专利名称：寻呼监控的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信。更具体地说，本发明涉及一中新颖的和改进过的方法 和装置，用于监控扩频通信中的寻呼消息。
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背景技术：
在美国专利申请序列号为08/316,177、题为"Multipath Search Processor For A Spread Spectrum Multiple Access Communication System"(第177号申 请)中描述了检测扩频信号的搜索器，该专利申请通过引用结合于此并转让给本发 明的受让人。这个搜索器特别适用于基于CDMA的数字蜂窝电话系统以识别在CDMA 系统中传输的导频信道。 一旦识别到导频信道，电话或"用户单元"就用相关的定 时信息来完成像监控寻呼消息和进行通信这样的功能。
第'177号申请中的搜索器通常与一组指元件和置于单个集成电路上的一个解 码器相结合而运作。这些组成部分一起完成CDMA通信和寻呼监控所需的处理过程。 举个例子来说，搜索器为了接收一个CDMA信号，必须在各个时间偏移中对导频信 道进行搜索。 一旦检测到导频信道，就激活指元件来处理相关的数据信道，如，一 个寻呼信道或一个话务信道。搜索器和指元件通过接收那些响应用户单元接收的 RF信号而产生的采样信号来完成搜索过程和信号处理过程。这些釆样信号通常由 移动电话或用户单元中的RF/IF单元产生。
总的来说，通过减少用户单元的功率消耗来减小电池的尺寸和重量是我们所 期望的。另外，我们也期望能提高用户单元接收和处理寻呼及其他消息的可靠度。
(3) 发明内容当前揭示的方法和装置针对在一个或多个寻呼信道上进行监控和接收的新颖 的和改进的技术。在本发明的一个方面中，使用一个搜索器来检测扩频信号。搜索 器有利地搜索到与数个基站相关的数个导频信道。控制器选择至少两个基站，所述 基站具有超过阈值的相关的导频信号功率。解调器对由至少两个基站传输的寻呼信 道进行解调。在实质上重叠的时隙中有利地传输寻呼信道。组合器把解调每个寻呼 信道而产生的解调结果组合在一起。
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通过以下结合附图的详细描述，本发明的特征、目的和优点将变得更加清楚。 附图中相同的元件以相同的标号标识，其中
图1描绘根据本发明的一个实施例配置的一个蜂窝电话系统； 图2描绘根据本发明的一个实施例配置的一个用户单元的接收机部分的框图； 图3描绘一个流程图，它说明当根据本发明的一个实施例执行时，在用户单
元中执行的处理步骤；
图4描绘当根据本发明的一个实施例配置时的一个搜索器的框图5描绘在快速寻呼信道和寻呼信道的发送之间的导频信号Ec/Io的波动的
一个例子。
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具体实施例方式
本文描绘了检测寻呼消息的一种新颖的和改进的方法和装置。在数字蜂窝 电话系统的情况中提出这里描绘的示范性实施例。因为在该环境中的应用是有 利的，因此本发明的不同的实施例可以与不同的环境或配置相结合。总的来说， 这里描绘的各种系统可以用软件控制的处理器、集成电路、或分立逻辑电路来 形成。在集成电路中的实现是有利的。本申请中提到的数据、指令、命令、信 息、信号、码元、及码片可以有利地由电压、电流、电磁波、磁场或质子、光 场或粒子、或它们的组合形式来表示。此外，每幅框图中的框都可以表示硬件 或方法步骤。
图1是根据一个实施例配置的蜂窝电话系统的框图。移动电话和其他通信系 统(用户单元)IO位于基站12中，所述基站耦合到基站控制器(BSC) 14。移动交换中心(MSC) 16将BSC14和公众交换电话网(PSTN) /公众数据系统网(PDSN) 18相连。可把BSC14连接到其他基站控制器(为了简化故未示出)。同样地，可 以把MSC16连接到其他基站控制器和移动站控制器(为了简化故未示出)。在操作 期间， 一部分移动电话10通过和基站12对接来进行电话呼叫，而其它移动电话处 于监控寻呼消息的空闲或等待模式。。
根据某些CDMA通信协议的应用， 一个用户单元10在软切换时可以同时与两 个基站12对接。在美国专利号为5， 103， 459、题为"System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System"， (第 459号专利)的专利中描述了用CDMA技术来操作蜂窝电话的系统和方法，上述专 利已转让给本发明的受让人，并通过引用而结合于此。实质上是根据IS-95越过空 中接口标准的应用而配置第'459号专利的系统的。
此外，在本发明的一个实施例中，实质上是根据题为"Dual Channel Slotted Paging"的美国专利申请文件中所述的寻呼方法而执行用户单元10的寻呼的，所 述专利申请文件的申请号为08/865， 650和08/890， 355，所述专利已转让给本发明 的受让人，并通过引用而结合于此，其中描述了使用在衰减编码信道中发送的快速 寻呼消息。在全寻呼消息(全寻呼)之前发送一个或多个快速寻呼，以使用户单元 减少寻呼监控时间，因此而减少了等待的功率消耗。通常，若用户单元未接到正快 速寻呼，则它就不监控全寻呼，于是也减少了空闲模式的功率消耗。
图2是按照本发明的一个实施例来处理CDMA信号的解调器的框图。由射频/ 中频(RF/IF)系统190和天线系统192产生接收(Rx)采样，它们接收RF信号， 对其进行滤波、下变频并使RF信号数字化成为基带。把采样提供给多路复用器202 和采样RAM204。把多路复用器202的输出提供给共同耦合到控制单元210的搜索 器单元206和指元件208。组合器212连接解码器214和指元件208。通常，控制 单元210是由软件控制的微处理器，可把它置于同一块集成电路上或一块独立的集 成电路上。
在操作期间，接收采样(采样)储存在采样RAM204中，并提供给多路复用器 202。多路复用器202向搜索单元206或指元件208提供实时采样或已储存的采样。 控制单元210配置指元件208以根据来自搜索单元206的搜索结果而在不同时间偏 移处执行解调。在组合器212中组合解调结果，并传送到输出数据的解码器214中。
总的来说，搜索器206所进行的搜索使用导频信道的非相干解调来测试对 应于不同扇区、基站和多径的定时假设，而指元件208所进行的解调则是通过 数据信道的相干解调完成的。非相干解调不需要载波相位信息，它检测信号能 量而不是检测信号(某种波形类型)中包含的数据。在本申请中，术语解调单 单指相干解调，而搜索指的是非相干解调。在本发明的一个实施例中，去扩展 的实现是将接收到的采样乘以PN序列和分配的Walsh函数在单个定时假设时 的复数共轭值，并对产生的采样进行数字化滤波，这通常用一个积分和阻尼累 加器电路来实现。
可以在不同的时间偏移处实现解调和搜索过程，组合解调的结果以确定是 否已接收到寻呼信息。有利地，搜索器所解调的寻呼信道类似于在上文中引用 的双信道寻呼申请中描绘的快速寻呼信道。因为快速寻呼中消息的持续时间(每 秒每1.2288兆码片时的128或256个PN码片，即104或208微秒)和所需的去 歪斜(约为100-400微秒)很小，因此可以容易地缓冲并能"离线"处理所需 的接收采样以节省功率。
图3是根据本发明的一个实施例的流程图，说明了图2中解调器在空闲模式 下的操作。空闲模式是已对用户单元加电但未进行呼叫的状态。在空闲模式期间， 用户单元监控针对它的的寻呼信息。寻呼信息可以表示一个来话通信或电话呼叫。
在步骤300处，用户单元收集和存储在分配给它的快速寻呼时隙期间接收到 的釆样。在一个实施例中，收集过程是通过激励RF/IF系统190，将采样储存在采 样RAM中，然后再不激励RF/IF系统190而实现的。 一般地，用户单元收集采样的 持续时间长于单个快速寻呼时隙，于是在接收到的该组采样中存储多个时间偏移信 号。在另一个实施例中，按实时把采样传送到搜索器单元206而无需存储。
在步骤304处，(图2的)搜索器单元206按不同时间偏移对采样进行导频 搜索。此外，可以对不同的信号进行导频搜索。譬如，可以对来自不同基站、使用 不同导频码、或不同时间偏移的导频信号的信号进行导频搜索。当检测到本地的最 大值在一个阈值之上，并且当组合函数可用于特定的搜索窗口时，则对合成的假设 进行解调和组合。 一旦已经完成了搜索清单上的所有假设，就完成这个步骤。
在本发明的一个实施例中，具有足够大的、能覆盖一组多径信号的时间偏移的采样是有利的。这样一来，仅需在不同的时间偏移搜索同一组采样就可以简单地 检测到不同的导频信号。同样地，也可以解调不同时间偏移中的同一组采样来处理 快速寻呼。当为相干信令设计的快速寻呼信道能提供较佳的性能，并因此而在许多 情况下更为有利时，也可以为非相干信令设计一个快速寻呼系统。
在步骤306处，把搜索器206切换成解调模式，并对与搜索模式期间检测到 的每个信号相关的寻呼信道进行解调，以确定是否己经接收到快速寻呼。通过在一 组寻呼信道上进行相干解调来处理快速寻呼，该组寻呼信道对应于搜索期间检测到 的导频信道的组。因此，在本发明的一个实施例中，在执行搜索之后，在搜索器中 对快速寻呼信道进行解调。在采样中的一个特定的偏移处执行每个解调，使用搜索 器206中的累加器来分集组合所产生的一组解调软判定数据。
在步骤308处，检查组合的解调数据，以确定是否已经接收到一个正快速寻 呼(即，表示接下来的全寻呼消息可能会针对特定用户单元的一个快速寻呼)。如 果尚未接收到正快速寻呼，则用户单元返回到步骤300。如果已经接收到正快速寻 呼，那么在步骤310处激励指元件208、解调器214以及RF/IF单元190，并在步 骤312处处理全寻呼。在本发明的另一个实施例中，用户单元继续搜索其他导频的 采样以寻找在下一个寻呼时隙发生时将处理的新信号。此外，如果快速寻呼信道接 收时的质量不够高，那么无论如何要执行步骤310，以确保不丢失任何全寻呼消息。
通过在搜索器单元206中执行搜索和快速寻呼两种处理，可以监控快速寻呼 信道而无需激励指元件，直到接收到一个正快速寻呼。通常大多数快速寻呼消息都 是负的，这表示不存在呼叫或消息是悬而未决的。从而使激励指元件208及其它电 路的时间大大减少。因此，减少用来实行快速寻呼信道监控的电路将会增加用户单 元的等待时间。
通过有利地降低快速寻呼信道和快速寻呼消息的编码水平并储存用来处 理的接收到的采样而得以实现电路的减少。降低的编码允许用有限数量的解调 功能来实现快速寻呼信道的解调，因此搜索器中额外的复杂度亦有限。采样 RAM204的使用也允许用搜索器206中的一个单独的解调引擎来实现多个时间 偏移解调，这也进一步减少用来监控寻呼消息所需要的电路。
通过使用储存的采样来执行搜索和寻呼信道监控而实现额外的功率节约。 在一个实施例中，快速传呼信道是一个发送一次或两次的未编码的二进制相移键控(BPSK)或开关键控(OOK)比特。特别是，当采样产生时对其进行储 存，可以减少每个寻呼周期期间RF/IF单元190的运行时间。 一旦存储了采样， 用户单元就不激励RF/IF单元190来保存功率，并仅使用数字电路在不同时间 偏移或不同的导频信号处，或两者，重复地搜索采样。
如上文中指出的，对相同的采样进行不同的搜索， 一旦收集到原始采样组 就使RF单元关断。关断RF单元可以减少移动站在空闲模式下的功耗。相反地， 如果未储存采样，那么只要需对各导频信号和时间偏移进行搜索，就需要收集 额外的采样。持续收集导频数据将要求RF单元保持在通电的状态而在较长时 间周期中消耗功率，这会减少用户单元的等待时间。
本发明已描述的实施例提供了性能上的提高和空闲模式下功率消耗的改 进。特别是通过在同一组采样上进行解调和搜索，提高了解调的性能。这是因 为由于使用同组采样，导频信道搜索所测定的最佳信号也将是寻呼信道解调 的最佳信号。在另外的系统中，搜索是在第一组采样上进行的，使用该搜索的 结果来确定怎样在第二组采样中对寻呼信道进行解调。如果两事件之间的时间 跨度较小，而搜索结果和寻呼信道质量之间通信一般是合理的，则当和在同样 釆样上进行搜索和解调而产生的衰减信道解相关时间作比较时，实质上消除了 搜索和解调之间的信道中的任何差异。
图4是根据本发明的一个实施例所配置的搜索器206的框图。从采样RAM204 (图2)中读取同相和正交相位的采样，四相移键控(QPSK)的去扩展器402用来 自PN码发生器404的伪随机噪声(PN)码对这些采样进行去扩展，其中PN码包括 同相部分(PNI)和正交相位部分(PNQ)。把来自QPSK去扩展器402的同相和正 交相位的分量施加到乘法器406a-406d。采样RAM204之后的处理可以按任何与原 始码片速率不相关的时钟频率而发生，譬如19MHz。
在搜索模式期间，Walsh码发生器490和498产生导频信道Walsh码，把它施 加到乘法器406a-406d。乘法器406a-406d和累加器408a-408d —起运行，用来自 导频Walsh码发生器408和410的导频Walsh码来对去扩展采样进行去覆盖。
把来自累加器408a和408b的去覆盖导频采样施加到乘法器420两次 一次 是直接施加，另一次是通过多路复用器423施加。通过两次施加去覆盖导频采样， 结果是使去覆盖导频采样平方。使该平方的输出在加法器422中相加。因此，在搜索模式下，计算了去覆盖导频数据的点积，因此计算了当前时间偏移下的导频信道 的相关能量。
同样地，把来自累加器408c和408d的去覆盖导频采样施加到平方电路410。 在加法器412中使平方电路410的输出相加。由此，通过平方电路410和加法器 412的操作得以计算去覆盖导频数据与其本身的点积，也因此计算了当前时间偏移 下导频信道的相关能量。
本地最大值计算器414接收来自加法器412和422的点积。本地最大值计算 器414从搜索器根据相关能量尝试的一组时间偏移(或假设)中确定最可能的时间 偏移。例如，本地最大值计算器414为了隔离最接近时间偏移的采样，它可能在一 组过采样相关功率中保存本地最大功率。乘法器406a和406b以及累加器408a和 408b —起工作，用来自快速寻呼Walsh码发生器的快速寻呼Walsh码来对去扩展 采样进行去覆盖。
当相对于采样调整PN码和Walsh码的定时时，产生了一组偏移量。在示范的 搜索中，在特定搜索范围中以微小的增量调整PN码和Walsh码。 一般，通过控制 系统配置码发生器，该控制系统也用一个起始偏移量和一个终止偏移量限定了搜索 范围。控制系统可以是由存储在存储器中的软件控制的微处理器或数字信号处理 器。
N最大跟踪器采集对于不同的搜索范围的一组N个最大相关能量。N是整数， 在4-16的范围内为佳。应用其他准则来采集像信号源分集这样的搜索结果和应用 本发明是一致的。向控制系统报告最终产生的一组相关能量和相关的偏移量(搜索 结果)。
在本发明的一个示范性的实施例中， 一旦已经执行了搜索操作，控制系统便 配置搜索器在导频信道上对基于搜索结果的一组信号和偏移量执行解调。为了执行 寻呼信道(快速寻呼信道为佳)的解调过程，配置Walsh发生器410来产生寻呼信 道Walsh码，配置多路复用器423把累加器408c和408d的输出结果施加到乘法器 420。此外，配置累加器408a和408b在比特持续时间上确切地结合。
控制系统为每一个需解调的信号按特定的偏移量配置了 PN发生器和Walsh发 生器，于是再次对采样进行解调。把来自累加器408a和408b的去覆盖采样的快速 寻呼信道施加到乘法器420。此外，把去覆盖采样的导频信道通过多路复用器423施加到乘法器420。
使乘法器420的输出在加法器422中相加以执行导频数据和寻呼数据的点积。 锁存器424接收由此产生的计划快速寻呼信道软判定数据。调整载波相位的各种其 他方式是显而易见的，其中包括叉积运算或其他相位旋转法。点积能恢复与导频信 号同相的数据。此外，还要为组合而对该数据加权。接着，组合累加器426接收锁 存器424的输出。对于每一个解调的信号累加器426加在解调结果中。 一旦已对一 组信号解调，就把组合的快速寻呼数据输出到控制系统中，该系统通过作出一个基 于累加的软判定数据的硬判定来估算所发送的数据。根据硬判定可以确定是否已送 出一个快速寻呼。
此外，在本发明的一个实施例中，通过一次点积操作可以再次从去覆盖的导 频信道数据计算能量，每个信号所产生的导频功率在累加器426中累加。把累加后 的导频能量传送到控制系统中。
在本发明的一个实施例中，控制系统根据累加后的导频能量确定是否要依赖 快速寻呼数据。如果累加后的导频功率高于一个既定的阈值，那就可以依赖该快速 寻呼信道的结果。否则，则处理下一个快速寻呼时隙，或处理全寻呼信道。如上所 述，使用与导频和寻呼信道处理中所用采样相同的采样可以确保两种处理的信道是 相同的，这可以提高解调的性能。
移动站可以同时接收来自若干基站的导频信号。移动站可能监控其中一个具 有最强Ec/Io的基站。当把快速寻呼信道(QPCH)上的一个快速寻呼消息作为移动 站的目标时，可以通过若干基站来传输该快速寻呼。执行快速寻呼的多次发送以确 保移动站接收到至少一个消息。移动站可能正在监控具有最强导频Ec/10的基站， 如果快速寻呼消息最低限度地通过最强基站而传输，则移动站能检测到该快速寻呼 消息。实际寻呼消息比快速寻呼的传输时间晚一些到达。移动站可能正在覆盖区中 移动或者信道环境以一定的速率变化，致使当实际寻呼消息到达时，原先识别的最 佳基站已不再是最佳基站了。结果，移动站也许就不能检测到实际寻呼消息。
为了提高检测寻呼消息的效率，根据本发明的一个实施例，移动站保持对 数个基站跟踪作为最佳基站。参考图5，图中示出了移动站按时间接收到的导 频信号Ec/10。信号501-3分别来自三个不同的基站。可以使用更多的基站，然 而为了简化只示出了三个。每个基站发送待由目标移动站接收的QPCH消息521。可以注意到，在QPCH消息521的时间处，信号501的导频Ec/lQ比其他 的导频Ec/10电平都高。因此，认为与导频信号501相关的基站为最佳基站。 QPCH消息521主要包含的信息基本上一个寻呼消息522正跟随而到达移动站。 寻呼消息522按照跟随QPCH消息定时的一个预定的时间而跟随在后。
在一个同步系统中，不同的基站实质上可以同时传输QPCH消息521。考 虑到传播延迟和其他因素，移动站实质上也可能同时收到QPCH消息521。结 果，不同的基站实质上也能同时发送并接收跟随QPCH消息521之后的寻呼消 息522。应当注意到，在发送QPCH消息522时，与导频信号501相关的基站 可能不是最佳基站。如果移动站将寻呼消息检测限制在象QPCH521期间只检 测最佳基站那样，那么移动站可能不能正确地对寻呼消息进行解码。
为了解决与QPCH消息521和寻呼消息522的传输时间之间信道中变化相 关的问题，移动站跟踪不止一个基站作为最佳基站。移动站判断在QPCH消息 期间不同基站的导频信号的Ec/Io是否超过阈值510。由与搜索器206和指元件 208的操作有关的控制系统210执行这种判定。如果Ec/Io超过阈值510，那么 移动站便监控从所有基站发送的超过阈值的寻呼消息522。
可以通过几种方式来完成同时监控多个寻呼消息。 一种就是向从每个基站 到来的信号分配至少一个指。如果从基站有不止一条信号路径，那么每个基站 可能分配到不止一个指。以数据码元能量的形式使基站所分配的指的结果相 加。为了将不同基站的信号能量相加，该结果需通过对信号能量进行时间上的 偏移来得到时间上的对齐。把相加后的信号能量施加到对寻呼消息522进行解 码的一个解码器。如果信号在发送基站处已通过交错处理，则分配到基站的指
的组合和去偏移的结果可通过一个去交错处理。在相关技术中已知交错和去交 错处理。为了对寻呼消息522进行解码，与来自每个基站的信号相关的去交错 处理的结果都要通过一个解码处理。在一种有限的方式中，可以为了串行组合 和解码处理而对来自不同基站的信号进行采样和存储。
在另一个实施例中，移动站可以保持跟踪若干基站作为最佳基站来检测独 立于QPCH消息的寻呼消息522。可以预先选择另一实施例中的最佳基站。该 预先选择所根据的准则可以不同于QPCH消息接收或导频信号超过阈值510的 准则。例如，在一个移动性小的情况下，移动站可以保持在近乎相同的地理范围中。因此，移动站周围的基站数量维持不变。在此情况下，移动站可以根据 一个内部定时控制而周期性地醒来，以监控寻呼信道。若存在一个寻呼消息， 则移动站监控从所有预先识别的基站来的信号。
移动站可以在时间上略微提前一些而醒来，以搜索与可能携带移动站的一
个寻呼消息的基站相关的导频信道。醒来时间可以在QPCH定时之后很久，但 在寻呼信道定时之前。
尽管在QPCH定时期间只检测到一个QPCH，移动站仍试图对从若干基站 发送寻呼信道进行接收并解码。在这种情况下，移动站检测到来自基站的一个 QPCH之后，便可以知道附近最可能发送寻呼消息的若干基站。如此，移动站 便把它在QPCH信道期间的搜索局限在只检测一个QPCH。然而，移动站为了
检测实际寻呼消息而仍继续监控若干基站。移动站可能刚好在寻呼信道定时之 前醒来，为了检测在只检测一个QPCH之后的寻呼消息而选择候选基站，所述 寻呼信道定时是根据检测候选基站的导频信道的所检测的QPCH定时而确定 的。
至此已描述了一个完成寻呼监控的系统和方法。提供了特定实施例的上述 说明，使本领域中的任何技术人员能够制造或使用本发明。对于本领域中的技 术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的一般原理 可适用于其它实施例，而无需创造能力。从而，本发明不限于这里给出的实施 例，而本发明要符合此处揭示的原理和新颖特点一致的最宽泛的范围。
权利要求
1、通信系统中的一种用户终端，包括用于进入空闲状态的装置；用于在所述空闲状态监控来自多个始发站的每一个快速寻呼信道是否有快速寻呼信道寻呼的装置；用于进入激活状态的装置；以及用于在所述激活状态监控来自所述多个始发站的每一个常规寻呼信道是否有常规寻呼信道寻呼的装置。
2、 如权利要求1所述的用户终端，还包括如果所述快速寻呼信道寻呼 不能被单独解码，则为所述快速寻呼信道寻呼、对来自快速寻呼信道的信号进 行软组合的装置。
3、 如权利要求1所述的用户终端，还包括如果所述常规寻呼信道寻呼 不能被单独解码，则为所述常规寻呼信道寻呼、对来自常规寻呼信道的信号进 行软组合的装置。
4、 一种由用户终端操作的方法，包括 进入空闲状态；在所述空闲状态监控来自多个始发站的每一个快速寻呼信道是否有快速 寻呼信道寻呼；进入激活状态；以及在所述激活状态监控来自所述多个始发站的每一个常规寻呼信道是否有 常规寻呼信道寻呼。
5、 如权利要求4所述的方法，还包括如果所述快速寻呼信道寻呼不能 被单独解码，则为所述快速寻呼信道寻呼、对来自快速寻呼信道的信号进行软组合。
6、如权利要求4所述的方法，还包括如果所述常规寻呼信道寻呼不能 被单独解码，则为所述常规寻呼信道寻呼、对来自常规寻呼信道的信号进行软 组合。
全文摘要
这里描述了一个新颖的和改进了的执行寻呼的方法。在本发明的一个实施例中，使用一个搜索器(206)来检测扩频信号。搜索器(206)搜索与若干基站相关的若干导频信道。控制器(210)选择具有超过阈值(510)的相关的导频信号(501-02)功率的至少两个基站。解调器(208)对由至少两个基站发送的寻呼信道进行解调。寻呼信道在充分重叠的时隙中进行传输。组合器(212)把解调每一个寻呼信道所产生的解调结果组合起来。
文档编号H04B7/02GK101588194SQ20091014881
公开日2009年11月25日 申请日期2001年7月17日 优先权日2000年7月26日
发明者小E·G·蒂德曼, 俊 王, 道 陈 申请人:高通股份有限公司