專利名稱：用于無線基站節(jié)省功率的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用時分多址方案的無線移動通信系統(tǒng)，更具體涉及用于無線通信系統(tǒng)中的無線基站的節(jié)省功率的技術。
時分多址/時分雙工方案是TDMA方案的一種形式，其益處在于容易進行頻率管理，并且無需頻帶對或雙工器就能進行發(fā)送和接收，這是由于相同載波信號上的交替時隙被分配給前向和反向通信。TDMA/TDD方案的另一個益處是能夠僅在基站側進行分集。在日本TDMA/TDD已經被用于個人手提電話系統(tǒng)，在歐洲被用于數字歐洲無繩電話。
在無線移動通信系統(tǒng)中，無線基站和移動終端需要節(jié)省功率控制。由于發(fā)送無線信號一般消耗功率大，因此建議了幾種發(fā)送功率控制方法。
例如，在日本未經審查出版物No.7336291中公開了一種發(fā)送功率控制器。根據比特誤碼率和接收信號的電場級別進行發(fā)送功率控制。更具體地，在比特誤碼率低于閾值時或接收電場級別大于閾值時，發(fā)送功率被降低。
然而在分集-組合基站或高業(yè)務量的基站的情況下，難于進一步降低功率。分集-組合基站需要多個用于分集組合的接收分支，而高業(yè)務量基站需要多個無線收發(fā)信機，以應付大的業(yè)務量。因此接收機電路所需的功率消耗形成了基站整體功率消耗的更大部分，進而不能只是通過控制發(fā)送功率消耗來實現進一步降低功率消耗。
有大功率消耗量的基站在電源故障的情況下將快速用盡備用電源，進一步導致更多的熱量產生。
從TDMA方案的接收操作的角度看，仍然有足夠空間來降低基站的功率消耗。
本發(fā)明的一個目的是提供節(jié)省功率的方法和裝置，能夠基本降低無線基站的總功率消耗。
根據本發(fā)明的一方面，在使用時分多址(TDMA)格式的移動通信系統(tǒng)中，將一幀中的占用時隙和空閑時隙區(qū)分開，以產生一個鑒別信號，用于接收機的功率控制信號，根據鑒別信號在時隙的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換。在占用時隙期間將功率控制信號切換到第一狀態(tài)，并且在空閑時隙期間，將功率控制信號切換到第二狀態(tài)。
根據本發(fā)明的另一方面，無線基站包括一個無線部分，無線部分包括多個接收機和給無線部分供電的電源。另外，提供有一個鑒別器，鑒別一幀中的占用時隙和空閑時隙，以產生一個鑒別信號，以及一個控制器，用于根據鑒別信號在一個時隙的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換一個功率控制信號，其中功率控制信號使供電電源運作。
每個接收機可以包括一個模擬信號部分，模擬信號部分包括一個用于放大射頻模擬信號的射頻放大器，一個頻率轉換器，用于通過和本地振蕩信號混頻，將射頻模擬信號轉換為中頻模擬信號，和一個用于放大中頻模擬信號的中頻放大器；一個用于產生本地振蕩信號的頻率合成器；和一個調制解調器部分，包括一個解調器用于解調高頻模擬信號，以產生一個數字信號，和一個對數字信號解碼以產生接收數據的解碼器，在占用時隙期間，控制器切換功率控制信號到第一狀態(tài)，而在空閑時隙期間，切換功率控制信號到第二狀態(tài)。第一狀態(tài)使接收機上電，而第二狀態(tài)使接收機的模擬信號部分關閉電源，使頻率合成器和調制解調器部分處于備用模式。
綜上所述，由于無線基站的每個接收機都根據鑒別信號，在時隙中受到功率切換控制，無線基站的總的功率消耗同現有技術相比能被降低。這種功率消耗的降低能夠防止在電源故障的情況下，備用電池快速耗盡。另外，功率消耗的降低也降低了熱量的產生。


圖1是一個框圖，表示在根據本發(fā)明的實施例的收發(fā)機中所使用的功率節(jié)省電路。
圖2表示根據實施例的TDMA/TDD幀中的功率節(jié)省電路的操作的圖。
圖3是一個草圖，表示根據本發(fā)明另一個實施例的接收機部分。
參考圖1，無線基站提供有包括多個和天線相連接的接收機和發(fā)送機的無線系統(tǒng)101。在這個實施例中，為4個信道ch1-ch4中的每一個提供了一個發(fā)送機和接收機對。每個發(fā)送機TX發(fā)送從調制器102輸入的中頻信號產生的相應信道的射頻信號。每個接收機RX接收一個射頻信號，并將其轉換成一個中頻信號輸出到解調器103。另外，無線系統(tǒng)101的每個接收機RX輸出一個相應信道的接收信號強度信號RSSI給TDMA控制器104。TDMA控制器104在處理器的控制下執(zhí)行無線基站的TDMA/TDD控制。
無線基站還被提供有控制/通信信道鑒別器105，通信ON/OFF鑒別器106，發(fā)送/接收時間鑒別器107，和邏輯電路108，為每個信道形成一個供電時隙鑒別器。
控制/通信信道鑒別器105根據接收頻率鑒別控制信道和通信信道，并輸出一個鑒別信號D1。如所已知的，控制信道的控制時隙被用于鏈接信道建立階段和業(yè)務信道建立階段。在控制時隙的預定時間傳送必要的控制信號。這里控制時隙被分別分配給發(fā)送和接收時間周期的第一時隙。因此每個接收機在預定的時間間隔接收控制信號。當在控制信道接收時，鑒別信號D1是邏輯高。當在通信信道接收時，鑒別信號D1是邏輯低。
通信ON/OFF鑒別器106根據接收信號強度RSSI的幅度，在每個通信時隙鑒別通信的存在與否，并輸出一個鑒別信號D2。當接收信號強度在一個通信時隙大于或等于預定閾值時，判定通信是在通信時隙進行的，因此鑒別信號D2處于邏輯高。當在通信時隙接收信號強度RSSI低于預定閾值時，就判定通信不是在通信時隙進行的，也就是通信時隙是空閑。在這種情況下，鑒別信號D2是邏輯低。
發(fā)送/接收時間鑒別器107根據幀時間信號FRM鑒別發(fā)送時間和接收時間，并輸出一個鑒別信號D3。由于在一個TDMA/TDD幀中，前4個時隙被分配給發(fā)送而剩余4個時隙被分配給接收，可以由邏輯電路和在幀時間信號FRM操作的時間計數器形成發(fā)送/接收時間鑒別器107。在發(fā)送期間鑒別信號D3處于邏輯底，而在接收期間處于邏輯高。
控制/通信信道鑒別器105和通信開/關鑒別器106最好用軟件實現。例如，這樣的鑒別功能可以由運行相應程序的程序控制處理器實現。另外，TDMA控制器104可以包括這些功能。
相應的鑒別信號D1,D2，和D3輸出到邏輯電路108。邏輯電路108根據鑒別信號D1,D2,D3，判斷功率是否應當被提供給無線系統(tǒng)101的接收機和發(fā)送機。更具體地，邏輯電路108有邏輯功能，被定義為在接收周期，所有可能鑒別信號D1,D2,D3的輸出Cps的狀態(tài)，如隨后的表中所示。
表
電源控制器109為每個信道輸入邏輯電路108的輸出Cps。并向無線系統(tǒng)101輸出發(fā)送機和接收機電源控制信號對，TXC和RXC。根據電源控制信號對TXC和RXC，電源給無線系統(tǒng)101的相應發(fā)送機和接收機供電。更具體地，在Cps=1的情況下，電源提供給相應的接收機，以在時隙進行接收操作。在Cps=0的情況下，不給相應的接收機供電。因此能夠進一步實現降低功率消耗。
在這個實施例中，每個接收機包括一個模擬部分，由射頻放大器，混頻器和中頻放大器組成。如后面所述，它可以包括解調器103，并進而包括一個解碼器，除非在時隙中切換開關時出現了任何故障。
參考圖2,5毫秒的TDMA/TDD幀由8個時隙組成，每個0.625毫秒，包括240比特。前4個時隙T1-T4被分配給發(fā)送，后4個時隙R1-R4分配給接收。另外，時隙T1和R1用作控制信道的控制時隙，而剩余的時隙T2-T4和R2-R4被用于通信信道。控制時隙包括前綴，信道標志，源標志碼，目的標識碼和其它必須信息。通信時隙包括前綴，信道標識，用戶數據和其它所需信息。
假設第三時隙R3被分配用于信道CH1的通信?？刂?通信信道鑒別信號D1在控制時隙R1的時間變?yōu)檫壿嫺撸鐖D2(a)所示。通信ON/OFF鑒別信號D2在時隙R3的時間變?yōu)檫壿嫺撸鐖D2(b)所示。由于如圖2(c)所示，T/R時間鑒別信號D3在接收時間處于邏輯高，邏輯電路108的輸出在Cps根據邏輯功能在時隙R1和R3的時間變?yōu)檫壿嫺撸缟媳硭觥?br> 因此，信道的電源控制信號RXC改變?yōu)檫壿嫺?，并且以和圖2(e)所示的邏輯電路108的輸出在Cps同樣的時序給相應的接收機供電。換言之，只有邏輯電路108的輸出Cps變?yōu)檫壿嫺邥r，才給接收機供電。更通俗地，無線系統(tǒng)101的每個接收機根據邏輯電路108的輸出Cps在時隙中切換ON和OFF，從而降低無線基站的功率消耗。
參考圖3，無線系統(tǒng)101的每個接收機RX包括一個接收部分301，頻率合成器302，和調制解調器部分302。在這個實施例中，對接收部分301進行功率ON和OFF控制，而對頻率合成器302和調制解調器部分303進行功率增/減控制。
接收部分301將射頻信號轉換為中頻信號，并將其輸出到調制解調器部分303。調制解調器部分303輸出數字接收數據給和圖1所示的一樣的TDMA控制器304。
接收機RX被提供有每個信道的供電時隙鑒別器305，它由控制/通信信道鑒別器105，通信ON/OFF鑒別器106，發(fā)送/接收時間鑒別器107和邏輯電路108組成，如圖1所示。供電時隙鑒別器305的輸出Cps使電源控制器306產生一個接收功率電源控制信號RXC。根據電源功率控制信號RXC，電源307給接收部分301，頻率合成器302和調制解調器部分303供電。進一步給電源提供備用電池以備急用。
根據電源控制信號RXC給接收部分301供電或斷電。根據同一個供電控制信號對頻率合成器302和調制解調部分303供電或斷電。當上電時，它們被正常供電，而當斷電時它們轉為備用狀態(tài)。
更具體地，接收部分301由射頻放大器401，混頻器402，和中頻放大器403組成。射頻放大器401放大接收的RF信號而混頻器402將接收RF信號和頻率合成器302產生的本地振蕩信號混頻，以產生中頻信號。換言之，混頻器402是一個頻率變換器。中頻放大器403放大中頻信號并將它輸出給調制解調器部分303。允許這些電路部件401-403在時隙中切換ON和OFF。天線開關電路和RSSI檢測電路被包括在接收部分301中。
調制解調器部分303由解調器404和解碼器405組成。根據電源控制信號RXC對解調器404和解碼器405供電或斷電，斷電時預定空閑電流分別流經頻率合成器302，解調器404，解碼器405，它們被快速啟動。因此和功率ON/OFF的情況一樣降低了功率消耗。
通常頻率合成器302被用于發(fā)送和接收。因此，從實際應用的觀點看，不是將頻率合成器開和關，而是增加或減少。
相反，有可能接收部分301，頻率合成器302和調制解調部分303都根據電源控制信號RXC被提高或降低功率。
由控制/通信信道鑒別器105，通信ON/OFF鑒別器106，發(fā)送/接收時間鑒別器107和邏輯電路108組成的供電時隙鑒別器305最好用軟件和/或大規(guī)模集成電路實現。
本發(fā)明可用于TDMA方案，而不僅限于TDMA/TDD格式。
根據本發(fā)明，由于無線基站的每個接收機根據供電時隙鑒別器的輸出Cps上電/斷電或提高/降低，所以無線基站的總功率消耗與現有技術相比能夠降低。這種功率消耗的降低防止備用電池在電源故障的情況下快速耗盡。另外，功率消耗降低也減少了熱量的產生。
權利要求
1．在使用時分多址(TDMA)格式的移動通信系統(tǒng)中，用于無線基站節(jié)省功率的方法，其特征在于步驟a)鑒別一幀中占用時隙和空閑時隙，以產生一個鑒別信號；和b)根據鑒別信號，在時隙中的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間為接收機切換一個功率控制信號。
2．根據權利要求1的節(jié)省功率的方法，其中步驟b包括以下驟在占用時隙期間將功率控制信號切換到第一狀態(tài)；和在空閑時隙期間將功率控制信號切換到第二狀態(tài)。
3．根據權利要求1的節(jié)省功率方法，其特征在于，第一狀態(tài)使接收機上電而第二狀態(tài)使接收機斷電。
4．根據權利要求2的節(jié)省功率方法，其特征在于，第一狀態(tài)使接收機上電，而第二狀態(tài)使接收機處于備用狀態(tài)。
5．根據權利要求1-4任意之一的節(jié)省功率的方法，其中移動通信系統(tǒng)采用多信道時分多址/時分雙工(TDMA/TDD)格式，無線基站包括多個對應于不同信道的接收機和發(fā)送機對，其中步驟a)包括步驟根據TDMA/TDD格式鑒別控制信道和通信信道，以產生第一鑒別信號；根據每一時隙的接收信號強度鑒別通信的存在與否，以產生第二鑒別信號；根據TDMA/TDD格式鑒別發(fā)送時間和接收時間，以產生第三鑒別信號；和從第一到第三鑒別信號來計算鑒別信號。
6．在使用時分多址格式的移動通信系統(tǒng)中，用于無線基站的節(jié)省功率裝置，其特征在于，一個用于鑒別一幀中占用時隙和空閑時隙，以產生一個鑒別信號的鑒別器；和一個控制器，用于根據鑒別信號在時隙的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間，切換接收機的功率控制信號。
7．根據權利要求6的節(jié)省功率的裝置，其中在占用時隙期間控制器將功率控制信號切換到第一狀態(tài)，并且在空閑時隙期間，將功率控制信號切換到第二狀態(tài)。
8．根據權利要求7的節(jié)省功率裝置，其中第一狀態(tài)使接收機上電，而第二狀態(tài)使接收機斷電。
9．根據權利要求7的節(jié)省功率裝置，其中第一狀態(tài)使接收機上電，而第二狀態(tài)使接收機處于備用模式。
10．根據權利要求6-9任意之一的節(jié)省功率裝置，其中移動通信系統(tǒng)使用多信道時分多址/時分雙工格式，而無線基站包括多個對應于不同信道的接收機和發(fā)送機對，其中鑒別器包括第一鑒別器，用于根據TDMA/TDD格式鑒別控制信道和通信信道，以產生第一鑒別信號；第二鑒別器，用于根據每個時隙的接收信號強度鑒別通信的存在與否，以產生第二鑒別信號；第三鑒別器，用于根據TDMA/TDD格式鑒別接收時間和發(fā)送時間，以產生第三鑒別信號；和一個邏輯計算器，用于從第一到第三鑒別信號計算一個鑒別信號。
11．在使用時分多址格式的移動通信系統(tǒng)中的無線基站，包括包括多個接收機的一個無線部分；和給無線部分供電的電源，其特征在于一個鑒別器，用于鑒別一幀中的占用時隙和空閑時隙，以產生一個鑒別信號；和一個控制器，用于根據鑒別信號在一個時隙的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換功率控制信號，其中功率控制信號使電源操作。
12．根據權利要求11的無線基站，其中在占用時隙期間控制器切換功率控制信號到第一狀態(tài)，而在空閑時隙期間切換功率控制信號到第二狀態(tài)。
13．根據權利要求12的無線基站，其中第一狀態(tài)使接收機上電，而第二狀態(tài)使接收機斷電。
14．根據權利要求12的無線基站，其中第一狀態(tài)使接收機上電，而第二狀態(tài)使接收機處于備用模式。
15．根據權利要求11-14任意之一的無線基站，其中每個接收機包括一個模擬信號部分，包括用于放大射頻模擬信號的射頻放大器，頻率轉換器，用于通過和本地振蕩信號混頻，將射頻模擬信號轉換為中頻模擬信號，和一個用于放大中頻模擬信號的中頻放大器；一個用于產生本地振蕩信號的頻率合成器；和一個調制解調器部分，一個解調器用于解調高頻模擬信號，以產生一個數字信號，和一個對數字信號解碼以產生接收數據的解碼器，其中在占用時隙期間，控制器切換功率控制信號到第一狀態(tài)，而在空閑時隙期間，切換功率控制信號到第二狀態(tài)。
16．根據權利要求15的無線基站，其中第一狀態(tài)使接收機上電；并且第二狀態(tài)使接收機的模擬信號部分斷電，使頻率合成器和調制解調器部分處于備用模式。
17．根據權利要求6的節(jié)省功率裝置，其中接收機包括一個模擬信號部分，包括用于放大射頻模擬信號的射頻放大器，頻率轉換器，用于通過和本地振蕩信號混頻，將射頻模擬信號轉換為中頻模擬信號，和一個用于放大中頻模擬信號的中頻放大器；一個用于產生本地振蕩信號的頻率合成器；和一個調制解調器部分，包括一個用于解調高頻模擬信號，以產生一個數字信號的解調器，和一個對數字信號解碼以產生接收數據的解碼器，其中在占用時隙期間，控制器切換功率控制信號到第一狀態(tài)，而在空閑時隙期間，切換功率控制信號到第二狀態(tài)。
18．根據權利要求17的節(jié)省功率裝置，其中第一狀態(tài)使接收機上電；和第二狀態(tài)使接收機的模擬信號部分斷電，使頻率合成器和調制解調器部分處于備用模式。
全文摘要
在TDMA通信系統(tǒng)的無線基站中,鑒別一幀中的占用時隙和空閑時隙以產生一個鑒別信號。接收機的功率控制信號根據鑒別信號在時隙中的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換。在占用時隙期間,功率控制信號切換到第一狀態(tài),而在空閑時隙切換到第二狀態(tài)。
文檔編號H04B7/26GK1223534SQ98123810
公開日1999年7月21日 申請日期1998年10月27日 優(yōu)先權日1997年10月28日
發(fā)明者長島克哉 申請人:日本電氣株式會社