專利名稱：降低通信設(shè)備功耗的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)字通信。本發(fā)明尤其涉及在諸如碼分多址(CDMA)蜂窩電話系統(tǒng)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中降低功耗的方法和設(shè)備。
已經(jīng)推薦諸如直接序列(DS-CDMA)通信系統(tǒng)的碼分多址系統(tǒng)用于工作在800 MHz的蜂窩電話系統(tǒng)和頻段為1800 MHz的個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)。在DS-CDMA系統(tǒng)中，所有小區(qū)內(nèi)的所有基站可以使用相同的無(wú)線電頻率進(jìn)行通信。在系統(tǒng)中用唯一分配的擴(kuò)頻碼唯一地識(shí)別基站。所有基站使用長(zhǎng)度為215比特的兩個(gè)專用偽隨機(jī)噪聲(PN)序列。在正交調(diào)制系統(tǒng)中，一個(gè)序列用于I信道碼元的同相(Ⅰ)信道擴(kuò)頻，另一個(gè)序列用于Q信道碼元的正交(Q)信道擴(kuò)頻。系統(tǒng)內(nèi)的移動(dòng)站擁有兩個(gè)相同的長(zhǎng)度為215比特的擴(kuò)頻碼，并將它們用于I和Q信道的初始解擴(kuò)。
在擴(kuò)頻I和Q信道之前，使用稱為沃爾什覆蓋的處理來(lái)擴(kuò)頻用于傳輸?shù)拇a元。當(dāng)在一個(gè)呼叫中時(shí)，基站給每個(gè)移動(dòng)站分配一個(gè)唯一的沃爾什碼以確保向給定小區(qū)內(nèi)每個(gè)移動(dòng)站的傳輸與向其它每個(gè)移動(dòng)站的傳輸正交，假設(shè)每個(gè)移動(dòng)站使用不同的沃爾什碼。以這種方式，可以在基站和移動(dòng)站之間建立用于雙向通信的業(yè)務(wù)信道。
除了業(yè)務(wù)信道之外，每個(gè)基站廣播導(dǎo)頻信道、同步信道和尋呼信道。導(dǎo)頻信道由沃爾什碼0覆蓋的全部由相同比特構(gòu)成的恒定電平信號(hào)形成。導(dǎo)頻信道由一定范圍內(nèi)的所有移動(dòng)站共同接收，并由移動(dòng)站用于識(shí)別CDMA系統(tǒng)的存在、初始系統(tǒng)捕獲、空閑模式越區(qū)切換、通信和干擾基站的初始和延遲射線的識(shí)別，并用于同步、尋呼和業(yè)務(wù)信道的相干解調(diào)。在移動(dòng)站，所接收的射頻信號(hào)包括來(lái)自鄰近所有基站的導(dǎo)頻、同步、尋呼和業(yè)務(wù)信道。
參見(jiàn)

圖1，圖示移動(dòng)站接收來(lái)話呼叫的典型處理。在開(kāi)始10，移動(dòng)單元將給各種電路加電12以完成呼叫。這包括如現(xiàn)有技術(shù)中所知的給移動(dòng)單元的射頻部分、包括接收機(jī)搜索的接收機(jī)電路和包括呼叫處理器的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)加電。一旦移動(dòng)單元被加電，移動(dòng)單元繼續(xù)從基站捕獲導(dǎo)頻信道14。一旦捕獲導(dǎo)頻信道，移動(dòng)單元將捕獲同步16，該同步將使移動(dòng)單元的定時(shí)與基站對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)與同步信道上的唯一沃爾什碼相關(guān)，移動(dòng)站與基站同步。典型地，移動(dòng)站使用相關(guān)器作為接收機(jī)導(dǎo)頻搜索單元以連續(xù)搜索可接收導(dǎo)頻的PN相位。知道移動(dòng)站與之通信的基站的正確I和Q信道擴(kuò)頻PN相位使得能夠允許由基站發(fā)送的所有其它編碼信道的相干解調(diào)。
一旦移動(dòng)站與基站同步，移動(dòng)站將連續(xù)或間歇地(時(shí)隙模式)監(jiān)視尋呼信道以查看是否有該移動(dòng)站的任何來(lái)話呼叫活動(dòng)。監(jiān)視尋呼信道包括搜索尋呼信道18以查看是否出現(xiàn)用于特定移動(dòng)單元的尋呼消息20。如果未出現(xiàn)消息，移動(dòng)單元將檢查是否已經(jīng)搜索所有可用的尋呼信道22。如果沒(méi)有，移動(dòng)站將改變射頻頻率以調(diào)諧到其它尋呼信道24。移動(dòng)單元將以這種方式搜索所有可用的尋呼信道。如果未發(fā)現(xiàn)尋呼消息，移動(dòng)單元將關(guān)閉26它的射頻部分、包括接收機(jī)搜索的接收機(jī)電路和包括呼叫處理器的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，并返回空閑或睡眠狀態(tài)直到是再次檢查尋呼消息的時(shí)間。如果最終發(fā)現(xiàn)尋呼消息，移動(dòng)站和基站將建立和連接到業(yè)務(wù)信道28以發(fā)送和接收由尋呼消息表示的呼叫以連接到基站。此時(shí)，移動(dòng)單元和基站繼續(xù)信息(語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等)的傳輸，直到完成通信30。一旦完成，移動(dòng)單元如前那樣關(guān)閉它的電路26并返回空閑狀態(tài)。
根據(jù)上述過(guò)程，需要監(jiān)視三種不同的信道〔導(dǎo)頻、同步、尋呼〕以查看是否有等待該移動(dòng)站的來(lái)話呼叫。不幸地，捕獲所有三條信道需要時(shí)間和功率，并且不可能總是成功。另外，移動(dòng)單元必須識(shí)別可接收的所有導(dǎo)頻信號(hào)，包括來(lái)自具有最強(qiáng)導(dǎo)頻信道的基站的導(dǎo)頻信號(hào)。
現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)頻信道搜索方法在初始系統(tǒng)捕獲之后產(chǎn)生對(duì)導(dǎo)頻信道的所有其它使用的進(jìn)一步限制。典型的DS-CDMA移動(dòng)站接收機(jī)使用具有三個(gè)或更多獨(dú)立控制手指(finger)的瑞克接收機(jī)，使用由接收機(jī)導(dǎo)頻相位搜索單元確定的導(dǎo)頻信道相位使所述手指與正確的PN序列相位在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)。瑞克手指通常被分配給由接收機(jī)導(dǎo)頻相位搜索單元確定的從所有通信基站接收的最強(qiáng)射線。在維護(hù)處理中使用導(dǎo)頻相位搜索單元信息來(lái)更新射線分配。如果導(dǎo)頻相位搜索單元慢，導(dǎo)致最強(qiáng)射線到瑞克手指分配的慢維護(hù)，在衰落條件下降低了移動(dòng)站的接收性能。
空閑越區(qū)切換是加入和監(jiān)聽(tīng)由導(dǎo)頻搜索單元識(shí)別的具有最強(qiáng)導(dǎo)頻的基站的尋呼信道的處理。當(dāng)移動(dòng)站接收尋呼或接入系統(tǒng)以發(fā)出呼叫時(shí)，移動(dòng)站監(jiān)聽(tīng)來(lái)自與最強(qiáng)接收導(dǎo)頻相關(guān)基站的尋呼或設(shè)法接入該基站是很重要的。這需要快速導(dǎo)頻相位搜索單元，尤其是當(dāng)移動(dòng)站在移動(dòng)時(shí)。
每次便攜站喚醒時(shí)，它可能必須搜索多達(dá)二十個(gè)基站的可能相位空間。為了在喚醒之后可靠地接收尋呼時(shí)隙，便攜站必須監(jiān)聽(tīng)提供足夠信號(hào)強(qiáng)度的基站。當(dāng)移動(dòng)站在移動(dòng)時(shí)，將解碼的正確基站可輕易地從一個(gè)尋呼間隔(paging interval)改變到下一尋呼間隔。因此，具有快速導(dǎo)頻搜索機(jī)制以在分配的尋呼時(shí)隙開(kāi)始之前識(shí)別正確的基站導(dǎo)頻是非常重要的。
對(duì)于電池供電便攜式移動(dòng)站，當(dāng)?shù)却龑ず魰r(shí)節(jié)約電池電能也非常重要。DS-CDMA提供一種時(shí)隙模式，該模式允許在除了由基站發(fā)送它們分配的尋呼時(shí)隙信息的時(shí)間之外關(guān)閉便攜站。該尋呼時(shí)隙間隔可以短到1．28秒和1．28秒乘以2的冪的時(shí)間以節(jié)省更多的電池電能。
在這些間隔期間，移動(dòng)站“休眠”在低功率模式。然而，使用現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)頻搜索機(jī)制要求便攜站在尋呼時(shí)隙很久之前喚醒以允許足夠的時(shí)間來(lái)順序搜索PN序列相位空間。這否定了由時(shí)隙模式提供的潛在電池節(jié)能的重要部分。
已經(jīng)建議除了導(dǎo)頻、尋呼、同步和業(yè)務(wù)信道之外專用于尋呼活動(dòng)的附加沃爾什信道(用于TIA／EIA臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)IS-95C)。然而，這依然要求移動(dòng)站捕獲多條信道。
因此，需要一種用于移動(dòng)單元的設(shè)備和方法，避免捕獲多條信道以查看是否出現(xiàn)來(lái)話呼叫的相關(guān)問(wèn)題。還需要在提供更簡(jiǎn)單操作的同時(shí)改進(jìn)移動(dòng)站的電池節(jié)能的需求。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是解決了導(dǎo)頻搜索、維護(hù)系統(tǒng)捕獲、軟越區(qū)切換和時(shí)隙模式定時(shí)和操作的一些相關(guān)問(wèn)題。
將在權(quán)利要求書(shū)中具體闡述相信具有新穎性的本發(fā)明特征。通過(guò)結(jié)合附圖參考下述說(shuō)明可以最好地理解本發(fā)明及其進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，在若干附圖中相同的參考號(hào)表示相同的單元，其中圖1是監(jiān)視呼叫的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方框圖；圖3是說(shuō)明圖2的通信系統(tǒng)操作的簡(jiǎn)化流程圖；和圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的尋呼信道時(shí)隙中標(biāo)記比特(punctured bits)的關(guān)系的圖。
本發(fā)明提供用于移動(dòng)單元在通信系統(tǒng)中僅通過(guò)監(jiān)視一條信道來(lái)確定是否有來(lái)話呼叫在等待的方法和設(shè)備。本發(fā)明在提供簡(jiǎn)單操作的同時(shí)改進(jìn)移動(dòng)單元的電池節(jié)省，并解決了導(dǎo)頻搜索、維持系統(tǒng)捕獲、軟越區(qū)切換和時(shí)隙模式定時(shí)和操作的一些相關(guān)問(wèn)題。
圖2表示在本發(fā)明中可使用的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)100包括配置用于與諸如無(wú)線電話104的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)站無(wú)線通信的多個(gè)基站，例如基站102。無(wú)線電話104被配置以接收(和發(fā)射)直接序列碼分多址(DS-CDMA)信號(hào)從而與包括基站102的多個(gè)基站通信。在圖示的實(shí)施例中，通信系統(tǒng)100根據(jù)TIA／EIA臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)IS-95(即工作在800 MHz的“用于雙模寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)站-基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)”)操作。通信系統(tǒng)100也可以根據(jù)包括1800 MHz上的PCS系統(tǒng)的其它CDMA系統(tǒng)操作。
基站102向無(wú)線電話104發(fā)射擴(kuò)頻信號(hào)。在通信過(guò)程中，如現(xiàn)有技術(shù)所知，在稱作沃爾什覆蓋的處理中使用偽隨機(jī)噪聲(PN)沃爾什碼來(lái)擴(kuò)頻業(yè)務(wù)信道上的碼元。由基站102將唯一的沃爾什碼分配給諸如無(wú)線電話104的每個(gè)移動(dòng)站，以便向每個(gè)移動(dòng)站的業(yè)務(wù)信道傳輸與向每個(gè)其它移動(dòng)站的業(yè)務(wù)信道傳輸正交。擴(kuò)頻信號(hào)被正交調(diào)制以形成同相(Ⅰ)和正交(Q)信號(hào)。使用長(zhǎng)度通常為215比特的兩個(gè)專用PN序列分別擴(kuò)頻I和Q信號(hào)。在通信系統(tǒng)100中由所有基站使用該相同的I和Q擴(kuò)頻序列。
除了業(yè)務(wù)信道之外，基站102廣播導(dǎo)頻信道、同步信道和尋呼信道。如在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的，導(dǎo)頻信道由沃爾什碼(0)覆蓋的由全部相同的比特組成的恒定電平信號(hào)形成。當(dāng)使用沃爾什碼(0)編碼導(dǎo)頻信道時(shí)不需要解碼，可以省掉導(dǎo)頻信道解碼器。然而，如果使用另一沃爾什碼或另一類型的編碼來(lái)編碼導(dǎo)頻信道，則需要解碼器。這種解碼器將導(dǎo)頻碼應(yīng)用于解擴(kuò)信號(hào)以生成導(dǎo)頻信道信號(hào)。優(yōu)選地，導(dǎo)頻碼公用于所有移動(dòng)單元，并由一定范圍內(nèi)的所有移動(dòng)單元共同接收該導(dǎo)頻信道。導(dǎo)頻信道由無(wú)線電話104用于識(shí)別CDMA系統(tǒng)的出現(xiàn)、初始系統(tǒng)捕獲、空閑模式越區(qū)切換、通信和干擾基站的初始和延遲射線的識(shí)別，并用于同步、尋呼和業(yè)務(wù)信道的相干解調(diào)。同步信道用于使移動(dòng)站定時(shí)與基站定時(shí)同步。尋呼信道用于從基站102向包括無(wú)線電話104的移動(dòng)站發(fā)送尋呼信息。
在本發(fā)明中，幾個(gè)比特的尋呼信道狀態(tài)信息被標(biāo)記在公共導(dǎo)頻信道上。這些比特給出在尋呼信道上是否有活動(dòng)和哪些尋呼信道有效的指示。諸如無(wú)線電話104的移動(dòng)單元定期輪詢導(dǎo)頻信道以檢查這些比特。根據(jù)比特狀態(tài)，如果有一個(gè)有效尋呼信道，移動(dòng)單元將僅進(jìn)行尋呼信道處理，并且僅在指示活動(dòng)的那些尋呼信道上。以這種方式，將與監(jiān)視尋呼信道所需處理的平均簡(jiǎn)化量成比例地降低移動(dòng)單元空閑功率，其與有效尋呼信道數(shù)無(wú)關(guān)。
具體地，本發(fā)明提供一種在具有電路的通信設(shè)備中降低功耗的方法和設(shè)備。本發(fā)明首先搜索和鎖定公共導(dǎo)頻信道。然后，檢測(cè)在導(dǎo)頻信道上標(biāo)記的預(yù)定比特。該比特指定哪些尋呼信道有效，如果沒(méi)有尋呼信道被指示為有效，移動(dòng)單元將不啟動(dòng)DSP，不捕獲同步或?qū)ず粜诺蓝苯舆M(jìn)入睡眠模式，因此縮短了輪詢模式中的時(shí)間和取消了輪詢周期的功耗階段。僅當(dāng)該比特指定存在有效的尋呼信道時(shí)，移動(dòng)單元將繼續(xù)捕獲同步信道和讀取尋呼信道。當(dāng)標(biāo)記在導(dǎo)頻信道上的比特?cái)?shù)少時(shí)(大約每時(shí)隙4-8比特)，可忽略通常由無(wú)線電話在導(dǎo)頻信道捕獲過(guò)程中使用的信道估計(jì)和搜索器結(jié)果的退化，如同未引入I、Q相位失真。估計(jì)8比特標(biāo)記的信道退化在二十碼元累積的導(dǎo)頻綜合上將大約為0．45 dB。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于僅監(jiān)視具有活動(dòng)的那些尋呼信道，可以將檢查尋呼的處理時(shí)間降低，并由于無(wú)需接通移動(dòng)單元的所有接收機(jī)或DSP電路就能進(jìn)行監(jiān)視尋呼信道的預(yù)先判決，可將移動(dòng)單元的功耗降低。本發(fā)明還利用在某些重要的時(shí)間周期內(nèi)在特定位置上沒(méi)有有效尋呼的事實(shí)。當(dāng)沒(méi)有有效尋呼時(shí)，由于同步和尋呼信道不需要監(jiān)視的事實(shí)，功率被最小化。
具體地，當(dāng)導(dǎo)頻信道上所標(biāo)記的比特表示沒(méi)有尋呼信道活動(dòng)時(shí)，本發(fā)明允許輪詢時(shí)間TPOLL遠(yuǎn)短于現(xiàn)有技術(shù)。例如，現(xiàn)有技術(shù)CDMA系統(tǒng)中輪詢和檢測(cè)尋呼消息所涉及的步驟包括首先使移動(dòng)單元給其接收機(jī)加電并進(jìn)行導(dǎo)頻搜索。該步驟涉及接通模擬前端108、ADC 110、接收機(jī)搜索器114、DSP116的呼叫處理器，大約花費(fèi)80 ms來(lái)執(zhí)行，但可根據(jù)信號(hào)條件和所要搜索的尋呼信道數(shù)變化。其次，移動(dòng)單元捕獲同步信道，這涉及接通整個(gè)接收機(jī)(包括接收機(jī)手指122、124、126、匹配濾波器128和接收機(jī)搜索器114)和整個(gè)DSP 116，并大約花費(fèi)另一個(gè)80 ms來(lái)執(zhí)行。第三，移動(dòng)單元讀取尋呼信道和處理其結(jié)果。這大約花費(fèi)另一個(gè)80 ms，因此，整個(gè)輪詢時(shí)間TPOLL大約240 ms。
與此比較，本發(fā)明中檢測(cè)尋呼消息所涉及的工作包括首先使移動(dòng)單元給模擬前端108、ADC 110、接收機(jī)搜索器114、DSP116的呼叫處理器加電，并進(jìn)行導(dǎo)頻搜索，這將花費(fèi)與現(xiàn)有技術(shù)相同的時(shí)間量和功率。然而，移動(dòng)單元然后僅需要檢查導(dǎo)頻信道上的標(biāo)記比特以檢測(cè)尋呼消息，而不給任何其它電路加電或監(jiān)視尋呼信道的同步。檢查該比特僅需要可忽略的時(shí)間量，并產(chǎn)生大約80ms的總輪詢時(shí)間TPOLL，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的240 ms。本發(fā)明在沒(méi)有尋呼活動(dòng)期間將輪詢持續(xù)時(shí)間降低大約60-70％。而且，由于DSP在無(wú)尋呼狀態(tài)期間并不必須喚醒的事實(shí)，本發(fā)明將輪詢模式期間的功耗PPOLL降低大約80％?？偣牡墓接上率浇o出PTOTAL=PPOLL(TPOLLTPOLL+TSLEEP)+PSLEEP(TSLEEPTPOLL+TSLEEP)]]>其中PSLEEP是移動(dòng)單元在睡眠模式期間的功耗，TSLEEP是移動(dòng)單元在尋呼信道輪詢之間被斷電的時(shí)間?？梢钥闯鲈诂F(xiàn)有技術(shù)的輪詢周期中捕獲同步信道和讀取尋呼信道是最大的功率消耗者，在本發(fā)明中避免了這些步驟。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖3(并參考圖2)，圖示一個(gè)流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例在諸如CDMA無(wú)線電話的具有電路的通信設(shè)備中降低功耗的方法。該方法開(kāi)始于步驟200。在步驟202，開(kāi)始無(wú)線電話104的操作。例如，接通無(wú)線電話104中接收機(jī)的射頻部分和接收機(jī)搜索器部分的工作電源。在此，無(wú)線電話104設(shè)法識(shí)別和捕獲該系統(tǒng)。該方法包括捕獲無(wú)線通信系統(tǒng)的公共導(dǎo)頻信道上信號(hào)的步驟204。這通常在睡眠模式之后在接通或在通信設(shè)備喚醒之后進(jìn)行。
該步驟204包括使無(wú)線電話104調(diào)諧到射頻信道的子步驟。模擬前端108用于選擇通過(guò)天線106接收的特定射頻信道?？梢杂赏ㄐ畔到y(tǒng)100根據(jù)諸如IS-95的系統(tǒng)協(xié)議預(yù)先定義射頻信道。射頻信道也可以被定位在一個(gè)或多個(gè)頻率范圍內(nèi)的某處，如同工作在1800MHz附近的多種PCS系統(tǒng)中的情況。
在DSP 116的控制之下，接收機(jī)搜索器114檢查由ADC 110提供的接收數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)包括與從諸如基站102的一個(gè)或多個(gè)基站接收的擴(kuò)頻射頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的所檢測(cè)PN序列。匹配濾波器128比較所檢測(cè)的PN序列和預(yù)定的PN序列，并生成一個(gè)響應(yīng)。該響應(yīng)可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130、存儲(chǔ)器132或任何其它地方。預(yù)定的PN序列可以被保存在無(wú)線電話104中，例如在存儲(chǔ)器130或存儲(chǔ)器132中。預(yù)定PN序列的長(zhǎng)度例如為512個(gè)碼片。匹配濾波器128在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)捕獲所有可接收基站傳輸?shù)膶?dǎo)頻能量。用于諸如通信系統(tǒng)100的IS-95 DS-CDMA通信系統(tǒng)的最佳預(yù)定持續(xù)時(shí)間是2623]]>毫秒，這是重復(fù)用于擴(kuò)頻I和Q信道的PN序列的所有相位所需的時(shí)間。匹配濾波器128可以檢查I信道或Q信道。匹配濾波器128也可以包括用于I信道的I信道匹配濾波器和用于Q信道的Q信道匹配濾波器，組合兩個(gè)匹配濾波器的輸出以提高精度。
控制器DSP 116檢查由匹配濾波器128生成的響應(yīng)。如果存在DS-CDMA系統(tǒng)，該響應(yīng)將包括與無(wú)線電話104附近的基站相位相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)匹配指示。該響應(yīng)可以包括一個(gè)匹配組，這是兩個(gè)或多個(gè)鄰近的成群強(qiáng)匹配指示。這些強(qiáng)匹配指示對(duì)應(yīng)于與從單個(gè)基站接收的在時(shí)間上延遲的多個(gè)強(qiáng)無(wú)線電射線。單個(gè)強(qiáng)匹配指示或匹配組的出現(xiàn)表示存在DS-CDMA系統(tǒng)。與此同時(shí)，該響應(yīng)包括被發(fā)送給DSP 116的在導(dǎo)頻信道信號(hào)上標(biāo)記的預(yù)定比特。
下一步206包括，DSP 116檢測(cè)公共導(dǎo)頻信道上的信號(hào)中表示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上的活動(dòng)的預(yù)定比特。該預(yù)定比特表示在尋呼信道上是否有活動(dòng)和哪些尋呼信道有效。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要隨后監(jiān)視所有的尋呼信道以檢測(cè)尋呼活動(dòng)，并可以使用DSP的ASIC部分進(jìn)行。
優(yōu)選地，檢測(cè)步驟的預(yù)定比特包括標(biāo)記沃爾什碼0的包括導(dǎo)頻信道上信號(hào)的n個(gè)比特，該n個(gè)比特表示哪些尋呼信道有效。檢測(cè)步驟的n個(gè)比特最好位于數(shù)據(jù)尋呼時(shí)隙內(nèi)的預(yù)定位置上，并標(biāo)記該時(shí)隙以使信道估計(jì)和從導(dǎo)頻信道提取的搜索器結(jié)果的退化最小化。
如果在步驟206，DSP確定沒(méi)有指示活動(dòng)，DSP 116的呼叫處理器給通信設(shè)備的電路部分?jǐn)嚯娨越档凸?。具體地，給射頻部分、接收機(jī)的搜索器部分和呼叫處理器自身斷電208以便無(wú)線電話返回睡眠模式。然而，如果在步驟206，DSP確定在檢測(cè)步驟中指示有活動(dòng)，DSP 116的呼叫處理器給包括接收機(jī)電路其余部分和DSP電路其余部分的通信設(shè)備電路的更多的部分加電210。
在步驟212，無(wú)線電話104檢測(cè)同步信道和驗(yàn)證系統(tǒng)同步。響應(yīng)于同步信道，使無(wú)線電話104的定時(shí)與發(fā)送該同步信道的基站102的定時(shí)同步。
在步驟214，無(wú)線電話104捕獲由基站廣播的有效尋呼信道，該信道已經(jīng)由導(dǎo)頻信道上標(biāo)記的預(yù)定比特指示為有效。該尋呼信道包括系統(tǒng)信息，稱作系統(tǒng)參數(shù)消息，用于與基站通信的所有移動(dòng)站。該尋呼信道還可以包括發(fā)送到無(wú)線電話104的尋呼或其它信息。
在步驟216，無(wú)線電話與基站協(xié)調(diào)以連接到業(yè)務(wù)信道從而交換尋呼、話音或數(shù)據(jù)信息。
一旦在步驟218完成通信，無(wú)線電話包括關(guān)閉通信設(shè)備電路部分電源的子步驟220(和208)，并返回開(kāi)始時(shí)的睡眠模式即步驟200，該通信設(shè)備電路部分包括包含接收機(jī)搜索器的所有接收機(jī)電路、包含呼叫處理器的所有DSP電路和無(wú)線電話的射頻電路。而且，可包括一個(gè)子步驟保持通信設(shè)備電路部分的斷電直到第一時(shí)隙之后的導(dǎo)頻信號(hào)的下一時(shí)隙，其中在下一時(shí)隙在步驟202繼續(xù)。例如，無(wú)線電話保持在在低電源模式中(稱作睡眠模式或時(shí)隙模式電池節(jié)省)，定期由工作模式中斷。睡眠模式是用于降低電池消耗從而延長(zhǎng)電池壽命的低電源模式。在睡眠模式中，諸如模擬前端108、ADC 110和瑞克接收機(jī)112的大功率電路元件被斷電。無(wú)線電話進(jìn)入睡眠模式一預(yù)定時(shí)間。根據(jù)IS-95，睡眠模式持續(xù)1．28秒或二的冪乘以1．28秒。根據(jù)一旦進(jìn)入工作模式的響應(yīng)，控制器識(shí)別最強(qiáng)的DS-CDMA導(dǎo)頻信號(hào)。
通過(guò)添加接收第二組預(yù)定比特以提供信道增益估計(jì)的步驟，本發(fā)明可提供進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
在所有的上述情況下，檢測(cè)步驟的無(wú)線通信系統(tǒng)是個(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)系統(tǒng)、日本數(shù)字蜂窩(JDC)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、直接序列碼分多址(DS-CDMA)系統(tǒng)、全球移動(dòng)通信(GSM)系統(tǒng)和時(shí)隙尋呼模式全球移動(dòng)通信(GSM-DRX)系統(tǒng)中的至少一種。其它可能的系統(tǒng)包括AMPS(高級(jí)移動(dòng)電話業(yè)務(wù))系統(tǒng)、GSM(全球移動(dòng)通信)系統(tǒng)、諸如北美數(shù)字蜂窩的TDMA(時(shí)分多址)系統(tǒng)、諸如銥星公司建議的銥星系統(tǒng)的衛(wèi)星系統(tǒng)、或諸如DECT(數(shù)字?jǐn)U展無(wú)繩電話)或PHS(個(gè)人手持機(jī)系統(tǒng))的無(wú)繩系統(tǒng)。
在操作中，上述方法提供降低通信設(shè)備中功耗的方法，該通信設(shè)備包括模擬接收機(jī)電路、在其一部分中包括搜索器電路的數(shù)字接收機(jī)電路和在其一部分中包括呼叫處理器電路的數(shù)字信號(hào)處理器。該方法包括第一步在斷電睡眠模式中，提供連接到在其一部分中包括搜索器電路的數(shù)字接收機(jī)電路和在其一部分中包括呼叫處理器電路的數(shù)字信號(hào)處理器的模擬接收機(jī)電路。第二步包括給模擬接收機(jī)電路、搜索器電路和呼叫處理器電路加電以便模擬接收機(jī)電路可以操作以從無(wú)線通信系統(tǒng)接收信號(hào)。第三步包括通過(guò)模擬接收機(jī)電路讀出公共導(dǎo)頻信道信號(hào)并耦合到搜索器電路。第四步包括由呼叫處理器電路處理來(lái)自讀出步驟的信號(hào)，從而提取指示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上活動(dòng)的預(yù)定比特。當(dāng)在處理步驟中未指示活動(dòng)時(shí)，最后一個(gè)步驟包括給通信設(shè)備的模擬接收機(jī)電路、搜索器電路和呼叫處理器電路斷電以降低功耗。當(dāng)在處理步驟中指示活動(dòng)時(shí)，第五步包括給數(shù)字接收機(jī)電路和數(shù)字信號(hào)處理器通電以便由通信設(shè)備監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道。
本發(fā)明還包括一種降低通信設(shè)備中功耗的設(shè)備。該設(shè)備包括從通信系統(tǒng)接收信號(hào)的模擬接收機(jī)電路和在其一部分中包括搜索器電路的數(shù)字接收機(jī)電路。數(shù)字接收機(jī)電路提供來(lái)自從模擬接收機(jī)電路耦合的來(lái)話信號(hào)的基帶解調(diào)數(shù)據(jù)流。搜索器電路檢測(cè)數(shù)據(jù)流中的公共導(dǎo)頻信道信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理器在其一部分中包括呼叫處理器電路。數(shù)字信號(hào)處理器解碼數(shù)據(jù)流中的消息，呼叫處理器提取指示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上活動(dòng)的預(yù)定比特。
從初始睡眠模式加電模擬接收機(jī)電路、搜索器電路和呼叫處理器電路，以便呼叫處理器可提取指示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上活動(dòng)的預(yù)定比特。當(dāng)預(yù)定比特指示沒(méi)有活動(dòng)時(shí)，關(guān)閉模擬接收機(jī)電路、搜索器電路和呼叫處理器電路以降低功耗。當(dāng)預(yù)定比特指示活動(dòng)時(shí)，給數(shù)字接收機(jī)電路和數(shù)字信號(hào)處理器加電以由通信設(shè)備監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道。在通信設(shè)備已經(jīng)監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道并且無(wú)線通信設(shè)備接收的任何來(lái)話呼叫被完成之后，可關(guān)閉模擬接收機(jī)電路、數(shù)字接收機(jī)電路和數(shù)字信號(hào)處理器。
圖4表示在尋呼時(shí)隙中檢測(cè)導(dǎo)頻碼元中標(biāo)記比特的定時(shí)。在DS-CDMA系統(tǒng)中，尋呼信道時(shí)隙具有80 ms的持續(xù)時(shí)間CDMA系統(tǒng)時(shí)間偽噪聲(PN)生成器翻轉(zhuǎn)周期持續(xù)時(shí)間(26．667 ms)的三倍和一幀持續(xù)時(shí)間(20 ms)的四倍。十八個(gè)導(dǎo)頻碼元(導(dǎo)頻j)包含在用于每個(gè)尋呼信道時(shí)隙的64個(gè)導(dǎo)頻信道組(PCG k)內(nèi)。在典型的時(shí)隙尋呼模式CDMA系統(tǒng)中，無(wú)線電話將在時(shí)隙N之前喚醒(加電)以捕獲導(dǎo)頻信道，同步，并在接收時(shí)隙N中的尋呼消息之前輪詢尋呼信道。
相反，本發(fā)明通過(guò)在時(shí)隙N-1的導(dǎo)頻碼元上標(biāo)記的n個(gè)預(yù)定比特識(shí)別在時(shí)隙N中出現(xiàn)的有效尋呼信道。無(wú)線電話將在時(shí)隙N之前喚醒以捕獲導(dǎo)頻信道和讀取標(biāo)識(shí)有效尋呼信道的標(biāo)記比特，并在沒(méi)有所指示的尋呼消息時(shí)可決定斷電。這導(dǎo)致遠(yuǎn)少于一個(gè)時(shí)隙時(shí)間80 ms的判定總時(shí)間。另外，計(jì)算機(jī)仿真顯示該模式中的功耗小于常規(guī)CDMA尋呼輪詢的一半。
預(yù)定的標(biāo)記比特最好包括標(biāo)記沃爾什碼0的包括導(dǎo)頻碼元的至少三個(gè)比特。該至少三個(gè)比特表示尋呼活動(dòng)和那些尋呼信道有效。更優(yōu)選地，標(biāo)記比特包括一個(gè)時(shí)隙的尋呼碼元內(nèi)預(yù)定位置上的四個(gè)比特。這些位置在不同時(shí)隙可以改變。可以將預(yù)定位置預(yù)編程到無(wú)線電話內(nèi)或從基站下載。以這種方式，無(wú)線電話將知道在任一特定時(shí)隙內(nèi)標(biāo)記比特所處的位置。標(biāo)記比特可以位于導(dǎo)頻信號(hào)的I和Q信道內(nèi)或兩者之一內(nèi)。最好將比特同時(shí)標(biāo)記在I和Q上以維持信號(hào)的完整性。并且最好重復(fù)標(biāo)記的比特以提高判決的完整性。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，PCG和導(dǎo)頻碼元上比特的分離控制可產(chǎn)生144個(gè)唯一組合(144=64*18／8比特，(重復(fù)4個(gè)比特))中的一個(gè)，或控制每時(shí)隙的八個(gè)可能尋呼。
再次參見(jiàn)圖2，無(wú)線電話104包括天線106、模擬前端108、包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)110、瑞克接收機(jī)112和接收機(jī)搜索器114的接收路徑和包括呼叫處理器的控制器DSP 116。天線106從基站102和鄰近的其它基站接收射頻信號(hào)。所接收的一些射頻信號(hào)被直接發(fā)送，即由基站發(fā)送的視線無(wú)線電射線。所接收的其它射頻信號(hào)是反射射線和在時(shí)間上被延遲的。
所接收的射頻信號(hào)由天線106轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并提供給模擬前端108。模擬前端108濾波該信號(hào)并提供到基帶I和Q信號(hào)的轉(zhuǎn)換。模擬基帶I和Q信號(hào)被提供給ADC 110，由其進(jìn)一步將它們轉(zhuǎn)換成I和Q數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流以便進(jìn)一步處理。
DSP 116的呼叫處理器控制無(wú)線電話104的功能。呼叫處理器響應(yīng)于所存儲(chǔ)的指令程序操作，并包括用于存儲(chǔ)這些指令和其它數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器132。呼叫處理器具有用于接收時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘輸入134。時(shí)鐘134控制無(wú)線電話104的定時(shí)。例如，時(shí)鐘134建立碼片時(shí)鐘信號(hào)以控制無(wú)線電話104所接收PN序列處理的定時(shí)。呼叫處理器從基站102接收時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔上無(wú)線電話必須尋找尋呼。在該時(shí)間間隔上，無(wú)線電話監(jiān)視導(dǎo)頻信道直到160 ms并可在其余時(shí)間睡眠。呼叫處理器調(diào)整無(wú)線電話中進(jìn)入和退出睡眠模式所需的事件。這種事件包括跟蹤系統(tǒng)時(shí)間、提前LSG狀態(tài)、重啟振蕩器、啟動(dòng)無(wú)線電話射頻部分的電源和重啟定時(shí)器時(shí)鐘。呼叫處理器被連接到無(wú)線電話104的其它單元。未圖示這種連接以便不使該附圖過(guò)分復(fù)雜。
瑞克接收機(jī)112包括多個(gè)接收機(jī)手指122、124、126。在圖示的實(shí)施例中，瑞克接收機(jī)112包括三個(gè)接收機(jī)手指。然而，可使用任意合適數(shù)目的接收機(jī)手指。接收機(jī)手指是常規(guī)的設(shè)計(jì)。在下面將要說(shuō)明的方式中，瑞克接收機(jī)112的接收機(jī)手指由控制器DSP 116控制。
接收機(jī)搜索器114檢測(cè)由無(wú)線電話104從包括基站102的多個(gè)基站接收的導(dǎo)頻信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，接收機(jī)搜索器114包括匹配濾波器128和存儲(chǔ)器130。匹配濾波器128比較從ADC 110接收的所檢測(cè)的I和Q PN序列與在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的預(yù)定PN序列，并生成一個(gè)響應(yīng)。在圖示的實(shí)施例中，預(yù)定的PN序列被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器130中。
匹配濾波器128從ADC 110接收I和Q數(shù)據(jù)流。該數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于從基站102接收的擴(kuò)頻、正交調(diào)制信號(hào)，包括直接接收或初始射線和具有時(shí)間延遲的反射射線。另外，該數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于從通信系統(tǒng)100中的其它基站接收的直接和反射的擴(kuò)頻正交調(diào)制信號(hào)。該數(shù)據(jù)包括用于在基站102和在所有其它基站擴(kuò)頻I和Q信道的PN序列。
匹配濾波器128比較所檢測(cè)的I和Q PN序列和預(yù)定的PN序列。預(yù)定的PN序列對(duì)應(yīng)于用于在所有基站上擴(kuò)頻I和Q信道的215單元的短PN序列的一部分。無(wú)線電話104包括諸如存儲(chǔ)器130或存儲(chǔ)器132的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)PN值的固定模式。預(yù)定PN序列包括固定模式，該固定模式包括預(yù)定數(shù)目的PN序列碼片，例如PN序列的后512個(gè)碼片，該P(yáng)N序列例如短PN序列。存儲(chǔ)單元還包含與由導(dǎo)頻信道上標(biāo)記的預(yù)定比特標(biāo)識(shí)的尋呼信道相對(duì)應(yīng)的一個(gè)表格。
在圖示的實(shí)施例中，導(dǎo)頻信號(hào)是正交調(diào)制的，每個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)包括同相(Ⅰ)碼元和正交(Q)碼元。使用I PN序列擴(kuò)頻I碼元，使用Q PN序列擴(kuò)頻Q碼元。因此，匹配濾波器128包括用于比較所檢測(cè)的I PN序列和所存儲(chǔ)的I PN序列的I濾波器140和用于比較所檢測(cè)的Q PN序列和所存儲(chǔ)的Q PN序列的Q濾波器142，并生成響應(yīng)。I濾波器140和Q濾波器142或兩者之一的響應(yīng)可用作匹配濾波器128的響應(yīng)。該響應(yīng)被發(fā)送給呼叫處理器以檢測(cè)導(dǎo)頻信號(hào)的預(yù)定比特。使用兩個(gè)響應(yīng)提高匹配濾波器128響應(yīng)的質(zhì)量。在圖示的實(shí)施例中，求和單元144組合I濾波器140的響應(yīng)和Q濾波器142的響應(yīng)以生成匹配濾波器128的響應(yīng)。當(dāng)該響應(yīng)未超過(guò)預(yù)定門限時(shí)，比較器146抑制該響應(yīng)。例如，匹配濾波器將繼續(xù)生成響應(yīng)，即使沒(méi)有CDMA系統(tǒng)存在或僅出現(xiàn)噪聲。該門限被設(shè)置為預(yù)定值以在接收到無(wú)意義的輸入碼元時(shí)防止在存儲(chǔ)器130中存儲(chǔ)該響應(yīng)。
匹配濾波器128向所檢測(cè)的PN序列和預(yù)定PN序列的比較提供響應(yīng)。響應(yīng)被存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器130或存儲(chǔ)器132中。在圖示的實(shí)施例中，該響應(yīng)被兩次緩沖。即，當(dāng)確定響應(yīng)時(shí)，匹配濾波器114在第一組存儲(chǔ)器單元(例如存儲(chǔ)器130)中存儲(chǔ)該響應(yīng)。然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到可以使用單個(gè)存儲(chǔ)器?？刂破鱀SP 116讀取響應(yīng)，并比較它與在一個(gè)存儲(chǔ)器單元(例如存儲(chǔ)器132)中存儲(chǔ)的查找表。
盡管已經(jīng)在上述說(shuō)明書(shū)和附圖中說(shuō)明和圖示了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解該說(shuō)明書(shū)僅利用例子進(jìn)行說(shuō)明，在不脫離本發(fā)明的廣泛范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行許多改變和修改。例如，盡管本發(fā)明發(fā)現(xiàn)在便攜式蜂窩無(wú)線電話中的具體應(yīng)用，本發(fā)明可以被應(yīng)用于任何通信設(shè)備，包括尋呼機(jī)、電子管理器或計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
1．一種降低在無(wú)線通信系統(tǒng)中工作的通信設(shè)備電路中功耗的方法，該方法包括步驟在通信設(shè)備處于睡眠模式時(shí)，捕獲無(wú)線通信系統(tǒng)公共導(dǎo)頻信道上的信號(hào)；檢測(cè)在公共導(dǎo)頻信道上的信號(hào)內(nèi)表示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上活動(dòng)的預(yù)定比特；和當(dāng)在檢測(cè)步驟內(nèi)指示沒(méi)有活動(dòng)時(shí)，給通信設(shè)備電路部分?jǐn)嚯娨越档凸?，和?dāng)在檢測(cè)步驟內(nèi)指示活動(dòng)時(shí)，給通信設(shè)備電路部分加電，并監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道。
2．權(quán)利要求1的方法，其中檢測(cè)步驟的預(yù)定比特包括標(biāo)記沃爾什碼0的包括導(dǎo)頻信道上信號(hào)的n個(gè)比特，該n個(gè)比特表示哪些尋呼信道有效。
3．權(quán)利要求2的方法，其中檢測(cè)步驟的n個(gè)比特位于標(biāo)記尋呼時(shí)隙的預(yù)定位置內(nèi)，以使信道估計(jì)和從導(dǎo)頻信道提取的搜索器結(jié)果的退化最小化。
4．權(quán)利要求1的方法。其中加電步驟包括子步驟在通信設(shè)備已經(jīng)監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道和已經(jīng)完成由無(wú)線通信設(shè)備接收的任何呼叫之后，給通信設(shè)備的電路部分?jǐn)嚯姟?br> 5．權(quán)利要求4的方法，其中檢測(cè)步驟的預(yù)定比特位于第一時(shí)隙數(shù)據(jù)的預(yù)定位置內(nèi)，其中在斷電子步驟之后，還包括子步驟維持通信設(shè)備的電路部分的斷電，直到第一時(shí)隙之后的下一時(shí)隙，其中在下一時(shí)隙在捕獲步驟上繼續(xù)。
6．權(quán)利要求1的方法，其中加電步驟的監(jiān)視子步驟包括子步驟捕獲無(wú)線通信系統(tǒng)的同步信道以使通信設(shè)備的定時(shí)與無(wú)線通信系統(tǒng)同步，并捕獲和讀取在檢測(cè)步驟中指示活動(dòng)的那些尋呼信道。
7．權(quán)利要求1的方法，還包括步驟接收第二組預(yù)定比特以提供信道增益估計(jì)。
8．權(quán)利要求1的方法，其中檢測(cè)步驟的無(wú)線通信系統(tǒng)是個(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)系統(tǒng)、日本數(shù)字蜂窩(JDC)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、直接序列碼分多址(DS-CDMA)系統(tǒng)、全球移動(dòng)通信(GSM)系統(tǒng)和時(shí)隙尋呼模式全球移動(dòng)通信(GSM-DRX)系統(tǒng)中的至少一種。
9．權(quán)利要求1的方法，其中電路包括模擬接收機(jī)電路、在其中的一部分中包括搜索器電路的數(shù)字接收機(jī)電路和在其中的一部分中包括呼叫處理器電路的數(shù)字信號(hào)處理器，并在捕獲步驟之前還包括步驟在斷電的睡眠模式中，提供連接到在其一部分中包括搜索器電路的數(shù)字接收機(jī)電路和在其一部分中包括呼叫處理器電路的數(shù)字信號(hào)處理器的模擬接收機(jī)電路；給模擬接收機(jī)電路、搜索器電路和呼叫處理器電路加電，以便模擬接收機(jī)電路可工作以接收來(lái)自無(wú)線通信系統(tǒng)的信號(hào)；并且其中檢測(cè)步驟包括子步驟通過(guò)模擬接收機(jī)電路讀出公共導(dǎo)頻信道信號(hào)并耦合到搜索器電路；和由呼叫處理器電路處理來(lái)自讀出步驟的信號(hào)，以便提取指示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上活動(dòng)的預(yù)定比特，并且其中斷電步驟包括關(guān)閉通信設(shè)備的模擬接收機(jī)電路、搜索器電路和呼叫處理器電路以降低功耗，并且加電步驟包括給數(shù)字接收機(jī)電路和數(shù)字信號(hào)處理器電路加電，以便由通信設(shè)備監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道。
全文摘要
降低通信設(shè)備中功耗的方法,包括捕獲無(wú)線通信系統(tǒng)公共導(dǎo)頻信道上信號(hào)的捕獲步驟(204)。下一步驟包括檢測(cè)(206)在公共導(dǎo)頻信道上的信號(hào)內(nèi)指示無(wú)線通信系統(tǒng)尋呼信道上活動(dòng)的預(yù)定比特。當(dāng)在第二步驟中指示沒(méi)有尋呼信道活動(dòng)時(shí),最后一個(gè)步驟包括關(guān)閉(208)通信設(shè)備的電路部分以降低功耗,當(dāng)在第二步驟中指示尋呼信道活動(dòng)時(shí),下一步驟包括給通信設(shè)備的電路部分加電(210),以便由通信設(shè)備監(jiān)視指示活動(dòng)的那些尋呼信道。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1281319SQ0012107
公開(kāi)日2001年1月24日 申請(qǐng)日期2000年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月20日
發(fā)明者羅恩·羅特斯泰因, 羅伯特J·科克, 丹尼爾G·普賴斯比, 亞胡達(dá)·盧斯 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司