专利名称：用于减少与寻呼相关的延迟的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般来讲涉及无线通信系统，具体来讲涉及在其中减少与寻呼相关的延迟。
背景技术：
在无线通信系统中，移动单元或设备是依赖电池来工作的。为了节省电力，移动单元在短期间的未使用之后使无线信道不活动/空闲/休眠。对于数据业务而言，这一期间通常为30至60秒。因此，在使用无线数据业务的按键通话(push-to-talk)呼叫中，起始和终止移动单元均必须过渡到活动状态(实际上使用了无线资源)，来作为在启用按键通话通信之前的呼叫建立的一部分。一旦移动单元处于活动状态中，则无线信道已经建立，并且移动单元能够发送和/或接收数据。正如现有技术中已知的，按键通话呼叫应用包括话音和相关的信令数据的传输，但是分组数据网络方面的发展将按键通话呼叫应用扩展到包括图像、流视频、文本消息、存储的音频文件及其他多媒体。
对于典型的按键通话呼叫应用而言，在当前实现方案中，将起始移动单元从休眠/空闲状态转换到活动状态所需的时间能够超过3秒。正如现有技术中所知的，终止移动单元从休眠转换到活动状态需要相等或更多的时间量，包括用于实际寻呼该移动设备的额外时间。这些时间并没有包括空中的传输时间，或者是调度控制器所需要的呼叫处理时间。因而，对于按键通话功能而言，由起始移动单元经受的总的延迟时间可能是8秒或更多。
由于长的呼叫建立时间，按键通话业务作为即时通信方法的优越性被减弱。实际上，当呼叫建立时间为8秒或更长时，该业务在市场中可能是无法生存的。例如，用户可能更喜欢使用简单的蜂窝，而不会按下他们的PTT按钮。
对于按键通话模式中的群组呼叫，同样存在类似的问题。由于有多个终止移动单元连接至起始移动单元，呼叫建立时间可能更长。尽管每一终止或者目标移动单元的某些处理时间可能重叠，但是总的呼叫建立时间还是大于个人至个人的呼叫。因此，对于分组数据网络中的按键通话功能而言，群组呼叫呈现出更大的问题。
正如前面提到的那样，寻呼移动单元带来显著延迟。无线接入网络(RAN)可能需要首先使用寻呼/寻呼响应交换来定位MS，这通常需要400+毫秒。此外，当基站收发信台(BTS)试图寻呼移动设备的时候，它必须等待适当的寻呼信道(PCH)时隙，来向以时隙模式工作的MS发送消息。这被称作“时隙周期延迟”，这对于时隙周期索引(SCI)值为2而言能够达到5.12秒。此外，可能在高PCH负载的时期期间丢弃寻呼消息。通常，恢复机制是让消息的源在漫长的超时之后重发。此外，这些与寻呼相关的延迟中的一些对除了PTT之外的其他即时消息传送业务也产生影响，比如短信息业务(SMS)。
因此，极其可取的是有一种方法和设备，用于在无线系统中显著的减少与寻呼相关的延迟。
图1是依据本发明的第一实施例的通信系统的描述。
图2是根据本发明的第一实施例的通信系统和移动站(MS)的方框图描述。
图3是由根据本发明的第一实施例的MS执行的功能性的逻辑流程图。
图4是由根据本发明的第一实施例的MS执行的确定功能性的逻辑流程图。
图5是由根据本发明的第一实施例的MS执行的选择功能性的逻辑流程图。
具体实施例方式
一般来讲，通过准许空闲的移动设备基于MS已知的触发信号发起到半休眠、非时隙模式、和/或RSCI模式的转换，来减少与寻呼相关的延迟。这种使用半休眠、非时隙模式和RSCI模式的方式是一种高效的方式(无论从射频还是从电池寿命成本角度考虑)。如果MS能够预期寻呼信道(PCH)消息(例如，在发送或者接收SMS或者存在性更新以后)，则当RSCI最可能递送改善的服务质量的时候，MS可以聪明地在一段短的时期内减少它的时隙周期索引，牺牲少量的电池寿命。由于存在更多机会来将一条消息传递到MS，因此这节省了大约4秒的寻呼等待时间(对于SCI2至SCI0)，并且还减少了丢弃PCH消息的概率。
一般来讲，如果MS是低移动性的(即，低空闲切换速率)，则MS可以以极少的成本转换到半休眠模式，因为它将不需要发送很多无线环境报告。如果MS是低移动性的并且能够预期寻呼信道消息，则MS可以转换到半休眠，或者MS也可以仅仅基于低移动性而转换到半休眠模式。通过以这种方式工作，可以节省400+毫秒的寻呼等待时间。此外，由于仅存在极少的寻呼，所以丢弃PCH消息的概率也减少了。
本发明包括一种用于减少与寻呼相关的延迟的方法，其中MS确定为对于该MS而言，存在由低移动性状态和活动用户消息传送状态构成的组中的至少一种状态。然后，通过该至少一种状态的存在性的触发，MS随后转换到其中减少了MS的与寻呼相关的延迟的至少一种工作模式。
本发明还包括一种MS设备，其包括发射机、接收机、和与该发射机和接收机耦合的处理器。该处理器被适配用于确定对于该MS而言，存在由低移动性状态和活动用户消息传送状态构成的组中的至少一种状态。该处理器还被适配用于通过该至少一种状态的存在性的触发，转换到其中减少了该MS的与寻呼相关的延迟的至少一种工作模式。
可以参照图1-5来更加充分地理解所公开的实施例。图1是依据本发明的第一实施例的通信系统100的描述。通信系统100是一公知的码分多址(CDMA)系统，具体来讲是基于电信行业协会/电子工业协会(TIA/EIA)标准IS-2000的CDMA 2000系统，其被适当地修改来实现本发明。(可以在2001Pennsylvania Ave.NW，Washington，D.C.20006处联络到TIA/EIA)。可以在采用其他技术的通信系统中实现本发明的替代实施例，这些采用其他技术的通信系统比如是WCDMA，HRPD，“iDEN”、‘WiDEN”、GSM、GPRS、UMTS和EDGE。
参看图1和图2两者，本发明的第一实施例包括无线接入网络(RAN)201和移动站(MS)120-122。尽管本发明中的MS是作为移动电话来描述的，但其并不局限于移动电话。例如，MS可以包括无线连接到无线接入网络的各式各样的设备，比如计算机、个人数字助理(PDA)、游戏设备等等。
本领域的技术人员将意识到图1和2并没有描述系统100工作所需的所有网络设备，而仅仅描述了与说明本发明的实施例格外相关的系统组成部分和逻辑实体。例如，RAN 201包括公知的组成部分，比如支持每一无线覆盖区域的固定网路设备，即小区站点设备101-108。由于依据具体实现方式，无线覆盖区域可能指的是小区或小区中的扇区，因此术语“小区”(或“小区站点”)，应被本领域中的技术人员理解为指的是在包含多个扇区的小区内部的单独扇区。
RAN 201还包括控制器110。本领域中的技术人员知晓能够实现这些RAN实体中的每一个的众多方式，和/或从诸如“MOTOROLA(摩托罗拉)”的无线通信公司购买这些RAN实体中的每一个的众多方式。例如，控制器通常包括诸如处理器、存储器、和/或逻辑电路之类的组件，被设计用于实现已经以计算机指令和/或电路方式表示的算法。当给定一种算法或者一种逻辑流程的时候，本领域中的技术人员知晓可用来实现执行该逻辑的控制器的众多设计和开发技术。
通常，RAN小区站点设备包括诸如RAN基站收发信台(BTS)之类的组件，其与其他RAN设备接口，比如基站控制器、移动交换中心/虚拟位置寄存器(MSC/VLR)、归属位置寄存器(HLR)等等。在本发明的第一实施例中，已知的CDMA 2000RAN被适配为使用已知的电信设计和开发技术来实现本发明的RAN特征。其结果是RAN201。本领域中的技术人员将意识到，本发明的RAN特征可以在RAN201的各种物理组件之中来实现，或通过它们来整体实现。
RAN 201经由CDMA 2000空中接口资源130-132与MS 120-122通信。资源130-132均包括各种公知的信道类型，诸如接入信道、寻呼信道和业务信道。这些信道中的一些，比如业务信道，是被动态地分配和去分配的，以便按照要求并根据公知的技术和标准来提供用户服务。
MS 120包括处理器222(例如，存储器和处理设备)、接收机220和发射机221。CDMA MS中所使用的发射机、接收机和处理器在现有技术中是公知的。这种常见的MS组件集合被适配为使用已知的电信设计和开发技术来实现本发明的无线单元特征。因而，修改后的MS120执行相对于图3-5描述的方法。
根据本发明的第一实施例的通信系统100的操作基本如下进行。MS 120的处理器222通过确定是存在低移动性状态还是存在活动用户消息传送状态，来监视它自己的状态。这些状态中的任一状态的存在性触发MS 120，以便转换到一个或多个工作模式，在所述工作模式中减少了MS 120的与寻呼相关的延迟。这些工作模式中的三个是半休眠模式、无时隙模式和减少时隙周期索引(RSCI)模式。在半休眠模式中，MS执行周期性的定位更新。更准确地说，MS在它的接入信道上发送无线环境报告，以便RAN能够跟踪MS的定位和强导频信号。因此，半休眠模式允许在没有寻呼/寻呼响应周期延迟的情况下，向移动设备发送寻呼信道消息。在RSCI模式中，MS的时隙周期索引被减少(例如，从SCI2到SCI0)。因此，MS更经常地校验它的寻呼信道，减少了MS的PCH等待时间延迟。
当MS的空闲切换速率小于或等于一空闲切换速率阈值的时候，比如小于每3分钟1次切换，则MS 120存在低移动性状态。在所述第一实施例中，经由接收机220从RAN 201接收空闲切换速率阈值。尽管，该阈值也可以是被预定义的，并从而保持相对恒定，但可以通过使该阈值为动态的来实现更高的效率。具体来讲，随着MS 120的服务小区、小区站点设备101处的接入信道负载增加，空闲切换速率阈值被增加，以便减少由半休眠移动设备引起的额外的接入信道业务量。类似地，当接入信道负载减少的时候，空闲切换速率阈值降低，以允许更多的半休眠移动设备。经由接收机220，处理器222通过空中接口资源130的寻呼/广播信道上的信令消息，从RAN 201接收空闲切换速率阈值的更新。代之以，如果MS 120正巧在业务信道上是活动的，则还可以经由空中接口资源130的业务信道上的信令消息来接收空闲切换速率阈值的更新。
在MS 120进行频繁的空闲切换但该切换仅仅在相同单元之间进行的情况中，MS 120基本上是静态的，但将具有相对很高的空闲切换速率。因此，当MS在某一段时期内未曾在由某一数量的导频信号所指定的区域外执行空闲切换的时候，MS 120也存在低移动性状态。例如，如果MS 120在最后的60秒内未监测到超过3个的导频信号，则认为MS 120存在低移动性状态。
与低移动性状态相反，当MS 120最近(例如，在最近的70秒期间内或在2个射频更新期间内)曾参与发送或接收用户消息的时候，则MS 120存在活动用户消息传送状态。用户消息的范例包括数据突发消息(诸如短信息业务(SMS)消息和短数据突发(SDB)消息)、语音邮件通知消息、电子邮件通知消息和广告节目播送请求消息。广播节目播送请求消息被包括在内是因为可能需要在不了解目标移动设备的位置的时候从多个小区来广播此类节目播送。因此，在此类广播期间，这些移动设备以半休眠模式工作来保持向RAN通知它们的位置是很有益处的。这使得RAN能够仅仅在移动设备的区域中的小区的有限集合上发送该节目播送，并使得能够随着移动设备的移动来改变小区集合。
当MS 120对于一组关联通信设备(比如MS 120的消息传送伙伴)而言重新变为可用的时候，MS 120也存在活动用户消息传送状态。例如，如果MS 121和122指定MS 120作为它们的消息传送伙伴之一，则在MS 120重新变为可用之后的时期是一段可能在MS 120-122之间传送消息的时期。为了宣告其可用性，比如在加电或者完成一次呼叫之后，处理器222经由发射机221向RAN 201发送存在性更新，以表示其存在状态已经改变。在替代的实施例中，可能仅仅当存在阈值数目的指定该移动设备作为它们的消息传送伙伴的通信设备的时候，或者当在该移动设备重新可用的同时，存在阈值阈值数目(阈值百分比)的这类通信设备的时候，移动设备才存在活动用户消息传送状态。
在MS 120经由接收机220接收到对于与MS 120相关联的消息的最近读取通知以后，MS 120也存在活动用户消息传送状态。这样一种读取通知是表示另一用户已经访问了与该MS 120相关联的消息的指示。例如，当另一用户发觉(例如，第一次进入显示该通知的电话菜单部分)，选择或读取由MS 120发起的或复制到MS 120的电子邮件(SMS等等)或者听取由MS 120发起的或复制到MS 120的语音邮件的时候，接收到读取通知。与MS 120相关联的消息的范例包括、但不局限于数据突发消息(DBM)(比如SDB消息和SMS消息)、语音邮件消息、电子邮件消息、存在性消息和呼叫方ID消息。
在确定MS 120存在活动用户消息传送状态以后，处理器222将MS 120转换到RSCI模式。类似地，在确定MS 120存在低移动性状态以后，处理器222将MS 120转换到半休眠模式。然而，在更限制性的替代实施例中，只有当低移动性状态和活动用户消息传送状态均存在的时候，移动设备才转换到半休眠模式。从而清楚的是，MS 120可以同时处于半休眠和RSCI模式。
尽管这些模式中的每一个都减少了MS 120的与寻呼相关的延迟，但它们均以比典型的空闲工作时更快速的速率消耗MS 120的电池寿命。因此，处理器222能够在MS 120的剩余电池寿命低于电力节省阈值的时候退出任一模式，电力节省阈值比如是它的电池寿命的25％或者20小时的待机时间。此外，处理器222可以仅仅在MS 120剩下足够的电池寿命的时候才转换到减少延迟模式。
由于减少延迟模式还影响到服务小区容量，因此处理器222可以仅仅在MS 120的服务小区指示其具有足够的未使用容量的时候才转换到某些模式(比如，半休眠)。例如，服务小区可以使用系统开销消息或者SMS消息来广播其当前未使用容量级别的指示。
为了转换到减少延迟模式，处理器222经由发射机221从RAN 201那里请求工作模式改变的许可。为了继续进行该转换，处理器222需要经由接收机220接收RAN 201同意工作模式改变的指示。这为RAN201提供了防止由移动设备在例如没有足够的系统容量可用的时候改变模式的另一机会或替代方案。
它还使得RAN 201能够保留对移动设备工作模式方面的某种控制。例如，MS 120可以请求转换到半休眠模式以持续一段特定时间期间或达到一个最大报告数目。当MS 120接收到许可的时候，RAN 201可以指示完成许可，调节所请求的时间期间或报告数目，或规定当未作出任何请求时的时间期间或报告数目。同样地，MS 120可以请求转换到RSCI模式以持续一段特定时间期间。由MS 120接收到的许可可以指示完成的许可、调节后的时期或者是所规定的当未作出任何请求时的时间期间。
图3是由根据本发明的第一实施例的MS执行的功能性的逻辑流程图。逻辑流程300开始(302)，这时MS确定(304)MS存在低移动性状态或是活动用户消息传送状态。图4更描述地描述了这一确定过程中所涉及的逻辑流程。只要剩有足够的电池寿命，则MS可选择(306)新的工作模式。图5更描述地描述了这一选择存在中所涉及的逻辑流程。
MS随后向RAN请求(308)工作模式改变的许可，并在接收到(310)许可之后，开始在新模式中工作。然而，如果(314)该MS的电池寿命低于电力节省阈值，则MS退出(316)该工作模式，以节省它的电池寿命，并且逻辑流300结束(318)。
图4是由根据本发明的第一实施例的MS执行的确定功能性(304)的逻辑流程图。当MS确定MS存在低移动性状态或者活动用户消息传送状态(或者两者同时存在)时，逻辑流程304具有两个并行的分支。
在低移动性路径上，MS从RAN接收(402)空闲切换速率阈值，并将其空闲切换速率与该阈值进行比较(404)。如果它的空闲切换速率小于或等于该阈值，则存在低移动性状态(408)。如果不是这样，但(406)MS最近未曾在小区的特定区域之外执行空闲切换，则存在低移动性状态(408)。否则，还未存在低移动性状态。
在活动用户消息传送路径上，当三种触发信号中的任何一个发生的时候，活动用户消息传送状态均被确定为存在(416)。第一种触发信号是当(410)MS最近曾参与发送或者接收用户消息时。第二种触发信号是当(412)对于指定该MS作为伙伴的设备而言，MS重新变为可用，并且该MS发送存在性更新时。第三种触发信号是当(414)MS接收到读取通知时。
图5是由根据本发明的第一实施例的MS执行的选择功能性(306)的逻辑流程图。在逻辑流程306中，MS接收(502)由RAN广播的服务小区容量的指示。如果(504)存在低移动性状态并且对于半休眠模式而言有足够的未使用容量，则选择半休眠模式(506)。如果(508)存在活动用户消息传送状态，则选择RSCI(510)。
在上述说明中，已经参考具体实施例说明了本发明。然而，本领域中普通技术人员将理解的是，可以在不脱离在所附权利要求书中阐明的本发明的精神和范围的情况下，作出各种改进和改变。据此，说明书和附图应被认为是具有例证性的而不是限制性的意义，并且所有此类改进均被认为是涵盖在本发明范围内。此外，本领域中普通技术人员将理解的是，附图中的元件是为简单和清晰起见来图示的，而不一定被按比例描绘。例如，可能为了帮助更好地理解本发明的各个实施例，相对于其他元素放大了附图中的一些元素的维度。
已经在上文中相对于本发明的具体实施例来描述了益处、其他优点以及对于问题的解决方案。然而，这些益处、优点、对于问题的解决方案，以及可能引起或导致此类益处、优点或解决方案的、或者使此类益处、优点或解决方案根家显著的任何要素都不应当被看作是任何或所有权利要求的关键性、必需的或者必不可少的特征或要素。
此处以及所附权利要求书中使用的术语“包括”或者它的任何其他变型意图是指出非排他性的包含，以致包括一个要素列表的过程、方法、制品或者设备不仅仅包含该列表中的那些要素，还可能包含其他未被明确地列出或者是此类处理、方法、制品或者设备所固有的其他要素。此处使用的术语一个或者一种被定义为一个或多个而不是一个。此处使用的术语多个被定义为两个或更多而不是两个。此处使用的术语另一个被定义为至少第二个或更多。此处使用的术语包含和/或具有被定义为包括(即，开放式语言)。
权利要求
1.一种减少与寻呼相关的延迟的方法，包括由移动站(MS)确定对于MS而言，存在来自于由低移动性状态和活动用户消息传送状态构成的组中的至少一种状态；以及通过该至少一种状态的存在的触发，转换到至少一种工作模式，在所述工作模式中减少了MS的与寻呼相关的延迟。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当MS在某一段时期内未曾在由某一数量的导频信号所指定的区域外执行空闲切换的时候，MS存在低移动性状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，当MS的空闲切换速率小于或等于空闲切换速率阈值的时候，MS存在低移动性状态。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括从无线接入网络(RAN)接收空闲切换速率阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，当MS最近曾参与发送或者接收用户消息时，存在活动用户消息传送状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，当对于一组关联的通信设备而言，MS重新变为可用的时候，存在活动用户消息传送状态，其中所述一组关联的通信设备中的每一个均作为消息传送伙伴而与MS相关。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在MS接收到与MS相关联的消息的最近读取通知以后，存在活动用户消息传送状态，其中所述读取通知指示另一用户已经访问了该与MS相关联的消息。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括当MS的剩余电池寿命下降到低于电力节省阈值的时候，退出所述至少一种在其中减少了MS的与寻呼相关的延迟的工作模式。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种工作模式包括由半休眠模式、无时隙模式和减少时隙周期索引(RSCI)模式构成的组中的MS模式，其中MS在半休眠模式中执行周期性的位置更新。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，转换包括只有当MS存在低移动性状态的时候才转换到半休眠模式，其中MS在半休眠模式中执行周期性的位置更新。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，转换包括只有当MS同时存在低移动性状态和活动用户消息传送状态的时候才转换到半休眠模式，其中MS在半休眠模式中执行周期性的位置更新。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，转换包括当MS存在活动用户消息传送状态的时候，仅仅转换到减少时隙周期索引(RSCI)模式。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，转换包括向无线接入网络(RAN)请求工作模式改变的许可；以及接收RAN同意工作模式改变的指示。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，转换包括仅仅由于所述至少一种状态的存在、并且由于MS的服务小区具有足够的未用容量的指示，才触发转换。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括从无线接入网络(RAN)接收所广播的服务小区的未使用容量的指示。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，转换包括仅仅由于所述至少一种状态的存在的触发、并且当MS具有足够的剩余电池寿命时，才执行转换。
17.移动站(MS)包括发射机；接收机；以及处理器，与发射机和接收机耦合，被适配用于确定MS存在由低移动性状态和活动用户消息传送状态构成的组中的至少一种状态；以及被适配用于通过该至少一种状态的存在的触发，转换到至少一种工作模式，在所述工作模式中减少了MS的与寻呼相关的延迟。
全文摘要
一般来讲，通过准许空闲的移动设备(120)基于MS已知的触发信号(304)发起到半休眠、非时隙模式、和/或RSCI模式的转换，来减少与寻呼相关的延迟。这种使用半休眠和RSCI模式(306)的方式是一种高效的方式(无论从RF还是从电池寿命成本角度考虑)。如果MS(120)能够预期(PCH)消息(例如，在发送或者接收SMS或者存在性更新以后)，则当RSCI很可能递送改善的服务质量的时候，MS可以聪明地在一段短的时期内减少它的时隙周期索引，牺牲少量的电池寿命。此外，如果MS是低移动性的(即，低空闲切换速率)，则MS可以以极少的成本转换到半休眠模式，因为它不会需要发送很多无线环境报告。
文档编号H04B7/00GK1820428SQ200480019658
公开日2006年8月16日 申请日期2004年5月28日 优先权日2003年7月8日
发明者肖恩·S·凯利, 约翰·M·哈里斯 申请人:摩托罗拉公司(在特拉华州注册的公司)