用于降低具有功率控制環路的無線通信系統中的收發信機的功耗的方法和設備的制作方法

專利名稱：用于降低具有功率控制環路的無線通信系統中的收發信機的功耗的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩電話領域，更具體來講，涉及無線通信中使用的收發信機的接收機部分所消耗的功率。
背景技術：
預計在不久的將來成為可用的所謂第三代移動電話將由于第三代移動電話提供的許多附加業務而比當代移動電話明顯消耗更多功率。功率是移動電話的收發信機在發送和接收無線信號時消耗的。與基站(在第三代蜂窩系統中稱作節點B)通信的移動電話采用功率控制環路來調節移動電話的發射功率，使它足夠高，但僅僅高到足以讓來自移動電話的信號被基站基本無誤地接收。這對于采用碼分多址(CDMA)的任何系統是基本要求，以便使系統容量最大。另外，其它無線電系統通常采用某種功率控制，但要求則更為寬松。還有一種用來調節基站的發射功率的功率控制環路，這是本發明所針對的主題。
基站對于各單獨的編碼信道的輸出功率是基于無線電路徑以及接收機性能這兩方面的特性。功率控制環路根據接收信號強度(RSS)的測量值和/或信號干擾比(SIR)的估算值來工作。雖然并非不可能，但很難區分RSS、尤其是SIR估算值是由接收機性能還是由無線電信道來控制。在寬帶碼分多址(WCDMA)中，只有SIR估算值被用于控制功率控制環路。在傳統上，假定接收機參數僅在接收信號接近接收機靈敏度時才對性能具有明顯影響。在該情況下，它們將影響功率控制環路，這是可接受的。在其它信號電平上，僅僅是包含傳播損耗和衰落的無線電路徑以及所關注頻帶上的其它編碼信道對SIR或RSS有明顯影響。但是，在使功耗最小時，即使在較高信號電平上，接收機性能參數也會顯著改變。如果具有高精確度的邏輯模塊正在控制接收機性能，從而優化功耗，則接收機性能會在較大范圍的輸入功率電平上影響SIR。每當通過例如調節電源電流或電源電壓來調整功耗時，接收機的參數隨之改變。因此，將迫使功率控制環路不必要地增加發射功率，這將導致CDMA系統中的功率競爭，從而降低可用容量。因此，接收機中使用的功率的調整可能干擾功率控制環路。為了實現最佳的接收機控制算法而不干擾系統的功率控制環路，需要一種能夠把功率控制環路與接收機中各種參數的內部控制分離的方法。
發明概述因此，本發明的第一方面提供一種供通過無線通信系統與第二裝置通信的第一裝置的收發信機使用的方法，所述方法的特征在于包括在第一裝置的收發信機的接收機部分完成了功率控制所需的測量時，把接收機部分從功率控制測量模式轉換為自適應調諧模式，功率控制測量模式用于進行至少一個預定功率控制測量，其中為第一裝置或第二裝置的功率控制進行至少一個功率控制測量，而在自適應調諧模式中，接收機部分適應當前條件，因此被調諧到以自適應方式選取的內部狀態；以及在第一裝置的接收機部分再次被安排進行功率控制所需的測量時，把第一裝置的收發信機的接收機部分從自適應調諧模式、因而從以自適應方式選取的內部狀態轉換為功率控制測量模式。
本發明的第二方面提供一種供通過無線通信系統與第二收發信機進行通信的第一收發信機的接收機使用的方法，第一收發信機具有包含時間間隔的操作周期，第一收發信機在這個時間間隔中向第二收發信機發送發射功率請求以控制第二收發信機的發射功率，發射功率請求是根據第一收發信機所接收信號的測量作出的，并且測量是在把接收機的工作參數設置為定義功率控制測量狀態的預定測量模式值的操作周期的時間間隔中執行的，所述方法的特征在于包括以下步驟等待沒有安排功率控制測量的接收機的操作周期的時間間隔，然后再啟用接收機調諧以調節接收機的工作參數，使接收機處于內部狀態；當再次安排了功率控制測量時禁用接收機調諧；以及使接收機重新回到功率控制測量狀態。
另外，根據本發明的第二方面，所述方法的特征還在于，在啟用接收機調諧之前，接收機處于在前一個工作循環期間接收機被調諧到的內部狀態。
本發明的第三方面提供一種供通過無線通信系統與第二裝置進行通信的第一裝置的收發信機使用的設備，其特征在于包括用于把接收機部分從其中為第一裝置或第二裝置的功率控制進行測量的預定功率控制測量模式轉換為其中接收機適應當前條件而被調諧到以自適應方式選取的內部狀態的自適應調諧模式的部件，這種轉換由完成功率控制所需的一組測量的第一裝置的收發信機的接收機部分來觸發；以及用于在第一裝置的接收機再次被安排進行功率控制所需的測量時、把第一裝置的收發信機的接收機部分從自適應調諧模式轉換為功率控制測量模式的部件。
本發明的第四方面提供一種與通過無線通信系統和第二收發信機進行通信的第一收發信機的接收機配合使用的設備，第一收發信機具有包含某個時間間隔的操作周期，第一收發信機在這個時間間隔中向第二收發信機發送發射功率請求以控制第二收發信機的發射功率，發射功率請求是根據第一收發信機所接收信號的測量作出的，并且所述測量在把接收機的工作參數設置為定義功率控制測量狀態的預定測量模式值的操作周期的時間間隔中執行，所述設備的特征在于包括控制模式邏輯，用于等待其中沒有安排功率控制測量的接收機的操作周期的時間間隔，響應表示關于接收數據定時的信息的同步信號，并響應表示關于進行功率控制測量的定時的信息的系統狀態信息，提供啟用和禁用調諧命令；以及接收機調諧邏輯，響應啟用和禁用調諧命令，提供調諧命令來調節接收機的工作參數，從而使接收機處于適應現有工作條件的內部狀態。
而且，根據本發明的第四方面，所述設備的特征還在于，響應啟用調諧命令，接收機調諧邏輯所發出的調諧命令使接收機處于在前一個工作循環期間接收機被調諧到的內部狀態。
因此，在本發明中，通過把接收在時間上分為兩個時段，提供一種能夠把功率控制環路與接收機中各種參數的內部控制分離的方法。系統測量可在固定的預定條件下在一個時隙期間執行，而其余時間可用于接收機的內部控制。進行系統測量所需的時間可以比測量周期短，而不會明顯地降低所需測量的精確性。因此，大多數時間能夠沒有嚴格限制地控制接收機參數，從而使功耗減至最低。本發明允許使自適應調諧接收機處于連續接收狀態，而不會干擾CDMA系統或者其它采用類似功率控制環路的任何無線電系統的功率控制環路。
雖然本發明主要涉及在功耗方面對移動蜂窩接收機的控制，但也可把本發明用于其它便攜式無線電接收機中，甚至用于采用功率控制環路的基站中。接收機中的最佳功能性不一定只是針對功耗；接收機性能也可按照本發明根據如噪聲系數之類的其它某個參數來進行優化。
附圖簡介通過考慮以下結合附圖提供的詳細說明，本發明的以上及其它目的、特征和優點將會十分明顯，附圖中

圖1是根據本發明、包括接收機和調諧邏輯模塊的收發信機的一些部分的框圖；圖2是說明根據本發明的接收機的動態調諧的時域圖，說明在一個發射功率控制周期中工作的不同接收機模式，并且還說明在一個發射功率控制周期中不同接收機模式之間以及在不同發射功率控制周期中的不同接收機模式之間的狀態信息的交換；圖3是與圖2的時域圖對應的時域圖，只是針對WCDMA FDD(頻分雙工)接收機的動態調諧；圖4是根據本發明的接收機的動態調諧的方法的流程圖；圖5是接收機系統(包括圖1所示的接收機和其它模塊)的狀態轉換圖，其中接收機正受到根據本發明的動態調諧；以及圖6是正受到根據本發明的動態調諧的接收機以及未被調諧的接收機的SIR(信號干擾比)與時間的典型曲線圖。
本發明的最佳實施方式現在參照圖1，根據本發明的接收機系統100表示為包括用于接收天線所接收的、然后經過帶通濾波的信號的無線電接收機10，無線電接收機10從接收機調諧邏輯模塊12接收調諧命令。調諧命令是根據測量結果來確定的，具體來講，是根據無線電接收機被調諧到的信道中的功率Pch、即接收信號強度(RSS)以及該信道的信號干擾比(SIRch)測量值，所述SIRch測量值是由數字信號處理模塊、即信號和干擾測量模塊14根據無線電接收機10從無線電接收機系統100中的各種節點(點)采集并提供給信號和干擾測量模塊14的數據來確定的。(信號和干擾測量模塊14提供包含信道功率Pch、信道的信號干擾比(SIRch)的測量結果以及其它未示出的測量結果，如SIRest、寬帶RF功率Pwb和可能的互調功率，這些都是本領域已知的。)接收機調諧邏輯12向無線電接收機10發送調諧命令。同步和定時模塊15根據無線電接收機10所提供的接收數據使控制模式邏輯模塊16的操作同步，并向接收機調諧邏輯模塊12提供啟用或禁用接收機調諧的命令(根據控制模式邏輯模塊16從同步和定時模塊15接收的同步信號)。
控制模式邏輯模塊16所提供的啟用/禁用調諧命令包括讓接收機調諧邏輯模塊12將接收機置于一種或另一種系統狀態的命令，取決于正在向接收機調諧邏輯模塊12發送啟用調諧的命令還是發送禁用調諧的命令，如以下所述。接收機把關于接收機10的實際系統狀態的信息保存在系統狀態數據存儲器17中，以便能夠根據本發明來配置不同狀態的無線電接收機10，如以下所述。系統狀態數據存儲器17中的系統狀態信息包括如系統規范中所定義的(以及如圖3的實例所示的)無線電系統的幀結構以及為功率控制環路安排功率控制測量時的操作周期中的各時間點。這些參數可以根據各種條件來改變，對于在較差條件中的比較精確的信號測量需要較長的時段。功率控制測量的結果也可以是當前和先前功率控制測量值的加權和。這在較早前已經用于實際算法中。另外，結果也可以是一個或幾個控制周期中的測量與調諧模式之間的加權和。加權因子可經過選擇，使得對于功率控制環路的影響可忽略不計。
現在參照圖2，圖1的接收機系統100所采取的步驟序列表示為包括第一步驟21，其中，根據在測量模式中從測量接收信號的前一步驟所接收的信號來定義接收機狀態。在第二可選步驟22中，由于根據本發明，接收機將在先前某個步驟中被調諧，產生具有在該先前步驟中確定的最終一組值的調諧器參數，所以接收機返回到該參數集所定義的、接收機在該前一步驟中被調諧到的前一內部狀態。如上所述，返回到前一內部狀態的步驟是可選步驟；或者，在接收機調諧被啟用的下一個步驟23，調諧可以從接收機被配置成進行功率控制測量的狀態開始。在沒有進行功率控制測量的時間間隔中啟用接收機調諧的步驟正是本發明的要素。在這種時間間隔中啟用接收機調諧的步驟之后，接收機在下一個步驟24中返回到在步驟21中由前一個測量時間間隔所定義的測量模式狀態。最后，在步驟25中，接收機測量接收信號，以便提供功率控制信息以及提供發射功率請求。圖2所示的各種步驟組成功率控制環路中的一個時隙。接收機增益控制通常按照同步定時在相同周期中執行。圖2還說明在另外兩個分別還包含五個周期的時隙之間出現的五個周期21-25的單個時隙，以及還說明信息從一個周期到另一個周期的傳遞。因此，例如，時隙N-1的周期23在時隙N-1的第三周期結束時向時隙N的周期22提供接收機被調諧到的狀態。表示信息從各時隙中的周期21到周期22的傳輸或者從前一個時隙的周期23的結束到相繼時隙的周期22的開始的傳輸的虛線表明根據本發明的接收機調諧的起始點的兩個不同選項。接收機或者可把上一次用于信號功率控制測量的參數作為起始點來開始調諧，或者接收機調諧可把前一個時隙的接收機調諧步驟23中上次確定的參數用作起始點。
現在參照圖3，說明本發明在采用FDD(頻分雙工)模式中WCDMA(寬帶碼分多址)的無線通信的情況下的應用，其中表明，在除了正在由CDMA接收機所接收的專用物理信道(DPCH)傳送導引信號的周期之外的整個時隙n上啟用對CDMA接收機的調諧。接收機接收導引信號的周期包括圖2的周期25。(圖3還說明在整個時隙n上傳送導引序列的公共導引信道CPICH。)在RF接收機調諧被啟用的周期中，專用物理信道傳送表示為數據1的數據單元、發射功率控制(TPC)信號、傳送格式組合標識符(TFCI)以及表示為數據2的第二項數據。
以上描述了WCDMA FDD傳輸的幀結構；類似的設置可與其它幀結構或時隙格式配合使用。必須單獨考慮的是應該在其中進行測量的所需周期以及最適合的數據傳輸。圖2所示的原理可通過相同方式應用于其它幀結構以及其它無線電系統。圖3是應用于FDD WCDMA的技術的具體實例，可被視為用于這種應用的實現的最佳模式。
現在參照圖4以及圖1，說明根據本發明的方法的流程圖表示為從第一步驟41開始，在第一步驟41中，收發信機(未示出)的接收機系統100被初始化，收發信機被假定為在該方法的使用過程中與另一個第二收發信機通信。在下一個步驟42，功率控制測量通過預定測量模式中的接收機10來執行。在下一個步驟43，功率控制命令由具有接收機10的收發信機發送到正在通信的收發信機。然后，如果接收機系統100經過編程以實施本發明，并且因而進入調諧模式，則在等到沒有安排測量并因而由判定步驟44a決定何時進入調諧模式之后，在下一個步驟44b中，啟用接收機調諧；在下一個步驟45中，執行自適應調諧循環(接收機調諧邏輯模塊12向無線電接收機10發送調諧命令)，以及在該循環結束時，如果是再次為功率控制進行測量的時候，則在下一個步驟46，接收機調諧被禁用，以及在下一個步驟47中，接收機系統將其本身重新配置為進行功率控制測量，然后再返回步驟42，在其中進行功率控制測量。但是，如果還不是對功率控制進行測量的時候，則重復執行自適應調諧循環的步驟45。
現在參照圖5以及圖1，從另一個方面來看，本發明包括使接收機系統100在兩種不同模式51和52、即接收機調諧模式51和功率控制測量模式52之間進行轉換。接收機10最初處于功率控制測量模式52中，接收機10在接收機系統完成一組功率控制測量時轉換到接收機調諧模式51。在接收機調諧模式中，接收機10被調節(調諧)為一種或另一種自適應選取的內部狀態。接收機10保持接收機調諧模式51，直到進行下一組功率控制測量的時候。
現在參照圖6，對于具有根據本發明的接收機調諧以及沒有接收機調諧的接收機10(圖1)，說明隨時間變化的典型SIR(信號干擾比)。如果接收機未經調諧，則SIR通常明顯高于可接受的檢測所需的值，在圖6中，可接受的檢測所要求的值表示為點劃線所示的水平，在點劃線以下，CRC(循環冗余碼)校驗失敗的概率高。使接收機保持在未調諧條件中通常提供高于足夠的誤差容限。采用調諧，通過調節接收機參數，SIR可連續被設置為接近SIR目標值。因此，當SIR大于SIR目標值時，可減少接收機的動態范圍，以及可在不增大誤碼組率(BLER)的前提下使用較小功率。通過適當的控制機制，與未調諧的接收機相比，根據本發明的接收機甚至還能夠改善其性能，如圖6中在未調諧的SIR完全下降到所述SIR水平以下時的時間點所示，在該SIR水平之下存在CRC校驗失敗的高概率。在該時間點，如圖6所示，經調諧的SIR的情況不會象未調諧SIR的情況那樣降低到高CRC檢驗值對應的SIR值以下那么多。但是，這種比較僅在接收機的內部參數控制干擾的情況下才有效。
應該理解，雖然已經結合閉環功率控制表示和描述了本發明，但也能夠在實現開環功率控制的情況下采用本發明。不管功率控制是開環還是閉環，根據本發明，調諧僅在沒有進行功率控制測量的時間間隔中被啟用。圖5所提供的方面以決不取決于接收機系統是否正按照采用閉環功率控制的協議通信的方式說明了本發明的要素。
可通過在與任何模擬或混合模式芯片相同的芯片上、或者在數字專用集成電路(ASIC)上、或在編程數字信號處理器(DSP)或微處理器上的定制邏輯來實現本發明。實現的優選模式是使引起調諧模式和測量模式之間轉換的控制信號來自ASIC、DSP或微處理器，其中的邏輯用于控制在模擬或混合模式芯片上提供的兩種模式之間的轉換。
發明范圍應該理解，上述配置只是對本發明原理的應用的說明。本領域的技術人員可以設計大量修改和備選配置，只要不違背本發明的精神和范圍，而所附權利要求書意在涵蓋這些修改和配置。
權利要求
1.一種供通過無線通信系統與第二裝置進行通信的第一裝置的收發信機使用的方法，所述方法的特征在于包括在所述第一裝置的所述收發信機的接收機部分(100)完成功率控制所需的測量時，把所述接收機部分(100)從功率控制測量模式(52)轉換到自適應調諧模式(51)，所述功率控制測量模式(52)用于進行至少一種預定的功率控制測量，其中為所述第一裝置或者所述第二裝置的功率控制進行至少一種功率控制測量，以及在所述自適應調諧模式(51)中，所述接收機部分(100)適應當前條件，從而被調諧為自適應選取的內部狀態；以及在再次安排所述第一裝置的所述接收機部分(100)進行功率控制所需的測量時，把所述第一裝置的所述收發信機的所述接收機部分(100)從所述自適應調諧模式(51)、且因而從所述自適應選取的內部狀態轉換到所述功率控制測量模式(52)。
2.一種供通過無線通信系統與第二收發信機進行通信的第一收發信機的接收機(10)使用的方法，所述第一收發信機具有包含時間間隔的操作周期，所述第一收發信機在所述時間間隔中向所述第二收發信機發送發射功率請求以控制所述第二收發信機的發射功率，所述發射功率請求是根據所述第一收發信機所接收的信號的測量作出的，并且所述測量在把所述接收機(10)的工作參數設置為定義功率控制測量狀態的預定測量模式值的所述操作周期的時間間隔中執行，所述方法的特征在于包括以下步驟a)步驟(44a)，等待沒有安排功率控制測量的所述接收機(10)的所述操作周期的時間間隔，然后在步驟(44b)中啟用接收機調諧以調節所述接收機(10)的所述工作參數，從而使所述接收機(10)處于內部狀態；b)當再次安排功率控制測量時禁用接收機調諧的步驟(46)；以及c)使所述接收機(10)重新回到所述功率控制測量狀態的步驟(47)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在啟用接收機調諧之前，使所述接收機(10)處于在前一個工作循環中所述接收機(10)被調諧到的所述內部狀態。
4.一種供通過無線通信系統與第二裝置進行通信的第一裝置的收發信機使用的設備，所述設備的特征在于包括裝置(15 16 17)，用于把所述接收機部分從其中為所述第一裝置或所述第二裝置的功率控制進行測量的預定功率控制測量模式(52)轉換到其中所述接收機適應當前條件并因而被調諧到自適應選取的內部狀態的自適應調諧模式(51)，所述轉換由完成功率控制所需的一組測量的所述第一裝置的所述收發信機的所述接收機部分(100)來觸發；以及裝置(15 16 17)，用于在再次安排所述第一裝置的所述接收機進行功率控制所需的測量時，把所述第一裝置的所述收發信機的所述接收機部分(100)從所述自適應調諧模式(51)轉換到所述功率控制測量模式(52)。
5.一種與通過無線通信系統和第二收發信機進行通信的第一收發信機的接收機(10)配合使用的設備(100)，所述第一收發信機具有包含時間間隔的操作周期，所述第一收發信機在所述時間間隔中向所述第二收發信機發送發射功率請求以控制所述第二收發信機的發射功率，所述發射功率請求是根據所述第一收發信機所接收的信號的測量來作出的，并且所述測量在把所述接收機的工作參數設置為定義功率控制測量狀態的預定測量模式值的所述操作周期的時間間隔中執行，所述設備(100)的特征在于包括a)控制模式邏輯(16)，用于等待沒有安排功率控制測量的所述接收機(10)的所述操作周期的時間間隔，響應表示關于接收數據定時的信息的同步信號，并響應表示關于進行功率控制測量的定時的信息的系統狀態信息，提供啟用和禁用調諧命令；以及b)接收機調諧邏輯(12)，響應所述啟用和禁用調諧命令，提供調諧命令來調節所述接收機(10)的工作參數，從而使所述接收機(10)處于適應現有工作條件的內部狀態。
6.如權利要求5所述的設備，其特征還在于，響應啟用調諧命令，所述接收機調諧邏輯(12)所發出的所述調諧命令使所述接收機(10)處于在前一個工作循環中所述接收機(10)被調諧到的所述內部狀態。
全文摘要
一種供第一收發信機在通過無線通信系統與第二收發信機通信時節省功率的設備(100)及相應的方法，第一收發信機具有包含時間間隔的操作周期，第一收發信機在此時間間隔中向第二收發信機發送發射功率請求，發射功率請求是根據第一收發信機所接收信號的測量作出的，并且該測量在工作參數對應于功率控制測量狀態的操作周期的時間間隔中執行。所述方法包括當沒有進行功率控制測量時，啟用接收機調諧以調節接收機工作參數、從而使接收機處于較低功耗的內部狀態的步驟(44b)。
文檔編號H04B7/005GK1611016SQ02826359
公開日2005年4月27日 申請日期2002年12月18日 優先權日2001年12月28日
發明者A·佩爾西寧, J·維普塞萊寧, P·塞皮寧 申請人:諾基亞有限公司