专利名称：数字移动无线系统中降低功耗的方法和移动无线站的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序部分中定义的数字移动无线系统中降低功耗的方法。
本发明还涉及移动无线站。
这种降低功耗的方法在ETSI于1997年3月公布的Draft EuropeanTelecommunication Standard(欧洲电信标准草案)ETS 300 578 NinthEdition(第9版)“GSM Digital cellular telecommunicationssystem(phase 2)；Radio subsystem link control(GSM数字蜂窝电信系统(第2阶段)；无线子系统链路控制)(GSM 05.08)”6.6和6.6.1章中描述。通常，在数字移动无线系统中，例如GSM系统，使用RF功率控制使移动站或基站子系统所需的发射功率最小，同时保持无线链路的质量。通过最小化发射功率电平，降低了同频用户的干扰。此外，在移动站，重要的是节省功率，因为增加电池寿命就延长了通话时间和待机时间。对于后一个原因，移动站的制造商正在不断努力降低移动站的功耗。在所述ETSI文件的6.6章中，规定了移动站处于空闲模式时，当完成了服务小区选择而且当开始服务小区重选择任务时，应该尽可能快地同步到6个最强的非服务载波上并读取BCCH信息。这种非服务载波通常分配给相邻服务小区，但是也可以分配给正服务的服务小区。对于多频移动站，最强的非服务载波可以属于不同的频段。这种BCCH信息通过BCCH载波广播。在GSM中，定义了无线频道，对系统可用的所有无线频道分配了号码。每个服务小区分配这些信道的一个子集，定义为服务小区分配。BCCH载波是服务小区分配中的特殊无线频道，用于传输同步信息和所述一般信息，其中包括所谓公共控制信道的组织，例如用于在移动站和GSM网络之间建立无线链路的寻呼信道、随机接入信道、以及接入授权信道。在6.6.1章中，更详细地描述了移动站处于空闲模式时这种非服务的服务小区BCCH载波的监视。为了使功耗最少，使用DRX(不连续接收)(即，当没有寻呼块时省电)的移动站应该在要求它们侦听的寻呼块的帧中监视非服务的服务小区BCCH载波的信号强度。移动站应该在这个测量程序中包括当前服务的服务小区(移动站预占的服务小区)的BCCH载波。因此，在每个寻呼块中，接收电平测量抽样可以在几个非服务的服务小区BCCH载波上以及在服务载波上取得。因此，在所描述的系统中，使用DRX的移动站应该寻呼块至少执行7次功率测量。一般，一个寻呼块包括4帧，而且移动站通常可以在非服务载波上每帧进行2次测量。在所给出的例子中，移动终端可以在第4帧之后采取省电模式。
本发明的一个目的是在移动无线系统中提供当移动无线站处于空闲模式并且正在执行非服务的服务小区的载波监视时降低功耗的方法，其中加速了在寻呼块中的功率测量。
为了这个目的，权利要求的前序部分中定义的降低功耗方法具有权利要求1的特征部分中要求的特征特性。因此，避免了在寻呼块的最后帧中进行功率测量，以便移动站可以在尽可能最短的时间内采取省电状态。因此，在这个阶段中，实现了最佳功耗降低。
本发明基于这样的见解当进行载波测量时，与诸如均衡这样的任务相比对综合器稳定性的要求不太严格，由于这个事实可以得到很大的好处。因此，更多的载波测量可以挤在一帧中进行。此外，认识到无论如何最后的寻呼块应该被读取，但是应该避免在寻呼块的最后帧中进行载波测量。
一个实施例在权利要求2中被提出。附加测量或多次测量因此可以在寻呼块的最后帧之前的各帧中分布。
现在以举例的方式，参考所附的图描述本发明，其中
图1示意性地表示了根据本发明的数字移动无线系统，图2表示根据本发明的移动无线站的框图，图3表示无线基站的框图，图4表示TDMA帧，图5表示通过物理信道传输的逻辑信道组合，图6表示实现功率测量的现有技术定时图，以及图7表示一个说明根据本发明的降低功耗方法的定时图。
所有图中，相同的参照号用于相同的特性。
图1示意性地表示根据本发明的数字移动无线系统1，包括多个基站BS1、BS2、BS3、BS4、BS5、BS6和BS7，为它们所覆盖的无线服务小区或地带中的移动无线站服务。服务小区被表示为六角形的结构。移动无线站MS1和MS2在图1中表示。移动无线站靠近无线基站BS1，使得BS1是其最可能的服务基站，BS2到BS7是相邻的基站或最可能的非服务基站。自移动无线站MS1的虚线表示移动无线站MS1可以在整个移动无线系统1中漫游。当移动无线站MS1漫游时，另一个基站可能变成服务基站。还表示的是一个基站控制器BSC，它连接到多个基站，在所给出的例子中是无线基站BS1、BS5和BS6。基站控制器BSC连接到移动交换中心MSC，其它基站控制器也可以连接到该MSC。一些移动交换中心具有到固定网络用户(例如有线电话WPH)的公共交换电话网PSTN的关口。其它移动电话系统也可以连接到固定网络PSTN。不同运营商经营的移动电话系统可以覆盖地理上分离或重叠的区域，而且可以共享相同的频段或在不同频段中操作。频率被分配给不同的运营商，以便各个系统基本上不互相干扰。这种数字移动无线系统1可以是在900MHz频段中操作的GSM系统及/或在1800MHz频段中操作的DCS 1800系统，或者相同或不同运营商操作的系统的任意组合。在所给的例子中，移动无线系统是GSM及/或DCS 1800系统及/或PCS系统(在1900MHz频段中工作的DCS 1800的US派生物)，这样，系统可以是单、双或三频系统。另一种组合是E-GSM(扩展GSM)+DCS 1800+PCS。由ETSI(欧洲电信标准委员会)标准化的GSM系统是具有两个25MHz频段的数字移动无线系统由移动站向网络发射的890-915MHz上行链路频段，以及由基站向移动站发射的935-960下行链路频段，这些频段内的频道具有200kHz带宽。移动站和基站之间的无线通信是具有45MHz双工间隔的全双工方式。GSM系统具有124个激活频道，已经给定了绝对的无线频道号ARFCN。因此，上行链路和下行链路频段中的频率分别被定义为890MHz+0.2MHz*n和上行链路信道的频率+45MHz。无线服务小区通常具有1到16个频率，可以基于FDMA(频分多址)分配给服务小区中的移动站。在所谓E-GSM(扩展GSM)中，有174个频道。在DCS 1800中，上行链路占据1710-1785MHz频段，下行链路占据1805-1880频段，双工间隔是95MHz。频道带宽是200MHz，DCS 1800具有374个频道。为了与E-GSM和GSM区分，DCS 1800的ARFCN在512到885的范围中。在所有这些系统中，物理无线信道资源基于FDMA和TDMA(时分多址)来分配。在TDMA中，每个频率还细分为八个不同的时隙，编号为从0到7，其每个可以分配给一个移动电话订户或用户。一组八个时隙构成一个物理帧，在GSM中持续时间为4.615毫秒。GSM系统的更详细描述，参考手册“An Introduction to GSM(GSM简介)”S.M.Redl等，Artech House，Inc，1995，pp.71-77，86-100，111，及163-165。
图2表示了根据本发明的移动无线站MS1的框图。移动无线站MS1包括天线20，通过双工器21连接到接收路径和发射路径。接收路径包括RF放大器和滤波器22、下变频器23以及解调器24，发射路径包括调制器25、上变频器26、功率放大器27。解调器和调制器24和25连接到基带及话音处理和控制单元28，后者包括例如数字信号处理器、可编程存储器以及随机访问存储器、输入/输出端口这样的组件，后者控制移动无线站MS1中的组件以及其它本领域熟知的处理功能。另外表示的是接收信号强度指示器29，它用于测量接收无线信道的场强，该指示器29被连接在无线部分和控制单元28之间，以及用于调节所需无线信道的可控频率综合器30、麦克风31和扬声器32。对于其它的接收和发射路径33和34，具有与所描述的接收和发射路径相似的结构，移动无线站可以是多频段站，例如能够接收GSM和DCS 1800信号的双频站或能够接收来自三个不同系统信号的三频站。在移动站MS1中，包括所示模块的集成电路和其它电路可以由单元28来实行省电以便降低功耗。在最后，将描述根据本发明的功耗降低。
图3表示了无线基站BS1的框图，其中包括多个收发机，其中一个收发机被更详细地表示。所示的收发机包括一条接收路径，其中包括RF放大器/滤波器40以及下变频器41；并包括一条发射路径，其中包括上变频器42和功率放大器43，该放大器/滤波器以及功率放大器被连接到双工器44，再连接到天线45。其它的变频器47以及变频器之间的虚线表示相同收发机结构的重复。所有变频器通过解调器和调制器(未详细表示)连接到可编程的计算机设备48，设备48被编程为能够实现GSM系统中熟知的信令任务，以及基站内部的控制任务。
图4表示TDMA帧FR。在所给出例子中，编号为1的时隙分配给一个移动无线站。为了节省功率，移动站至少在编号为2到7和0的中间时隙中关掉它的发射机。在GSM中，上行链路和下行链路时隙偏移三个时隙。因此，全双工操作基于TDD(时分双工)而被实现。所描述的频率和时隙的物理FDMA/TDMA信道结构是传输逻辑业务和控制数据的手段。
图5表示通过物理信道传输的逻辑信道组合。逻辑信道、业务和控制信道被映射到所示的物理信道。所示的是逻辑信道组合的51帧复帧信令帧，在下行链路方向的物理信道上传输。为了移动站对于移动无线网的最初同步，51-复帧包括编号0帧中的频率校正信道F以及紧接的帧中的同步信道。帧2-5传输BCCH数据、从无线基站向移动站广播的系统消息，帧6-9传输公共控制信道，例如用于寻呼移动站的寻呼信道PCH、以及当被请求时授给移动站一个专用信号的接入授权信道。在对网络达到频率和时间同步之后，移动站从BCCH读取系统和服务小区数据。所示的51-复帧可以在服务小区可用的任何频率上发射，但是总是在编号为0的时隙中发射。因此，移动站总是可以容易地找到同步信息和系统广播消息。用以发射这种组合的频率在相邻服务小区中用做参照，以便将它标志为相邻服务小区。
图6表示实现功率测量的现有技术定时图。在所述Draft EuropeanTelecommunication Standard(欧洲电信标准草案)ETS 300 578的6.6和6.6.1章中，规定了移动站应该如何在空闲模式中监视相邻BCCH载波。在所给出的例子中，无线基站BS1所服务的移动无线站MS1已经进行了最初的服务小区选择并处于空闲模式。因此它应该监视它的各相邻基站。在GSM中，寻呼块是四帧。在6.6.1章中，规定移动站应该至少执行7次功率测量。通常，每帧实现两次这样的功率测量，在各帧间均匀分布。在图6中，接收寻呼消息用“R”表示，由RSSI 29在单元28控制之下进行的测量用“M”表示。对于现有技术的测量方案，移动无线站只能在t＝t1时采取省电模式。
图7表示了一个定时图，说明根据本发明的降低功耗方法。更多的测量被挤在较早的各帧中，而不是寻呼块的最后帧中，在频率综合器30的稳定能力之内同时避免在寻呼信道PCH中收到的寻呼块的最后帧中来进行。这样做是因为当进行功率测量时比执行均衡任务时对综合器稳定性的要求不太严格，即为了进行功率测量的目的，综合器更快地处于稳定情况，而仍然可以进行有意义的测量。移动无线站因此可以较早地采取省电模式，即在t＝t1’时刻。移动无线站也可以在寻呼块的帧之间、在没有完全用测量填充的帧中采取省电模式。这些帧是否将被完全填充是可选的，只要安排寻呼块的最后帧不实行测量即可。
考虑到上述，本领域技术人员显然可以在所附权利要求所定义的本发明精神和范围之内进行各种修改，因此本发明不限于所提供的例子。
权利要求
1.在包括频分和时分无线资源的数字移动无线系统中，该系统包括至少一个无线基站和多个移动无线站，当移动无线站处于空闲模式中时降低功耗的方法包括如下步骤a)向移动无线站广播系统消息，通知移动无线站有关包括寻呼信道在内的控制信道的结构，b)移动无线站在要为它提供的寻呼信道块开始时被上电，该块在一个以上的时分多址帧中提供，而且该块是一个包括至少两个寻呼信道块的多帧结构的一部分，这至少两个寻呼信道块对于同一移动无线站在时间上是分开的，以及c)移动无线站通过测量接收场强来监视它的服务服务小区的广播信道载波以及非服务相邻服务小区的多个广播信道载波，其特征在于，降低功耗方法还包括如下步骤d)在要为该移动站提供的寻呼块的最后帧之前的各帧中，实行非均匀分布的场强测量，并且e)与使测量在要为该移动站提供的寻呼块上均匀分布情况下所需的相比，至少提早一个时隙对移动无线站实行省电。
2.权利要求1中要求的降低功耗方法，其特征在于，在要为该移动站提供的寻呼块的最后帧之前的给定帧中，实行比最后帧之前的其它帧更多的场强测量。
3.应用权利要求1中要求的方法的移动无线站。
全文摘要
建议了在数字移动无线系统中为移动无线站降低功耗的方法。通过将测量挤塞在寻呼块的较早帧中,避免了在寻呼块的最后帧中进行相邻服务小区BCCH载波的测量。因此,移动无线站可以在较早时刻采取省电模式。
文档编号H04B7/26GK1256818SQ99800157
公开日2000年6月14日 申请日期1999年2月4日 优先权日1998年2月20日
发明者E·劳伦特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司