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
技術領域：
本發(fā)明涉及權利要求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(歐洲電信標準草案)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)”6.6和6.6.1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6.6章中，規(guī)定了移動站處于空閑模式時，當完成了服務小區(qū)選擇而且當開始服務小區(qū)重選擇任務時，應該盡可能快地同步到6個最強的非服務載波上并讀取BCCH信息。這種非服務載波通常分配給相鄰服務小區(qū)，但是也可以分配給正服務的服務小區(qū)。對于多頻移動站，最強的非服務載波可以屬于不同的頻段。這種BCCH信息通過BCCH載波廣播。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。每個服務小區(qū)分配這些信道的一個子集，定義為服務小區(qū)分配。BCCH載波是服務小區(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，其中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、以及接入授權信道。在6.6.1章中，更詳細地描述了移動站處于空閑模式時這種非服務的服務小區(qū)BCCH載波的監(jiān)視。為了使功耗最少，使用DRX(不連續(xù)接收)(即，當沒有尋呼塊時省電)的移動站應該在要求它們偵聽的尋呼塊的幀中監(jiān)視非服務的服務小區(qū)BCCH載波的信號強度。移動站應該在這個測量程序中包括當前服務的服務小區(qū)(移動站預占的服務小區(qū))的BCCH載波。因此，在每個尋呼塊中，接收電平測量抽樣可以在幾個非服務的服務小區(qū)BCCH載波上以及在服務載波上取得。因此，在所描述的系統(tǒng)中，使用DRX的移動站應該尋呼塊至少執(zhí)行7次功率測量。一般，一個尋呼塊包括4幀，而且移動站通常可以在非服務載波上每幀進行2次測量。在所給出的例子中，移動終端可以在第4幀之后采取省電模式。
本發(fā)明的一個目的是在移動無線系統(tǒng)中提供當移動無線站處于空閑模式并且正在執(zhí)行非服務的服務小區(qū)的載波監(jiān)視時降低功耗的方法，其中加速了在尋呼塊中的功率測量。
為了這個目的，權利要求的前序部分中定義的降低功耗方法具有權利要求1的特征部分中要求的特征特性。因此，避免了在尋呼塊的最后幀中進行功率測量，以便移動站可以在盡可能最短的時間內(nèi)采取省電狀態(tài)。因此，在這個階段中，實現(xiàn)了最佳功耗降低。
本發(fā)明基于這樣的見解當進行載波測量時，與諸如均衡這樣的任務相比對綜合器穩(wěn)定性的要求不太嚴格，由于這個事實可以得到很大的好處。因此，更多的載波測量可以擠在一幀中進行。此外，認識到無論如何最后的尋呼塊應該被讀取，但是應該避免在尋呼塊的最后幀中進行載波測量。
一個實施例在權利要求2中被提出。附加測量或多次測量因此可以在尋呼塊的最后幀之前的各幀中分布。
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小區(qū)或地帶中的移動無線站服務。服務小區(qū)被表示為六角形的結構。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是其最可能的服務基站，BS2到BS7是相鄰的基站或最可能的非服務基站。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。當移動無線站MS1漫游時，另一個基站可能變成服務基站。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)絡用戶(例如有線電話WPH)的公共交換電話網(wǎng)PSTN的關口。其它移動電話系統(tǒng)也可以連接到固定網(wǎng)絡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1900MHz頻段中工作的DCS 1800的US派生物)，這樣，系統(tǒng)可以是單、雙或三頻系統(tǒng)。另一種組合是E-GSM(擴展GSM)+DCS 1800+PCS。由ETSI(歐洲電信標準委員會)標準化的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，DCS 1800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域熟知的處理功能。另外表示的是接收信號強度指示器29，它用于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)射路徑相似的結構，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)機結構的重復。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備48，設備48被編程為能夠實現(xiàn)GSM系統(tǒng)中熟知的信令任務，以及基站內(nèi)部的控制任務。
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信道結構是傳輸邏輯業(yè)務和控制數(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、以及當被請求時授給移動站一個專用信號的接入授權信道。在對網(wǎng)絡達到頻率和時間同步之后，移動站從BCCH讀取系統(tǒng)和服務小區(qū)數(shù)據(jù)。所示的51-復幀可以在服務小區(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小區(qū)中用做參照，以便將它標志為相鄰服務小區(qū)。
圖6表示實現(xiàn)功率測量的現(xiàn)有技術定時圖。在所述Draft EuropeanTelecommunication Standard(歐洲電信標準草案)ETS 300 578的6.6和6.6.1章中，規(guī)定了移動站應該如何在空閑模式中監(jiān)視相鄰BCCH載波。在所給出的例子中，無線基站BS1所服務的移動無線站MS1已經(jīng)進行了最初的服務小區(qū)選擇并處于空閑模式。因此它應該監(jiān)視它的各相鄰基站。在GSM中，尋呼塊是四幀。在6.6.1章中，規(guī)定移動站應該至少執(zhí)行7次功率測量。通常，每幀實現(xiàn)兩次這樣的功率測量，在各幀間均勻分布。在圖6中，接收尋呼消息用“R”表示，由RSSI 29在單元28控制之下進行的測量用“M”表示。對于現(xiàn)有技術的測量方案，移動無線站只能在t＝t1時采取省電模式。
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。更多的測量被擠在較早的各幀中，而不是尋呼塊的最后幀中，在頻率綜合器30的穩(wěn)定能力之內(nèi)同時避免在尋呼信道PCH中收到的尋呼塊的最后幀中來進行。這樣做是因為當進行功率測量時比執(zhí)行均衡任務時對綜合器穩(wěn)定性的要求不太嚴格，即為了進行功率測量的目的，綜合器更快地處于穩(wěn)定情況，而仍然可以進行有意義的測量。移動無線站因此可以較早地采取省電模式，即在t＝t1’時刻。移動無線站也可以在尋呼塊的幀之間、在沒有完全用測量填充的幀中采取省電模式。這些幀是否將被完全填充是可選的，只要安排尋呼塊的最后幀不實行測量即可。
考慮到上述，本領域技術人員顯然可以在所附權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。
權利要求
1.在包括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，當移動無線站處于空閑模式中時降低功耗的方法包括如下步驟a)向移動無線站廣播系統(tǒng)消息，通知移動無線站有關包括尋呼信道在內(nèi)的控制信道的結構，b)移動無線站在要為它提供的尋呼信道塊開始時被上電，該塊在一個以上的時分多址幀中提供，而且該塊是一個包括至少兩個尋呼信道塊的多幀結構的一部分，這至少兩個尋呼信道塊對于同一移動無線站在時間上是分開的，以及c)移動無線站通過測量接收場強來監(jiān)視它的服務服務小區(qū)的廣播信道載波以及非服務相鄰服務小區(qū)的多個廣播信道載波，其特征在于，降低功耗方法還包括如下步驟d)在要為該移動站提供的尋呼塊的最后幀之前的各幀中，實行非均勻分布的場強測量，并且e)與使測量在要為該移動站提供的尋呼塊上均勻分布情況下所需的相比，至少提早一個時隙對移動無線站實行省電。
2.權利要求1中要求的降低功耗方法，其特征在于，在要為該移動站提供的尋呼塊的最后幀之前的給定幀中，實行比最后幀之前的其它幀更多的場強測量。
3.應用權利要求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。通過將測量擠塞在尋呼塊的較早幀中,避免了在尋呼塊的最后幀中進行相鄰服務小區(qū)BCCH載波的測量。因此,移動無線站可以在較早時刻采取省電模式。
文檔編號H04B7/26GK1256818SQ99800157
公開日2000年6月14日 申請日期1999年2月4日 優(yōu)先權日1998年2月20日
發(fā)明者E·勞倫特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司