DE60209685T2

DE60209685T2 - Verfahren zur Reduzierung des Stromverbrauchs einer Mobilstation und eine Mobilstation

Info

Publication number: DE60209685T2
Application number: DE60209685T
Authority: DE
Inventors: Jari 33710 Ruohonen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: FI111596B; FI20011832A; JP2003179534A; EP1294206A2; ATE320148T1; DE60209685D1; EP1294206B1; US20030060244A1; FI20011832A0; EP1294206A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 1 zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Mobilstation. Die Erfindung betrifft ferner eine Mobilstation, die das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 11 implementiert.
Ein drahtloses Kommunikationssystem bezieht sich gewöhnlich auf ein Kommunikationssystem, das drahtlose Kommunikation zwischen einer Mobilstation MS und den ortsfesten Teilen des betreffenden Systems ermöglicht. Somit ist Kommunikation möglich, wenn sich der Benutzer der Mobilstation MS innerhalb des Betriebsbereichs des Systems bewegt. Ein drahtloses Kommunikationssystem ist das öffentliche, landgestützte Mobilfunknetz PLMN. Zum Verfassungszeitpunkt des vorliegenden Texts war der Großteil drahtloser Kommunikationssysteme in so genannte mobile Kommunikationssysteme der zweiten Generation eingeteilt. Als Beispiel dafür könnte man das allgemein bekannte leitungsvermittelte GSM-System (Global System, for Mobile Telecommunications) nennen.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für mobile Kommunikationssysteme anwendbar, die sich in Entwicklung befinden und von der so genannten paketvermittelten Datenübertragung Gebrauch machen. In dieser Beschreibung ist als Beispiel eines derartigen mobilen Kommunikationssystems das GPRS-System (General Packet Radio Service) benutzt, das zur Basierung auf dem GSM-System ausgelegt ist. In einigen Zusammenhängen ist das GPRS-System außerdem als ein so genanntes mobiles Kommunikationssystem der 2,5-ten Generation bezeichnet. Es ist offensichtlich, dass die Erfindung außerdem bei anderen Systemen Anwendung finden kann, die paketvermittelte Datenübertragung nutzen, wie das UTMS-System (Universal Mobile Telecommunication System) der dritten Generation, das künftig eingeführt wird.
Drahtlose Systeme, die paketvermittelte Datenübertragung nutzen, werden im Folgenden als Paketnetze bezeichnet.
Grundlegende Bestandteile moderner mobiler Kommunikationssysteme, die auf einem zellularen Netz basieren, beinhalten ein feststehendes Basisstationssystem BSS und verschiedene Mobilstationen MS (drahtlose Kommunikationsgeräte), wie Mobiltelefone, die es nutzen. Das Basisstationssystem besteht normalerweise aus mehreren separaten Basisstationen BTS, die über einen geographischen Bereich verteilt sind, wobei jede Basisstation eine Zelle versorgt, die aus zumindest einem Teil dieses geographischen Bereichs besteht.
Bei der leitungsvermittelten GSM-Systemkommunikation zwischen Kommunikationsgeräten, wie einer bestimmten Mobilstation MS und einer Basisstation BTS, die sie versorgt, ist ein physikalischer Kommunikationskanal zur Kommunikation für die gesamte Zeit, in der die leitungsvermittelte Verbindung besteht, zugeordnet. In solchen Fällen ist der Großteil der Verbindungszeit zur Übertragung verschiedener Befehle benutzt, und nur ein kleiner Zeitabschnitt ist zur eigentlichen Datenübertragung zugeordnet. Es ist zu beachten, dass der oben genannte Begriff „physikalischer Kommunikationskanal" in diesem Zusammenhang und auch später einen Kommunikationskanal bezeichnet, der gemäß dem TDMA/FDMA-System (time division multiple access/frequency division multiple access) gemäß dem GSM-System festgelegt ist. Die Angelegenheit betrifft daher nicht lediglich z.B. einen Funkkanal auf einer bestimmten Frequenz.
Das TDMA-FDMA-System gemäß dem GSM-System ist außerdem im GPRS-Paketnetzsystem im Funkweg der physikalischen Schicht benutzt. Das paketvermittelte GPRS-System macht jedoch Kommunikation im Vergleich zum leitungsvermittelten GSM-System dahingehend effektiver, dass derselbe physikalische Kommunikationskanal gemäß dem TDMA/FDMA-System von mehreren verschiedenen Teilnehmern benutzt sein kann. Daten werden nur bei Bedarf übertragen, und ein bestimmter Kanal ist nicht zur Kommunikation zwischen nur einer Mobilstation MS und Basisstation BTS zugeordnet. Bei diesem System herrscht zwischen der Mobilstation und dem GPRS-System eine so genannte virtuelle Datenübertragungsverbindung vor. Die funktionelle Umgebung des GPRS-System ist als solche bekannt und eingehend z.B. in ETSI-Standards definiert, womit eine erschöpfende Beschreibung der Systemgrundlagen in diesem Zusammenhang nicht notwendig ist.
Die funktionelle Umgebung des GPRS-Systems umfasst zumindest einen oder mehrfache Subnetzdienstbereiche, die zum Einrichten eines GPRS-Backbone-Netzes verbunden sind. Das Subnetz umfasst mehrfache Support-Knoten (SN), wie serving GPRS support nodes (SGSN).
Ferner umfasst das Paketnetz eine Paketsteuereinheit PCU, die derart mit einem mobilen Kommunikationsnetz verbunden ist (typischerweise mithilfe einer Vermittlungseinheit mit einer Basisstation), dass sie Paketvermittlungsdienste für Mobilstationen über Basisstationen BTS (Zellen) bereitstellen kann.
Das GPRS-Paketnetz stellt paketvermittelte Informationsübertragung zwischen einem Support-Knoten SGSN und einer Mobilstation bereit. Verschiedene Subnetze sind ihrerseits über GPRS Gateway-Support-Knoten GGSN mit einem externen Datennetz verbunden, wie dem paketvermittelten Datennetz PSDN. Somit ermöglicht der GPRS-Dienst Paketdatenübertragung zwischen einer Mobilstation MS und einem externen Netz, wobei bestimmte Teile des mobilen Kommunikationsnetzes ein Zugangsnetz bilden.
Zur Benutzung der GPRS-Dienste loggt die Mobilstation MS zunächst in dem Netz ein (GPRS attach). Das Einloggen bildet eine logische Verbindung zwischen der Mobilstation MS und dem Support-Knoten SGSN des GPRS-Rahmennetzes. Es ist die Aufgabe des Basisstationssystems BSS, eine tatsächliche Funkwegkommunikation zwischen der Mobilstation MS und dem Support-Knoten SGSN zu ermöglichen.
Somit ist der Grundgedanke des GPRS-Systems, paketvermittelte Ressourcenvergabe anzuwenden, wobei Ressourcen nur dann zum Gebrauch zugeordnet werden, wenn ein Bedarf besteht, Daten und Information zu übertragen und zu empfangen. In diesem Fall kann der Gebrauch von Ressourcen effizienter als in der oben angegebenen leitungsvermittelten GSM-Technik optimiert sein. Das GPRS-Paketnetz ist daher dazu ausgelegt, Anwendungen zu unterstützen, die Discontinuous Data Transmission nutzen, welche periodisch sogar große Datenmengen enthält. Andererseits treten in bestimmten Situationen Kommunikationsunterbrechungen auf, wobei nur eine Höchstmenge von Daten, die Netz-Management usw. betreffen, zwischen einer bestimmten Mobilstation MS und dem Support-Knoten SGSN des Netzes übertragen wird.
1 zeigt eine grundsätzliche Ansicht einer Multiframe-Struktur (MULTIFRAME) gemäß dem GPRS-System.
Die Grundübertragungseinheit, die auf dem Funkweg in der physikalischen Schicht des GPRS-Systems übertragen wird und die den TDMA ermöglicht, wird Burst genannt, der aus einer bestimmten Anzahl von Bits gebildet ist. Die Länge eines Bursts beträgt 15/26 ms, d.h. ungefähr 0,577 ms. Zur Ermöglichung von FDMA ist der Funkweg in Funkkanäle geteilt. Der Unterschied zwischen den Mittelwellen der Funkkanäle beträgt im GPRS/GSM-System 200 kHz.
Acht Bursts, die in ihnen zugeordneten acht Zeitschlitzen (ZEITSCHLITZ) gesendet werden, bilden einen so genannten TDMA-Frame. Gemäß 1 ist ein breiterer 52 Multiframe (MULTIFRAME), der somit 52 TDMA-Frames umfasst, ferner aus diesen Frames gebildet. Bursts, d.h. Zeitschlitze, die einen TDMA-Frame umfassen, werden physikalische Kanäle genannt.
Beim GPRS-System ist die Zuordnung dieser physikalischen Kanäle flexibel, und für jede Mobilstation MS können 1 bis 8 Bursts, d.h. Zeitschlitze, in einem bestimmten Funkkanal innerhalb eines TDMA-Frames zugeordnet sein. Falls notwendig können Zeitschlitze somit für mehrere aktive Mobilstationen MS aufgeteilt sein, d.h. ein Maximum von acht verschiedenen Mobilstationen können auf einer einzelnen Funkfrequenz kommunizieren. Uplink-Kommunikation (Kommunikation von der Mobilstation zur Basisstation) und Downlink-Kommunikation (Kommunikation von der Basisstation zur Mobilstation) kann verschiedenen Benutzern separat zugeordnet sein.
Durch Nutzung von Zeitschlitzen, die in den TDMA-Frames beinhaltet sind, sind die oben genannten physikalischen Kanäle ferner in so genannte logische Kanäle für unterschiedliche Übertragungszwecke für das Signalisieren und Datenpakete ausgebildet. Die logischen Kanäle sind hauptsächlich entweder als Organisationskanäle CCH oder als Verkehrskanäle TCH benutzt. Die Verkehrskanäle TCH sind vornehmlich zur Übertragung von Sprache und Daten in Benutzung, und die Organisationskanäle CH sind zum Signalisieren zwischen der Basisstation BTS und der Mobilstation MS in Benutzung. Die Aufgaben der verschiedenen Kanäle sind detaillierter in den 3GPP-Spezifizierungen (3rd Generation Partnership Project) in Bezug auf Paketnetze und veröffentlicht z.B. von der ETSI-Organisation (European Telecommunication Standards Institute) definiert.
In diesem Zusammenhang wird hinsichtlich solcher logischer Kanäle auf PCCCH (Packet Common Control Channel), PBCCH (Packet Broadcast Control Channel), PDTCH (Packet Data Traffic Channel), PACCH (Packet Associated Control Channel) und PTCCH (Packet Timing Advance Channel) Bezug genommen. Der PCCCH-Kanal wird beispielsweise bei einer Paketverbindung zum Stellen einer Anforderung an die Basisstation nach zur Übertragung von Paketen zu benutzenden Übertragungszeitschlitzen, zum Informieren der Mobilstation über zugeordnete Zeitschlitze, zur Übertragung von Suchnachrichten usw. benutzt. Im PBCCH-Kanal überträgt die Basisstation Systeminformation des Paketsystems an die Mobilstation. Die eigentliche Übertragung der Datenpakete, die übertragen werden sollen, wird auf dem PDTCH-Kanal ausgeführt. Der PDTCH-Kanal ist zum Übertragen von Signaldaten bezüglich der Paketübertragung (Bestätigungen, Messdaten und Berichte) benutzt. Der PTCCH-Kanal ist zu Timing-Zwecken, zum Einschätzen verschiedener Verzögerungen in Benutzung.
Die oben genannten logischen Kanäle, z.B. der Paketdatenverkehrskanal PDTCH, sind zu einer Multiframe-Struktur zusammengefasst, die in 1 dargestellt ist und somit die repetitiv übertragenen 52 TDMA-Frames umfasst, welche ferner in 12 aufeinander folgende Funkblöcke (BLOCK), die jeweils vier Frames (TDMA-FRAME) umfassen, und in vier zusätzliche Frames (IDLE FRAME) aufgeteilt sind. Die Funkblöcke sind als Block B0 bis B11 angegeben. In 1 sind die Idle Frames außerdem mit dem Bezugszeichen X angegeben. Bei der Downlink-Kommunikation können diese zum Signalisieren benutzt werden.
Gemäß der derzeit benutzten Mehrfachschlitzkonfiguration sind 1 bis 8 Zeitschlitze (Bursts) einer Mobilstation in einem TDMA-Frame zugeordnet. Vier TDMA-Frames, die nacheinander empfangen werden, bilden stets eine so genannte Blockperiode. Falls der Mobilstation in einem TDMA-Frame nur ein Zeitschlitz zugeordnet ist, bedeutet dies, dass die Mobilstation einen Block mit vier Bursts während einer Blockperiode empfangen hat. Wenn gemäß der benutzten Mehrfachschlitzkonfiguration einem TDMA-Frame für die Mobilstation MS drei Zeitschlitze zugeordnet sind, bedeutet dies, dass die Mobilstation dementsprechend drei Blöcke mit zusammen 12 Bursts während einer Blockperiode empfangen hat.
Die Blöcke B0 bis B11 sind ferner in Teile aufgeteilt, beispielsweise Header und Steuerblöcke, die zum Beispiel einen TFI-Bezeichner (Temporary Flow Identifier) umfassen. Zur Ermöglichung von mehrfachem Zugang bei der Downlink-Kommunikation ist der TFI-Bezeichner in den Header-Daten zum Angeben der Blöcke benutzt, die an eine spezifische, ausgewählte Mobilstation MS adressiert sind. Gemäß dem GPRS-System empfangen alle Mobilstationen MS, die auf Daten warten, welche auf einem Kanal an sie übertragen werden, der ihnen gemeinsam zugeordnet ist, alle Blöcke, legen die empfangene Information und den TFI-Bezeichner aus und wählen die an sie adressierten Blöcke aus. Beim GPRS-System müssen die Mobilstationen kontinuierlich zur Paketdatenkommunikation bereit sein (Temporary Block Flow, TBF), wobei sie schnell von einem so genannten Ruhemodus in einen so genannten Pakettransfermodus umschalten müssen.
Wenn die Mobilstation MS mit einer Übertragung einer Zelle in einem Paketnetz synchronisiert wird, beispielsweise wenn die Mobilstation angeschaltet wird oder sie sich zu einer anderen Zelle bewegt, überträgt die Basisstation BTS Information beispielsweise dazu, wie die oben genannten logischen Kanäle in der betreffenden Zelle zu physikalischen Kanälen angeordnet werden, d.h. in welchem Funkblock des Multiframe und in welchem Zeitschlitz Information jeden logischen Kanals übertragen wird.
Beim GPRS-System kann die Mobilstation MS beispielsweise die folgenden drei verschiedenen Verbindungsmodi bezüglich des GPRS-Systems aufweisen: Ruhemodus, Standby-Modus, betriebsbereiter Modus.
Im Ruhemodus ist die Mobilstation nicht mit dem Mobility-Management des Netzes verbunden, und eine Kommunikation ist nicht möglich. Die Mobility-Management-Daten der Mobilstation und der Support-Knoten SGSN des Netzes sind hinsichtlich der betreffenden Mobilstation nicht notwendigerweise auf dem neusten Stand, wenn sich die Mobilstation im Ruhemodus in den Bereich einer anderen Zelle bewegt hat. Bei Bedarf führt die Mobilstation Zellauswahl und -wiederauswahl aus. Eine Mobilstation MS im Ruhemodus ist nicht mit dem Netz verbunden.
Im betriebsbereiten Modus ist die Mobilstation MS mit dem Mobility-Management des GPRS-Netzes verbunden. Das Netz kennt den Standort der Mobilstation mit Zellpräzision, und die Mobilstation kann Datenpakete sowohl übertragen als auch empfangen. Die Zelle des Netzes wird entweder von der Mobilstation MS oder dem Netz gewählt und erneut gewählt, wobei das Netz die Auswahl der Zelle steuern kann.
Im Standby-Modus ist die Mobilstation mit dem Mobility-Management des GPRS-Netzes verbunden, kann aber keine Datenpakete übertragen oder empfangen. Die Position der Mobilstation ist im Netz nur mit Routing-Bereich-Präzision bekannt. Empfang von Funkrufanfragen vom Support-Knoten SGSN ist für Zellauswahldienste erlaubt. Ein Umschalten vom betriebsbereiten Modus in den Standby-Modus kann beispielsweise dann ausgeführt werden, wenn genügend Zeit seit der Übertragung des letzten Datenpakets zwischen der Mobilstation und dem Paketnetz vergangen ist.
Da die Paketvermittlung im GPRS-System die Wirkung aufweist, dass die Datenmenge, die zwischen den Basisstationen BTS und der Mobilstation MS übertragen wird, in erheblichem Grade zeitveränderlich ist, wurden bei dem System Funktionen festgelegt, durch die, wenn die zu übertragende Datenmenge klein ist, beispielsweise Energieeinsparung bewirkt sein kann und Störungen, die für Nachbarkanäle durch belastete Funkfrequenzen bewirkt sind, vermindert sein können. Diese Funktionen des Stands der Technik, die sowohl in der Mobilstation MS als auch in der Basisstation BTS implementiert sind, werden im Folgenden kurz beschrieben.
Im Standby-Modus kann sich die Mobilstation MS unter Nutzung eines so genannten Discontinuous-Reception-Modus DRMX für einen bestimmten Zeitraum in den Energiesparmodus schalten. Die Mobilstation empfängt Funkrufnachrichten von der Basisstation BTS, die sie zu diesem Zeitpunkt abhört. Auf Grundlage dieser Funkrufnachrichten kann die Mobilstation MS erkennen, ob Nachrichten eingehen. Die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Funkruf-Nachrichten wird DRX-Periode genannt. Im Folgenden wird diese Periode Funkrufperiode genannt.
Während der Funkrufperiode kann sich die Mobilstation MS für einen bestimmten Zeitraum in den Energiesparmodus schalten, da sie keine Nachrichten aus dem Mobilkommunikationsnetz erwartet. Ein derartiger Discontinuous-Reception-Modus (DRX-Mode) ist einer Mobilstation im Standby-Modus jederzeit erlaubt, außer sie führt Zellauswahlfunktionen aus. Die Länge des Zeitraums kann variieren, und die Mobilstation MS empfängt Parameterdaten von der Basisstation BTS, auf deren Grundlage die Mobilstation berechnen kann, wann die nächste Funkrufnachricht zu erwarten ist. Da die Mobilstation mit der Übertragung der Basisstation BTS synchronisiert ist, weiß die Mobilstation, wann die folgende Funkrufnachricht übertragen wird. Ein solcher Discontinuous-Reception-Modus macht es möglich, alle möglichen funktionalen Blöcke bezüglich der Funkschnittstelle abzuschalten, sooft sie nicht notwendig sind. Solche funktionalen Blöcke beinhalten beispielsweise ein Funkteil, ein Basisbandteil, das vorzugsweise z.B. eine digitale Signalverarbeitungseinheit umfasst, und einen Systemoszillator, der bei Funkschnittstellenfunktionen gebraucht ist. Diese Anordnung zielt auf das Reduzieren des Gesamtenergieverbrauchs der Mobilstation ab.
Die Basisstation BTS kann in bestimmten Situationen, z.B. bei Unterbrechungen im Datenfluss, zur Herabsetzung der Belastung des benutzten Funkkanals unter Nutzung eines so genannten Discontinuous-Transmission-Modus DTX den PDTCH (Packet Data Traffic Channel) zur Downlink-Datenübertragung benutzen. Somit enthält nur ein Teil der Blöcke, die im TDMA-Multiframe gesendet und dem PDTCH-Kanal zugeordnet sind, Daten, während die anderen Blöcke Rauschen enthalten. Eine Minimalanforderung, die durch die GPRS-Spezifizierung festgelegt ist, ist, dass das Basisstationssystem BSS als DTX-Downlinkübertragungen Daten vom Support-Knoten SGSN des Netzes an die Mobilstation MS zumindest einmal jede 18. Blockperiode oder häufiger überträgt. Diese Blöcke werden als Bezugsblöcke bezeichnet, mit denen beabsichtigt ist, die Mobilstation hinsichtlich der automatischen Energiesteuerung, Frequenzsteuerung und Timing-Steuerung mit der Basisstation synchronisiert zu halten. In bestimmten Situationen auf dem PDTCH-Kanal ist es möglich, dass 17 Blockperioden einer bestimmten Periode, die insgesamt 18 Blockperioden enthält, nur Hintergrundrauschen enthalten, das die Mobilstation MS vergeblich zu empfangen versucht.
Ein Beispiel des Stands der Technik ist in EP 1005242 offenbart, wobei das Mobiltelefon sogar während Standby-Perioden segmentiert ist und die die Aktivierung nur dann gestattet, wenn die Empfangsqualität der Signalisierung, die den Standby-Zustand umgibt, genügend ist. Wenn das Mobiltelefon auf Standby steht, die Redundanz der Aktivierungssignalisierung vorausgesetzt, werden nur einige der Signale abgehört, um zu entscheiden, ob es notwendig ist, die anderen abzuhören und das Mobiltelefon zu aktivieren. Wenn das Mobiltelefon kommuniziert und die andere Seite still ist, ist die Energie beim Empfangen und vor allem beim Dekodieren der empfangen Signale durch Eliminieren demodulierter Signale von zu dürftiger Qualität reduziert.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren einzuführen, das im Vergleich zur Lösung des Stands der Technik höher entwickelte Energieeinsparung bei der Mobilstation MS ermöglicht. Es ist außerdem der Zweck der Erfindung, eine Mobilstation MS einzuführen, die das Verfahren anwendet.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist hauptsächlich durch die Ausführungen im kennzeichnenden Teil des beiliegenden Anspruchs 1 gekennzeichnet. Die Mobilstation gemäß der Erfindung ist ihrerseits hauptsächlich durch die Ausführungen im kennzeichnenden Teil des beiliegenden Anspruchs 11 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den beiliegenden abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass in einer Situation, in der die Basisstation BTS des Paketnetzes Discontinuous-Transmission-Modus DTX auf dem PDTCH-Kanal zur Downlink-Kommunikation benutzt, die Mobilstation MS ihren Energieverbrauch durch Abhören, d.h. durch Empfangen in voller Blockperiodenlänge nur der Funkblöcke, die tatsächlich von der Basisstation BTS übertragene Daten enthalten, herabsetzen kann. Abhängig von der benutzten Mehrfachschlitzkonfiguration können ein oder mehrere PDTCH-Blöcke während einer Blockperiode übertragen werden.
Gemäß der Erfindung überwacht die Mobilstation MS die Eigenschaften von einem oder mehreren Bursts, die im Anfangsteil jeder PDTCH-Blockperiode beinhaltet sind, z.B. die ersten 1 bis 3 Bursts in der Reihenfolge in der Blockperiode, und bestimmt auf dieser Grundlage, ob die betreffende Blockperiode eine Downlink-Übertragung der BTS oder nur Rauschen enthält. Wenn erkannt wird, dass die ersten Bursts der betreffenden Blockperiode nur Rauschen enthalten, kann die Mobilstation MS das Empfangen der verbleibenden Bursts und/oder Blöcke, die in der Blockperiode enthalten sind, auslassen. Das bedeutet, dass die Mobilstation MS während des Endteils der Blockperiode Funktionen auslassen kann, die Empfang und beispielsweise Kanaldekodierung betreffen, wobei der Energieverbrauch des digitalen Signalprozessors DSP und des Funkteils (z.B. eines Empfängerverstärkers) der Mobilstation vorübergehend auf einen erheblichen Grad herabgesetzt ist.
Vorzugsweise wird die Entscheidung darüber, ob eine separate PDTCH-Blockperiode aktiv vollständig empfangen wird oder der nicht aktive Energiesparmodus für den Rest der Periode zur Anwendung kommt, durch Verfolgen der Signalleistung der PDTCH-Blockperiode während ihrer ersten Bursts getroffen. Auf der Grundlage dieser Überwachung wird ein gemittelter empfangener Signalpegel, ein so genannter Rx-Pegel, im Folgenden als RXLEV markiert, für die Blockperiode hinsichtlich ihrer ersten wenigen Bursts bestimmt. Falls der gemittelte Rx-Pegel RXLEV der ersten Bursts der Blockperiode unter einen bestimmten, vorgegebenen Schwellenwert und unter einen ständig aktualisierenden, gemittelten Rx-Pegel PDTCH_RXLEV von Blöcken, die zum Empfang mit einem bestimmten, vordefinierten Grenzwert akzeptiert sind, fällt, wird die Mobilstation für den Rest der Blockperiode auf den Energiesparmodus eingestellt.
Eine Ausführungsform der Erfindung zum Auslegen, ob eine bestimmte Blockperiode eine Downlink-Übertragung oder Rauschen enthält, nutzt neben einem Vergleich zwischen den RXLEV- und PDTCH_RXLEV-Pegeln ein Signal-Rausch-Verhältnis SNR, das für die ersten Bursts in der betreffenden Blockperiode bestimmt wird.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Zuverlässigkeit des Verfahrens durch Nutzen von Störsignalmessungen, die von der Mobilstation MS ausgeführt werden, und Angeben des Hintergrundrauschpegels verbessert. Wenn der Hintergrundrauschpegel bekannt ist, kann eine Energieeinsparung in der Mobilstation MS durch eine niedrigere Rx-Pegel RXLEV-Begrenzung bezüglich des PDTCH_RXLEV-Pegels aktiviert werden, wenn bemerkt wird, dass der Rx-Pegel RXLEV, der für die ersten Bursts der untersuchten Blockperiode gemessen wurde, im Wesentlichen dem Hintergrundrauschpegel entspricht, der bei den Störsignalmessungen bestimmt wurde.
Der bedeutendste Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie zum Herabsetzen des Energieverbrauchs in einer Mobilstation MS genutzt sein kann, die in einem Paketdatennetz arbeitet. Ferner ermöglicht dies Betriebszeiträume bei einer Mobilstation MS, die länger als vorher sind, ohne das Erfordernis, die Batteriekapazität oder dergleichen zu erhöhen. Die Erfindung ist insbesondere aus dem Grund bedeutend, dass gegenwärtig der Energieverbrauch von Mobilstationen im GPRS-System oder anderen Paketnetzen aufgrund der Funktionsprinzipien des Systems verhältnismäßig hoch ist, da die Mobilstation MS Übertragungen des Paketnetzes viel kontinuierlicher abhören muss als beispielsweise die Mobilstationen des GSM-Systems.
Ein zusätzlicher Nutzen der Erfindung ist, dass sie mithilfe von Änderungen, die an der Software der digitalen Signalverarbeitungseinheit DSP im Empfänger der Mobilstation MS vorgenommen werden, sehr leicht in die Praxis umzusetzen ist. Die Funktionen zum Herabsetzen des Energieverbrauchs, die bei der Erfindung erforderlich sind, sind in den Mobilstationen hauptsächlich bereits vorhanden, und sie werden beispielsweise genutzt, wenn die Mobilstation MS gemäß den Lehren des Stands der Technik für Zeiträume in den Energiesparmodus geschalten werden, die eine Suchperiode dauern, während die Mobilstation in einem Discontinuous-Reception-Modus DRX arbeitet.
Die Energieeinsparung, die in der Mobilstation MS mithilfe der Erfindung erzielt ist, hängt sehr vom Betriebsverfahren und der Belastung des GPRS-Netzes ab. Im Allgemeinen erreicht die Energieeinsparung ihren Höchstwert, wenn der Verkehr im Netz sporadisch ist oder wenn jeweils kleine Datenmengen übertragen werden, wie es beispielsweise bei einer WAP-Verbindung der Fall ist.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme. auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Multiframe-Struktur des Stands der Technik, insbesondere die Frame-Struktur des GPRS-Systems, und
2 in einem reduzierten Blockdiagramm einen Empfänger, der in Verbindung mit der Mobilstation gemäß der Erfindung angewendet sein kann.
Der logische Paketdatenverkehrskanal PDTCH, den die vorliegende Erfindung insbesondere betrifft, ist zu einer Multiframe-Struktur (MULTIFRAAME) kompiliert, die in 1 dargestellt ist, und umfasst somit wiederholt übertragene 52 TDMA-Frames (TDMA-FRAME), die weiter in 12 aufeinander folgende Blöcke (BLOCK) aufgeteilt sind. Ein Block gemäß dem GSM/GPRS-System umfasst gemäß den vorhergehenden Ausführungen 4 TDMA-Frames mit jeweils 8 Zeitschlitzen. Vier aufeinander folgend empfangene TDMA-Frames bilden stets eine Blockperiode. Gemäß den Erfordernissen und der benutzten Mehrfachschlitzkonfiguration ist es möglich, einen bis acht Zeitschlitze eines TDMA-Frames zur Benutzung durch eine Mobilstation MS zuzuordnen. Somit kann die Menge von Zeitschlitzen, d.h. Bursts, die während einer Blockperiode empfangen werden, zwischen 4 bis 24 Stück variieren.
Wenn der Mobilstation MS mehrere Zeitschlitze (Bursts) in einem TDMA-Frame zugeordnet wurden, dann empfängt die Mobilstation stets während einer Blockperiode (4 TDMA-Frames) eine Anzahl von Blöcken, die der betreffenden Mehrfachschlitzkonfiguration entspricht. Dies bedeutet, dass, wenn der Mobilstation MS gemäß der benutzten Mehrfachschlitzkonfiguration 3 Zeitschlitze in einem TDMA-Frame zugeordnet sind, die Mobilstation MS nach dem Empfang von vier aufeinander folgenden TDMA-Frames 3 Blöcke während der betreffenden Blockperiode empfangen hat.
Wenn die Datenmenge, die übertragen werden soll, klein ist, benutzt die Basisstation BTS auf dem PDTCH-Kanal zur Downlink-Datenübertragung den Discontinuous-Transmission-Modus DTX. Somit enthält nur ein Teil der Blockperioden des PDTCH-Kanals, die in dem TDMA-Multiframe übertragen werden, Daten, während die anderen Blöcke Rauschen enthalten. Eine durch die GPRS-Spezifikationen festgelegte Mindestanforderung definiert, dass die Basisstation BTS Bezugsblöcke in Downlink-DTX-Übertragungen zumindest einmal jede 18. Blockperiode oder häufiger überträgt, um die Mobilstation MS mit dem Netz synchronisiert zu halten. Diese Anforderung wird beispielsweise aus Kapitel 10.2.2 der 3rd Generation Partnership Project-Spezifikation 3GPP TS 05.08, Version V8.9.0 offensichtlich. In einer bestimmten Situation ist es auf dem PDTCH-Kanal möglich, dass 17 Blockperioden einer bestimmten Periode, die insgesamt 18 Blockperioden enthält, nur Hintergrundrauschen enthalten, welches die Mobilstation MS versucht zu empfangen. In der Praxis kann die Basisstation stets den Discontinuous-Transmission-Modus DTX benutzen, wenn die Basisstation nichts zu übertragen hat, aber die Basisstation die Mobilstation MS weiterhin mit ihrem Betrieb synchronisiert und damit empfangsbereit halten will.
Gemäß der Erfindung überwacht die Mobilstation MS die Eigenschaften von einem oder mehrfachen Bursts, die im Anfangsteil jeder PDTCH-Blockperiode beinhaltet sind, beispielsweise die 1 bis 3 ersten Bursts (Zeitschlitze) in der Blockperiode, und entscheidet auf dieser Grundlage, ob die betreffende Blockperiode eine Downlink-Übertragung der BTS oder nur Rauschen enthält. Die oben genannte Überwachung findet durch Messen der Leistung des übertragenen PDTCH-Blockperiodensignals durch die Mobilstation während seiner ersten Bursts statt. Gemäß der Erfindung wird der gemittelte empfangene Signalpegel, d.h. Rx-Pegel, für die ersten Bursts jeder Blockperiode bestimmt.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft gezeigt. Zunächst werden die Konzepte RXLEV und PDTCH-RXLEV definiert, welche beim Erkennen, ob eine bestimmte Blockperiode nur Rauschen oder eine Downlink-Übertragung enthält, genutzt werden.
Die Bursts der PDTCH-Blockperiode, die untersucht werden sollen, sind derart markiert, dass der erste Burst der Blockperiode mit b1, der zweite Burst mit b2, der dritte Burst mit b3 und so weiter markiert ist. Gemäß der Erfindung wird für die ersten wenigen Bursts jeder PDTCH-Blockperiode, beispielsweise für die Bursts b1 bis b3, der Rx-Signalpegel, oder genauer gesagt, der Leistungspegel der Bursts definiert, der beispielsweise durch den Parameter P(n) dargestellt ist, wobei n das Symbol ist, das einen bestimmten Burst kennzeichnet. Somit beschreibt der Parameter P(n) den Rx-Leistungspegel des Bursts b1, der in dBm-Einheiten angegeben ist. Zum Bestimmen des Rx-Leistungspegels eines bestimmten Bursts können ein oder mehrere Samples aus dem betreffenden Burst benutzt werden.
Der gemittelte Rx-Leistungspegel, der für den ersten oder die ersten wenigen Bursts bestimmt wird, ist mit RXLEV markiert, wobei gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der RXLEV, wenn die drei ersten Bursts der Blockperiode gemessen werden, gemäß folgendem Prinzip (1) berechnet wird: RXLEX = (P(b1) + P(b2) + P(b3))/3 (1)
Auf entsprechende Art und Weise bezieht sich PDTCH_RXLEV auf den Rx-Leistungspegel, der in dBm-Einheiten angegeben ist und beispielsweise als laufender Durchschnitt oder auf eine andere Art und Weise durch Ermitteln des Durchschnitts der Leistungspegel jener PDTCH-Blockperioden, die eine tatsächliche Downlink-Übertragung enthalten, berechnet wird, welche die Basisstation BTS auf einem Ausgangsleistungspegel übertragen hat, der für die Verbindung zwischen der Basisstation und der Mobilstation MS akzeptiert ist. Es ist an sich bekannt, dass dieser akzeptable Ausgangspegel beim GSM/GPRS-System unter verschiedenen Umständen variieren kann, beispielsweise wenn sich der Abstand zwischen der Basisstation BTS und der Mobilstation MS ändert. Der PDTCH_RXLEV bezieht sich daher auf den Rx-Leistungspegel eines realen Signals, das am Empfang ankommt, wenn die PDTCH-Blöcke empfangen werden.
Abhängig von dem zu diesem Zeitpunkt von der Basisstation BTS benutzten Ausgangsleistungssteuermodus muss der PDTCH_RXLEV auf eine Art und Weise bestimmt werden, die für jeden Ausgangsleistungssteuermodus anwendbar ist, um das korrekte Ergebnis zu erzielen. Diese verschiedenen Arten und Weisen gemäß der Erfindung werden im Folgenden beschrieben. In diesem Zusammenhang wird außerdem auf die Spezifikation 3GPP 05.08, Version 8.9.0, Kapitel 10.2.2 Bezug genommen, die den Ausgangsleistungssteuermodus der Basisstation BTS, der für die Erfindung wesentlich ist, sowie die verschiedenen, dabei benutzten Modi detaillierter beschreibt.
Zwei verschiedene Steuermodi sind für die Ausgangsleistungssteuerung der Basisstation BTS gemäß der oben genannten Spezifikation in Benutzung:
Leistungssteuermodus A und Leistungssteuermodus B. Der benutzte Steuermodus ist im Parameter BTS_PWR_CTRL_MODE angegeben. Zudem beziehen sich zwei Leistungsmanagementmodi auf die oben genannten Steuermodi: Leistungsmanagementmodus PR A und Leistungsmanagementmodus PR B. Der benutzte Managementmodus ist im Parameter PR_MODE angegeben.
Die folgende Beschreibung betrifft den PDTCH_RXLEV während die Basisstation BTS in verschiedenen Ausgangsleistungssteuermodi arbeitet, die in der Spezifikation 3GPP 05.08, Version 8.9.0 in Kapitel 10.2.2 beschrieben sind.
Ausgangsleistungssteuermodus nicht in Betrieb
In einer Situation, in der die Basisstation BTS die Ausgangsleistungssteuerung nicht benutzt, d.h. alle PDTCH-Blöcke mit demselben Leistungspegel übertragen werden, können alle die Blöcke, die korrekt auf der Seite der Mobilstation MS empfangen wurden, zum Berechnen des PDTCH_RXLEV benutzt werden.
Leistungssteuermodus A, PR-Modus A
Wenn die Basisstation im Modus A der Ausgangsleistungssteuerung arbeitet und der Leistungsmanagementmodus A ist, können alle die Blöcke, die korrekt an der Mobilstation MS empfangen wurden und die außerdem durch ein TFI-Symbol an die betreffende Mobilstation MS adressiert sind, zum Berechnen des PDTCH_RXLEV benutzt werden.
Die Messgenauigkeit kann ferner durch Nutzen eines PR-Felds im RLC/MAC-Header des PDTCH-Blocks und Angeben der Ausgangsleistung der Basisstation, die bei der Übertragung des betreffenden Blocks benutzt ist, verbessert sein. Das bedeutet, dass ein Rx-Leistungspegel, der für einen bestimmten Block gemessen ist, mit dem Tx-Leistungspegel vergleichen werden kann, der in dem PR-Feld des betreffenden Blocks angegeben ist, und wenn das Verhältnis zwischen dem Rx-Leistungspegel, der für den betreffenden Block gegeben ist, und des Tx-Leistungspegels in einem erheblichen Grad von dem entsprechenden Verhältnis abweicht, das für andere Blocks bestimmt ist, die in der PDTCH_RXLEV-Berechnung benutzt werden, kann der Unterschied entweder zum Ergebnis der Messung abgeglichen oder der betreffende Block aus der Berechnung ausgelassen werden. Das heißt, ein unterschiedliches Rx/Tx-Verhältnis zeigt entweder eine vorübergehende Dämpfung im Übertragungsweg und/oder einen Messfehler des Rx-Leistungspegels in der Mobilstation MS an.
Leistungssteuermodus A, PR-Modus B
Wenn die Basisstation im Modus A der Ausgangsleistungssteuerung arbeitet und das Leistungsmanagement PR B ist, können alle Blöcke, die korrekt an der Mobilstation MS empfangen wurden, zur PDTCH_RXLEV-Berechnung benutzt werden. Die Genauigkeit der Berechnung kann durch Benutzung der Leistungsinformation im PR-Feld verbessert sein.
Leistungssteuermodus B, PR-Modus A
Wenn die Basisstation im Modus B der Ausgangsleistungssteuerung arbeitet und der Leistungsmanagementmodus PR A ist, können alle Blöcke, die korrekt an der Mobilstation MS empfangen wurden und die außerdem durch ein TFI-Symbol an die betreffende Mobilstation MS adressiert sind, zum Berechnen des PDTCH_RXLEV benutzt werden.
Leistungssteuermodus B, PR-Modus B
Wenn die Basisstation im Modus B der Ausgangsleistungssteuerung arbeitet und der Leistungsmanagementmodus PR B ist, können alle Blöcke, die korrekt an der Mobilstation MS empfangen wurden und die außerdem durch ein TFI-Symbol an die betreffende Mobilstation MS adressiert sind, zum Berechnen des PDTCH_RXLEV benutzt werden. Es ist möglich, bei der Berechnung außerdem die Information zur Leistung im PR-Feld zu benutzen und dadurch außerdem die Blöcke zu nutzen, die nicht an die betreffende Mobilstation MS adressiert waren.
Wenn die Mobilstation MS einen RXLEV-Wert für die Blockperiode definiert hat, die überwacht wird, wird dieser Wert nun mit dem PDTCH_RXLEV-Wert verglichen, der gemäß den oben beschriebenen Optionen bestimmt wurde und laufend aktualisiert wird, um auszulegen, ob die betreffende Blockperiode Rauschen oder eine Downlink-Übertragung enthält, die für die Mobilstation MS bestimmt ist.
Dieser Vergleich kann vorzugsweise z.B. derart ausgeführt werden, dass, wenn der RXLEV unter einen bestimmten Schwellenwert Y dBm fällt, und wenn außerdem die Differenz zwischen dem definierten Rx-Pegel PDTCH_RXLEV zu den Blöcken, die zum Empfang akzeptiert sind, nach unten größer ist als ein bestimmter Differenzwert Z dBm, die Mobilstation MS auslegt, dass die Blockperiode lediglich Rauschen enthält und somit für den Rest der betreffenden Blockperiode in den Energiesparmodus schaltet.
Zum Verringern fehlerhafter Auslegung ist es vorteilhaft, den oben genannten Differenzwert Z, d.h. den Grenzwert in Bezug auf den RX-Pegel PDTCH_RXLEV, bezüglich des PDTCH_RXLEV-Werts zu bestimmen. Somit ist es in einer Situation, in der ein Signal, das zum Empfang ankommt, im Durchschnitt einen hohen Rx-Leistungspegel aufweist, möglich, den Differenzwert ansteigen zu lassen, ohne die Möglichkeit fehlerhafter Auslegungen zu einem erheblichen Grad zu erhöhen. Auf eine entsprechende Art und Weise ist auf niedrigen empfangenen Rx-Pegeln der Differenzwert Z niedriger, d.h. der Grenzwert, bei dem der betreffende Block als Rauschen ausgelegt wird, ist auf entsprechende Art und Weise ebenfalls niedriger.
Der Differenzwert Z kann als relativer Wert bezüglich des Rx-Pegels PDTCH_RXLEV beispielsweise unter Benutzung der folgenden Formel (2) definiert werden: Z = A + (Y + PDTCH_RXLEV)/B (2)
In einer Situation, in der PDTCH_RXLEV beispielsweise der Wert –80 dBm gegeben ist und ausgewählt ist, dass A = 8, Y = 110 und B = 2 ist, ist der Differenzwert Z folglich 23 dBm. Es ist offensichtlich, dass die oben angegebenen Werte nur zur Veranschaulichung der Thematik gegeben sind und sie daher in keiner Hinsicht der Absicht dienen, die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung einzuschränken.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung kann in bestimmten Situationen derart verbessert sein, dass neben dem Rx-Pegel RXLEV, der am Empfang ankommt, außerdem das Signal-Rausch-Verhältnis SNR für die ersten Bursts bestimmt wird, die aus der Blockperiode gemessen werden, welche unter Überwachung steht. Das bedeutet, dass, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis SNR der Bursts niedriger als ein bestimmter, vordefinierter Schwellenwert R ist, gefolgert werden kann, dass keine Downlink-Übertragung stattfindet, selbst wenn der Rx-Pegel RXLEV für die Auslegung des Blocks als Downlink-Übertragung genügend wäre. Auf entsprechende Art und Weise ist es, wenn das Signal-Rausch-Verhältnis SNR höher als der vordefinierte Schwellenwert R ist, möglich, lediglich auf dieser Grundlage zu folgern, dass die Übertragung eine Downlink-Übertragung enthält, selbst wenn ein Vergleich nur auf Grundlage des Rx_Pegels RXLEV dies nicht nachwiese.
Es ist außerdem möglich, mehr als einen vordefinierten Schwellenwert für das Signal-Rausch-Verhältnis SNR anzuwenden. Wenn beispielsweise das Signal-Rausch-Verhältnis SNR der ersten wenigen Bursts niedriger als ein niedrigerer Schwellenwert R_low ist, kann bestimmt werden, dass mit Sicherheit keine Übertragung vorliegt. Wenn jedoch das Signal-Rausch-Verhältnis SNR höher als der niedrigere Schwellenwert R_low ist, jedoch immer noch niedriger als ein vordefinierter, höherer Schwellenwert R_high, dann wird der Rx-Pegel RXLEV zum Bestimmen benutzt, ob eine Downlink-Übertragung besteht oder nicht. Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis SNR die höhere Schwelle R_high übersteigt, kann dies allein als eine direkte Angabe benutzt werden, dass die Übertragung eine Downlink-Übertragung enthält.
Durch Ausführen des Vergleichs des Rx-Pegels RXLEV sowie des Signal-Rausch-Verhältnisses SNR ist es möglich, die Aktivierung der Energieeinsparung in der Mobilstation in einigen Situationen empfindlicher zu machen und gleichzeitig die Möglichkeit zu verringern, dass die Mobilstation MS auf fehlerhafter Grundlage in den Energiesparmodus geschaltet wird.
Der Vergleich zwischen dem Signal-Rausch-Verhältnis SNR und einem bestimmten, vordefinierten Schwellenwert R ist außerdem der einzige Weg, um die Energieeinsparung in einer Situation zu ermöglichen, in der der PDTCH-Kanal auf derselben Frequenz mit dem BCCH-Kanal (Broadcast Control Channel) positioniert ist und kein Frequenzsprungverfahren in Gebrauch ist. Somit kann die Basisstation die Übertragungsleistung in einer DTX-Downlink-Übertragungssituation nicht unterbrechen, weil die BCCH-Frequenz eine vorgegebene Übertragungsleistung aufweisen sollte. Bei einigen Basisstationsimplementierungen kann jedoch anstelle des Unterbrechens der Übertragungsleistung ein TSC (Training Sequence Code) in den Bursts umgekehrt werden, wobei bei einer Implementierung, bei der die Mobilstation MS den TSC zum Berechnen des Signal-Rausch-Verhältnisses SNR benutzt, sehr niedrige Werte für das Signal-Rausch-Verhältnis SNR als Ergebnis erhalten werden.
In der Praxis wird der Vergleich des Signal-Rausch-Verhältnisses SNR derart ausgeführt, dass der Pegel des durchschnittlichen Signal-Rausch-Verhältnisses SNR der ersten wenigen Bursts, beispielsweise der 1 bis 3 ersten Bursts, mit einem voreingestellten SNR-Schwellenwert R verglichen wird, und wenn das durchschnittliche Signal-Rausch-Verhältnis unter den Schwellenwert R fällt, die betreffende Blockperiode als Rauschen ausgelegt wird.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens der Erfindung kann ferner derart verbessert sein, dass, wenn der ständig aktualisierte PDTCH_RXLEV-Wert des Rx-Leistungspegels unter einen bestimmten Leistungspegel fällt, der Empfang beispielsweise in einem schwachen Feld stattfindet, z.B. wenn die Mobilstation MS an der Grenze der Basisstationsreichweite positioniert ist, die Mobilstation MS nicht in den Energiesparmodus geschaltet werden kann. In einem schwachen Feld steigt die Möglichkeit fehlerhafter Auslegungen an, da sich die RXLEV- und PDTCH_RXLEV-Werte einander nähern.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens kann durch Nutzen weiterer Störungsmessungen, die durch die Mobilstation MS ausgeführt werden und in 3GPP TS 05.08, Version V8.9.0, Kapitel 10.2.3.2 festgelegt sind, weiterhin verbessert sein. Das Ergebnis der Störungsmessung, die auf dem PDTCH-Kanal ausgeführt wird, zeigt den Pegel des Hintergrundrauschens an, das durch die Mobilstation MS erkannt wird (wenn PDTCH auf einer anderen Frequenz als BCCH ist). Auf der Grundlage dieser Information ist es möglich, die Energieeinsparung in der Mobilstation MS bei einem kleineren Rx-Leistungspegel RXLEV-Grenzwert (Differenzwert Z) zu aktivieren, wenn bemerkt wird, dass der Rx-Pegel RXLEV, der für die ersten Bursts der überwachten Blockperiode gemessen wird, im Wesentlichen dem Hintergrundrauschpegel entspricht, der durch die Störungsmessungen bestimmt wird. Dies ermöglicht eine zuverlässige Aktivierung des Energiesparmodus häufiger als es lediglich durch Vergleichen des RXLEV- und PDTCH_RXLEV-Werte möglich wäre. In der Praxis sind die Ergebnisse der Störungsmessungen nicht immer am Anfang eines PDTCH verfügbar, wobei es in diesen Fällen möglich ist, zunächst einen höheren Differenzwert Z beim Vergleich zwischen den RXLEV- und PDTCH_RXLEV-Werten zu benutzen und an dem Punkt, wenn die Ergebnisse der Störungsmessungen bereit sind, die Entscheidung auf eine im Vorstehenden beschriebene Art und Weise zu ändern.
2 zeigt ferner als abgeleitetes Blockdiagramm einen Empfänger RX, der in Mobilstation MS beim Anwenden des Verfahrens der Erfindung benutzt sein kann. Bei dem Empfänger RX werden Signale von einer Antenne ANT empfangen und über einen Antennenkoppler 30 zu einer Vorstufe 31 des Empfänger geleitet, in der das Signal beispielsweise über einen Bandpassfilter geführt und entweder als eine direkte Umwandlung oder über eine oder mehrfache Zwischenfrequenzen in ein Basisbandsignal umgewandelt wird. Diese Umwandlung wird auf an sich bekannte Art und Weise durch Zumischen einer oder mehrfacher Empfangsschwingungsfrequenzen zu dem empfangenen Signal ausgeführt. Von der Vorstufe 31 des Empfängers wird das Signal zur Erkennung durch einen Detektor 32 geleitet. Der Detektor 32 bildet ein analoges Signal, das in einem Analog-/Digitalwandler 33 (ADC) in ein digitales Signal umgewandelt wird. Anschließend wird das Signal in digitaler Form zur digitalen Signalverarbeitungseinheit DSP geleitet, die mit Bezugszeichen 34 in 3 dargestellt ist.
Bei der digitalen Signalverarbeitungseinheit DSP wird die Leistung aus dem erkannten Signal berechnet, das durch den Detektor 32 gebildet ist. Zum Messen des Signal-Rausch-Verhältnisses wird neben der Leistung des empfangenen Rx-Signals vorzugsweise außerdem die Leistung des Rauschens und anderer Störsignale gemessen, wobei das Signal-Rausch-Verhältnis SNR als Verhältnis dieser Messwerte erhalten wird. Das Messen der Rauschleistung kann beispielsweise in einer Ruheperiode, vorzugsweise in der Ruheperiode, die der Empfangsperiode vorangeht, ausgeführt werden. Der Prozessor MPU eines drahtlosen Kommunikationsgeräts, das in der Figur mit dem Bezugszeichen 35 markiert ist, kann das Verfahren der Erfindung nutzen und somit die digitale Signalverarbeitungseinheit DSP informieren, dass das empfangene Signal kein brauchbares Signal, sondern ein Störsignal ist.
In einer praktischen Situation des Stands der Technik, wenn GPRS-Daten übertragen werden, d.h. wenn die Mobilstation MS auf dem PDTCH-Kanal ist, gibt es nichts, das anzeigt, ob das Signal ein brauchbares Signal oder ein Störsignal ist. In diesem Fall versucht die digitale Signalverarbeitungseinheit, Daten aus jedem Block zu dekodieren. Wenn das Dekodieren erfolgreich ist, ist bekannt, dass das Signal ein brauchbares Signal ist. Wenn das Dekodieren jedoch scheitert, ist es nicht möglich zu sagen, ob dies aufgrund der schwachen Empfangsbedingungen geschah oder ob der Block überhaupt keine Übertragung gesendet hat. Im Umkehrschluss ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung das Erkennen eines brauchbaren Signals, wobei der Empfang und andere Betriebe der Mobilstation nicht unnötig aktiv gehalten sind.
Es ist offensichtlich, dass der Rx-Leistungspegel und das Signal-Rausch-Verhältnis SNR des empfangenen Signals außerdem unter Verwendung anderer Verfahren als der hier dargestellten definiert werden können.
Die oben beschriebenen Vorgänge können in großem Ausmaß in einer Anwendungssoftware der digitalen Signalverarbeitungseinheit DSP implementiert sein.
Die Erfindung wurde oben mithilfe des Paketübertragungsdienstes GPRS, der im GSM-System implementiert ist, dargestellt, aber die Erfindung ist nicht nur auf dieses System beschränkt. Die Erfindung kann außerdem beispielsweise im UMTS-System, das sich in Entwicklung befindet, sowie in anderen 3G-Mobilkommunikationssystemen implementiert sein.
Es ist natürlich offensichtlich, dass auch wenn die Untersuchung gemäß der Erfindung vorzugsweise insbesondere für den ersten Burst oder für erste wenige, sequentielle Bursts der Blockperiode ausgeführt wird, es nicht notwendig ist, die Untersuchung stets für den ersten Burst b1 oder für Bursts, die bezüglich einander unmittelbar aufeinander folgen, auszuführen. Anders gesagt kann die Kontrolle beispielsweise nur für den ersten Burst b1 oder nur für den zweiten Burst b2 oder beispielsweise für die Bursts b2 und b4 oder für die Bursts b1 bis b5 ausgeführt werden. Wesentlich hinsichtlich der Erfindung ist, dass die Untersuchung für einen oder mehrfache Bursts ausgeführt wird, die am Anfangsteil der betreffenden Blockperiode positioniert sind, womit die Entscheidung des Aktivierens des Energiesparmodus für den Rest der Blockperiode lange vor dem Enden der Blockperiode getroffen werden kann. Abhängig von der benutzten Mehrfachschlitzkonfiguration ist die Anzahl von Blöcken, die während einer Blockperiode empfangen wird, veränderlich, wobei, wenn eine andere Anzahl von Blöcken (und Bursts) empfangen wird, außerdem die Zeit veränderlich ist, die zum Treffen von Entscheidungen zur Aktivierung der Energieersparnis verfügbar ist, sodass in der Praxis mit der Energieersparnis tatsächlicher Nutzen erzielt sein kann.
Es ist außerdem für jeden Fachmann offensichtlich, dass, auch wenn das Verfahren gemäß der Erfindung anzeigt, dass die Mobilstation sofort in einen Energiesparmodus geschaltet werden kann, die Aktivierung der Ruhefunktionalitäten bei Bedarf verzögert werden kann, um beispielsweise RSSI-Messungen (Received Signal Strength Indicator) oder jegliche andere Aufgaben auszuführen, die für das drahtlose Kommunikationssystem erforderlich sind. Daher ist die Erfindung nicht einzig und allein auf die oben dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Mobilstation, die in einem Paketfunknetz betrieben ist und auf der Information in Datenfeldformat auf einem logischen Paketdatenverkehrskanal über eine Basisstation an die Mobilstation übertragen wird, wobei die Basisstation zur Reduzierung der Belastung des Funkkanals den Discontinuous-Transmission-Modus auf dem Paketverkehrskanal zur Downlink-Datenübertragung benutzt, wobei die Eigenschaften von zumindest einem Burst, der im Anfangsteil jeder Blockperiode des Paketverkehrskanals positioniert ist, in der Mobilstation überwacht werden und auf das Erkennen hin, daß der/die Burst/Bursts Rauschen anstelle einer Downlink-Übertragung enthält/enthalten, die Mobilstation für den Rest der betreffenden Blockperiode auf einen Energiesparmodus eingestellt wird, und wenn der Signalpegel von Blöcken, die zur Annahme akzeptiert werden, im folgenden als PDTCH_RXLEV markiert, unter einen bestimmten, vorgegebenen Schwellenwert fällt, verhindert wird, daß die Mobilstation in den Energiesparmodus umschaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaften der 1 bis 3 ersten Bursts b1, b2, b3 der Blockperiode überwacht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemittelte, empfangene Signalpegel des/der Bursts, der/die im Anfangsteil der Blockperiode positioniert ist/sind, im folgenden als RXLEV markiert, gesteuert wird und für diesen Signalpegel RXLEV ein Mindestschwellenwert Y eingestellt wird, wobei ein Burst/Bursts unter dem Mindestwert Y als Rauschen ausgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalpegel RXLEV ferner mit dem aktualisierten, gemittelten, empfangenen Signalpegel PDTCH_RXLEV, der für Blöcke definiert wird, die zum Empfang akzeptiert wurden, verglichen wird, so daß ein größter gestatteter Differenzwert Z für RXLEV nach unten bezüglich des PDTCH_RXLEV definiert wird, wobei der/die Burst/Bursts als Rauschen ausgelegt wird/werden, wenn der Signalpegel RXLEV um mehr als den Betrag des Differenzwerts Z von dem Signalpegel PDTCH_RXLEV abweicht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalpegel PDTCH_RXLEV auf die Weise in dem Paketfunknetz bestimmt wird, die mit dem Basisstationsenergiesteuerungsmodus anwendbar ist, der zu dieser Zeit implementiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert Z als ein relativer Wert hinsichtlich des Signalpegels PDTCH_RXLEV bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalpegel RXLEV mit dem Pegel des Hintergrundrauschens verglichen wird, der aus den Störsignalmessungen erhalten wird, die von der Mobilstation ausgeführt werden, wobei der/die Burst/Bursts als Rauschen ausgelegt wird/werden, wenn der Signalpegel RXLEV im wesentlichen dem Pegel des Hintergrundrauschens entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gemittelte Signal-Rausch-Verhältnis SNR eines Bursts/von Bursts, der/die im Anfangsteil der Blockperiode positioniert ist/sind, überwacht wird und ein Mindestwert für dieses Signal-Rausch-Verhältnis SNR eingestellt wird, wobei ein Burst/Bursts unter dem Mindestwert als Rauschen ausgelegt wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Paketfunknetz das GPRS-Netz und der Paketverkehrskanal der PDTCH-Kanal des GPRS-Netzes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Paketfunknetz ein UMTS-Netz ist.
Mobilstation, die zum Betrieb in einem Paketfunknetz angeordnet ist, wobei in dem Paketfunknetz Information in Datenfeldformat auf einem logischen Paketdatenverkehrskanal über eine Basisstation an die Mobilstation übertragen wird, wobei die Basisstation zur Reduzierung der Belastung des Funkkanals den Discontinuous-Transmission-Modus auf dem Paketverkehrskanal zur Downlink-Datenübertragung benutzt, wobei die Mobilstation Mittel (34) zum Überwachen der Eigenschaften von zumindest einem Burst b1, der im Anfangsteil jeder Blockperiode des Paketverkehrskanals positioniert ist, und Mittel (34) zum Einstellen der Mobilstation auf einen Energiesparmodus für den Rest der betreffenden Blockperiode umfaßt, wenn erkannt ist, daß der/die Burst/Bursts Rauschen anstelle einer Downlink-Übertragung enthält/enthalten, und die Mobilstation dazu angeordnet ist, nicht in den Energiesparmodus umzuschalten, wenn der Signalpegel von Blöcken, die zur Annahme akzeptiert sind, im folgenden als PDTCH_RXLEV markiert, unter einen bestimmten, vorgegebenen Schwellenwert fällt.
Mobilstation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation Mittel (34) zum Überwachen der Eigenschaften der ersten 1 bis 3 Bursts b1, b2, b3 der Blockperiode umfaßt.
Mobilstation nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation Mittel (34) zum Überwachen des gemittelten, empfangenen Signalpegels des/der Bursts, der/die im Anfangsteil der Blockperiode positioniert ist/sind, im folgenden als RXLEV markiert, umfaßt und für diesen Signalpegel RXLEV ein Mindestschwellenwert Y eingestellt ist, wobei die Mobilstation ein Burst/Bursts unter dem Mindestwert Y als Rauschen auslegt.
Mobilstation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation ferner Mittel (34) zum Vergleichen des Signalpegels RXLEV mit einem aktualisierten, gemittelten, empfangenen Signalpegel PDTCH_RXLEV umfaßt, der für Blöcke definiert ist, die zum Empfang akzeptiert wurden, so daß ein größter gestatteter Differenzwert Z für RXLEV nach unten bezüglich des PDTCH_RXLEV definiert ist, wobei die Mobilstation den/die Burst/Bursts als Rauschen auslegt, wenn der Signalpegel RXLEV um mehr als den Betrag des Differenzwerts Z von dem Signalpegel PDTCH_RXLEV abweicht.
Mobilstation nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation Mittel (34) zum Definieren des Signalpegels PDTCH_RXLEV in dem Paketfunknetz auf eine Weise umfaßt, die mit dem Basisstationsenergiesteuerungsmodus anwendbar ist, der zu dieser Zeit implementiert ist.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation Mittel (34) zum Definieren des Differenzwerts Z als einen relativen Wert hinsichtlich des Signalpegels PDTCH_RXLEV umfaßt.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation Mittel (34) zum Vergleichen des Signalpegels RXLEV mit dem Pegel des Hintergrundrauschens umfaßt, der aus den Störsignalmessungen erhalten ist, die von der Mobilstation ausgeführt sind, wobei der/die Burst/Bursts als Rauschen ausgelegt wird/werden, wenn der Signalpegel RXLEV im wesentlichen dem Pegel des Hintergrundrauschens entspricht.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation Mittel (34) zum Überwachen des gemittelten Signal-Rausch-Verhältnisses SNR eines Bursts/von Bursts, der/die im Anfangsteil der Blockperiode positioniert ist/sind, umfaßt und ein Mindestwert für dieses Signal-Rausch-Verhältnis SNR eingestellt wird, wobei die Mobilstation den/die Burst/Bursts unter dem Mindestwert als Rauschen auslegt.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation zum Betrieb in einem GPRS-Netz angeordnet ist.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mobilstation zum Betrieb in einem UMTS-Netz angeordnet ist.