CN1293839A - 时隙寻呼环境中的自适应重捕获时间 - Google Patents

Abstract

一种自适应确定导频信号重捕获时间的方法和电路。搜索器子系统(55)测量导频信号的相位。控制处理器(62)测量导频信号相移位,将测定的值与偏移门限相比较,并且如果测定值不大于偏移门限,那么减小重捕获时间。控制处理器(62)可将重捕获时间与最小重捕获时间相比较,而且如果重捕获时间大于最小重捕获时间,那么减小重捕获时间。此外,如果测定值大于所述偏移门限,那么控制处理器(62)将重捕获时间增加到最大重捕获时间。

Description

时隙寻呼环境中的自适应重捕获时间

发明领域

本发明涉及无线通信装置。特别是，本发明涉及自适应地确定在时隙(slotted)寻呼环境中执行重捕获(reacquisition)导频信号所需的时间的新颖和经改进方法和装置。

相关技术的描述

在多数无线通信系统中，移动接收机只是偶尔有效。例如，在采用时隙寻呼的无线通信系统中，基站发送被时分为重复时隙周期(cycle)的寻呼信道。与基站相关的每个移动接收机一般只监测在每个时隙周期中的单一个时隙。在非分配时隙期间，移动接收机保持空闲状态，其中基站不向该移动接收机发送任何消息，但是可在它们的各自分配的时隙内向其他移动接收机发送消息。在空闲状态下，移动接收机可执行任何动作，而不要求与基站协调。一般，移动接收机用在非分配的时隙期间内的大多数空闲时间来通过从一个或多个元件(诸如用于接收来自基站的信号的那些元件)中除去功率，减小功率消耗。

在现有技术中通常将这种减小的功率消耗模式称为“睡眠”模式。一般，移动接收机将在它的分配时隙之前的某时从该睡眠模式“唤醒(wake up)”，重捕获基站的导频信号，从而重新将它直接的内部定时于基站的同步，而且可执行准备在它的下一个分配时隙开始的时候接收消息所需的任何其他动作。在美国专利号5，392，287(发明名称为“减小在移动通信接收机中的功率消耗的装置和方法”，已转让给本发明的受让人并作为参考资料在此引入)中给出无线通信系统的一个例子，其中它根据上述原理进行操作。

在移动接收机相对于基站移动的动态环境中，导频信号到达移动接收机的时间将快速变化。这在CDMA系统中特别成问题，如在美国专利号4，901，307(发明名称为“运用卫星或地面中继站的扩展频谱多路访问通信系统”，已转让给本发明的受让人并作为参考资料在此引入)中所述。在例如上述专利中所述的CDMA系统中，导频信号到达移动接收机的时移导致在PN扩展码中的导频信号的位置相对于移动接收机而变化。在移动期间移动接收机处于“睡眠”模式的时间越长，实际导频信号的到达时间与由移动接收机内部的空转(freewheeling)内部定时器测得的预计导频信号达到时间相差得就越远。于是，在如上所述的CDMA中，当移动接收机处于“熟睡(asleep)”(即，不去扩展导频信号)，由移动接收机接收到的实际导频信号可能偏移一个或多个PN码片，导致当移动接收机“觉醒(awake)”重捕获导频信号时，由于实际导频信号到达时间不与预计导频信号到达时间匹配，重捕获过程就越长。

在这样的动态环境中，在分配时隙开始之前的移动接收机的唤醒时间必须足够长，从而允许移动接收机及时地重捕获已动态偏移的导频信号。在上述美国专利号5，392，287中，在发生下一个分配时隙之前，移动接收机唤醒时间短暂但是固定的。通常，在现有技术中该时间被称为“重捕获时间”。凭经验说，已确定该固定重捕获时间大约为80ms。移动接收机重捕获导频信号来分配时隙开始之前，在它的重捕获期间将它的内部时间与基站的内部时间校准。在待批美国专利申请号08／696，769(1996年8月14日申请，发明名称为“快速重捕获导频信道的系统和方法”，已转让给本发明的受让人并作为参考资料在此引入)中已描述示例重捕获方法。

在上述专利中，成功重捕获导频信道的时间大致上与移动接收机接收到的实际导频信号相对于预计导频信号到达时间的偏移成正比。于是，实际导频信号偏移越多，重捕获它所需的时间越长。结果，如果使用在发生下一个分配时隙之前的固定唤醒时间，那么它必须足够长，从而允许接收导频信号的“最坏情况”偏移处在移动接收机进入睡眠模式的时间和它醒来的时间之间。否则，如果移动接收机在分配时隙开始之前还没有重捕获导频信号，那么它可能丢失基站在该时隙之前发送的一部分或全部消息。然而，如果移动接收机相对静止，那么实际导频信号到达时间将更加接近预计的导频信号到达时间。在该情况下，在分配时隙开始之前，成功的重捕获将需要大量时间，而且移动接收机只“等待”它的下一个分配时隙开始。在该等待时间内，将功率分配给所有接收机元件，导致大量的功率损耗，和后来的电池耗尽。

所需的是移动接收机能够从睡眠模式及时地“醒来”成功地重捕获导频信号，而不用花额外的时间等待下一个分配时隙的开始。此外，这样的移动接收机必须能够在静止的环境中以及快速变化的动态环境中成功地重捕获导频信号。换句话说，需要的是移动接收机自适应地确定在时隙寻呼环境中重捕获导频信号所需的时间，而不浪费电池功率且不丢失将要到来的寻呼消息。

发明概述

本发明是一种新颖的经改进的方法和电路，用于自适应地确定在时隙寻呼环境中重捕获导频信号所需的时间。本方法包括测量所述导频信号的相移值和将所述测定的值与偏移门限相比较。本方法还包括如果所述测定的值不大于所述偏移门限那么减小所述重捕获时间。

此外，本方法包括将所述重捕获时间与最小重捕获时间相比较；和只有所述重捕获时间大于所述最小重捕获时间，才减小所述重捕获时间。本方法还进一步包括如果所述测定值大于所述偏移门限，那么将所述重捕获时间增加到最大重捕获时间的步骤。于是接收机进入睡眠模式直至在下一个分配寻呼时隙之前的所述重捕获时间。

本发明还包括一种自适应确定导频信号重捕获时间的电路。该电路包括搜索器子系统，测量所述导频信号的相位。控制处理器测量所述导频信号相移值，而且所述控制处理器将所述测定的值与偏移门限相比较，而且如果所述测定值比大于所述偏移门限，那么减小所述重捕获时间。控制处理器还将所述重捕获时间与最小重捕获时间相比较，而且只有所述重捕获时间大于所述最小重捕获时间才减小所述重捕获时间。此外，如果所述测定值大于所述偏移门限，那么所述控制处理器增加所述重捕获时间达最大重捕获时间。

附图简述

结合附图，从下面的详细描述中本发明的特征、目的和优点将显而易见，其中相同的标号做相应的表示：

图1是本发明的电路的方框图；和

图2是本发明的方法的流程图。

较佳实施例的详细描述

图1示出本发明的移动接收机2。向接收机(RCVR)54提供由移动接收机2的天线50接收到的信号，其中接收机放大、下变频和滤波接收信号并把它提供给搜索器子系统55的导频去扩展器58。此外，向寻呼信道解调器64A-64N提供接收到的信号。寻呼信道解调器64A-64N或它的子集分开解调由移动接收机2接收到的各种多路径信号。向组合器66提供来自寻呼信道解调器64A-64N的解调寻呼，其中组合器组合解调的多路径数据，它反过来提供对发送数据的改进估计。

在CDMA接收机的现有技术中，将每个解调器64A-64N称为瑞克型(rake-type)接收机的一个“指”。应理解，导频去扩展器58还可包括多于一个的去扩展元件，或“指”，来分别去扩展接收导频信号的多于一个多路径分量。实际上，导频去扩展器58的功能与寻呼信道解调器64A-64N功能相类似并可互换。换句话说，导频去扩展器58和寻呼信道解调器64A-64N可能都是可代替的(fungible)解调资源，它们可用来解调由基站(未图示)发送的任一寻呼的多个多路径分量。然而，为了说明清楚和简单，已在图1中将它示为单个方框并与寻呼信道解调器64A-64N分开。

为了适当解调寻呼信道，移动接收机2必须去扩展导频信道和恢复它的定时信息。为此，控制处理器62向搜索处理器56提供重捕获参数。控制处理器62可以是传统微处理器，如在现有技术中已知。在CDMA通信系统的示例实施例中，控制处理器62根据要重捕获的导频信号向搜索处理器56提供PN偏置。搜索处理器56产生PN序列，导频去扩展器58可用它来去扩展接收信号。向能量累加器(SUM)60提供去扩展导频信号，它通过测量在预定时间长度内累加的能量而去扩展导频信号的能量，这在现有技术中已知并在待批美国专利申请号08／509，721(1995年7月31日申请，发明名称为“在CDMA通信系统中执行搜索捕获的方法和装置”，已转让给本发明的受让人，并作为参考资料在此引入)中进一步描述。

向控制处理器62提供测得的导频能量值。控制处理器62在数字滤波器(未图示)中数字化滤波导频能量值。例如，控制处理器62可根据在待批美国专利申请号08／872，328(1997年6月10日申请，发明名称为“无线通信装置的导频信号检测滤波器”，由Robbin D．Hughes申请，已转让给本发明的受让人并作为参考资料在此引入)中所述的方法，数字滤波导频能量值。在上述专利中，揭示了并行数字滤波器，其中第一分支的并行数字滤波器用于响应于导频能量值而计算导频信号的信号强度的加权历史平均(weighted historicalaverage)，而且第二分支的并行数字滤波器是用来证实在状态机中的导频能量值，其中状态机的过渡与导频能量值的幅度成正比。应注意，在现有技术中已知其他导频能量值滤波方法，并可适用于本发明。

除了证实导频信号能量的存在之外，控制处理器62还在一段时间内跟踪导频信号PN相位。控制处理器62通过将当前导频信号PN相位存储在存储器70中跟踪PN相位的偏移。于是，当移动接收机2移过该环境，控制处理器62保持跟踪由于改变传播路径所致的接收导频信号的PN相移。如下所述，控制处理器62能够通过将存储的PN相位与当前的PN相位相比较，计算在给定时间内的“移动”量，或者导频信号PN相位变化。

一旦捕获或去扩展导频信号，移动接收机2就能够将它的内部定时器72与“系统时间”同步，即，将它的内部定时器72与基站(未图示)的同步。移动接收机2能够运用寻呼信道解调器64A-64N，解调它的分配寻呼信道。在寻呼信道上从基站发送到移动接收机2的消息可包括警报移动接收机2存在入局呼叫的消息(即，“寻呼”消息)，和定期更新在移动接收机2中的系统参数的消息(即，“开销”消息)。在电信工业协会(TIA)／电子工业协会(EIA)临时标准IS-95(名称为“对于双模式宽带扩展频谱蜂窝系统的移动站-基站兼容性标准”，章节7．7．2．1)中已描述在电信的寻呼信道上找到的示例消息表。在该章节中描述的每个消息可包括表示另一个消息是否即将到来的字段。如果附加消息即将到来，那么移动接收机2保持“觉醒”状态来接收附加消息。如果不存在附加消息，那么通过部分掉电直至到它再次“唤醒”以重捕获导频信道，接收机可立即进入睡眠状态。

控制处理器62还接收来自定时器72的定时收入。定时器72保持通电，同时移动接收机2处于“熟睡”状态。在其他功能中，定时器72测量睡眠周期，从而在正确的时刻移动接收机2的剩余元件可重新通电，以在下一个连续时隙内保持与寻呼信道和用于寻呼的监测器同步。如上所述，在最糟糕的情况下，该“清醒时间”大约是80ms。然而，在本发明中，控制处理器62确定在下一个分配寻呼时隙之前的自适应唤醒时间，如下面详细所述。定时器72一般包括时钟基准，诸如压控温度控制的晶体振荡器(VCTCXO)，或者其他晶体时钟基准，如在现有技术中已知。此外，定时器72包含计数器和控制逻辑，如在测量时间的现有技术中已知的那样。

当在它的分配时隙期间，控制处理器62接收到表示没有即将到来的附加消息的消息时，它把最近的导频信号PN相位值存储在存储器70中。控制处理器62还将N个最近导频信号PN相位值的时间表(chronological)保留在存储器70中。控制处理器62将当前导频信号PN相位值与存储在存储器70中的至少最近导频信号PN相位值相比较来确定在最后的唤醒周期内任何导频信号PN相位值的偏移量。另一方面，控制处理器62还可将最近导频信号PN相位值与存储在存储器70中的最近N个导频信号PN相位值的每个值相比较，来确定在最后N个唤醒周期内导频信号PN相位值的任何偏移量。

最好选择数N足够大，从而提供导频信号PN相位移动(或没有移动)的发展趋势的置信度(confidence)。在较佳实施例中，根据唤醒间隔，确定N。例如，如果在连续唤醒周期之间的间隔大约是2．5秒持续时间(即，连续分配时隙之间为2．5秒)，那么选择N等于3，从而测量大约最后7．5秒的时间内导频信号PN相位的移动或无移动(lack thereof)。可凭经验选择N，从而提供可接受程度的任何发展趋势的置信度。

控制处理器62把在最后唤醒周期内测定的导频信号PN相移量与门限值T相比较。当接受到导频信号的多路径分量，控制处理器62可选择比较最早到达的多路径分量中测得的偏移量。在较佳实施例中，根据在下一个分配时隙开始之前的可获得时间内的重捕获可能性，选择T，假定导频信号PN相位偏移Tμsec。在示例CDMA系统中，其中一个PN码片的数量级为1μsec长，最好选择T为5-8μsec。通过测量移动接收机2重捕获导频信号所需的时间，凭经验选择偏移门限T，假设导频信号PN相移为Tμsec。根据是否必须重新分配导频去扩展器58的一个“指”，还可选择T。

如果在最后唤醒周期内或在最后N个唤醒周期内的导频信号PN相位的测定值小于偏移门限T，那么这表示移动接收机2的传播环境相当静止。在这种情况下，控制处理器62缩短重捕获时间(即，在开始下一个分配时隙之前的唤醒时间)达Xmsec，因为不需要更长的重捕获时间。例如，如果前面的重捕获时间是最大的重捕获时间，R=MAX msec，那么由控制处理器62确定的新重捕获时间是R=MAX-Xmsec。换句话说，如果在最后N个唤醒周期内不大量改变导频信号PN相位，那么移动接收机2大概是静止的，而且控制处理器62缩短在下一个分配的时隙开始之前的重捕获时间，从而允许移动接收机2保持睡眠模式的时间更长，从而保留更大的功率和延长电池寿命。重捕获时间在每个唤醒周期内连续的迭代重复减小，直至重捕获时间达到最小R=MIN msec。在较佳实施例中，根据在新重捕获时间内成功重捕获导频信号的可能性，选择X，R-X，假定导频信号PN相移Tμsec。例如，MAX可以约为80msec，而且X可以约为10msec。此外，根据在R=MIN msec内成功重捕获导频信号的可能性，选择MIN，假定导频信号PN相移Tμsec。熟悉本技术领域的人员可凭经验确定MAX、X和MIN。

相反，如果导频信号PN相位的测定偏移值大于Tmsec，这表示移动接收机2处于动态改变传播环境下，而且控制处理器62增加重捕获时间。根据偏移值，以连续步骤发生这种增加。例如，通过将Ymsec加回到重捕获时间R，可以补偿偏移T+1μsec。与减小量X相类似地确定增加量Y或者凭经验确定。重捕获时间的增加在每个唤醒周期内都可能连续迭代重复，直至重捕获时间R再次等于MAXmsec。另一方面，如果导频信号PN相移值大于Tμsec，那么控制处理器62可立即将重捕获时间恢复为R=MAX msec。如果与立即最大化重捕获时间相反地运用连续步骤，那么移动接收机2将保留更多的功率，但是代价是对于环境中的快速变化的响应时间更慢，从而可能丢失入局消息。于是，在较佳实施例中，控制处理器62立即将重捕获时间恢复为R=MAX msec，如果导频信号PN相移值大于Tμsec。

图2示出本发明的方法。处理以框200的初始化重捕获时间R为值MAX开始。在框202中，移动接收机2重捕获导频信号，从而计算当前PN相移。在框203中，控制处理器62把当前PN相移存储在存储器70中。在框204中，控制处理器62如上所述测量PN相移，由此计算与先前存储的PN相移的偏移。于是，移动接收机2监测它的分配寻呼时隙(框205)。只要如在决定206中所确定的那样存在对于移动接收机2的即将到来消息，那么移动接收机2就保持觉醒并连续监测分配寻呼时隙(框205)。

如果在寻呼信道上不存在对于移动接收机2的更多的入局消息，那么处理进到决定210。如果控制处理器62在决定210中确定测定的PN相移(框204)大于所需的偏移门限T，那么立即将重捕获时间增加到MAX(框212)，而且流程进到框218，那里移动接收机2进入睡眠模式，直至在下一个分配时隙之前的Rmsec。

然而，如果控制处理器在决定210确定测定的PN相移不大于所需的偏移门限T，那么处理继续到决定214，此处确定R是否大于最小重捕获时间，MIN。如果不，那么R保持相同(R-MIN)而且处理进到框218，此处移动接收机2进入睡眠模式，直至在下一个分配时隙之前的Rmsec。

另一方面，如果控制处理器62在决定214中确定当前重捕获时间R大于最小重捕获时间MIN，那么处理进到框216，此处将重捕获时间R减少Xmsec，如参照图1所述。再次，流程进到框218，此处移动接收机2进入睡眠模式，直至在下一个分配时隙之前的Rmsec。在完成睡眠周期之后(框218)，移动接收机2觉醒并重捕获导频信号(在框202)，而且过程重复。

从上可见，移动接收机2及时从睡眠模式“唤醒”，以成功地重捕获导频信号，而不扩展额外的等待下一个分配时隙开始的时间。移动接收机2通过响应于测定的导频信号PN相移，在下一个分配时隙之前自适应确定重捕获时间，来完成这。结果，移动接收机2能够在静止环境中成功地重捕获导频信号并快速地改变动态环境，而不浪费电池功率，也不丢失入局的寻呼消息。

提供上述较佳实施例的描述，使熟悉本技术领域的人员能够进行或运用本发明。对于熟悉本技术领域的人员而言，对这些实施例的各种变化是显而易见的，可将这里定义的一般原理用于其他实施例，而不用进行创造性劳动。于是，本发明并不局限于这里所示的实施例，而是根据与这里揭示的原理和新颖性的最宽范围。

Claims (8)

1．一种自适应确定导频信号重捕获时间的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

测量所述导频信号的相移值；

将所述测定的值与偏移门限相比较；和

如果所述测定的值不大于所述偏移门限那么减小所述重捕获时间。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

将所述重捕获时间与最小重捕获时间相比较；和

只有所述重捕获时间大于所述最小重捕获时间，才减小所述重捕获时间。

3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括如果所述测定值大于所述偏移门限，那么将所述重捕获时间增加到最大重捕获时间的步骤。

4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括进入睡眠模式直至在下一个分配寻呼时隙之前的所述重捕获时间。

5．一种自适应确定导频信号重捕获时间的电路，其特征在于，包括：

搜索器子系统，测量所述导频信号的相位；和

控制处理器，测量所述导频信号的相移值，而且所述控制处理器将所述测定的值与偏移门限相比较，而且如果所述测定值不大于所述偏移门限，那么减小所述重捕获时间。

6．如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述控制处理器将所述重捕获时间与最小重捕获时间相比较，而且只有所述重捕获时间大于所述最小重捕获时间才减小所述重捕获时间。

7．如权利要求6所述的电路，其特征在于，如果所述测定值大于所述偏移门限，那么所述控制处理器增加所述重捕获时间达最大重捕获时间。

8．如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电路进入睡眠模式，直至在下一个分配寻呼时隙之前的所述重捕获时间。