专利名称：移动电话的低功率休眠模式的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用于降低电池供电的无绳或无线电话的平均待机功耗的方法和设备。
如本领域所周知，电池供电的便携电话的平均功耗在待机模式时可以降低，待机是指在通话之间等待用户发起新呼叫或从网络接收呼叫的时间。降低待机功耗的主要机制是关闭发射机，这时只有接收机在工作，以便侦听指定的网络呼叫信道。但是，现代的手持电话很小，很小的内部电池的可用容量仅够接收机连续运行几个小时。因此，欧洲的全球移动通信系统(GSM)的数字蜂窝系统标准中描述了进一步降低接收机待机功耗的另一种方法。这种方法包括用较低的占空率脉动式地使接收机开和关，每个便携站接收机打开的时间提前告知网络，以便网络能够对消息发送定时并在那些时刻呼叫特定的移动用户。
根据GSM系统规范，便携电话或者按照它们的电话号码的某些数字或者按照网络运营者的指定分成休眠模式组。举一个简单例子，号码以0结束的那些电话可以属于休眠模式组0；以1结束的属于休眠模式组1，等等。网络呼叫信道容量在时间上分成多个循环重复的时间段，它们对应于休眠模式组。当得知一个电话是唤醒的时，只在对应于它的休眠模式组的时间内向该电话发送呼叫。当唤醒时，从网络接收到这种消息并检测到正被呼叫的是它自己的电话号码或标识号码(ID)，便携接收机可以停止脉动并保持连续接收进一步的信息，而且当用户接受呼叫时，例如按下适当的键，便携发射机可以被激活以便应答该呼叫。
这些常规寻呼技术的一个局限是移动站可能由于暂时处于呼叫站的无线阴影区而错过来自网络的呼叫。呼叫信道上有限的无线容量使得网络不能简单地、无限地重复呼叫直到被应答，甚至呼叫不能超过若干次。这些常规技术的另一个局限是便携接收机的占空率不能在待机时无限地降低，因为会导致进行呼叫时的延迟。发送足够的信息来标识一个特定的移动站需要某个最小时间，而且呼叫那个移动站的机会在频度上减少N倍，这里N是休眠模式组数或者接收机待机占空率的倒数。发送所需的最小时间一般至少为40毫秒(ms)，而呼叫移动站的机会一般按每40xNms出现。如果以N为50为例，呼叫便携电话时会出现多达2秒的延迟，而且如果一般进行两次尝试，这个延迟可以高达4秒。比这个更大的延迟是用户所不期望的，这会导致日常生活忙乱，需要打更多的电话。
发明概要本发明寻求将便携电话充电之间的电池寿命延长到超过现在一般的4到12小时时间，实现24小时或实际上是几天的充电周期。这种实现是基于以下的认识用户在日常工作时间以外的时间(例如夜晚)中立即响应呼叫是不太重要的，而且网络在通常可以定量的日常业务高峰繁忙时间以外会有空闲的呼叫信道容量。利用这些因素以便实现比白天接收机待机占空率更低的夜间休眠模式，从而降低在24小时或更长时间段上的平均电池消耗。
根据本发明的一个示范实施例，提供一个第二夜间或“深休眠”模式，在此期间将移动或远端站较不频繁地唤醒以侦听寻呼消息。这个深休眠模式可以由广播用于以其来寻呼移动站的频度的网络调用、或由移动站本身调用。例如，移动站可以侦听针对其它移动站的寻呼消息，以确定基站发送寻呼的周期性。于是，它可确定深休眠模式是否合适。或者，当被移动站的用户调用时(例如通过键盘按下一个命令)可以进入深休眠模式。
根据本发明的另一个示范实施例，可以更有效地来进行寻呼以便进一步保存系统资源。例如，系统或基站可以基于移动站的移动标识号为每个移动站分配休眠模式时隙，所采用的方式是移动标识号的一或多位数字不必作为寻呼消息的一部分发送。例如，移动标识号的最后数字可以与休眠模式时隙相关联。因此，基站不必发送最后数字，它隐含地给出移动站的指定的休眠模式时隙。MIN的其它逻辑组合也可以用于隐含其中的一或多位数字，以便可以减少寻呼中包括的信令量。
根据本发明的另一个示范实施例，为移动站提供了这样的技术，它允许对寻呼帧解码以便确定何时移动标识号与作为寻呼消息一部分而接收的地址之间出现的单个不匹配。例如，可以使用最大似然序列估计技术，以便产生接收符号的假设值。然后这些假设值可以与移动标识号的每个顺序数字相比较。如果对应于移动标识号的特定比特位置，没有一个假设值与一个给定移动站的值匹配，移动站就可以停止对寻呼帧解码。
根据本发明的另一个示范，寻呼消息可以包括例如与相邻基站、相邻基站的控制信道或鉴权信息有关的广播控制信息。用这种方式，移动站只需在指定的寻呼时隙唤醒，而不必是在指定的寻呼时隙和随后的广播信息时隙。
附图的简要描述现在对本申请的发明参考仅以举例方式给出的方法和装置的优选实施例、并参考所附的图做更详细的描述，其中
图1时示范无线通信系统的一般框图；图2A说明从使用现有技术已知的休眠模式的网络的基站发出的呼叫信道的格式；图2B说明从使用根据本发明实施例的休眠模式的基站发出的呼叫信道的格式；图3说明根据本发明一个实施例的广播信息的子复接；图4说明在根据本发明一个实施例的另一种休眠模式时隙中接收广播信息；图5说明根据现有技术的1/4速率卷积编码器；图6是根据本发明一个实施例的Viterbi MLSE解码器的框图；图7说明根据本发明一个实施例使用的IS-54基站到移动站通信的TDM结构。
详细描述为了提供讨论本发明的一些背景，下面针对图1描述一下对示范无线通信系统中一些单元的一般讨论。图1代表示范蜂窝移动无线电话系统的框图，包括示范基站11和移动站12。基站包括连接到MSC 14的控制和处理单元13，MSC 14再连接到PSTM(未表示)。这种蜂窝无线电话系统的一般情况是本领域已知的，正如结合在本申请中作为参考的Wejke等人的题为“Neighbor-Assisted Handoff in a CellularCommunication System(蜂窝通信系统中的邻近辅助切换)”的美国专利No.5,175,867和题为“Multi-Mode Signal Processing(多模式信号处理)”的美国专利申请序列No.08/967,027中所描述的。
基站11通过控制及处理单元13所控制的话音信道收发机15处理多条话音信道。而且，每个基站包括控制信道收发机16，后者能够处理一条以上的控制信道。控制信道收发机16受控制及处理单元13控制。控制信道收发机16在基站或服务小区的控制信道上向锁定到那个控制信道的移动站广播控制信息。应该理解收发机15和16可以作为单个设备实现，类似话音及控制收发机17，以便与共享同一无线载波频率的DCC和DTC一起使用。
移动站12在它的话音及控制信道收发机17中接收控制信道上广播的信息。然后，处理单元18处理接收的控制信道信息，该信息中包括可供移动站锁定的多个候选的服务小区的特性，并确定移动站应该锁定到哪个服务小区。优选地，接收的控制信道信息不仅包括与所关联的服务小区有关的绝对信息，也包括与控制信道关联的服务小区附近的其他服务小区有关的相对信息，正如在本申请中结合作为参考的美国专利No.5,353,332中所描述的。
根据本发明的示范实施例，便携站采取一种休眠模式，其特点是在每天需要加紧应答呼叫的通常很繁忙的时间里，平均接收机待机功耗以第一因子降低，并在预计活动较少、可以容忍以更大的延迟响应呼叫的时间里，采取进一步降低平均待机功率(即，“深”休眠模式)的一种或多种另外的休眠模式。另外的休眠模式中的区别例如可能是通过使用例如两位电话号码来定义100组而不是一个号码定义10组，就可以将便携电话分成数目更多的休眠模式组。用这种方式，待机功率可以减少一个更大的因子(例如，十)，其代价是响应网络呼叫的延迟更大了。为了采用第一休眠模式或第二(即，深休眠)模式，可以通过从网络到移动电话的命令触发、在一段不活动时间的超时之后自动进行、或者由用户动作触发(例如，进入显示菜单并选择“DEEP SLEEP(深休眠)”选项)。
为了现在的描述起见，术语“便携电话”、“移动电话”、以及“移动站”用于可互换地提及电池供电的蜂窝电话。本发明中的各种变化方案是由网络采取不同策略的各种选项来区分的，这些不同策略的目的是确保即使接收机由于系统中休眠模式组的数目减少而不太频繁地被唤醒，便携电话也不会错过呼叫。第一种策略是，在对应于另外的便携电话休眠模式的低活动期中，网络也采取另一种休眠模式操作。在这种策略中，呼叫信道上的网络传输格式继续与便携电话的休眠模式匹配。
在网络和便携电话中采取这另一种模式，是通过由网络在它的呼叫信道广播传输中包括这种信息来同步的。根据一个实施例，另一种休眠模式格式在任意给定时间使用的指示将被连续广播，以便刚刚打开的便携电话能够确定使用中的格式。使用这种策略需要所有电话同时置于另一种休眠模式中。在这段时间中一个或几个电话不太可能变得高度活动并且不太可能希望更快地应答呼叫。
根据本发明的第二种策略是，网络在通常的繁忙时间之外保持相同的休眠模式结构，允许便携电话独立地在休眠模式省电和呼叫响应时间之间选择一个折中。如果网络不知道每个电话采取的休眠格式，就只能使用适于第一种休眠模式的相同传输格式来继续进行对移动电话的呼叫。这种技术的使用意味着所发送的一些信息可以不接收，因为移动电话比通常休眠得更长。这就要求向便携电话重复呼叫尝试的次数增加，以便考虑到便携电话正处于关闭、因此不能在更大部分的时间检测呼叫。但是，这可以通过使用在繁忙时间之外可用的额外的呼叫信道容量来调节。一个本领域的一般技术人员一旦掌握了本揭示之后可以使用两种策略的结合。
根据一个示范实施例，移动站可以读取发送到其它移动站的寻呼消息，以便了解系统将一个寻呼重复多少次。例如，如果系统重复寻呼两次，那么移动站可以进入这样一个深休眠模式，其中每隔一个指定的寻呼时隙唤醒一次。移动站可以周期性地(例如，每分钟一次)确认系统是在以最新测定的周期连续发送寻呼消息。
图2A表示使用先有技术已知的休眠模式从网络中的基站发送的呼叫信道格式，图2B表示使用根据本发明一个实施例的休眠模式从基站发送的呼叫信道格式。
在图2A中，重复的发送周期包括17个时间段，对应于16个休眠模式组加上一段包含广播信息以供所有便携电话读取的时间。根据一个实施例，广播信息包括附近的基站以及用于发送呼叫的呼叫信道的详情以及一个在鉴权算法中用于验证试图与网络通信的用户电话的合法性的随机数。这个随机数不常改变。鉴权技术一般性地在美国专利No.5,091,942中描述，该揭示在这里结合参照。很可能不是所有的这种广播信息都可以包含在一个广播周期中，因此这个信道进一步的子复接虽然没有被表示出来但是是隐含的。根据在蜂窝无线领域称为“移动标识号码(MIN)”的压缩二进制格式表示的电话号码中的4个比特，便携站可以被分配并属于16个休眠模式组之一。MIN一般为34比特，通过构成所有34比特的四种不同的逻辑组合也可以构成确定休眠模式组的四个比特，这样移动电话在休眠模式组中的分布与将特定MIN分配给特定用户的任何方针都是无关的。
图2A中所示格式的一个缺点是便携接收机必须每个时间段唤醒两次，一次接收自己的休眠模式组中的消息，另一次接收广播信息。在图2B所示的格式中(这是确信在现有技术中所未曾描述的)，发明者建议将广播信息包含在每个时间段中，以便取消一个周期中第二次特地唤醒从而接收广播信息的必要性。即，如图2B所示，每个时间段包括MIN，除去4位最低有效比特(LSB)加上其它信息和广播信息。用这种方式每个时间段可以发送更少比特的广播信息，因此便携站用更长的时间接收完整的广播信息子复接帧。根据本发明的一个方面，广播信息构造成使便携站可以选择在更短的时间内接收信息，这是通过在更长的一个连续时间段上被唤醒而实现的。
图3说明广播信息的子复接。使用根据本发明一个方面的方法，广播信息分成标为B0、B2、B3...B14的比特块，每段时间发送一块。因此，B0将在休眠模式段0发送，B1在段1，一直到段E中的B14。然后B0再在时间段F中发送，B1出现在下一段0，B2在下一段1，如此等等。因此，单独接收任何一个休眠模式时隙，将连续得到B0、B1、B2等，正如连续接收所有休眠模式时隙一样。因此，便携电话可以通过只在它自己的休眠模式段中唤醒而选择接收块0到14中的广播信息。使用这种技术，需要14×16个时间段传输完整的广播信息，或者在14个连续的休眠模式段中唤醒以便更快地接收信息。这种双重读取机会在图3中说明。
图4表示如何可以在另一种降低待机功率的休眠模式中接收信息，在该模式中，根据本发明的一个实施例，便携站只间隔地唤醒接收它休眠模式组中的传输。在这种情况下，广播信息块不是按编号顺序接收，而是要重新组织以便重构完整的信息。一旦一般技术人员掌握本揭示后，重构这些块的方法是在他的技能之内的。
移动电话间隔地在休眠模式时隙中唤醒，如图4中粗体数字所示，以如下顺序接收广播信息
4 6 8 10 12 14 1 3 5 7 9 11 13 0 2重新排序之后，可以解码出完整的广播信息。
因为广播信息的块数在这个例子中是15，不可能按三个或五个传输的规律唤醒而接收所有块。但是如果精心地选择块数为一个质数，移动站就可以按照不是这个质数倍数的任何规律被唤醒，从而仍然接收到广播信息中的所有块。即使广播周期中的块数不是质数，移动站也可以按照不规则的模式唤醒而收到所有块。
根据发明的另一个方面，当呼叫一个特定电话时，在休眠模式段内隐含的MIN比特不必发送，从而留下更多的比特用于其它目的，例如分配一个供电话最终应答呼叫所用的业务信道。例如，如果具有以十六进制数E结尾的MIN的移动站只在休眠模式段E中侦听，那么在消息中只发送139A5DB2就可以呼叫MIN＝139A5DB2E(HEX)的电话。当休眠模式组是MIN的比特组合时，也可以这样做。例如，如果移动站所属的休眠模式组由它的MIN所有数字的模16求和给出，则那些其MIN为“139A5DB2E”的电话将属于休眠模式组4，这是所有十六进制数的模16和。在休眠模式段4中发送“139A5DB2”，还是可以唯一地标识该电话。为了确定是否被呼，电话可以构成所发数字的模16和，得到6，然后使用最后未发的数字的模16相加必然得到4这个信息，从而推出最后的数字一定是E。实际上，如果所发的数字到目前为止与MIN匹配，那么最后数字只有一种可能性使所发的MIN在休眠模式组4中，因此，便携站只需检查前8个数字是否匹配，第9个数字的匹配是隐含的。当使用MIN比特的任何其它逻辑组合来将所有可能的N-4个比特相同的MIN以1∶1方式映射到16个休眠模式组时，这个性质也是保持的。本领域的技术人员将会理解，尽管前面的例子指的是用四个MIN比特区分的十六个休眠模式时隙，但是这个概念可以扩展到例如32个休眠模式时隙，它们隐含地对应5个MIN比特。
当使用允许便携站自主地采用另一种低占空率休眠模式的策略时，便携站可以适应于它所经历的使用量。例如，如果在一个小时中没有进行呼叫或接收呼叫，可以自动地进入另一种休眠模式，如果进行了呼叫或接收到呼叫，表示高活动期可能重新开始了，就返回到正常的休眠模式。
本发明的一个实施例在使用时分多址(TDMA)的数字蜂窝系统的情况下进行了描述。TDMA网络的基站可以在多个可用频道的任何一个上、在按每20ms重复的三个6.6ms的可用时隙的任何一个中发送信息。大多数频道在它们各自的时隙中传输三种不同的业务信号或通话；但是在一些频道中有一个或多个指定做呼叫信道的时隙用于向便携电话广播网络发起的呼叫或其它信息。三个时隙的20ms周期称为一个TDMA帧，并且将休眠模式结构应用于呼叫信道上，其做法是定义例如32个TDMA帧的一个超帧，每个对应于32个休眠模式组之一。如上所述，便携站所属的休眠模式组由它的MIN的最后5比特确定，这就决定了便携站将在超帧的32个TDMA帧中的哪个唤醒以便接收。第一待机模式中的便携站因此能够接收每个超帧的一个TDMA帧中的三个时隙之一，这时理论上的接收机待机占空率为1/96。但是，实际上，与正常的TDMA操作比较，功率减低了32倍，因为正常的TDMA操作在任何情况下，每帧也只需要接收三个时隙中的一个。后面将要描述的用于降低功率的设备仍然不必将呼叫信道消息中的所有比特解码。
在正常操作和休眠模式中，接收机可以使用一帧的另三分之二中的一些时间来扫描其它频率，并监视它在那些频率上接收的来自其它基站的信号强度。被扫描的频率一般在广播信息中向便携接收机给出指示，而且这些频率一般是周围基站的呼叫信道频率，即非常稳定的信息。
根据本发明的系统中至少呼叫信道的一个特性是基站在所有三个时隙中连续发射，即使只有一个时隙用于呼叫信道，并且如果其它两个时隙不包含业务流，就插入虚信息。这就避免了当已知载波在工作时，便携站必需只在特定时间扫描呼叫信道。
当网络希望呼叫便携站时，包含便携站标识号码的纠错编码的消息(其中较少的比特在休眠模式组中隐含)只使用呼叫信道时隙并在便携站的休眠模式组的TDMA帧中发射。每个编码的消息可以在两个连续的这种时隙上交织，而且应该使用足够的编码以便当只有一个时隙接收质量较高时也可以将消息解码。例如，可以使用1/4速率的卷积编码，它在即使一半比特没有收到时也可以解码。此外，到便携站的呼叫一般不只发一次，而是重复一或多次，这要根据呼叫信道的负荷而定。实际上，同一消息可以使用相同休眠模式组的连续时隙和帧重复发送，只要没有其它的呼叫排队等待。
编码消息比特的一半在一个时隙、另一半在下一个时隙的这种交织方式，在与对该消息的重复相结合时，可以具有这样的效果除了第一和最后时隙以外所有使用的时隙上都可分辨消息的所有比特。如果编码消息A分成两半A1和A2，消息B和C也类似地分开，那么消息A、B、C不带重复的连续传输将使时隙中包含X+A1、A2+B1、B2+C1、C2+Y...，这里X和Y代表前一个或后一个消息的一半比特。在这种情况下，必须接收编码消息B的所有比特，例如连续接收两个分别包含A2+B1和B2+C1的时隙，并从两个时隙中获取并组装比特B1和B2来用于解码。
另一方面，如果同一消息B重复三次，时隙将包含X+B1、B2+B1、B2+B1、B2+Y...，主要是表明在两个中间时隙的任一个中可独立辨明消息B的全部。
呼叫消息在休眠模式组的连续帧上的交织给出了32×20ms的时间分集，从而有助于克服慢移动的手持便携电话所遭受的慢瑞利衰落，或者可克服可能暂时在桥下行驶的较快移动的移动电话所遭受的阴影衰落。一个智能的解码器在了解或设定特定的呼叫消息重复多少次的情况下，可以最佳地合成来自多个时隙的软信息以便对该消息进行解码。软信息是指这种情况接收机产生的解调输出符号不只是归类为“1”和“0”，例如也可以表示每个符号为“1性质(oneness)”或“0性质(noughtness)”的程度。这种软信息可以用于不太注意其值具有不确定性的符号的纠错解码器。理想地，软信息表示解调符号正确的概率，而且这种表示也最好是以对数尺度。
对1/4速率卷积编码信息进行解码的合适的纠错解码器是Viterbi最大似然序列估计(MLSE)算法。该解码器包含已知的1/4速率卷积编码器的拷贝，如图5所示。其中包括移位寄存器40，用于存储输入的未编码信息的最后六比特，并包括四个逻辑合成器41，用于根据卷积编码的现有技术输出六个比特(a6、b6、c6、d6)的四种不同组合。由于只存在2的6次方种可能的输入比特模式，合成器在所有可能情况下的4比特输出是可以预先计算的并存储在64×4比特的查找表或只读存储器(ROM)中。因此ROM是卷积编码器的一个实用的实现方案。
根据本发明的相应的解码器在图6中表示。解码器包括历史存储器50，它优选地以多个移位寄存器来实现，尽管其它硬件实现也是可能的，而且一般技术人员一旦掌握本揭示后这完全是在其技能范围之内的。解码器还包括多个状态号寄存器51和多个路径量度寄存器52。路径量度寄存器存储路径的量度，即，状态寄存器或解码器包含正确的解码比特序列的概率的累积测度。
解码器的工作原理是推迟对解码比特极性的唯一判决，直到它们不再影响接收信号。因此，如果目前试图对比特i解码，比特i-1、i-2、i-3、i-4和i-5还在移位寄存器中，因此可能影响编码器产生的四个比特中的至少一些。因此，如果不在这些比特上进行硬判决，当对当前比特解码时必须考虑5个比特所有32种可能的状态。因此ViterbiMSLE解码器实际上有32个称为“状态”的并行操作的解码器，这些状态存储在状态寄存器51中，而且每个状态对应于前五个比特的一个假设，即，00000、00001、00010...11111。但是，一个(解码的)比特时间之后，流水线中最早(最左边的)的比特会停止影响四个编码比特，因此在对比特i+1解码时它是0还是1是无所谓的，状态数可以减半。另一方面，状态数必须再次加倍，以便包括新比特i+1的两种可能的假设。因此，在MSLE算法的每一步，一次重复之后这状态数与以前的状态数相同，在这种情况下是32。现在将解释如何从旧状态得到新状态。
新状态0000的可能的前任是旧状态10000和00000，加上假设为0的新解码比特。为了确定哪个是最可能的前任，将五个比特00000加上新的0假设提供给53处的编码器拷贝，从而产生四个编码期望比特。接下去在54中将它们再与接收的信号值比较，如果不一致，在55向状态00000的路径量度寄存器52添加一个补偿值，以便得到新的路径量度。正如上面所注意到的，存储在路径量度寄存器52中的路径量度是包含正确的解码比特序列的状态或解码器的概率的累积测度。通过使用概率的对数测度，补偿值相加累积对应于减去解调的比特的极性正确的概率，它与累积地乘上概率的效果一样，但是实现要简单一些。感兴趣的读者通过阅读美国专利No.5,577,053可以得到更多的有关路径量度计算的信息，该发明的揭示在这里结合以供参照。新的路径量度以相同方式通过使用前状态10000加上新的0也可得到。无论哪种可能的前任在56处得到最低的新路径量度，就被选为新状态00000的前任，而且相应的新路径量度再次尝试新状态00000。为了表示选择了哪个前任，是00000还是10000，将1或0(最早的或最左边比特)放在与解码器00000关联的输出移位寄存器中。至少对这个解码器而言，这对应于在状态号的最早比特上取硬判决；其余31解码器还留待选择。
假设新解码比特解码为1，以同样方式在可能是新状态00001的前任的状态00000和10000之间进行选择。类似地，使用首先假设新比特是0、然后是1，在状态0abcd和1abcd之间选择，得到新状态abcd0和abcd1。用这种方式，从32个旧状态得到32个新状态，完成一个循环周期。也应该提到的是，当选择前任状态得到新状态时，将前任的解码比特移位寄存器的内容与表示选择了哪一个的前任状态最左边的比特一起复制到新状态中。最后，当所有接收数据处理完之后，选择具有最低路径量度的状态作为包含最可能的解码比特序列的解码器。
这种卷积解码器对每个解码比特执行很多操作而且这种设备对便携接收机的操作功耗贡献很大。根据本发明的另一方面，发明者建议只要确定了所发的呼叫消息不包含MIN(即，接收消息的便携电话的MIN)，就停止对比特解码。这可按如下方式实现。
当所有32个解码器移位寄存器收到了对应于消息中MIN第一比特的解码比特时，就将这32个解码比特与移动站MIN的那个比特比较。如果没有一个比特匹配移动站的MIN，那么没有一个解码器状态会解码出移动站的MIN，解码器可以返回休眠、省电状态。如果32比特中至少一个匹配移动站的MIN，解码器就继续。
所有32个解码器或状态对消息中包含的MIN的第二个比特解码之后，将32个状态每个中的MIN第一和第二比特与移动站MIN的相应比特比较。如果没有一个状态匹配两个比特，解码就终止。这个过程随着后续比特被解码而持续，直到判决出“没有匹配”、或者在32状态的一个或多个中检测到全部的移动站MIN为止。此时，消息其余部分的解码将继续进行。由于32个解码器的移位寄存器内容在每次重复中彼此覆盖，最初包含移动站MIN的那些状态可能会被覆盖。因此，即使当解码不是MIN的消息比特时也值得继续检查MIN。
作为另一种减少解码操作并节省功率的方法，假设移动站只关心包含自己MIN的消息，那么所建议的本发明方法从解码器中删除与移动站MIN的比特不匹配的状态。当MIN比特没有连续传输、而是散布在其它非MIN比特的传输当中时，这种方法比较合适。根据本发明这个方面的MLSE解码器的操作，当Viterbi算法领域的一般技术人员掌握了本揭示之后会理解，这里就不必再阐述。
为了确保解码不会在没有收到便携站所需的广播信息之前过早地结束，需要首先对广播信息的比特块编码并发送，或者对这些比特提供单独的编码和解码过程。对于后一种情况，合适的时分多址(TDMA)传输格式是美国数字蜂窝系统标准IS-54B中使用的那种，在图7中表示。
图6的TDMA帧包含三个相同的子帧或者时隙，它们构成连续的传输。每个时隙之间所发的12比特目前是空闲的。否则每个时隙以用于同步和均衡器训练的28比特的已知符号模式开始，然后跟随称为慢随路控制信道(SACCH)的12比特域和处于两个块130中的260个信息比特，围绕着12比特的CDVCC(编码数字话音色码)。在IS-54B中，130+130个信息比特被描述为包含编码的数字话音或称为快随路控制信道(FACCH)的1/4速率卷积编码的消息。为了在这种数字蜂窝系统中方便地实现本发明，可以不改变地采用这种格式，这是通过以下方式实现的，即使用与FACCH相同的编码重新定义130+130比特信息为1/4速率卷积编码的呼叫消息，以单独的SACCH交织和编码方案使用SACCH域传输广播信息，并使用DVCC域来标识每个TDMA帧/时隙所属的休眠模式组。
FACCH编码称为带咬尾(tail-biting)的卷积编码。咬尾指的是开始和结束消息解码的方式。参照图4的卷积编码器，可以看到编码器移位寄存器必须总是包含6个比特以产生有效的编码比特。一种可加以保证的方法是用0或至少5个已知比特和将要编码的第一比特来初始化编码器。在提取了四个编码比特之后，将新数据比特移入，如此往复。但是，为了结束编码过程，最后的比特必须一直遍历所有的六个移位寄存器位置，以便五个已知比特移入以冲掉最后的数据比特。结果，所产生的编码比特数是4N+20，这里N是编码的数据比特数。
在咬尾方法中，用将要编码的第一组六个比特来初始化移位寄存器。提取四个编码比特的各组，然后将新数据比特移入。最后，当所有数据比特用完之后，再次使用首先的五个数据比特以冲掉最后的比特。用这种方式，或者在开始或者在结束，首先的五个比特出现在移位寄存器的每个位置，所以有机会影响与其它数据比特一样多的编码比特。这个过程可以认为是以N比特的一个环开始，并将它转换成4N比特的一个环。将会看到，无论是否从N数据比特的环中开始该过程，除了旋转以外，都产生相同的的4N比特环。类似地，将4N编码比特的环返回到N比特环的解码也可以在该环的任何地方开始。这种方法避免浪费20个编码比特来用于初始化和结束编码器/解码器。因此，所发送出的260个编码比特可以精确地解码出四分之一的数目、即65个数据比特。
65比特的解码消息必须传递至少34比特的被呼叫移动电话的MIN。由于根据本发明的一个方面，隐含在休眠模式时隙中的MIN比特不必被包括在消息中，在65个中的34减5(29)个必须用于MIN，留下36个用于其它目的。可以使用10个比特来定义便携站用于应答该呼叫的1000个频道中的一个，并使用两个比特来规定是否应该使用TDMA信道的时隙1、2或3，或者是否该信道是一个FDMA信道。在19个其余比特中，12到16可用于纠错解码已经成功的CRC校验，其余的3-7比特用于目前未规定的目的。
如果消息的MIN内容的编码比特由编码器顺序产生，不管它们是首先还是最后由编码产生的，根据咬尾编码/解码过程的循环性，解码可以在MIN比特处开始。因此，首先可以逐比特地对MIN解码，只要清楚没有匹配移动站MIN的就可以结束解码，其结果是节省了功率。
如果MIN比特没有顺序地馈入编码器，而是与其它数据交错，使用本发明的另一方面可以减少解码的努力并改善性能，即消除这样的解码器状态或各状态之间的变迁-它们不在解码器移位寄存器中产生移动站MIN比特。
将要注意的是，尽管对应于休眠模式组的MIN的五个比特不必发送，但是特定时隙所属的休眠模式组必须以某种方式标识。这种帧标识在上面是通过DVCC域提供的。这12比特域包括32个编码比特模式中的一个，对应于它所处的32个休眠模式时隙中的一个。在描述本发明的一个方面时，提到不必发送某些MIN比特，因为它们隐含在传输所出现的休眠模式时隙中，但是要发送一些比特来标识休眠模式时隙；或者以编码的形式发送整个MIN，但是认为一些编码的MIN比特可标识传输的休眠模式时隙，这二者之间是逻辑等效的。
例如，上面的格式可以实现发明的两种不同级别的编码，对于“第一次尝试”的呼叫使用1/2速率的编码，对“第二次尝试”的呼叫使用1/4速率(按照FACCH)。在第一种情况下，到两个移动站的两个呼叫可以填充入同一突发以节省寻呼容量。如果这样的消息在第一次广播时没有被一个或另一个移动站收到，网络可以重新寻呼还没有响应的移动站，使用1/4速率编码按“第二次尝试”来尝试寻呼没有响应“第一次尝试”的移动站。
上面的描述表示本发明是如何实现通过待机时进入低功率休眠模式来使便携电话节省功率的好处。便携电话以规则的时间间隔唤醒以便接收网络呼叫信道上的广播信息和专门寻址的消息，但是只要检测到消息中不包含任何特定的移动电话号码数字，移动电话就可以停止对消息解码并返回休眠。此外，描述了电话被唤醒的频度可以由移动电话本身、根据活动级别或每天的时间、或者由网络通过广播信息的指示允许来决定。只要移动电话不是以广播消息的长度的一个因数为时间间隔而唤醒，就仍然保证收到不太频繁改变的广播信息。例如在刚刚描述的优选实施例中，广播消息长度是31个SACCH块长，比休眠模式组数少一。允许水平地读取图2定义的信息或者垂直地读取。因为31是质数，移动电话可以进入降低功率的另外的休眠模式，此时它只每隔一个、两个、三个等的休眠模式时隙被唤醒接收，并且在31个唤醒时间段内仍然收到全部31个SACCH块。也可以使用比休眠模式组数多一的广播信息消息长度，例如，在优选的系统中的33。可以看到垂直读取将得到逆序的消息块，但是可以对它们重新组装以进行解码或者将卷积解码器反向运行，这时它可以工作得同样良好。
在优选系统中对广播信息的编码可以适当地是按照美国数字蜂窝标准IS-54被规定为SACCH域的相同的1/2速率卷积编码。尽管用1/2速率编码提供的差错保护比1/4速率差，但是对于在很长时间内不变地重复的广播信息来说是足够了，这与到特定电话的呼叫有很大区别，后者不重复或者只重复几次。
显然，网络必须经常重复呼叫，以便保证进入进一步的减低功率的另一种休眠模式中的移动电话有机会收到。仅在每天的繁忙时间之外，网络可以有进行这种重复的容量。因此，网络可以广播有关呼叫目前重复多少次的信息，或者广播类似的信息以允许移动电话推断目前允许什么样占空率的休眠模式。但是移动电话是否采纳这种降低的休眠模式，仍可以由该移动电话本身基于当前的活动而决定。
前面对特定实施例的描述将完全揭示发明的一般性质，人们可以通过使用目前的知识，很容易地修改及/或适配各种应用到这些特定实施例，而不背离一般性的概念，因此这些适配和修改应该而且希望包含在所揭示实施例的等效含义和范围内。也应该理解这里使用的术语是为了描述而不是限制的目的。
权利要求
1.用于向用户电话发送表示它们被呼叫的信息的无线通信系统，所述系统包括将重复的帧周期分成多个休眠模式时隙的装置；确定休眠模式时隙号的装置，该时隙号用于使用指定的用户电话号码向特定用户电话发送呼叫；在所述确定的休眠模式时隙中，发送包括所述指定的用户电话号码的呼叫消息的装置；重复发送所述呼叫消息多次的装置，其次数由系统装置和发送这种呼叫的可用容量确定；以及发送容量和负荷目前所允许的重复发送次数指示的装置。
2.在向用户电话发送表示他们是否被呼叫的信息的无线通信系统中，一种方法包括如下步骤将重复的帧周期分成多个休眠模式时隙；确定休眠模式时隙号，该时隙号用于使用指定的用户电话号码向特定用户电话发送呼叫；在所述确定的休眠模式时隙中，发送包括所述指定的用户电话号码的呼叫消息；重复发送所述呼叫消息多次，其次数由系统装置和发送这种呼叫的可用容量确定；以及发送容量和负荷目前所允许的重复发送次数的指示。
3.一种在具有电池省电待机模式的无线电话系统中使用的单元，所述单元包括接收机电路，用于从所述电话系统接收传输；用于在正常需要使用的时间内进入第一低功率休眠模式的装置，其做法是禁止所述接收机电路并以规则的间隔从所述低功率休眠模式中将其唤醒以便接收来自所述电话系统的信号；以及用于在预计使用率较低的时间内进入第二低功率休眠模式的装置，从该模式中以比所述的第一低功率休眠模式更低的频度唤醒所述电话。
4.根据权利要求3的单元，其特征在于，所述第二低功率休眠模式比所述第一低功率休眠模式的功率电平更低。
5.根据权利要求3的单元，其特征在于，用于进入所述第二休眠模式的所述装置是当所述系统发送了允许所述第二休眠模式的指示后进入所述第二休眠模式的。
6.根据权利要求3的单元，其特征在于，用于进入所述第二休眠模式的所述装置是当所述电话用户输入进入所述第二休眠模式的命令之后，进入所述第二休眠模式的。
7.根据权利要求3的单元，其特征在于，用于进入所述第二休眠模式的所述装置包括监视向其它电话发送的寻呼消息以确定寻呼消息发送的周期性的装置，而且进入所述第二休眠模式的所述装置在基于所述周期性的时刻进入所述第二休眠模式。
8.在无线通信系统中保存远端单元电池能量的方法，包括如下步骤当所述远端单元有效地进行与所述无线通信系统的连接时，可操作地对接收机电路供电；在所述远端单元释放了所述连接之后、并且在正常的预计使用期间内进入第一低功率休眠模式，其做法是禁止所述接收机电路并以规则间隔从所述低功率休眠模式中将其唤醒以便接收来自所述电话系统的信号；以及在低的预计使用期间内进入第二低功率休眠模式，从该模式中以与所述第一低功率休眠模式相比不高的频度唤醒所述电话。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述第二低功率休眠模式比所述第一低功率休眠模式的功率电平更低。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于，进入所述第二休眠模式的所述步骤还包括如下步骤当所述系统发送了允许所述第二休眠模式的指示后，进入所述第二休眠模式。
11.根据权利要求8的方法，其特征在于，进入所述第二休眠模式的所述步骤还包括如下步骤当所述电话用户输入进入所述第二休眠模式的命令之后，进入所述第二休眠模式。
12.根据权利要求8的方法，其特征在于，进入所述第二休眠模式的所述步骤还包括如下步骤监视向其它电话发送的寻呼消息，以便确定寻呼消息发送的周期性，而且，用于进入所述第二休眠模式的所述装置在基于所述周期性的时刻进入所述第二休眠模式。
13.在无线通信系统中寻呼远端站的方法，包括如下步骤根据与所述远端站有关的标识号码，将所述远端站指定到休眠模式时隙中；并且在所述指定的休眠模式时隙中向所述远端站发送寻呼消息，所述寻呼消息包括比所述标识号码关联的所有数字少的数字。
14.权利要求13的方法，其特征在于所述指定步骤还包括如下步骤根据与所述远端站关联的移动标识号码(MIN)的最后一位数字，将所述远端站指定到休眠模式时隙。
15.权利要求14的方法，其特征在于，所述发送步骤还包括如下步骤在所述寻呼消息中省略所述MIN的所述最后一位数字。
16.权利要求13的方法，其特征在于，所述指定步骤还包括如下步骤根据与所述远端站有关的移动标识号码(MIN)的数字的模数求和，将所述远端站指定到休眠模式时隙。
17.权利要求13的方法，其特征在于，所述指定步骤还包括如下步骤根据与所述远端站关联的移动标识号码(MIN)的比特的逻辑组合，将所述远端站指定到休眠模式时隙。
18.用于在无线通信系统中寻呼远端站的基站，包括用于根据与所述远端站有关的标识号码将所述远端站指定到休眠模式时隙的处理器；以及用于在所述指定的休眠模式时隙中向所述远端站发送寻呼消息的收发机，所述寻呼消息包括比所述标识号码关联的所有数字少的数字。
19.权利要求18的基站，其特征在于，所述处理器根据与所述远端站关联的移动标识号码(MIN)的最后一位数字而将所述远端站指定到休眠模式时隙。
20.权利要求19的基站，其特征在于，所述收发机省略所述寻呼消息中所述MIN的所述最后一位数字。
21.权利要求18的基站，其特征在于，所述处理器根据与所述远端关联的移动标识号码(MIN)的数字的模数求和而将所述远端站指定到休眠模式时隙。
22.权利要求18的基站，其特征在于，所述处理器根据与所述远端关联的移动标识号码(MIN)的比特的逻辑组合而将所述远端站指定到休眠模式时隙。
23.用于在无线通信系统中向远端站发送寻呼和广播信息的方法，包括如下步骤将重复的帧周期分成多个休眠模式时隙；确定休眠模式时隙号，该时隙号用于向特定用户电话发送呼叫；发送寻呼消息，所述寻呼消息包括以下至少一个有关相邻基站的信息、有关相邻呼叫信道的信息以及有关鉴权的信息，以及在所述所确定的休眠模式时隙中的寻呼信息。
24.用于在无线通信系统中发送寻呼和广播信息相结合的消息的基站，包括用于将重复的帧周期分成多个休眠模式时隙的装置；用于确定休眠模式时隙号的装置，该时隙号用于向特定用户电话发送呼叫；用于发送寻呼消息的装置，所述寻呼消息包括以下至少一个有关相邻基站的信息、有关相邻呼叫信道的信息以及有关鉴权的信息，以及在所述确定的休眠模式时隙中的寻呼信息。
25.用于在无线通信系统中对寻呼消息解码的方法，包括如下步骤接收一个信号；提供解调的信号输出值；顺序处理所述输出值，以便对于大量假设的信息比特序列确定似然值；在收到每个新的信号输出值序列之后，以至少一个信息比特来扩展所述信息比特序列；保留带有最大似然的假设；将多比特地址值的给定比特与每个所述的保留假设中相应的比特相比较；并且当所述的相应比特中没有一个与所述给定比特匹配时，结束解码。
26.用于对寻呼消息解码的解码器，包括用于接收信号并提供解调的信号输出值的装置；用于顺序处理所述输出值的装置，通过该处理以便对于大量假设的信息比特序列确定似然值，在收到每个新的信号输出值序列之后以至少一个信息比特来扩展所述信息比特序列，并且保留最大似然的假设；并且一种比较装置，用于将多比特地址值的给定比特与每个所述的保留假设中相应的比特进行比较，并且当所述的相应比特中没有与所述给定比特匹配时，结束解码。
27.根据权利要求3的单元，其特征在于，所述低的预计使用的时间段由日时钟确定。
28.根据权利要求27的单元，其特征在于，所述日时钟包括在所述电话内。
29.根据权利要求27的单元，其特征在于，所述日时钟由所述无线通信系统广播。
30.根据权利要求3的单元，其特征在于，所述低的预计使用的时间段由上一次呼叫开始的时间确定。
31.根据权利要求30的单元，其特征在于，从上一次呼叫开始的所述时间使用置入所述便携电话的定时器来测量。
32.根据权利要求3的单元，其特征在于还包括用于通过计算累计的活动值监视活动情况的装置；用于每当进行呼叫或接收呼叫时增加所述累计的活动值的装置；用于每当所述电话不用于通话时逐渐减少所述累计的活动值的装置；以及根据所述累计的活动值而将所述电话置于所述第一或第二休眠模式中的装置。
33.用于寻呼移动电话的通信系统，其特征在于包括用于通过计算累计的活动值来监视系统中每个移动电话的活动情况的装置；用于每当从有关的话机进行呼叫或接收呼叫时增加所述累计的活动值的装置；用于每当有关的话机不用于通话时逐渐减少所述累计的活动值的装置；以及用于向移动电话发送寻呼消息的装置，根据每个被叫电话所关联的累计活动值，对它们进行多次重复发送。
34.根据权利要求33的通信系统，其特征在于还包括当收到来自被叫移动站的应答时就结束重复进行的寻呼呼叫。
35.根据权利要求34的通信系统，其特征在于还包括，当收到来自所述前面寻呼的移动站的应答而切断对前面寻呼的移动站的重复呼叫数时，及早地开始寻呼新移动站。
36.根据权利要求35的通信系统，其特征在于还包括，扩展用于寻呼所述新移动站的重复次数，以使得在没有应答的情况下总是在寻呼传输的相同的确定点上结束所述重复。
37.一种具有空闲模式和低功率空闲模式以保存能量的便携无线电话，包括接收机/解码器装置，用于接收并解码寻呼消息广播，该寻呼广播消息是由移动电话系统使用第一消息重复数在指定给一组移动电话的、并且也标识所述第一个数的重复的寻呼时隙中进行广播的；并且连接到所述接收机/解码器装置的控制单元装置，它响应所述第一个数以及所述解码的寻呼消息，根据第一或第二休眠模式时间表将所述接收机/解码器电路置于低功率状态下。
38.根据权利要求37的便携电话，其特征在于，所述第一或第二空闲模式时间表由所述控制单元根据从上一个寻址到所述话机的寻呼消息接收以来的时间或者所述话机用于发起呼叫以来的时间而选择。
39.根据权利要求37的便携电话，其特征在于，所述第二空闲模式包括对所述接收机/解码器上电，以便在所述话机指定的寻呼时隙内接收每第N个消息，这里N等于所述第一个数。
40.根据权利要求39的便携电话，其特征在于，所述接收机解码器装置在收到寻呼消息而唤醒以后处于所述第二空闲模式，如果在第一或前一次重复中没有正确地对所述消息解码，也要上电接收以下的消息重复。
41.根据权利要求37的便携电话，其特征在于，所述控制单元装置在所述第一空闲模式将所述接收机/解码器上电，以便接收指定寻呼时隙上的每个消息重复。
42.用于对寻呼消息解码的解码器，包括用于接收信号并提供解调的信号输出值的装置；用于顺序处理所述输出值的装置，通过该处理以便对于大量假设的信息比特序列确定似然值，连续地扩展所述信息比特序列，并只保留具有较高似然值的那些假设；并且一种比较装置，用于将多比特地址值的给定比特与每个所述的保留假设中相应的比特进行比较，并且当所述假设中没有发现与所有所述给定比特匹配时，结束解码。
43.用于接收从通信网络广播的呼叫信道信号的省电接收机，包括用于根据多数字接收机地址值来计算重复的多时隙帧周期中的一个时隙的装置，所述接收机将在该时隙中上电以便从所述网络接收信号；用于根据从所述接收信号解码的多数字接收机地址值来计算接收信号的时隙号的装置；以及用于调整给所述接收机上电用的所述时隙的装置，通过该调整使得由接收信号所表示的时隙与从接收机本身的多数字地址计算的相同。
全文摘要
在移动无线电话系统中,该系统至少包括一个基站,用于向用户电话发送表示它们是否被呼叫的信息,在该系统中的一种方法包括如下步骤:将重复的帧周期分成多个休眠模式时隙,确定使用指定的用户电话号码向特定的用户电话发送呼叫时所用的休眠模式时隙号,在所述确定的休眠模式时隙中发送一个包括指定的用户电话号码的呼叫消息,按照系统负荷和发送这种呼叫的可用客量所确定的次数来重复发送呼叫消息,以及发送容量和负荷目前所允许的重复发送次数的指示。
文档编号H04W68/00GK1247674SQ97181860
公开日2000年3月15日 申请日期1997年12月3日 优先权日1996年12月18日
发明者P·W·登特, N·R·赖德贝克, K·A·莱斯, F·肖耶尔 申请人:艾利森公司