用于在码分多址蜂窝电话断电后恢复呼叫的方法和装置的制作方法

专利名称：用于在码分多址蜂窝电话断电后恢复呼叫的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种无线设备，具体地说涉及使在无线设备间交换的代码同步。
为便于使用扩展频谱来在两个设备间进行通信，在链路的两端必须使这些序列同步。链路的同步可是多步处理，其采用扩展的周期来完成。
另外，典型的通信部件，CDMA设备也包括用于解扩接收的信号的相关器，以及一个或多个扩展序列或伪随机数(PN)发生器。使用代码查询方法和/或在空气中发送的信息来使这些发生器与接收的信号源同步。
断电是由可诸如振动电池接点的事件引起，对蜂窝电话来说是不可预料的电源中断。如果蜂窝用户单元正在通话，断电将导致通话中断。
Motorola在前已经安上能在断电后恢复通话的电话，如用于NTACS系统的MicroTAC。在电话呼叫开始处，维持呼叫必要的缓慢变化的或静态的信息被存储在非易失性存储器中。对NTACS系统来说，该信息可包括如RF载波信道号、色码、STA码等项。当用户单元中的电路系统检测断电时，微处理器从存储器恢复信息并重新建立电话呼叫。
希望能将在断电后将恢复通话的能力扩展到IS-95CDMA系统。在CDMA电话呼叫开始时，用户单元将在非易失性存储器中存储有关该呼叫的信息。该信息通常包括如RF载波信道和长码PN偏移。用户单元中的电路系统可检测断电已经出现并启动尝试重新建立电话呼叫。然而，直到用户组重新使其内部伪随机数发生器与那些基站同步才能重新建立呼叫。不幸地，这可能花费好几秒才能完成。在大约静止5秒后，该基站将终止该电话呼叫。
因此，需要允许无线设备能在掉电后迅速恢复同步的装置和方法。
如果在简短的时间内恢复供电，通信单元计算用于伪随机数发生器的值并将该计算值载入伪随机数产生器，而不必使伪随机数发生器通过中间状态。


图1表示根据本发明的一个实施例的通信单元10。通信单元10包括第一序列状态存储模块20。第一序列状态存储模块20是一非易失性存储器，如通过后备电源供电的SRAM。通过阅读本说明书，本领域的技术人员将了解其他非易失性存储设备和电源。后备电源可是电池、电容器或即使在通信单元的主电源断开后能操作几秒钟的其他储能设备。
第一序列状态存储模块20可被连接来从无线设备的调制解调器14接收伪随机数发生器的当前状态22。在操作中，伪随机数发生器的当前状态22被频繁和定期地存储在第一序列状态存储模块20中。因此，存储在第一序列状态存储模块20中的状态不会比最近存储事件陈旧。
在一个实施例中，伪随机数发生器是一个41位移位寄存器以及几个异或门。移位寄存器包含定义伪随机数状态的一个有序位集。每个位驻留在一个采样保持触发器中。响应每个时钟周期，移位寄存器进入下一状态。换句话说，移动寄存器的当前状态直接地由前一状态决定。移位寄存器包括一个输入端和一个输出端。基于每个移位寄存器时钟周期，输入端接收一位。异或门生成在输入端所接收的位。异或门被连接来从该移位寄存器接收不同的其他位。
在移动寄存器中的n位数表示n位伪随机数产生器的状态。n位伪随机数生成器循环m个可能状态(其中m是1到2n间的任何数)，响应每个时钟周期，取得序列中的一个新状态。然而，n位伪随机数发生器通过产生无序的状态与n位计数器有所区别。这些数字能被看成随机生成。
虽然看起来这些数字是随机生成的，但实际上他们是确定的。在IS-95中，41位PN(伪随机数)序列被称为长码。该长码通过由正与用户单元通信的基站确定的PN偏移来屏蔽。在指定时间，该屏蔽长码将具有一状态M。在未来时间，该屏蔽长码将具有一已知的未来状态M+n。假定屏蔽长码为M，以及PN发生器叠代数为n，可计算出未来状态M+n。计算PN序列未来状态的方法是本领域公知的，其也是对执行IS-95CDMA呼叫处理的要求。有关如何计算PN序列的未来状态的信息可在处理线性序列如Simon等人的Spread SpectrumCommunications(扩频通信)的原文中找到。
因为伪随机数序列是41位状态，在重复一个状态前循环所有状态可能需要几周。长码可具有达241个状态，每个具有41位。每个基站向在指定地理区域内的所有蜂窝电话发送长码。发送整个长码可能需要几周，然后基站再次开始重复整个长码。
当所有基站发送该长码时，每个基站对此稍微有些不同。每个基站都发送该长码，但引入了相对于系统时间的一延迟。引入所述延迟被称为“屏蔽”长码。为屏蔽该长码，在指定地理区域中的所有基站最初与在该地理区域中的其他基站的时钟同步。在该地理区域中的基站共享定义一个系统时间的一个共同的长码时钟。在使时钟与系统时间同步后，然后每个基站引入的延迟不等于由在该地理区域中其他任何基站引入的一延迟。
在一指定地理半径中的每个基站具有对那个基站来说唯一的一个PN偏移。该PN偏移可是如35位数。由特定的基站引入的延迟量是“码片时间(chip time)”的倍数，通常是一基站需要传送64长码状态的时间量，每个长码状态是41位长。因为长码具有达241状态，发送整个长码所需的时间可被分成235个不同的相位。这235不同相位，每个具有与要求传送64个状态一致的延迟，完全横跨发送长码所需要的时间。
因此每个基站传输通过不同倍数的码片时间按时间移位的一种版本的长码。PN偏移表示码片时间量，特定的基站通过该码片时间量来延迟长码的传送。当蜂窝电话进入一小区或通电时，蜂窝电话接收该长码偏移并在存储器的非易失性部分中存储该PN偏移。
移位寄存器的输出提供位序列。在每个时钟周期，该输出端提供该序列中的附加位。如图1所示，第一序列状态存储模块20可用来接收伪随机数发生器的移位寄存器的当前状态22。在一个实施例中，第一序列是CDMA长码。由移位寄存器位表示的状态定期地重复；在移位寄存器中的有序位组等于在该移位寄存器中的前一有序位组。该重复被称为“翻转(roll over)”。
图1也表示提供一存储当前状态24的第一序列状态存储模块20。存储的当前状态24可在任何时间从第一序列状态存储模块20中重新获取。如，存储的当前状态24可基于如临时掉电后恢复常规操作时从第一序列状态存储模块20中重新获取。
图2表示从第一序列状态存储模块20恢复存储的当前状态24的序列恢复模块50。该序列恢复模块50能定期地存储伪随机数发生器的当前状态。序列恢复模块50被连接以便从第一序列状态存储模块20接收存储的当前状态24。序列恢复模块50包括基于所存储的当前状态24确定最新的当前状态36的软件。换句话说，序列恢复模块50提供跨越掉电的一“桥”，通过使用在临时掉电前被确定的伪随机数发生器的状态，允许通信单元从临时中断恢复。
当伪随机数发生器在操作中在一中断后恢复正常操作，序列恢复模块50向调制解调器14提供最新的当前状态36。换句话说，当终止该中断时，序列恢复模块50恢复存储的当前状态24。
图3是图1的部分通信单元，表示长码发生器30。长码发生器30是生成长码或其他时间同步的加密序列的一伪随机数发生器，因此具有基于前一状态32的当前状态22。
第一序列状态存储模块20获得驻留在调制解调器中的长码发生器的当前状态22。第一序列状态存储模块20定期存储长码发生器30的当前状态22，然后提供存储的当前状态24，当请求这样做时。
图4表示具有短码发生器40且驻留在调制解调器14中的通信单元10，定期提供短码同步脉冲34。无论何时在短码发生器40中的伪随机数发生器再次开始其短码状态序列时，短码发生器40提供短码同步脉冲34。换句话说，短码发生器40重复完短码状态序列，短码发生器40产生一短码同步脉冲34，然后再“翻转”(即，再次重复短码状态序列)。无论何时短码状态等于一已知状态时，生成该短码同步脉冲34。
短码发生器40重复短码状态序列比长码40重复长码状态序列更频繁。因此，作为一个例子，短码发生器40每26.667毫秒维护(assert)该短码同步脉冲34。该短码的这些翻转点在CDMA蜂窝同步中起重要作用，因为它是在用来建立消息定时和长码定时的特殊的翻转上。
第一序列状态存储模块20接收短码同步脉冲34，并使用该短码同步脉冲34作为一触发事件来在第一序列状态存储模块20中存储长码发生器30的当前状态22。当第一序列状态存储模块20接收到短码同步脉冲34时，第一序列状态存储模块20存储长码发生器30的状态。
序列恢复模块50包括计算长码发生器30的最新的当前状态36的软件程序(software routine)。例如，基于长码发生器使用的先验知识功能，该软件程序使用预编程功能。这种先验知识是如PN偏移54。尽管码发生器30基于前一状态32生成当前状态22，软件程序包括基于存储的当前状态24、存储在计数器70(图5)中的时间量以及PN偏移54生成最新当前状态36的功能。然后，序列恢复模块50经存储器60(图5)向长码发生器30提供最新当前状态36。因此，在软件程序中的该功能允许长码发生器30获得最新当前状态36而不必获得任何中间状态。
另一方面，基于长码发生器30使用的先验知识的功能，软件程序可访问查找表。这种先验知识是如PN偏移54。查找表可包括表示存储的当前状态24的一个索引以及表示存储在计数器70中的时间量的另一索引。使用该查找表，软件程序能直接获得最新的当前状态36。
当电源恢复以及终止电源方面的中断时，软件程序确定在没有掉电长码发生器30为何种状态。换句话说，最新的第一序列状态是基于在前存储的当前状态、掉电期间测量的耗费时间以及长码发生器30使用的先验知识功能。另外，基于序列恢复模块内的定时器，例程确定下一短码同步脉冲应该何时出现。这种定时器在断电期间具有后备电源。然后，该例程提供短码再同步(resynch)脉冲26来重新校准短码发生器40，并且指示最新当前状态何时是有效的。
软件程序在驻留在序列恢复模块50中的一处理设备如微控制器90或其他合适的设备上执行。微控制器90可用任何处理单元或处理元件替换，包括一微处理器、控制逻辑、转换电路或任何其他合适的装置。微控制器90包括存储指令的一非易失性存储器，当执行时，指令确定长码发生器30的最新当前状态36。
可选地，序列恢复模块50可用硬件实现，例如作为一个组合布尔逻辑函数。在前存储的当前状态是在断电前从长码发生器30获得的n位数。在断电期间测量的耗费时间也可表示为来自计数器70的二进制数。组合布尔逻辑函数执行逻辑操作来提供最新的第一序列状态。
在一个实施例中组合布尔逻辑函数接收表示当前状态22的41位值以及表示掉电期间存储在计数器70中的耗费时间的17位或18位时钟值。组合布尔逻辑函数也从存储器60接收PN偏移54。组合布尔逻辑函数是基于长码发生器30使用的函数的先验知识预编程的组合布尔逻辑函数。这种先验知识(a priori knowledge)是如PN偏移54。虽然长码发生器基于在前状态32生成当前状态22，组合布尔逻辑函数基于存储的当前状态24、存储在计数器70中的时间量以及PN偏移54生成最新的当前状态36。然后序列恢复模块50经存储器60向长码发生器30提供最新的当前状态36。因此，组合布尔逻辑函数(boolean logic function)允许长码发生器获得最新的当前状态36而不必获得任何中间状态。
序列恢复模块50另外可用硬件实现，例如作为序列布尔逻辑函数。在前存储的当前状态是在掉电前从长码生成器30获得的n位数。在掉电期间测量的耗费时间也可被表示为来自计数器70的二位制数。序列布尔逻辑函数执行逻辑操作来提供最新的第一序列状态。
在一个实施例中序列布尔逻辑函数接受表示当前状态22的一个41位值以及表示掉电期间存储在计数器70中的耗费时间的8位时钟值。基于长码发生器使用的函数的先验知识，序列布尔逻辑函数是预编程序列布尔逻辑函数。虽然长码发生器基于在前状态32生成当前状态22，序列布尔逻辑函数基于存储的当前状态24、存储在计数器70中的时间量以及PN偏移54生成最新的当前状态36，在这样做的过程中可能获得一个或多个中间状态。然后序列恢复模块50经存储器60向长码发生器30提供最新的当前状态36。因此，序列布尔逻辑函数允许长码发生器获得最新的当前状态36而不必获得任何中间状态。
图5表示根据本发明的另一实施例的通信系统300。通信系统300包括一个通信单元100。该通信单元100可是基站或任何其他适当的通信电路。因此，第二序列46可以是来自基站的接收信号。另外，通信单元100可是一个基站，并且图5中所示的剩余元件可属于另一个基站。应当注意有时要求基站间同步。由于雷击、动力高峰或灯火管制，基站可能临时掉电。
响应基站的电源恢复，基站使用序列恢复模块以与另一基站同步。在中断前和第一序列恢复后，第二序列46与第一序列同步，因为由当前状态22表示的长码以与由第二序列46表示的长码的相同位周期间翻转。
如图5进一步所示，序列恢复模块50从计数器70获得时间值52。计数器70基于时钟80和非易失性电源48运转(run off)。计数器70测量自最近的短码同步脉冲34起的持续时间，并提供表示以时钟80的时钟周期为单位的持续时间的时间值52。在另一实施例中，计数器70也接收表示掉电的序列中断标志42。当电源中断时序列中断标志42复位计数器70。另外，计数器70都操作而不管电源是否中断。
无论何时第一序列状态被存储时，计数器70提供被复位的时间值52，即使当第一序列被中断也是有效的，因为计数器70是由非易失性电源来供电。因此，由于短码发生器40的最近伪随机数翻转，计数器70给出时间量的合理估计值。在某些无线设备中，响应电源恢复被用来确定是否产生一个唤醒音的计数器70也可用作该用途。
对通信单元10的电源中断将导致长码发生器临时停止生成和提供当前状态22。此后，电源的恢复维护(assert)序列中断终止标志44，表示通信单元10再次接收来自电源的供电，并且长码发生器已经再次开始生成和提供当前状态22。
因为长码发生器30不操作的时间周期间的延迟，长码发生器30不立即与由调制解调器14接收的其他信号同步。因此，微控制器90使用存储的当前状态24和时间值52来计算最新当前状态36。通过从存储的当前状态24和时间值52来计算最新当前状态36，序列恢复模块50为长码发生器30提供更适当的起始位置以重新开始。
存储器60存储来自序列恢复模块50的最新当前状态36直到下一短码同步脉冲为止。响应下一同步脉冲，长码发生器从存储器60读取最新当前状态36，并对一个重复使用最新当前状态36而不是在前状态22。换句话说，对通信单元10恢复电源后的第一重复，长码发生器30使用最新当前状态36代替在前状态22。
长码序列的恢复允许通信单元在无线设备恢复电源后几乎立即重新建立通话，即使之前基站终止该呼叫。如当对该无线设备的物理冲击导致电池接点失去电连接时可能发生的电源的短暂中断不会引起用户丢失电话呼叫。当电源恢复时，用户能继续相同的电话呼叫而不必重拨。用户甚至有足够的时间替换无线设备中的电池而不会丢失电话呼叫。
序列恢复模块50控制掉电呼叫恢复并且将调制解调器中的长码发生器30和短码发生器40恢复到同步状态，好象电源从未被中断过。通信单元包括临时存储长码状态直到至少下一同步脉冲的存储器60。然而，存储器60是易失性的以及响应掉电可被擦除。第一序列状态存储模块20响应同步脉冲，即响应每个短码发生器翻转，加载长码发生器的状态。
图6表示根据本发明的另一实施例，用于从临时掉电恢复的方法。该过程首先响应调制解调器14的初始化，然后进入生成当前状态步骤102。在生成当前状态步骤102，长码发生器的伪随机数发生器生成下一长码。在存储器存储步骤104，无线设备调制解调器在一个有源、易失性存储器中存储当前长码状态。在伪随机数翻转步骤106，中断驱动步骤等待直到短码发生器40产生一个短码同步脉冲34，其表示短码中的伪随机翻转。在非易失性存储步骤108，无线设备在非易失性存储单元存储长码的当前状态。
在中断检测步骤110，无线设备重复步骤102-108除非状态序列由于最后执行步骤110已经被中断。如果无线设备检测到第一序列的一个中断，那么控制进入无限地继续直到用户恢复对无线设备供电或直到非易失性电源48用完电为止的等待状态112。
另外，如果需要的话，如果超时状态发生，软件或硬件也终止，不管在非易失性电源48中剩余的电量。例如，如果需要的话，如果断电状态已经持续9秒以上的话，过程可在步骤112终止。
然而，如果用户在适当的时限内恢复电源，控制进入更新步骤116。在步骤116，无线设备在长码发生器和存储器中计算和存储长码状态。控制返回步骤104。一旦恢复电源，在步骤104，通信单元10重新在包括该通信单元10的系统上建立通话。
图6的过程无限地继续。当通信单元10恢复供电时，控制从步骤110进入步骤102。当通信单元10掉电时，控制在步骤112等待，但不终止。相反，响应电源中断的终止，通信单元10进入步骤114。无线设备接收第二序列，该序列在中断前和第一序列恢复后与第一序列同步。无线设备接收第二序列作为移动单元的无线电信号。该无线电信号包括来自一固定基站内的通信单元的第二序列。另外，无线电信号包括来自第二基站内的通信单元的第二序列。
如上所述，所公开的无线设备提供优于其他无线设备如本领域公知的那些的几个优点。例如，所公开的无线设备允许用户在临时掉电后继续通话好象该无线设备从未掉电。所公开的无线设备具有对临时断电状况的加强响应(robust response)，所述临时掉电状况发生在电池掉电以及用户快速用充电电池替换无效电池的情况。在多种情况下，所公开的无线设备实际上允许用户恢复正在进行的电话呼叫。
应当理解对本发明的其不同方面的其他变化和改变的实现对本领域的技术人员来说是显而易见的，而且本发明并不由特定的实施例限定。例如，无线设备可是参加Internet会话的计算机。因此落在所公开的基本原理和权利要求的精神和范围内的任何和所有修改、变化或等效被本发明所覆盖。
权利要求
1.一种通信单元，包括第一序列状态存储模块，定期存储第一序列状态的当前状态；以及序列恢复模块，用来连接到第一序列状态存储模块，该序列恢复模块用来提供当第一序列状态的中断被终止时的最新当前状态，该最新当前状态基于一个存储的当前状态和无论何时存储第一序列状态的当前状态时被复位的时间值，该时间值即使当第一序列被中断时也有效。
2.如权利要求1所述的通信单元，进一步包括长码发生器，定期发出基于在前状态的当前状态，该长码发生器用来向第一序列状态存储模块提供所述当前状态。
3.如权利要求1所述的通信单元，进一步包括短码发生器，定期向第一序列状态存储模块发出短码同步脉冲，该第一序列状态存储模块可用来响应产生的所述短码同步脉冲以定期存储第一序列的当前状态。
4.如权利要求1所述的通信单元，其中所述序列恢复模块包括软件程序。
5.如权利要求1所述的通信单元，其中所述中断为掉电。
6.一种通信系统，包括具有一序列恢复模块的第一通信单元，可用来重新获取第一序列状态的存储的当前状态，并且当该第一序列的中断被终止时提供最新当前状态，该最新当前状态是基于所述存储的当前状态和基于无论何时存储该第一序列的所述存储的当前状态时被复位的时间值，该时间值即使当该第一序列被中断时也有效；以及第二通信单元，可用来产生在中断前和第一序列恢复后与第一序列同步的第二序列。
7.如权利要求6所述的通信系统，其中所述第一通信单元位于移动单元中；以及其中所述第二移动单元位于基站中。
8.如权利要求6所述的通信系统，其中所述第一通信单元位于第一基站中；以及所述第二通信单元位于第二基站中。
9.如权利要求6所述的通信系统，其中所述第一序列的存储的当前状态是时间同步的加密序列。
10.如权利要求9所述的通信系统，其中所述第一序列是CDMA长码。
11.如权利要求10所述的通信系统，其中所述序列恢复模块用来当该第一序列的中断终止时来提供该最新当前状态，该序列恢复模块用来在包括该通信单元的系统中重新建立电话呼叫。
12.如权利要求10所述的通信系统，其中所述第一通信单元包括用来生成包括当前状态的第一序列状态的长码发生器，用来响应一短码伪随机翻转，定期发出短码同步脉冲的短码发生器，以及可用来响应检测到来自所述短码发生器的短码同步脉冲，存储该当前状态，并且存储该当前状态至少直到下一同步脉冲为止的第一序列状态存储模块，所述当前状态重写所述存储的当前状态。
13.如权利要求12所述的通信系统，进一步包括计数器，用来计数一时钟的时钟脉冲，该计数器响应检测来自所述短码发生器的一短码同步脉冲和来自掉电标志的序列中断标志的一个或两个，被连接到复位；以及处理器，被配置用来响应来自序列中断终止标志的电源恢复以读取存储的当前状态，并向调制解调器提供最新的存储的当前状态。
14.一种用于恢复序列状态的方法，包括步骤定期存储第一序列状态的当前状态以提供存储的当前状态，所述当前状态基于在前状态；响应存储所述第一序列的当前状态，复位时间值；检测第一序列的中断，所述时间值即使当所述第一序列被中断也有效；检测到所述第一序列的中断后，检测所述第一序列的所述中断的终止；以及响应检测到的所述第一序列的所述中断的终止，提供最新的当前状态，所述最新的当前状态基于所述存储的当前状态并基于所述时间值。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括步骤接收当所述短码状态等于已知状态时被确定的信号，其中响应所述被确定的信号，发生所述定期存储的步骤。
16.如权利要求14所述的方法，进一步包括步骤通过定期生成基于在前状态的当前状态，生成所述第一序列。
17.如权利要求14所述的方法，进一步包括步骤定期发出短码同步脉冲；以及响应发出所述短码同步脉冲，定期存储所述第一序列的当前状态。
18.如权利要求14所述的方法，其中生成所述第一序列的步骤包括生成时间同步的加密序列。
19.如权利要求14所述的方法，其中定期存储第一序列的所述当前状态的步骤包括存储CDMA长码。
20.如权利要求14所述的方法，其中所述提供最新当前状态的步骤包括在包括该通信单元的系统上重新建立电话呼叫。
21.如权利要求14所述的方法，进一步包括生成包括所述当前状态的所述第一序列状态，每个当前状态基于在前状态；响应短码伪随机翻转，定期发出短码同步脉冲，其中响应检测短码同步脉冲，定期存储该当前状态步骤直到下一同步脉冲为止，该当前状态变为存储的当前状态；响应检测到在所述第一序列状态中的中断，计数时钟的时钟脉冲；响应检测到短码同步脉冲或来自掉电标志的序列中断标志，复位所述时钟；响应检测到在第一序列状态中断后第一序列状态的恢复，读取所述存储的当前状态；响应读取所述存储的当前状态，提供最新当前状态；响应提供最新当前状态，生成基于所述存储的当前状态的所述当前状态；在包括该通信单元的系统上重新建立电话呼叫。
全文摘要
第一序列状态存储模块(20)定期存储长码发生器(30)的当前状态(22)。在断电状态后恢复电源之后，或终止在长码发生的任何其他中断后，序列恢复模块(50)提供最新当前状态(36)。该最新当前状态(36)是基于存储的当前状态(24)和无论何时存储长码或其他序列的当前状态(22)被复位并且即使当长码或其他序列被中断时也有效的时间值(52)。
文档编号H04B7/26GK1444802SQ01807398
公开日2003年9月24日 申请日期2001年2月22日 优先权日2000年3月29日
发明者布雷恩·斯托姆, 斯科特A·斯蒂尔, 杰里米·雅各布森, 理查德·科斯, 小威廉P·阿尔贝特, 萨布里纳·巴哈多尔 申请人:摩托罗拉公司