專利名稱：數(shù)字移動無線系統(tǒng)中降低功耗的方法和移動無線站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分中定義的數(shù)字移動無線系統(tǒng)中降低功耗的方法。
本發(fā)明還涉及移動無線站。
這種降低功耗的方法在ETSI于1997年3月公布的Draft EuropeanTelecommunication Standard(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)草案)ETS 300 578 NinthEdition(第9版)“GSM Digital cellular telecommunicationssystem(phase 2)；Radio subsystem link control(GSM數(shù)字蜂窩電信系統(tǒng)(第2階段)；無線子系統(tǒng)鏈路控制)(GSM 05.08)”8.1.3章中描述。通常，在數(shù)字移動無線系統(tǒng)中，例如GSM系統(tǒng)，使用RF功率控制使移動站或基站子系統(tǒng)所需的發(fā)射功率最小，同時保持無線鏈路的質(zhì)量。通過最小化發(fā)射功率電平，降低了同頻用戶的干擾。此外，在移動站，重要的是節(jié)省功率，因為增加電池壽命就延長了通話時間和待機時間。對于后一個原因，移動站的制造商正在不斷努力降低移動站的功耗。在所述ETSI文件的8.1.3章中，規(guī)定了移動站處于專用模式時，即當(dāng)移動站分配到業(yè)務(wù)信道或?qū)Ｓ每刂菩诺罆r，應(yīng)該在相鄰服務(wù)小區(qū)的BCCH載波上進行接收信號強度測量。這種BCCH載波是廣播控制信道，用于按收發(fā)基站逐個地廣播有關(guān)收發(fā)基站的一般信息。其中在GSM中，定義了無線頻道，對系統(tǒng)可用的所有無線頻道分配了號碼。每個服務(wù)小區(qū)分配這些信道的一個子集，定義為服務(wù)小區(qū)分配。BCCH載波是服務(wù)小區(qū)分配中的特殊無線頻道，用于傳輸同步信息和所述一般信息，包括所謂公共控制信道的組織，例如用于在移動站和GSM網(wǎng)絡(luò)之間建立無線鏈路的尋呼信道、隨機接入信道、以及接入授權(quán)信道。在8.1.3章中，描述了移動站應(yīng)該在輪轉(zhuǎn)的TDMA(時分多址)幀中對相鄰服務(wù)小區(qū)載波進行至少一次功率測量。測量通過控制信道報告給無線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)可以基于這些測量及/或基于移動站及/或無線網(wǎng)絡(luò)中的其它測量，進行越區(qū)切換判決。所描述的方法對于移動站的功率節(jié)省并不是最佳的。
本發(fā)明的一個目的是在移動無線系統(tǒng)中提供當(dāng)移動無線站處于專用模式時降低功耗的方法，其中相鄰服務(wù)小區(qū)的功率測量被優(yōu)化。
為了這個目的，權(quán)利要求的前序部分中定義的降低功耗方法具有權(quán)利要求1的特征部分中要求的特征特性。因此，移動站可以在更長的時間段內(nèi)省電，以便得到更多的功率節(jié)省。
本發(fā)明基于這樣的見解移動站硬件的最佳使用，即較快的綜合器穩(wěn)定性，以及實行每幀最佳次數(shù)的測量，產(chǎn)生了使更多的測量擠在單幀中的可能性，因此，其它幀可以包含較少的功率測量或甚至根本沒有功率測量。在這些“靜默”的時間段中，移動站可以采取省電模式。因此，當(dāng)使用GSM標(biāo)準(zhǔn)就得到了更多的功率節(jié)省，并因此得到移動站更長的通話時間和待機時間。已認(rèn)識到，所要求獲得保護的方法違反GSM標(biāo)準(zhǔn)，但是可以建議修改標(biāo)準(zhǔn)。此外，權(quán)利要求1中提出的更最佳方法可以優(yōu)選地在未來的移動無線標(biāo)準(zhǔn)中使用。
實施例在獨立權(quán)利要求中要求權(quán)利。
現(xiàn)在以舉例的方式，參考所附的圖描述本發(fā)明，其中

圖1示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字移動無線系統(tǒng)，圖2表示根據(jù)本發(fā)明的移動無線站的框圖，圖3表示無線基站的框圖，圖4表示TDMA幀，圖5表示通過物理信道傳輸?shù)倪壿嬓诺澜M合，圖6表示實現(xiàn)功率測量的現(xiàn)有技術(shù)定時圖，以及圖7表示一個說明根據(jù)本發(fā)明的降低功耗方法的定時圖。
所有圖中，相同的參照號用于相同的特性。
圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字移動無線系統(tǒng)1，包括多個基站BS1、BS2、BS3、BS4、BS5、BS6和BS7，為它們所覆蓋的無線服務(wù)小區(qū)或地帶中的移動無線站服務(wù)。服務(wù)小區(qū)被表示為六角形的結(jié)構(gòu)。移動無線站MS1和MS2在圖1中表示。移動無線站靠近無線基站BS1，使得BS1是其最可能的服務(wù)基站，BS2到BS7是相鄰的基站或最可能的非服務(wù)基站。自移動無線站MS1的虛線表示移動無線站MS1可以在整個移動無線系統(tǒng)1中漫游。當(dāng)移動無線站MS1漫游時，另一個基站可能變成服務(wù)基站。還表示的是一個基站控制器BSC，它連接到多個基站，在所給出的例子中是無線基站BS1、BS5和BS6?；究刂破鰾SC連接到移動交換中心MSC，其它基站控制器也可以連接到該MSC。一些移動交換中心具有到固定網(wǎng)絡(luò)用戶(例如有線電話WPH)的公共交換電話網(wǎng)PSTN的關(guān)口。其它移動電話系統(tǒng)也可以連接到固定網(wǎng)絡(luò)PSTN。不同運營商經(jīng)營的移動電話系統(tǒng)可以覆蓋地理上分離或重疊的區(qū)域，而且可以共享相同的頻段或在不同頻段中操作。頻率被分配給不同的運營商，以便各個系統(tǒng)基本上不互相干擾。這種數(shù)字移動無線系統(tǒng)1可以是在900MHz頻段中操作的GSM系統(tǒng)及/或在1800MHz頻段中操作的DCS 1800系統(tǒng)，或者相同或不同運營商操作的系統(tǒng)的任意組合。在所給的例子中，移動無線系統(tǒng)是GSM及/或DCS 1800系統(tǒng)及/或PCS系統(tǒng)(在美國的1900MHz頻段中操作的DCS 1800的派生物)，這樣，系統(tǒng)可以是單、雙或三頻系統(tǒng)。組合也可以是E-GSM(擴展GSM)+DCS 1800+PCS。由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會)標(biāo)準(zhǔn)化的GSM系統(tǒng)是具有兩個25MHz頻段的數(shù)字移動無線系統(tǒng)由移動站向網(wǎng)絡(luò)發(fā)射的890-915MHz上行鏈路頻段，以及由基站向移動站發(fā)射的935-960下行鏈路頻段，這些頻段內(nèi)的頻道具有200kHz帶寬。移動站和基站之間的無線通信是具有45MHz雙工間隔的全雙工方式。GSM系統(tǒng)具有124個激活頻道，已經(jīng)給定了絕對的無線頻道號ARFCN。因此，上行鏈路和下行鏈路頻段中的頻率分別被定義為890MHz+0.2MHz*n，和上行鏈路信道的頻率+45MHz。無線服務(wù)小區(qū)通常具有1到16個頻率，可以基于FDMA(頻分多址)分配給服務(wù)小區(qū)中的移動站。在所謂E-GSM(擴展GSM)中，有174個頻道。在DCS 1800中，上行鏈路占據(jù)1710-1785MHz頻段，下行鏈路占據(jù)1805-1880頻段，雙工間隔是95MHz。頻道帶寬是200MHz，DCS1800具有374個頻道。為了與E-GSM和GSM區(qū)分，DCS 1800的ARFCN在512到885的范圍中。在所有這些系統(tǒng)中，物理無線信道資源基于FDMA和TDMA(時分多址)來分配。在TDMA中，每個頻率還細分為八個不同的時隙，編號為從0到7，其每個可以分配給一個移動電話訂戶或用戶。一組八個時隙構(gòu)成一個物理幀，在GSM中持續(xù)時間為4.615毫秒。GSM系統(tǒng)的更詳細描述，參考手冊“An Introduction to GSM(GSM簡介)”S.M.Redl等，Artech House，Inc，1995，pp.71-77，86-100，111，及163-165。
圖2表示了根據(jù)本發(fā)明的移動無線站MS1的框圖。移動無線站MS1包括天線20，通過雙工器21連接到接收路徑和發(fā)射路徑。接收路徑包括RF放大器和濾波器22、下變頻器23以及解調(diào)器24，發(fā)射路徑包括調(diào)制器25、上變頻器26、功率放大器27。解調(diào)器和調(diào)制器24和25連接到基帶及話音處理和控制單元28，后者包括例如數(shù)字信號處理器、可編程存儲器以及隨機訪問存儲器、輸入/輸出端口這樣的組件，后者控制移動無線站MS1中的組件以及其它本領(lǐng)域熟知的處理功能。另外表示的是接收信號強度指示器29，測量接收無線信道的場強，該指示器29被連接在無線部分和控制單元28之間，以及用于調(diào)節(jié)所需無線信道的可控頻率綜合器30、麥克風(fēng)31和揚聲器32。對于其它的接收和發(fā)射路徑33和34，具有與所描述的接收和發(fā)射路徑相似的結(jié)構(gòu)，移動無線站可以是多頻段站，例如能夠接收GSM和DCS 1800信號的雙頻站或能夠接收來自三個不同系統(tǒng)信號的三頻站。在移動站MS1中，包括所示模塊的集成電路和其它電路可以由單元28來實行省電以便降低功耗。在最后，將描述根據(jù)本發(fā)明的功耗降低。
圖3表示了無線基站BS1的框圖，其中包括多個收發(fā)機，其中一個收發(fā)機被更詳細地表示。所示的收發(fā)機包括一條接收路徑，其中包括RF放大器/濾波器40以及下變頻器41；并包括一條發(fā)射路徑，其中包括上變頻器42和功率放大器43，該放大器/濾波器以及功率放大器被連接到雙工器44，再連接到天線45。其它的變頻器47以及變頻器之間的虛線表示相同收發(fā)機結(jié)構(gòu)的重復(fù)。所有變頻器通過解調(diào)器和調(diào)制器(未詳細表示)連接到可編程的計算機設(shè)備48，設(shè)備48被編程為能夠?qū)崿F(xiàn)GSM系統(tǒng)中熟知的信令任務(wù)，以及基站內(nèi)部的控制任務(wù)。
圖4表示TDMA幀F(xiàn)R。在所給出例子中，編號為1的時隙分配給一個移動無線站。為了節(jié)省功率，移動站至少在編號為2到7和0的中間時隙中關(guān)掉它的發(fā)射機。在GSM中，上行鏈路和下行鏈路時隙偏移三個時隙。因此，全雙工操作基于TDD(時分雙工)而被實現(xiàn)。所描述的頻率和時隙的物理FDMA/TDMA信道結(jié)構(gòu)是傳輸邏輯業(yè)務(wù)和控制數(shù)據(jù)的手段。
圖5表示通過物理信道傳輸?shù)倪壿嬓诺澜M合。邏輯信道、業(yè)務(wù)和控制信道被映射到所示的物理信道。所示的是邏輯信道組合的51幀復(fù)幀信令幀，在下行鏈路方向的物理信道上傳輸。為了移動站對于移動無線網(wǎng)的最初同步，51-復(fù)幀包括編號0幀中的頻率校正信道F以及緊接的幀中的同步信道。幀2-5傳輸BCCH數(shù)據(jù)、從無線基站向移動站廣播的系統(tǒng)消息，幀6-9傳輸公共控制信道，例如用于尋呼移動站的尋呼信道PCH、以及當(dāng)被請求時授給移動站一個專用信號的接入授權(quán)信道。在對于網(wǎng)絡(luò)達到頻率和時間同步之后，移動站從BCCH讀取系統(tǒng)和服務(wù)小區(qū)數(shù)據(jù)。所示的51-復(fù)幀可以在服務(wù)小區(qū)可用的任何頻率上發(fā)射，但是總是在編號為0的時隙中發(fā)射。因此，移動站總是可以容易地找到同步信息和系統(tǒng)廣播消息。用以發(fā)射這種組合的頻率在相鄰服務(wù)小區(qū)中用做參照，以便將它標(biāo)志為相鄰服務(wù)小區(qū)，即相鄰服務(wù)小區(qū)中的移動站在這個頻率上在時隙0中執(zhí)行周期性測量。
圖6表示實現(xiàn)功率測量的現(xiàn)有技術(shù)定時圖。在所述Draft EuropeanTelecommunication Standard(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)草案)ETS 300 578的8.1.3章中，規(guī)定了移動站應(yīng)該如何在專用模式中進行相鄰服務(wù)小區(qū)BCCH載波的功率測量，即場強測量。規(guī)定了處于專用模式中的移動站MS1應(yīng)該在測量周期的每個TDMA幀F(xiàn)R中至少進行一次相鄰服務(wù)小區(qū)的功率測量。測量結(jié)果通過有關(guān)的信道報告給移動無線網(wǎng)。從節(jié)省功率的觀點來看，這種測量方案不是很有效的。在圖6中，“R”表示接收和均衡正在服務(wù)的服務(wù)小區(qū)(在所給出的例子中該服務(wù)小區(qū)被無線基站BS1覆蓋)時隙中收到的突發(fā)，“T”表示服務(wù)的服務(wù)小區(qū)中移動無線站的突發(fā)發(fā)送，而“M”表示相鄰服務(wù)小區(qū)BCCH載波的功率測量。通過BCCH，通知移動無線站MS1這些相鄰BCCH載波。
圖7表示了一個定時圖，說明根據(jù)本發(fā)明的降低功耗方法。在頻率綜合器30的穩(wěn)定能力之內(nèi)，盡可能多的功率測量被擠在單幀中。在一個實施例中，幀F(xiàn)R1中進行兩次功率測量，緊接著的幀F(xiàn)R2中沒有功率測量。因此，無線電路可以在時間段PDN中省電，以便實現(xiàn)功率節(jié)省。如果三次功率測量可擠在一個單幀中，下面兩個連續(xù)幀可以沒有功率測量，而且移動站在這些幀中可以采取省電模式。因此，可以得到甚至更多的功率節(jié)省?？偟膩碚f，仍然可以安排測量突發(fā)盡可能均勻分布，盡管自由度數(shù)隨可以擠入單幀的附加測量數(shù)而增加。因此，得到了接近目前GSM標(biāo)準(zhǔn)的一種機制。專用模式可以是呼叫模式或?qū)Ｓ眯帕钅Ｊ健?br> 考慮到上述，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)進行各種修改，因此本發(fā)明不限于所提供的例子。
權(quán)利要求
1.在一個包括以射頻載波上的時隙幀形式提供的頻分和時分無線資源的數(shù)字移動無線系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括至少一個無線基站和多個移動無線站，當(dāng)移動無線站處于專用模式中時降低功耗的方法包括如下步驟a)在報告時間段中，由移動無線站對無線基站所覆蓋的服務(wù)小區(qū)(這是為移動無線站服務(wù)的服務(wù)小區(qū)的相鄰服務(wù)小區(qū))的相鄰信道載波進行功率測量，其特征在于，降低功耗方法還包括如下步驟b)在移動無線站的射頻硬件允許之下進行每幀最佳數(shù)目的功率測量，以便得到有意義的測量抽樣，c)非均勻地分布在報告時間段的幀中的功率測量，以及d)在如果每幀的功率測量在報告時間段的各幀中均勻分布時可能需要實現(xiàn)功率測量的時間段中，對移動無線站省電。
2.權(quán)利要求1中要求的降低功耗方法，其特征在于，功率測量每n幀進行一次，n是一個整數(shù)，在其它幀中得到功耗降低。
3.權(quán)利要求2中要求的降低功耗方法，其特征在于，n等于二。
4.權(quán)利要求1中要求的降低功耗方法，其特征在于，最大數(shù)目的測量被擠在每個單幀中，并提供在報告時間段內(nèi)總體上盡可能均勻地分布所需數(shù)目的測量，以便產(chǎn)生最大數(shù)目的不實行測量的幀。
5.權(quán)利要求1中要求的降低功耗方法，其特征在于，專用模式是呼叫模式。
6.權(quán)利要求1中要求的降低功耗方法，其特征在于，專用模式是這樣一種模式專用信道被分配給移動無線站，以用于在移動無線站和包括無線基站的網(wǎng)絡(luò)之間建立呼叫或交換專用信息。
7.應(yīng)用權(quán)利要求1中要求的方法的移動無線站。
全文摘要
建議了在數(shù)字移動無線系統(tǒng)中為移動無線站降低功耗的方法。在移動無線站應(yīng)該在相鄰服務(wù)小區(qū)的BCCH載波上進行功率測量的移動無線站專用模式中,在移動無線站所包含的頻率綜合器的穩(wěn)定能力之內(nèi),在單幀中擠塞入盡可能多的測量。接下去的幀中不進行功率測量。在不進行功率測量的時間間隔中,移動無線站采取省電模式,以便實現(xiàn)相當(dāng)大的功率節(jié)省。
文檔編號H04B7/26GK1262819SQ99800155
公開日2000年8月9日 申請日期1999年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月20日
發(fā)明者E·M·F·勞倫特, V·G·德隆 申請人:皇家菲利浦電子有限公司