在操作在-無線通訊設備上的—協定堆疊的多層處計算量測；合併該等量測；將所合併的該等量測映射到對-無線通訊設備的能量使用具有—影響的一組功率最佳化動作，該組功率最佳化動作在使用者體驗和能量消耗之間提供最佳的折衷；及執仃該組動作來以最佳化方式管理該無線設備的功率資源〇 2.如請求項！之方法，其中該組功率最佳化動作包括以下操作的任何組合：開啟/關閉高級信號處理演算法；限制高級信號處理演算法能力；減小可適性均衡速率；減小要用干擾消除技術進行消除的細胞服務區的一數目；限制尖峰PA功率位準；減小給處理器及/或HW模組的電壓；減小給處理器及/或HW模組的時鐘頻率；開啟/關閉接收分集；功率降級未用HW模組；及 27 201212680 未用HW模叙的時鐘閘控。 3.如請求項！之方法，其中該協定堆疊的該等多以下層的任何組合：一應用層、—傳輸層、—網路層、—無、線電鏈路控制層、一資料鏈路層或一實體層。 4·如請求項丨之方法，其中該計算量測之步驟包括以下步驟：計算使用者意向量測。 5.如請求項4之方法，其中該等使用者意向量測包括以下量測的任何組合：一天中的時間；價格；應用通訊敏感性；金壓感測器資料或神經活動量測；通訊功率耗費和使用者體驗之間的相關性；或者其他值。其中該等應用層量測包括以下量 6·如請求項3之方法，測的任何組合：預期要接收的資料的—量； ~資料速率；或者用於接收剩餘資料的希望的必須接收資料的一截止期限 28 201212680 7. 如請求項3之方法，其中該等傳輸層量測包括以下量測的任何組合：在其上建立TCP通信期的一埠號；標頭資訊；封包的重傳或亂序到達； TCP連接上下文；或者其他量測。 8. 如請求項3之方法，其中該等網路層量測包括以下量測的任何組合：一源IP位址；預期的貢料的直，服務品質資訊；或者其他量測。 9. 如請求項3之方法，其中該等無線電資料鏈路層量測包括以下量測的任何組合：預期的未來資料的一量；丟失的序列號資訊；優先順序；及其他量測。 10_如請求項3之方法，其中該等實體層量測包括以下量 29 201212680 測的任何組合：一實體層資料排程速率； (區塊差錯率（BLER) /傳輸區塊尺寸（tbS ))與ue看到的通道品質資訊（CQI )之間的一關係；正由該實體層使用的代碼/功率資源的估計； UE的溫度； UE數位信號處理器（DSP )負荷；電池位準； UE撥叫狀態； UE量測控制訊息； UE通道狀況觀察；及其他量測。 Π. —種無線設備，包括：一無線通訊收發機和相關聯的天線，能夠發送和接收無線通訊信號；數據機，耦合到該收發機，包括用於處理信號並執行一記憶體中儲存的代碼的處理器；一功率管理單元，耦合到該數據機和該收發機，用於量測和控制發射功率；及一記憶體，耦合到該數據機，用於儲存指令，該等指令用於：在操作在一無線通訊設備上的一協定堆疊的多層處計算量測； 5 30 201212680 合併該等量測；將所合併的該等量測映鼾丨、射到對一無線通訊設備的能量使用-有〜響的、粗功率最佳化動作，該組功率最佳化動作在使用者體驗和能量消耗之間提供最佳的折衷；及執行該組動作來以畺祛彳士二、~ 联佳化方式官理該無線設備的功率資源0 12·如凊求項10之無線設備，其中該組功率最佳化動作包括以下操作的任何組合：開啟/關閉高級信號處理演算法；限制高級信號處理演算法能力；減小可適性均衡速率；減小要用干擾消除技術進行消除的細胞服務區的一數目；限制尖峰PA功率位準；減小給處理器及/或HW模組的電壓；減小給處理器及/或HW模組的時鐘頻率；開啟/關閉接收分集；功率降級未用HW模組；及未用HW模組的時鐘閛控。 13_如請求項10之無線設備，其中該協定堆疊的該等多層包括以下層的任何組合： -應用層、-傳輸層、—網路層無線電鏈路控制層、一資料鏈路層或一實體層。 31 5 201212680 14·如請求項1〇之無線設備，其中該等計算量測包括計算使用者意向量測。 15_如請求項14之無線設備，其中該使用者意向量測包括以下量測的任何組合：一天中的時間；價格；應用通訊敏感性；灰壓感測器資料或神經活動量測；通訊功率耗費和使用者體驗之間的相關性；或者其他值。 16·如請求項13之無線設備下1測的任何組合：其中該等應用層墨测包括以預期要接收的資料的一量；用於接收該剩餘資料的希望的一資料逮率；或者必須接收資料的一截止期限。 17·如請求項13之無線設備下夏測的任何組合：其中該等傳輪層量測包括以在其上建立TCP通信期的一埠號；標頭資訊；封包的重傳或亂序到達； S 32 201212680 TCP連接上下文；或者其他量測。 1 8.如請求項13之無線設備，其中該等網路層量測包括以下量測的任何組合：一源IP位址；預期的貢料的罜，服務品質資訊；或者其他量測。 19. 如請求項13之無線設備，其中該等無線電資料鏈路層量測包括以下量測的任何組合：預期的未來資料的一量；丟失的序列號資訊；優先順序；及其他量測。 20. 如請求項13之無線設備，其中該等實體層量測包括以下量測的任何組合：一實體層資料排程速率； (區塊差錯率（BLER) /傳輸區塊尺寸（TBS))與UE看到的通道品質資訊（CQI )之間的一關係；正由該實體層使用的代碼/功率資源的估計； UE的溫度， S 33 201212680 UE數位信號處理器（DSP )負荷；電池位準； UE撥叫狀態； UE量測控制訊息； UE通道狀況觀察；及其他量測。瞀理功率的構件，包括·· 的一協定堆疊的多層處 21. —種用於在一無線通訊設備中用於在操作在一無線通訊詨備上計算量測的構件；用於合併該等量測的構件；用於將所合併的該等4測映㈣對-無線通訊設備的，量使用具有-影響的一組功率最佳化動作的構件，該Μ 率最佳化動作在使用者體驗和能折衷；及 W耗之間提供最佳的的功用於執行該組動作來以最佳化方彳取1王1G万式官理該無線設備率資源的構件。 22.如靖求項21之用於在一無線通訊設備中管理功率的構件其中該纪功率最佳化動作包括以下操作的任何組合：開啟/關閉高級信號處理演算法；限制高級信號處理演算法能力；減小可適性均衡速率；減小要用干擾消除技術進行消除的細胞服務區的一數目； S 34 201212680 限制尖學PA功率位準；減小給處理器及/或HW模組的電麗；減小給處理器及/或HW模組的時鐘頻率開啟/關閉接收分集；功率降級未用HW模組；及未用HW模組的時鐘閘控。 23.如請求項21之用於在一件’其中該協定堆疊的該等一應用層、一傳輸層、一網一資料鏈路層或一實體層。無線通訊設備中管理功率的構夕層包括以下層的任何組合：路層、一無線電鏈路控制層、 24. 如請求項21之用於在一無線通訊設備中管理功率的構件，其中該等計算量測包括計算使用者意向量測。 25. 如明求項24之用於在一無線通訊設備中管理功率的構件’其中該等使用者意向量測包括以下量測的任何組合：一天中的時間；價格；應用通訊敏感性；血壓感測器資料或神經活動量測；通訊功率耗費和使用者體驗之間的相關性；或者其他值。 S 35 201212680 26. 如請求項23之用於在一無線通訊設備中管理功率的構件’其中該等應用層量測包括以下量測的任何組合：預期要接收的資料的一量；用於接收該剩餘資料的希望的一資料速率；或者必須接收資料的一截止期限。 27. 如租求項23之用於在—無線通訊設備中管理功率的構件，其中該等傳輸層量測包括以下量測的任何組合：在其上建立該TCP通信期的一埠號；標頭資訊；封包的重傳或亂序到達； tcp連接上下文；或者其他量測。預期的資料的量；服務品質資訊；或者其他量測。 29.如請求項a 件，其中該等血 ^ ««»% 組合：用於在無線通訊設備_管理功率的構線電資料鏈路層Iβ k、里和包括以下量測的任何 S 36 201212680 預期的未來資料的一量；丟失的序列號資訊；優先順序；及其他量測。 3 0.如請求項23之用於在一無線通訊設備中管理功率的構件’其中該等實體層量測包括以下量測的任何組合：一實體層資料排程速率； (區塊差錯率（BLER) /傳輸區塊尺寸（TBS))與Ue看到的通道品質資訊（CQI )之間的一關係；正由該實體層使用的代碼/功率資源的估計； UE的溫度； UE數位信號處理器（Dsp )負荷；電池位準； UE撥叫狀態； UE量測控制訊息； UE通道狀況觀察；及其他量測。

• ”、 ”、、線通訊設備上備在 ’其上儲存有用於引起一無線設量測；宗作的指令：上的一協定堆疊的多層處計算合併該等量測； S 37 201212680 將所合併的該等量測映射 j對無線通訊設備的能量使用具有一影響的一、纟且功率畏社手取佳化動作，該組功率最佳化動作在使用者體驗和能量消耗里明粍之間扣供最佳的折衷；及執行該組動作來以最佳化. 方式e理該無線設備的功率資源。 32·如請求項31之電腦可螬』項取媒體，其中該組功率最佳化動作包括以下操作的任何組合：開啟/關閉高級信號處理演算法；限制高級信號處理演算法能力；減小可適性均衡速率；減小要用干擾消除技術進行消除的細胞服務區的-數目；限制尖峰PA功率位準；減小給處理器及/或HW模組的電壓；減小給處理器及/或HW模組的時鐘頻率；開啟/關閉接收分集；功率降級未用HW模組；及未用HW模組的時鐘閘控。 33·如請求項31之電腦可讀取媒體，其中該協定堆疊的該等多層包括以下層的任何組合：一應用層、一傳輸層、一额玫s 一 a 網路層、一無線電鏈路控制層、一資料鏈路層或一實體層。 S 38 201212680 34:如請求項3 1之電腦可讀取媒體，其中量測的該計算包括計算使用者意向量測。 3 5.如請求項34之電腦可讀取媒體，其中該等使用者意向量測包括以下量測的任何組合：一天中的時間；價格；應用通訊敏感性；血壓感測器資料或神經活動量測；通訊功率耗費和使用者體驗之間的相關性；或者其他值。 3 6.如請求項33之電腦可讀取媒體，其中該等應用層量測包括以下量測的任何組合：預期要接收的資料的一量；用於接收該剩餘資料的希望的一資料速率；或者必須接收資料的一截止期限。 3 7.如請求項33之電腦可讀取媒體，其中該等傳輸層量測包括以下量測的任何組合：在其上建立該TCP通信期的一埠號；標頭資訊；封包的重傳或亂序到達； TCP連接上下文；或者 S 39 201212680 其他量測。 3 8.如請求項33之電腦可讀取媒體，其中該等網路層量測包括以下量測的任何組合：一源IP位址；預期的資料的量；服務品質資訊；或者其他量測。 3 9.如請求項33之電腦可讀取媒體，其中該等無線電資料鏈路層量測包括以下量測的任何組合：預期的未來資料的一量；丢失的序列號資訊；' 優先順序；及其他量測。 40.如請求項33之電腦可讀取媒體，其中該等實體層量測包括以下量測的任何組合：一實體層資料排程速率； (區塊差錯率（BLER) /傳輸區塊尺寸（TBS ))與UE看到的通道品質資訊（CQI )之間的一關係；正由該實體層使用的代碼/功率資源的估計； UE的溫度， UE數位信號處理器（DSP)負荷； 201212680 電池位準； UE撥叫狀態； UE量測控制訊息； UE通道狀況觀察；及其他量測。 41 ‘ 一種用於在一無線通訊設備中管理功率的演算法，包括：輸入在一協定堆疊的若干層處進行的量測；及選擇性地控制一組動作，每一動作對—無線通訊設備的能量使用具有一影響。 42·如請求項41之演算法’其中該組動作包括以下操作的任何組合：開啟/關閉高級信號處理演算法；限制高級信號處理演算法能力；減小可適性均衡速率；減小要用干擾消除技術進行消除的細胞服務區的一數目；限制尖峰PA功率位準；減小給處理器及/或HW模組的電屋；減小給處理器及/或H W模組的時鐘頻率；開啟/關閉接收分集；功率降級未用HW模組；及未用HW模組的時鐘閘控。 S 41 201212680 43-如請求項41之演算法，其中該協定堆疊的該等若干層包括以下層的任何組合：一應用層、一傳輸層、一網路層、一無線電鏈路控制層、一資料鏈路層或一實體層Q S 42