专利名称：功率节省的方法
技术领域：
本发明涉及功率节省技术，具体涉及但不限于通信系统内使用的具有实用性的功率节省方法。
功率节省的必要性是众所周知的。对于电池技术，在其它方面都相同的情况下有一个能量密度上限问题，在便携式产品封装重量与该产品在不重新充电或更换相关电池的情况下使用时间长度之间存在直接的折衷。实业人员排除同等的质量合格品，还在不断努力在产品实用性、产品处理速度、存储量或容量、产品尺寸、产品重量、电池使用寿命和电池关联的极限值的电池技术之间权衡和折衷。几乎所有人都同意，折衷是表达上的字眼，尚未找到真正满意的答复，为此，现在需要一种附加的功率节省的解决方案。
特别适合的恰当情况是电池供电的数据终端，尤其是它们关联的调制解调器。业已开发了无线数据通信系统、协议、网络或基础结构(infrastructure)设施，以及调制解调器连同它们的主终端，用以对出站(outbound)信道和入站(inbound)信道上日益增长的用户提供通信服务。这种数据通信服务很大程度上取决于特定的用户，而用户的需要可以表征为偶发性和与改变消息长度、内容和协议的高度相互关系。作为这些特性的结果，设备供应商必须强调处理速度、准确性和用户交互作用，而代价往往是功耗的耗费。新近，数据通信市场已开始并且期待继续需求便携式数据终端，因而在功能相当于与便携式计算机等效的数据调制解调器会与便携的双向无线电设备相组合。这个市场需求业已把注意力集中于产品尺寸和重量以及电池寿命和功率节省技术。
与之相对照，个人寻呼系统、协议和设备业已进展，在非实时的严格基础上对于只出站信道上的大量用户服务，在那里，消息长度和内容是有限的。质量的改进放在低的系统成本的消息传递和用户单元的电池寿命上。在寻呼环境内业已采用了各种技术来节省功率，从而延长电池寿命。然而，所有这样的技术都是亚优化的，对于寻呼系统的基本限制可能明显改进了，特别是单向或只出站信道消除了。
显然，现在需要一种用以节省功率、从而延长便携式通信设备特别是数据通信调制解调器中电池的寿命的解决方案。
本发明的特点确信是新颖的并在所附的权利要求书中说明了。然而，参照以下附图阅读下文的说明可以充分地理解本发明及其优点。
图1示出适用于本发明的一个实施例的无线数据通信系统的方框图。
图2示出适用于图1所示的系统中操作的数据终端的方框图。
图3示出按照本发明的优选方法实施例的流程图。
图4示出按照本发明的另一个方法实施例的流程图。
图5示出按照本发明再一个方法实施例的流程图。
总地来说，本发明涉及在一个无线通信装置或数据调制解调器中节省功率的方法。当调制解调器识别出由于在调制解调器的影响之外的原因而不可能进行数据通信的各类情况以后，进入功率节省方式，而在这样的情况不再存在时，随后返回到正常的操作。在包括基础结构设施或网络、调制解调器和主或端或用户终端的数据通信系统给定的情况下，在调制解调器被登记(register)与基础结构在一起并且适合于在主终端与基础结构之间提供数据通信的场合下，该调制解调器可采用一种功率节省的方法，该方法它包括以下步骤在调制解调器处，接收一个确定该消息不能传递到主终端的消息，然后进入功率节省方式。这种方法可依靠增加下面附加步骤的一个或多个来加强启动一个指示器，它指明消息供用户使用，或者在进入功率节省方式之前，使调制解调器从基础结构解除登记(de—regis-ter)。
这种方法可以进一步包括一个判定步骤来扩展，即当消息可传递到主终端时，退出功率节省方式，并在适当时候登记与基础结构在一起。此后，调制解调器可以接收存储在基础结构中的非确认消息，同时调制调器处于功率节省方式。当主终端始发一个入站消息时，可判定该消息是现在可传递的结果。在这种情况下，在调制解调器登记与基础结构在一起之后，可发送入站消息。
给定相同环境下的本发明的另一个方法的实施例包括以下步骤当无消息活动性的情况下，在一个第一预定时间过去之后，在调制解调器处，进入功率节省方式；然后，在一个第二预定时间过去之后退出功率节省方式，并登记与基础结构在一起。该进入功率节省方式的步骤可包括从基础结构解除登记或启动一个指示器。在退出功率节省方式之后，调制解调器处在功率节省方式时，接收由基础结构存储的非确认消息。此外，当主终端始发一个入站消息并发送该入站消息时，调制解调器会退出功率节省方式。上述步骤的各种组合可以用来更有益于利用本发明。
参考附图可以较全面地说明本发明，其中，图1示出数据通信系统100。该数据通信系统100包括一个消息源115。它连接到包括有一个缓冲器119的基础结构101上。基础结构101内有一个收发信机或基站，耦合到天线111上，操作时在无线电信道109上接收和发送无线电信号。无线电信号是由耦合到调制解调器103上的天线113发送或由它接收。下文较全面地说明该调制解调器103，它包括有一个连接到指示器107上的缓冲器121。调制解调器103的作用是将无线电信号转换成为数据消息或者逆转换，以便与基础结构101建立和维持无线电通信链路。数据消息在输入/输出117处供给到主装置105或从中接收，该主装置也称为“主设备”、“主装置”或主终端。需要指出，图1示出唯一的一个无线电信道、一个调制解调器和一个基础结构的天线，实际的系统包括每种中的多个。通常，数据通信系统100以十分透明(对终端用户)的形式向/从特定的主装置提供特定的消息。
参考图2，更全面地说明调制解调器，图2与图1相同的参考号指同样的部件。天线113连接于数据收发信机201上。收发信机201包括一个接收机、一个发射机和众所周知的有关部分(图中未专门示出)，其作用是将天线113上的无线电信号转换成数据信号形式，供给数据调制解调器203，或者反过来将数据调制解调器203供给的数据信号转换成无线电信号，通过无线电信道109进行传输。
数据调制解调器203在操作时将数据收发信器201给出的模拟信号形式转换成为数字形式或二进制符号表示物，或者反过来将数据收发信机201给出的数字数据转换成模拟信号，以适合于下一步的传输。由数据调制解调器203产生的数字形式的数据提供给控制器205作为数据消息。由数据调制解调器203转换成模拟信号的数字数据是由控制器205提供出的。
控制器205对调制解调器103中的其它部件提供各种控制功能，并在输入/输出117上管理调制解调器103与主装置105之间的接口。此类控制功能包括根据要求对从/往于缓冲器121接收或发送的数据确定路由，以例如点亮(illuminating)一个指示器107来指明数据的接收。控制器205还按照本发明的方法实施例控制调制解调器103是否或在何时进入功率节省或降低功耗状态，这将在下文详细描述。
这种功率控制作用是在合适的情况下通过控制器205的控制而有选择性地操作开关209来实现的。开关209操作以接通或不接通诸如一个电池之类的电源207，以减少数据收发信机201和数据调制解调器203在某些情况下不必要的较高功耗。为简单起见，图2示出对各自的功能部件的全部供电是通过开关209实施的。实践中，最好只将这些功能部件的一部分接通到这些部件上，此时，只是有关部件的一部分进入功率节省状态。除了控制开关209之外，控制器205还可以执行其它的功率节省程序，诸如进入较低功率的备用方式，或控制缓冲器121进入备用方式。
控制器205通过输入/输出117从主设备终端105上接收数据消息或者向它提供或传递数据消息。总体上，本发明考虑到在输入/输出117上主设备105与调制解调器103不会始终连接在一起，或者是主设备被占用着或不能应用。在这些情况下，调制解调器103既不能向主设备105传递数据消息，也不能从它那里接收数据消息。
示于图2的调制解调器103及其包括的组成部分可参考名为“Info TAC技术手册”和标为“68P0293PC95”的摩托罗拉的服务手册能更好理解。该手册中叙述的数据收发信机是众所周知的。一个数字信号处理器(MCM56001)用以作为数据调制解调器。MotorolaHC11控制器(M68HC11A1)提供出控制器205的功能。该产品的其余部分一般包括一个液晶显示器用于各种指示器；一个128K RAM，用以作为缓冲器；一个可再充电电池组件作为电源；一个内藏的天线；RS—232C串行线用以使主设备105连接到调制解调器103上。最后，还提供有本技术领域公知的各种功率开关电路，以有选择性地启动部件的功率控制或者进入功率节省状态。
按照上述的设备配置，本发明的优选方法实施例的详细说明可参考图3来描述。本发明考虑的数据通信系统100具有一个基础结构101和一个位于远处的调制解调器103。该调制解调器103登记与基础结构101在一起，适合于在主终端与基础结构之间提供数据通信。登记是指这样一种状况，即基础结构与调制解调器承认双方互相存在，当两者中某一个要向另一个传递一个消息时在它们之间可建立起一条可能的无线通信链路。
调制解调器103从步骤301开始采用一种调制解调器功率节省方法，在步骤303，调制解调器103接收一个消息。这个消息，特别是数据消息，预定由调制解调器传递到主装置105或终端，并可任选地在步骤305缓存或存储。任一种情况下，在步骤307，由调制解调器判定该消息能否传递给主终端。如果“是”，则在步骤309传递此消息。如果该消息不能传递给主终端，例如主终端被占用、主终端已断电，或者调制解调器暂时地已从主终端上脱开，则调制解调器可在步骤31l启动用户指示器107指明此消息，并在步骤313从网络解除登记。
任一种情况下，响应判定步骤307，在步骤315调制解调器进入功率节省方式。功率节省方式包括依靠打开开关209，除掉数据收发信机20l和数据调制解调器203之类非必要功能的全部供电或主要部分供电。并使控制器205处于低功耗状态，所有这些动作是按需来起动的，以使功耗最小，从而延长电池寿命。调制解调器保持于低功耗状态，直至在步骤317判定数据消息可传递给主终端时为止。这个判定是依靠监测主终端输入/输出117上变化来实现的，例如一个数据终端准备(DTR)串行针(Serial Pin)状态，以表明主终端105存在或可应用性。这个判定源于主终端始发一个入站部消息，或请求发送出一个入站消息。
在判定数据消息可传递到主终端之后，在步骤319调制解调器退出功率节省方式，例如对原先未供电的部件再加电。然后，如果从步骤305来的任何消息，则缓存的数据消息通过输入/输出117在步骤321传递给主终端。在步骤323调制解调器登记与基础结构在一起按照所应用的传输协议专用的众所周知的例行程序来发送出一个登记数据消息等。于是，调制解调器准备支持平常的入站或出站数据消息业务，它可以包括在步骤325发送入站消息内，或者在步骤327接收出站消息，它包括在调制解调器处于功率节省方式期间由基础结构缓存的那些消息。缓存的消息可包括确认需要的或者非确认需要的出去消息。确认(ACK)需要的消息是被证实是由调制解调器发送而需要接收的数据消息。非确认需要的出站数据消息是被证实是由调制解调器发送而不需要接收的数据消息。
如果主终端105始发一个入站消息，它代表在步骤317判定该消息是可传递的一个判定，例如借助于在输入/输出117上的向调制解调器提供的入站数据消息，在步骤319调制解调器退出功率节省方式，并借助于向基础结构发送一个登记数据消息而在步骤323登记与基础结构在一起。然后，在步骤325调制解调器发送出未决的(pending)入站数据消息给基础结构。于是，在步骤327调制解调器准备接收随后的出站确认需要的和非确认需要的数据消息，而它们是当调制解调器处于功率节省方式期间由基础结构缓存的。
参考图4，并假定类似于前述的环境，示出本发明另一种方法实施例的详图。总体上，图4包括两个步骤，具体是调制解调器进入400功率节省方式，即在无消息活动性的情况下，当第一预定时间过去之后，进入功率节省方式，以及调制解调器退出402功率节省方式，即在第二预定时间过去之后退出功率节省方式。随后登记与基础结构在一起。
在步骤401开始并了解步骤400的细节，如果在步骤403调制解调器历经无消息活动性，并且无消息活动性的第一预定时间已过去，则调制解调器在步骤411入站功率节省方式。消息活动性是指在主终端与调制解调器之间有任何的数据消息交换，而进入功率节省方式是按上述实现的。调制解调器在步骤411进入功率节省方式之前，可以在步骤407任选地从基础结构解除登记和/或在步骤409任选地启动一个用户指示器。
转看步骤402的细节，在任一种情况下，当在步骤413第二预定时间过去之后，或是主终端为上所述地在步骤415产生一个入站消息，调制解调器便在步骤417退出功率节省方式，并通过发送一个登记数据消息给基础结构而在步骤419上登记与基础结构在一起。然后，在步骤421调制解调器可以接收出站确认需要的和非确认需要的数据消息，而它们是当调制解调器处于功率节省方式期间由基础结构缓存的，又在步骤423向基础结构发送出未决的入站数据消息。
第一和第二预定时间的确切长度取决于各种考虑，诸如所需的功率节省程度同平均消息等待时间之比，以及与登记有关的信道开销(overhead)。各项实践指出，在实施中必须对它们提供大量范围(latitude)，业已发现，在一种应用中它们分别取值5分钟和30分钟可提供出比较好的结果。
从上公开的实施例中，本领域的技术人员显然可知，图3和图4的实施例能方便地组合于各种配置中，以充分发挥本发明各方面的优点。例如，图4中消息活动性的环节可以与图3中示明的可以传递到主终端的消息并不存在的判定环节相组合，以有利地提供出每项功率节省参数。
现在参看图5，它以类似的环境示出本发明的再一个方法实施例。本流程在步骤501开始，步骤503，调制解调器判定是否有一个入站(inbound)(从调制解调器到基础结构)消息可传递到基础结构去。这样一个判定可基于信道质量评价的某种组合，诸如接收信号强度或比特差错率，或者一个成功的登记，其每一项技术是众所周知的。如果属于下面的情况之一则该消息不能传递，即调制解调器已移到基础结构的服务范围之外，调制解调器如前述地在步骤505上进入功率节省方式。这可以包括在调制解调器中缓存出站消息。在步骤507诸如30分钟的预定时间过去之后，在步骤509调制解调器退出功率节省方式，并在步骤511恢复到正常的消息活动性，这种活动性可包括登记与基础结构在一起的尝试，以及图5中所示的该过程的一次或多次重复。
本领域的技术人员会理解到，这里揭示的装置和方法提供节省功率的各种方法，而无需兼顾数据通信完整性，以免不必要地加重数据通信的负载。本发明的这些方法可以方便和有利地应用于无线的分组数据调制解调器中，或者其它的通信装置或系统中，以提供功率节省，从而延长电池寿命。为此，本发明推进了对无线数据通信长期需求的满足，便利于设置便携式数据调制解调器，它提供一种示例性的功率节省方法，可使便携式电池尺寸中给出有效的电池寿命。
本领域的技术人员显然知道，能够以无数的方式来修改本发明，并可采用不同于优选形式、特别是上述形式的许多实施例。为此，所附的权利要求书意在覆盖对本发明的所有修改，它们都归属在本发明的精神实质和范围之内。
权利要求
1.在具有一个基础结构和调制解调器的一个数据通信系统中，该调制解调器登记与基础结构在一起，并适合于在主终端与基础结构之间提供数据通信，一种调制解调器功率节省的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤在调制解调器处接收一个消息；判定所述消息不能传递到主终端；根据所述判定步骤，调制解调器进入功率节省方式。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括一个判定步骤，当所述消息可传递到主终端时，退出功率节省方式。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，进一步包括一个接收步骤，调制解调器接收处在所述功率节省方式期间由基础结构存储的非确认的消息。
4.在具有一个基础结构和调制解调器的一个数据通信系统中，该调制解调器登记与基础结构在一起，并适合于在主终端与基础结构之间提供数据通信，一种调制解调器功率节省的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤在调制解调器与主终端之间无消息活动性并且一个第一预定时间过去之后，调制解调器进入功率节省方式；在一个第二预定时间过去之后，调制解调器退出所述功率节省方式，然后登记与基础结构在一起。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，进一步包括一个接收步骤，调制解调器接收它处在所述功率节省方式期间由基础结构存储的非确认的消息。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于，还包括以下步骤在调制解调器上接收一个消息；判定所述消息不能传递到主终端去；根据所述判定步骤，调制解调器进入所述功率节省方式。
7.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述进入功率节省方式的步骤还包括调制解调器从基础结构解除登记的步骤。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，还包括一个判定步骤，当所述消息可传递到主终端时，退出所述功率节省方式。
9.在具有一个基础结构和调制解调器的一个数据通信系统中，登记该调制解调器与基础结构在一起，并适合于在主终端与基础结构之间提供数据通信，一种调制解调器功率节省的方法，其特征在于该方法包括以下步骤评价一个信道质量，并根据信道质量判定一个入站消息不能够被传递；根据所述判定步骤，调制解调器入站功率节省方式；在一个预定时间过去之后，调制解调器退出所进功率节省方式。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，还包括在调制解调器缓存所述入站消息的步骤。
全文摘要
在具有一个基础结构(101)和调制解调器(103)的数据通信系统中，一种调制解调器功率节省的方法，调制解调器登记与基础结构在一起，适于在主终端(105)与基础结构间提供数据通信。该方法包括以下步骤接收一个消息并判定它不能传递给主终端，据此而调制解调器进入功率节省方式。另一种同样目的的方法中，在无消息活动性的情况下，在一个第一预定时间过去之后，调制解调器进入功率节省方式，然后在一个第二预定时间过去之后，退出功率节省方式，最后登记与基础结构在一起。
文档编号H04B1/38GK1126007SQ95190258
公开日1996年7月3日 申请日期1995年2月6日 优先权日1994年4月4日
发明者乔弗雷·R·斯科顿, 马里科·杜吉耶威茨 申请人:摩托罗拉公司