УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМ РАДИОПРИЕМНИКОМ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ МНОЖЕСТВА ПРИЕМНИКОВ
CONTROLLING MOBILE RADIO RECEIVER FOR RECEIVING SIGNALS DESTINED FOR PLURALITY OF RECEIVERS

Область техники
Настоящее изобретение относится к качеству каналов и, в особенности, к мобильным терминалам мобильных сетей связи.
Уровень техники
В рамках имеющихся мобильных сетей связи, так называемое Сотовое Вещание разработано для одновременной отправки сообщений множеству пользователей в заданной области. Сотовое Вещание позволяет передавать данные (например, какой-либо текст или бинарные сообщения) всем находящимся в холостом режиме мобильным терминалам, соединенным с одной сотой или набором сот. Сообщения сотового вещания обычно отправляются периодически с некоторым периодом повторения.
Как описано, например, в 3GPP TR 25.925, v 3.5.0, под заголовком «Радиоинтерфейс для услуг сотового вещания/многоадресного вещания», 2004, глава 6.3.6.4, данные услуги сотового вещания/услуги многоадресного вещания принимаются по вещательному/многоадресному каналу, который должен быть доступен всем пользователям (мобильным терминалам) в заданном сотовом диапазоне. Качество сигнала (например, отношение сигнал/шум (SNR)) снижается с расстоянием (схематично показано на фиг.1) между отправителем (например, базовой станцией) и получателем (например, мобильным устройством, также называемым пользовательским оборудованием (UE), мобильным терминалом или мобильным телефоном). Так как все пользователи упомянутых услуг должны получать сигнал вне зависимости от их текущего положения в сотовом диапазоне, механизма управления мощностью в наличии не имеется; сигнал передается на максимальной мощности (например, при такой мощности, чтобы наиболее удаленный пользователь получил сигнал достаточного качества, например, с достаточным отношением сигнал/шум). Таким образом, пользователи, расположенные ближе к базовой станции, принимают более сильный сигнал, чем пользователи, расположенные на границе соты. Это означает, что большинство пользователей примет сигналы лучшего качества, чем требуется.
Мобильные терминалы специально разработаны для потребления как можно меньшей мощности в холостом режиме (т.е. в режиме, в котором большинство компонентов, включая приемник, в общем случае отключены и включаются только периодически на короткие промежутки времени для того, чтобы принять информацию из сети, проверить мощность сигнала и т.д.). Однако когда активирована, например, услуга сотового вещания (CBS), время ожидания соответствующих мобильных устройств (или пользовательского оборудования UE) снижается, так как в дополнение к циклу прерывистого приема (DRX) множество CBS событий должно быть принято. Одно решение, чтобы избежать такого потребления мощности, - это отключить услугу CBS; это, однако, означает (по меньшей мере, временно) отключиться от ценных услуг. Далее, необходимо отметить, что CBS могут быть обязательными в некоторых странах.
Принимая во внимание эти факты, может иметься значительная потребность в оптимизации схемы приема вещательных/многоадресных сигналов (т.е. сигналов, которые должны быть получены множеством приемников).
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является усовершенствование схемы приема вещательных/многоадресных сигналов.
Эта цель достигается независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Процессы изобретения, управляющие радиоприемником мобильного терминала телекоммуникационной сети связи, в которых телекоммуникационная сеть связи отправляет сигнал в кадре сигнала, принимаемого множеством мобильных терминалов, причем сигнал включает в себя кодированный цифровой контент. Кроме того, временная схема приема для радиоприемника определяется в зависимости от качества сигнала, чтобы соответствующим образом управлять радиоприемником. Временная схема приема может дополнительно зависеть от технологии кодирования (например, турбокодирование или сверточное кодирование), используемой для кодирования цифрового контента.
Качество сигнала может быть определено посредством измерения некоторого параметра качества сигнала и определения того, превышает ли этот параметр определенный порог. Параметр качества сигнала может быть одним из отношения мощности энергии к шуму, индикатора уровня принятого сигнала, мощности кода принимаемого сигнала и принимаемой мощности опорного сигнала. Определенный порог может быть фиксированным значением или адаптированным значением. Далее, порог может быть определен автономно посредством только мобильного терминала или на основе информации, принятой из сети.
В варианте осуществления временная схема включает в себя один или множество периодов времени приема, в течение которых радиоприемник управляется, чтобы находиться в активном состоянии, причем приемник может управляться, чтобы находиться в неактивном состоянии вне периодов времени приема. Кроме того, радиоприемник может включаться (каждый раз) в начале периода (периодов) времени приема и выключаться (каждый раз) в конце периода (периодов) времени приема. Период времени приема может быть выбран, чтобы заканчиваться перед окончанием соответствующего кадра сигнала и/или начинаться после соответствующего начала соответствующего кадра сигнала.
Далее, в качестве примера, сигналы, передаваемые в связи с услугами Сотового вещания или Многоадресного вещания, называются CBS сигналами (каждый сигнал включает в себя один или множество (например, два) кадров сигнала), а информация, данные или сообщения, которые должны декодироваться из сигнала, также называются CBS данными.
В зависимости от качества сигнала (и других параметров, например, технологии кодирования) мобильный терминал может снизить время приема CBS сигналов так, чтобы принималась только часть сигнала. Это возможно, так как сигналы включают в себя избыточную информацию, которая позволяет корректно декодировать данные по части соответствующих сигналов.
Сохраняя время приема коротким, предпочтительно таким коротким, как это технически возможно, потребление мощности мобильного терминала, особенно при приеме услуг Сотового вещания или Многоадресного вещания в режиме ожидания, сохраняется низким.
В одном варианте осуществления время приема снижается до периода времени, за который избыточность снижается до уровня, который все еще или даже просто достаточен для корректного декодирования данных.
Если предположить, что CBS сигналы передаются с максимальной мощностью, достаточной для наиболее удаленного мобильного терминала (расположенного где-то на границе соты), для корректного декодирования соответствующих сообщений даже при плохих условиях ясно, что мобильный терминал будет практически всегда принимать больше сигнальной информации, чем требуется для декодирования; «фактор избыточности» снижается с расстоянием от базовой станции.
В одном варианте осуществления управление радиоприемником дополнительно выполняется в зависимости от сигнала обратной связи от цифрового декодера мобильного терминала, чтобы обеспечить время приема, всегда достаточно длинное для того, чтобы цифровой контент мог быть корректно декодирован, но не излишне длинное (в идеале время приема имеет длительность, требуемую для корректного декодирования). Кроме того, декодер может сообщать, если в процессе декодирования были исправлены ошибки (и сколько); такая отчетность может быть использована как метрика для алгоритма адаптации.
В одном варианте осуществления мобильный терминал вычисляет одно или множество значений качества сигнала, указывающих на текущее качество сигнала (сотового вещания или многоадресного вещания). В зависимости от определенного качества сигнала, мобильный терминал решает, укоротить ли время приема или нет, т.е. обеспечивает время приема сигнала короче, чем время продолжительности сигнала. Это позволяет снизить активное время приемника (например, выключать приемник раньше и/или включать позже по отношению к CBS кадрам) и, таким образом, позволяет снизить потребление мощности мобильного терминала, так как радио (и с ним приемник или приемопередатчик) является частью мобильного терминала, которая потребляет значительную часть мощности батареи.
В одном варианте осуществления мобильный терминал сравнивает по меньшей мере одно из этих значений с предварительно определенным значением качества сигнала. На основании результата сравнения мобильный терминал решает, уменьшить ли время приема по отношению к CBS кадрам или нет (например, выключить приемник перед окончанием соответствующего CBS кадра или включить приемник позже начала соответствующего CBS кадра).
В одном варианте осуществления обеспечен мобильный терминал, который включает в себя модуль управления, приспособленный для выполнения способа, описанного выше.
Настоящее изобретение также относится к компьютерным программам, включающим в себя части программного кода для реализации способа, как описано выше, при приведении в действие соответствующим устройством обработки данных мобильного терминала. Компьютерная программа может храниться на машиночитаемом носителе. Машиночитаемый носитель может быть постоянной или перезаписываемой памятью внутри пользовательского устройства или устройства приема или располагается вовне. Соответствующая компьютерная программа может быть также перенесена на мобильный терминал, например по кабелю или беспроводной линии, как последовательность сигналов.
Далее, подробные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны для обеспечения полного понимания изобретения специалистами. Однако эти варианты осуществления являются иллюстративными и не предназначены для ограничения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана принципиальная диаграмма зависимости расстояния между отправителем и получателем от силы сигнала;
на фиг.2 показана принципиальная диаграмма пейджинговых событий DRX цикла в зависимости от CBS событий;
на фиг.3 показана принципиальная диаграмма с иллюстративной схемой приема для длины CBS события, равной одному кадру, в соответствии с изобретением;
на фиг.4 показана принципиальная диаграмма с иллюстративной схемой приема для длины CBS события в два кадра в соответствии с изобретением;
на фиг.5 показана иллюстративная функциональная схема последовательности этапов, выполняемых в мобильном терминале, в соответствии с изобретением; и
фиг.6 показывает иллюстративную блок-схему мобильного терминала в соответствии с изобретением.
Подробное описание
Приемники, расположенные близко к отправителю, принимают более сильные сигналы, чем пользователи, расположенные удаленно от отправителя. Так как CBS требует, чтобы, в принципе, все пользователи мобильных терминалов были способны принимать CBS данные, мощность CBS передачи должна быть выбрана достаточно большой, чтобы большинство удаленных пользователей (на границе соты) были бы все еще способны участвовать в CBS. Таким образом, в среднем, большинство пользователей будут принимать сигнал с качеством выше, чем требуется. Для примера, на фиг.1 показана принципиальная диаграмма зависимости расстояния d между отправителем и приемником от мощности сигнала P, в которой отправителем является базовая станция BS, а приемниками - мобильные терминалы UE1 и UE2 внутри соты, обслуживаемой базовой станцией BS. Для примера, показанного здесь, сила сигнала P на расстоянии d2 грубо составляет половину силы сигнала P на расстоянии d1; таким образом, второй мобильный терминал UE2 будет принимать тот же сигнал с половиной мощности по сравнению с первым мобильным терминалом UE1.
Мобильные терминалы разрабатываются, чтобы потреблять как можно меньше мощности в холостом режиме, т.е. если они включены, но не соединены с какой-либо другой стороной. Однако когда активируется услуга Сотового вещания (CBS), время ожидания соответствующих мобильных устройств (или пользовательского оборудования UE) снижается, так как, в дополнение к циклу прерывистого приема (DRX), необходимо принять множество CBS событий. Это, например, может быть видно из фиг.2, показывающей три диаграммы 4А, 4В и 4С. Если CBS отключается, мобильное устройство, таким образом, должно периодически прослушивать только прием поискового вызова (пейджинга). Кроме того, оно включает радиоприемник один раз за каждый DRX цикл. Это изображено на диаграмме 4А, показывающей только одно событие поискового вызова на DRX кадр. Если CBS включается, мобильное устройство должно более часто включать радиоприемник. Если на один DRX цикл приходится одно CBS событие, как схематично изображено на блок-схеме 4В, время ожидания снизится до 50%, так как мобильный терминал должен включаться для двух событий - одно событие поискового вызова и одно CBS событие за DRX цикл. Если событий CBS больше, снижение может быть даже больше. Блок-схема 4С иллюстративно показывает ситуацию с двумя CBS событиями на DRX цикл.
Подходящее кодирование канала обеспечивает эффективные средства восстановления искаженного сообщения из частей соответствующего сигнала. Другими словами, приемнику не требуется принимать всю сигнальную информацию для декодирования соответствующего сообщения или данных, переносимых сигналом. Это в особенности верно, если канал кодируется, например, UMTS Сверточным кодированием или турбокодированием, которое используется для увеличения надежности. Например, можно сослаться на документ 3GPP TS 25.212, V7.11.0 «Multiplexing and channel coding (FDD)» (Мультиплексная передача и кодирование каналов), раздел 4.2.3, опубликованный 09.2009. Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления время приема сигнала намеренно отсекается, при этом оставшееся время достаточно длинное, чтобы принимать достаточно информации так, чтобы мобильный терминал был все еще способен декодировать сообщения внутри сигнала.
В соответствии с одним вариантом осуществления периоды отключения радиоприемника (периоды времени, в которые радиоприемник переключался в неактивный или нечувствительный режим) выбираются в зависимости от качества сигнала; таким образом, при более высоком качестве сигнала периоды выключения выбираются более длинными (например, до некоторого минимального значения). Специальные параметры зависят от используемой схемы кодирования. Только в качестве примера может быть возможно отсекать до 30-40% сигнала, например, 1/3 при турбокодировании (1/3 здесь означает, что на один информационный бит приходится 2 избыточных бита).
В соответствии с одним вариантом осуществления для обеспечения надлежащего управления временем приема приемника определяется текущее качество сигнала и в зависимости от текущего качества сигнала решается, будет ли радиосхема мобильного терминала принимать весь последующий CBS сигнал или достаточно принять только некоторые части CBS сигнала. Соответственно радиоприемник управляется либо для приема радиоприемником всего сигнала, либо для приема только некоторых частей сигнала. В последнем случае радиоприемник может быть выключен, например, на оставшийся CBS сигнал.
В зависимости от стабильности условий качества (пользователь в фиксированном положении или двигается, изменения окружающей среды и т.п.) может быть определена частота повторения измерений качества (например, выполнять измерения с каждым новым кадром в нестабильных радиоусловиях или повторять измерения, например в каждом шестом кадре, каждом десятом кадре или даже менее часто в более стабильных условиях).
CBS сигнал может рассматриваться как последовательность связанных CBS кадров или кадров передачи, так один кадр может рассматриваться как только малая часть всего CBS сигнала. Длина CBS события может превышать только один или, альтернативно, множество кадров передачи.
Например, на фиг.3 показана принципиальная диаграмма с иллюстративной схемой приема для длины CBS события, равной одному кадру, и на фиг.4 показана принципиальная диаграмма с иллюстративной схемой приема для длины CBS события в два кадра.
Согласно фиг.3 продолжительности CBS событий в отдельном кадре FR, период измерения ME (качества сигнала) и период активации радиоприемника RA показаны в зависимости от времени t. Моменты времени от t1 до t5 изображены на оси времени t, на которой первый момент времени t1 означает начало периода измерения ME, а также начало периода активации радиоприемника RA, второй момент времени t2 означает начало кадра FR CBS события, третий момент времени t3 означает окончание периода измерений ME, четвертый момент времени t4 означает окончание периода активации радиоприемника RA, а пятый момент времени t5 означает окончание кадра FR CBS события. Время радиоприема tr обозначено как период времени между первым моментом времени t1 и третьим моментом времени t3.
Измерения качества сигнала начинаются на короткое время (t2-t1) раньше по отношению к CBS кадру FR, так как приемнику требуется синхронизироваться с принимаемым сигналом. Необходимое время синхронизации может зависеть от специфики аппаратного обеспечения и архитектуры. (Это время может быть закодировано в программное обеспечение на основе знания того, стабильный ли приемник или нет.)
В третий момент времени t3 измерения завершаются. В данном примере будет предполагаться, что качество сигнала очень хорошее (другими словами, что существует некоторый резерв избыточности в сигнале). Из-за избыточности CBS сигнала определено, что радиоприемнику не требуется принимать весь CBS сигнал, или, другими словами, что радиоприемник может быть выключен раньше окончания CBS кадра FR, другими словами, что четвертый момент времени t4 (выключение радиоприемника) может быть выбран значительно раньше, чем пятый момент времени t5 (окончание CBS кадра). Как качественно изображено на фиг.3, время радиоприема tr короче, чем CBS кадр FR. (Необходимо отметить, что в общем случае из-за более раннего начала периода измерений ME по отношению к началу CBS кадра FR время приема tr может быть таким же долгим или даже дольше, чем CBS кадр, хотя резерв избыточности позволяет снизить время приема CBS кадра.)
В отличие от фиг.3 на фиг.4 иллюстративно показаны длительности двух последовательных кадров FR1 и FR2 CBS событий во времени t, в которых первый кадр FR1 CBS события аналогичен кадру FR события CBS с фиг.3. Далее, фиг.4 показывает период измерения ME (качества сигнала), как показано на фиг.3, и первый RA1 и второй RA2 периоды активации радиоприемника во времени, причем первый период активации RA1 радиоприемники для примера аналогичен периоду активации радиоприемника RA фиг.3. Моменты времени t1-t7 отображены на временной оси t, на которой моменты времени t1-t5 аналогичны и обозначают аналогичные события по отношению к фиг.3. Далее, шестой момент времени t6 обозначает начало второго периода активации RA2 радиоприемника, а седьмой момент времени t7 обозначает окончание второго кадра FR2 CBS события, а также окончание второго периода активации RA2 радиоприемника.
Аналогично фиг.3 измерения качества сигнала и последовательно первый период активации RA1 радиоприемника начинаются раньше по отношению к (первому) кадру FR1 CBS события. В третий момент времени t3 измерения завершаются. Снова, в качестве примера, предполагается, что качество сигнала очень хорошее, так что радиоприемнику не требуется быть активным в течение каждого полного периода обоих кадров CBS событий FR1 и FR2. Аналогично фиг.3 радиоприемник будет выключен раньше (момент времени t4) по отношению к концу первого кадра FR1 CBS события. Кроме того, по отношению к началу t5 второго кадра FR2 CBS события второй период активации RA2 радиоприемника перезапускается позже, в шестой момент времени t6. В качестве примера, разница во времени t6-t5 аналогична разнице во времени t5-t4. Как качественно изображено на фиг.4, сумма времен tr1 и tr2 радиоприема короче продолжительности обоих кадров FR1 и FR2 CBS событий.
Для того чтобы описать описанные выше процессы более подробно, на фиг.5 показана блок-схема, демонстрирующая иллюстративный способ, выполняющийся на мобильном терминале в соответствии с реализацией изобретения.
На первом этапе S1 мобильный терминал выполняет измерения качества сигнала (например, сбор параметров качества сигнала) после того, как радиоприемник включается для приема CBS сигнала.
На втором этапе S2 решается, достаточно ли собрано данных измерений.
На третьем этапе S3 (после сбора достаточных данных измерений) рассчитывается качество сигнала, например, отношение сигнал/шум или какой-либо другой показатель качества сигнала (или значения качества). Примерные значения качества сигнала показаны ниже в качестве иллюстрации для технологий доступа GSM/WCDMA/LTE мобильных сетей связи:
GSM (множественный доступ с временным разделением):
- энергия к мощности шума (Ec/No),
- показатель мощности принимаемого сигнала (RSSI);
WCDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением):
- кодовая мощность принимаемого сигнала (RSCP),
- энергия к мощности шума (Ec/No);
LTE (множественный доступ с ортогональным частотным разделением):
- энергия к мощности шума (Ec/No),
- принимаемая мощность опорного сигнала (RSRP),
- принимаемое качество опорного сигнала (RSRQ).
На следующих этапах на основе сравнения принимается решение о том, управляется ли радиоприемник терминала таким образом, чтобы принималась только часть CBS кадра, например, радиоприемник выключается перед окончанием CBS кадра и/или включается позже по отношению к приходящему CBS кадру, и далее определяются моменты времени включения/выключения.
На четвертом этапе S4 расчетное качество сигнала оценивается по отношению к некоторому порогу качества. Это может выполняться посредством сравнения одного из упомянутых выше показателей качества сигнала с некоторым (предварительно определенным или адаптируемым) пороговым значением. Пороговое значение может быть значением, хранимым в мобильном терминале и/или принимаемым из сети. Это значение может быть предварительно определенным значением, которое может действовать для одной или множества сот. Альтернативно это значение является адаптируемым значением, например, на основе последних измерений качества сигнала в терминале и/или информации, принятой из сети (базовой станции). Если качество сигнала выше порога (TRUE), выполняется следующий пятый этап S5. В противном случае (FALSE) следующим этапом для выполнения является S9.
На пятом этапе S5 выполняется расчет (и/или оценка) для определения момента времени для выключения приемопередатчика, принимающего кадр CBS события.
На шестом этапе S6 определяется, оканчивается ли действующий CBS сигнал (последовательность сигналов) текущим кадром CBS события или CBS сигнал превышает следующий кадр CBS события. В случае, если текущая CBS последовательность заканчивается в конце текущего кадра CBS события, выполняется непосредственный переход последовательности к этапу S8 после следующего этапа. В противном случае выполняется седьмой этап S7.
На седьмом этапе S7 рассчитывается момент времени для включения радиоприемника в следующем кадре CBS события (см. t6 на фиг.4).
На восьмом этапе приемопередатчик управляется для выключения перед окончанием этого CBS кадра (в соответствии с расчетным временем выключения, рассчитанным на этапе 5).
Как описано выше, после пятого этапа S5 выполняется девятый этап S9 в случае, если качество сигнала не выше порогового. Аналогично шестому этапу S6 определяется, заканчивается ли действующий CBS сигнал (последовательность сигналов) текущим кадром CBS события или CBS сигнал превышает следующий кадр CBS событий. В случае, когда текущая CBS последовательность не заканчивается в конце текущего кадра CBS события, радиоприемник не выключается. В противном случае выполняется десятый этап S10 для управления приемопередатчиком, чтобы он выключился сразу при окончании кадра CBS события.
Описанная выше последовательность может повторяться каждый раз после выполнения измерений, например, каждый раз в начале новой последовательности, а в случае длительно выполняемого CBS считывания - каждый раз, когда проводятся измерения.
На фиг.6 показана иллюстративная упрощенная блок-схема мобильного терминала UE, причем этот мобильный терминал может быть любым из терминалов UE1 и UE2, описанных выше. Мобильный терминал UE включает в себя, в качестве примера, источник 10 питания, схему 20 радиоприемника, включающую в себя приемник 21 и передатчик 22, аналоговую схему 30 базовой полосы, цифровую схему 40 базовой полосы, процессор 50 сигналов и опционально подсистему 60 обработки аудиосигналов и устройство управления экраном (клавиатура) 70. Цифровая схема базовой полосы, в качестве примера, включает в себя схему 41 радиоконтроллера, схему 42 измерения канала/соты, кодер 43 канала и декодер 44 канала.
В качестве примера, схема 41 радиоконтроллера управляет активацией и деактивацией приемника 21. Результаты измерения схемы 42 измерения канала/соты извлекаются и обрабатываются микропроцессором 50. В зависимости от результатов схема 41 радиоконтроллера будет конфигурироваться микропроцессором 50 с минимальным временем приема для CBS сигнала и, соответственно, моментами времени включения и/или выключения приемника 21.
В одном варианте осуществления декодер 44 может обеспечить информацию обратной связи для микропроцессора 50, информируя о по меньшей мере одной из информации о текущем «резерве избыточности» и информации о том, был ли текущий сигнал корректно декодирован или нет. Эта информация обратной связи может использоваться для адаптации процесса расчета времени приема (или моментов времени включения и/или выключения) по отношению к схеме CBS сигнала.
Изобретение позволяет сохранять более короткое активное время радиосхемы для CBS режима. Так как радиосхема 20 потребляет значительную часть всей энергии, обеспечиваемой источником 10 питания, потребление мощности мобильного терминала (в процессе активного CBS режима) может быть значительно снижено. В результате, время мобильного терминала в режиме ожидания значительно увеличивается. Это может далее увеличить прием CBS и, таким образом, может предложить множество бизнес-возможностей для сетевых провайдеров/провайдеров услуг.
Еще одним преимуществом является то, что изобретение позволяет мобильному терминалу автономно от сети управлять своим потреблением мощности. Таким образом, описанные выше решения совместимы с текущими протоколами для CBS связи между терминалом и сетью, описанными, например, в процитированных выше документах со стандартами.