系统帧号（SFN）评估器.pdf

当连续计数器流逝时间(220)和计算的流逝时间(222)之差超过阈值时，接入终端(102)重新获取系统帧号(SFN)。通过在接入终端(102)的睡眠状态期间保持活动的连续计数器(122)来生成连续计数器流逝时间(220)，而计算的流逝时间(222)基于根据由在睡眠状态期间停用的非连续计数器(124)生成的计数器值导出的SFN。在一方面，连续计数器(122)可以在睡眠模式期间由连续时钟(118)来作为时钟，而非连续计数器(124)可以由在睡眠模式期间停用的更快的时钟(120)来作为时钟。在睡眠模式之后的重激活期间，在计数器设置时间，将非连续计数器(120)设置为与由连续计数器(122)指示的SFN相对应的复位计数器值(126)。

1、  一种系统帧号(SFN)评估器，用于评估在采用SFN作为通信基准的通信设备中维护的所述SFN，所述SFN评估器包括：
流逝时间比较器，用于确定连续计数器流逝时间和计算的流逝时间之间的时间差，所述连续计数器流逝时间由在睡眠状态期间保持活动的连续计数器生成，所述计算的流逝时间基于根据非连续计数器值导出的SFN，其中所述非连续计数器值是由在所述睡眠状态期间停用的非连续计数器生成的；以及
阈值评估器，用于如果所述时间差大于阈值则调用SFN重新获取过程。

2、  根据权利要求1所述的SFN评估器，其中，所述连续计数器被提供第一时钟频率的时钟，所述非连续计数器被提供大于所述第一时钟频率的第二时钟频率的时钟。

3、  根据权利要求1所述的SFN评估器，其中，所述SFN重新获取过程包括从通信网络接收当前SFN指示符。

4、  根据权利要求3所述的SFN评估器，其中，所述SFN重新获取过程包括在广播信道(BCH)中接收所述当前SFN指示符。

5、  根据权利要求3所述的SFN评估器，还包括定时器，用于当距从所述网络的上次SFN接收起的时间大于定时器阈值时，调用所述SFN重新获取过程。

6、  一种接入终端，包括：
接收机，用于接收包括系统帧号(SFN)的无线控制信号，所述SFN提供用于从基站接收寻呼信号的基准；
连续计数器，其在接入终端睡眠状态期间保持活动并且生成连续计数器值；
非连续计数器，其在所述接入终端睡眠状态的至少一部分期间被停用，并且基于距计数器设置时间起的流逝时间来生成指示接入终端当前SFN的非连续计数器值；以及
控制器，用于基于连续计数器流逝时间和基于所述接入终端当前SFN计算的流逝时间之差来调用SFN重新获取过程。

7、  根据权利要求6所述的接入终端，其中，所述连续计数器流逝时间基于当前周期连续计数器值和先前周期连续计数器值之差。

8、  根据权利要求7所述的接入终端，其中，所述计算的流逝时间基于所述接入终端当前SFN和先前周期SFN之差。

9、  根据权利要求8所述的接入终端，其中，所述接入终端当前SFN是根据由在所述睡眠状态期间停用的非连续计数器生成的非连续计数器值来导出的。

10、  根据权利要求9所述的接入终端，其中，激活所述非连续计数器，并且将所述非连续计数器设置为基于所述当前周期连续计数器值的计数器设置值。

11、  根据权利要求10所述的接入终端，其中，所述控制器用于如果所述时间差大于阈值则调用所述SFN重新获取过程。

12、  根据权利要求11所述的接入终端，其中，所述连续计数器被提供第一时钟频率的时钟，所述非连续计数器被提供大于所述第一时钟频率的第二时钟频率的时钟。

13、  根据权利要求6所述的接入终端，其中，所述SFN重新获取过程包括从通信网络接收当前SFN指示符。

14、  根据权利要求13所述的接入终端，其中，所述SFN重新获取过程包括在广播信道(BCH)中接收所述当前SFN指示符。

15、  根据权利要求14所述的接入终端，还包括定时器，用于当距从所述网络的上次SFN接收起的时间大于定时器阈值时，调用所述SFN重新获取过程。

16、  一种用于评估系统帧号(SFN)的程序产品，所述程序产品包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令包含在计算机可读介质中并且用于当由处理器执行时使计算机执行下列步骤：
确定连续计数器流逝时间和计算的流逝时间之间的时间差，所述连续计数器流逝时间由在睡眠状态期间保持活动的连续计数器生成，所述计算的流逝时间基于根据非连续计数器值导出的接入终端当前SFN，其中所述非连续计数器值是由在所述睡眠状态期间停用的非连续计数器生成的；以及
如果所述时间差大于阈值则调用SFN重新获取过程。

17、  根据权利要求16所述的程序产品，还包括：
在停用所述非连续计数器之前，在存储器中存储连续计数器第一值和第一SFN值；
激活所述非连续计数器；以及
在所述非连续计数器激活之后，将所述非连续计数器设置为基于所述连续计数器的连续计数器第二值的计数器设置值。

18、  根据权利要求17所述的程序产品，其中，确定所述时间差的步骤包括：
基于所述连续计数器第二值和所述连续计数器第一值之差来计算所述连续计数器流逝时间；以及
基于所述接入终端当前SFN和所述第一SFN值之差来计算所述计算的流逝时间。

19、  根据权利要求18所述的程序产品，其中，所述SFN重新获取过程包括从通信网络接收当前SFN指示符。

20、  根据权利要求19所述的程序产品，其中，所述SFN重新获取过程包括在广播信道(BCH)中接收所述当前SFN指示符。

21、  根据权利要求20所述的程序产品，还包括：
当距从所述网络的上次SFN接收起的时间大于定时器阈值时调用所述SFN重新获取过程。

系统帧号(SFN)评估器
技术领域
本发明一般涉及通信系统中的同步，更具体地涉及系统帧号误差检测。
背景技术
很多无线通信系统采用将控制信息和数据安排在帧中的通信协议，其中，接入终端(用户通信设备)基于系统帧号(SFN)来为接收任务和发送任务的定时提供基准。例如，接入终端可以访问在以当前SFN为基准的特定帧内从通信网络发送的信息。因此，接入终端必须通过跟踪和更新SFN来维持与通信网络的帧同步以便适当地接收信息。例如，在异步通信系统中，比如在根据WCDMA标准运行的系统中，基站在寻呼时机(PagingOccasion)期间寻呼接入终端，其中该寻呼时机基于在特定时刻小区的SFN。接入终端对寻呼指示信道(PICH)帧进行解密，其中该帧基于当前SFN。如果接入终端的SFN与小区的SFN不同步，则接入终端将不会接收寻呼并且将不能接收呼叫。用于维持接入终端和小区之间的SFN同步的一种潜在方法包括要求接入终端持续地监视广播信道(BCH)，其中每个BCH块包含已编码SFN。遗憾的是，由于造成的功耗和对接入终端电池寿命的负面影响，使得该技术是不实用的。一些传统系统允许接入终端依靠在没有监视BCH的情况下在接入终端处维护的SFN。因为如果在接入终端处维护的SFN是不正确的，则接入终端将不能接收呼叫或不能维持与通信网络的帧同步，所以该技术是有局限性的。
因此，存在一种对系统帧号(SFN)评估的需求。
发明内容
当连续计数器流逝时间和计算的流逝时间之差超过阈值时，接入终端重新获取系统帧号(SFN)。由在睡眠状态期间保持活动的连续计数器来生成连续计数器流逝时间，而计算的流逝时间基于根据由在睡眠状态期间不活动的非连续计数器生成的计数器值导出的SFN。在一方面，连续计数器可以在接入终端的睡眠模式期间由连续时钟来作为时钟，而非连续计数器可以由在睡眠期间不活动的更快的时钟来作为时钟。在睡眠模式之后的重激活期间，在计数器设置时间，将非连续计数器设置为与由连续计数器指示的SFN相对应的复位计数器值。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的通信系统100的方框图。
图2是[插图说明]；
图3是[插图说明]；
图4是[插图说明]；以及
图5是[插图说明]；
具体实施方式
这里使用词语“示例性”来表示“作为实例、例子或示例”。不必将这里描述为“示例性”的任何实施例理解为优选的或比其它实施例更优的。
图1是根据本发明示例性实施例的通信系统100的方框图。通信系统100包括通过无线通信链路106与至少一个基站104通信的至少一个接入终端102。然而，在大多数实现中，通过通信网络连接的若干基站104向多个地理区域内的接入终端102提供无线服务。例如，基站104可以通过有线或无线回程连接到基站控制器和网络控制器。
接入终端102是通过无线通信链路106与一个或多个基站通信的任何无线通信设备，并且也称为远程终端、调制解调器、便携式通信设备和用户设备等。接入终端102的实例包括，但不局限于，蜂窝电话、无线个人数字助理(PDA)、无线调制解调器以及无线PMCIA卡。接入终端102可以包括图1中未示出的用于助于和执行接入终端102的功能的硬件、软件和/或固件。例如，在一些情况中，接入终端102可以包括输入和输出设备，比如键盘、显示器、扩音器和扬声器。参照接入终端102描述的各个块的各种功能和操作可以在任意数目的设备、电路或元件中实现。在一些情况下，两个或更多功能块可以集成在单个设备中，并且描述为在任意单个设备中执行的功能可以在若干设备上实现。例如，在一些情况下，收发机108的一些功能可以由控制器114来执行。
在示例性实施例中，接入终端102和基站104根据WCDMA协议和标准来发送和接收信号。然而，这里讨论的技术可以应用到要求接入终端基于系统帧号(SFN)接收、发送或处理信息的任何通信系统100。根据WCDMA标准，SFN序列是连续重复的由12比特标号的帧序列0到4095。因为每个帧的长度为10ms，所以每个SFN循环在40.96秒内完成。当前SFN由基站通过无线通信链路106在广播信道(BCH)上发送。
根据示例性实施例，接入终端102包括SFN评估器116，SFN评估器116指示当满足某些条件时在接入终端102处维护的SFN中可能的误差。SFN评估器116可以在硬件、软件和/或固件的任意组合中实现。在示例性实施例中，在控制器114上运行的软件代码执行计算、比较和调整以执行SFN评估器116的功能。控制器114包括用于执行这里所述功能以及有助于实现接入终端102总体功能的软件、硬件和/或固件的任意组合。在示例性实施例中，控制器114包括处理器如微处理器以及任何必需的硬件。
接入终端102中的收发机108包括用于通过无线通信链路106与基站104通信的发射机110和接收机112。接收机112用于接收BCH以允许控制器114对当前SFN进行解码。接收器112也接收基于该SFN的控制信道。因此，控制器114基于在接入终端102处维护的SFN估计，从各个信道中提取适当的系统信息。例如，在基站104的小区中根据非连续接收(DRX)方案来发送寻呼指示信道(PICH)，其中寻呼指示符的唯一位置是基于SFN的。
DRX有助于接入终端102的睡眠循环，允许接入终端周期性地停用和重激活电路以节省功率。接入终端在PICH到达之前启动被停用的电路和组件。因此，接入终端102在睡眠状态中时维护对SFN的估计，以便重激活电路并准时地接收PICH中的寻呼指示符。
根据示例性实施例，连续时钟118和非连续时钟120用于定时和SFN同步，其中连续时钟118相比非连续时钟120更慢且消耗更少的功率。非连续时钟120是“快”时钟，其具有比连续时钟118更高的频率和精确度，并且在接入终端102的非睡眠操作期间为射频功能以及处理器和逻辑任务提供基准。非连续时钟120通常具有的频率等于芯片速率的32倍。适当频率的另一实例是芯片速率的8倍。适当的非连续时钟的实例包括工作在122.88MHz的晶体时钟振荡器。连续时钟118为连续计数器122提供基准，其中连续计数器122生成指示第一SFN估计的连续计数器值。在睡眠状态期间，连续计数器122由连续时钟118作为时钟，并且仅提供关于SFN的信息。在示例性实施例中，连续计数器122是从0计数到4294967295的32位计数器，并且连续时钟118具有的频率为32.768kHz。连续计数器122在每个等于30微秒的慢时钟周期(1/32768)中进行递增。因此，连续时钟122从0开始并且每30微秒递增1。连续时钟122每2³²/32768秒返回到0，其中2³²/32768秒约为36小时。在计数器更小比如16位计数器的一些情况下，可能需要附加的溢出计数器(rollover counter)或逻辑以允许计数器计数到适当值。
在重新激活在睡眠状态期间停用的非连续时钟120和其它电路之后，将非连续计数器124设置为与连续计数器118指示的第一估计SFN对应的计数器设置值126。在示例性实施例中，在将非连续计数器124设置为计数器设置值126之前，允许非连续时钟120有充足的时间来达到稳定。因此，计数器设置时间是在非连续时钟120重新激活之后而PICH到达之前的某个时间。
控制器114基于连续计数器值和将要设置非连续计数器124的预期时间(计数器设置时间)来计算非连续计数器124的计数器设置值126，使得如果适当地设置了非连续计数器124，则非连续计数器124和连续计数器122都将指示相同的所估计的当前SFN。然而，如果出现误差事件，由非连续计数器值指示的非连续估计当前SFN与由第一计数器122指示的连续估计当前SFN不同。误差事件可能是由于许多状况或原因。误差事件原因的实例包括软件漏洞、竞争条件、时钟干扰、长中断和长中断锁定周期。因此，误差事件是负面地影响对非连续时钟120的重激活、对计数器设置值126的计算、对非连续计数器124的设置、或者造成与两个计数器值对应的SFN之间不匹配的任何事件或失配。
根据示例性实施例，控制器正好在进入每个睡眠周期之前执行SFN评估过程。然而，SFN评估过程可以在睡眠后重新激活电路和随后对于下一个睡眠周期停用电路之间的任意时间执行。此外，在一些情况下，不在每个周期都执行SFN评估过程。例如，如果在睡眠周期之前的活动周期期间从网络获得当前SFN，则不执行SFN误差检测过程。
示例性SFN评估过程包括比较连续计数器流逝的时间和所计算的流逝时间，其中所计算的流逝时间基于根据非连续计数器导出的SFN。如果连续计数器流逝的时间和所计算的流逝时间之差大于阈值，则控制器发起SFN重获取过程。在示例性实施例中，阈值是7.0毫秒。在一些情况中可以使用其它阈值。阈值的选择基于特定实现，并在错误地判定出现误差的概率和遗漏SFN误差的概率之间寻求平衡。对于长的DRX周期，比如以5.12秒分隔寻呼时机的情况，流逝的时间差可能最终漂移4或5ms。因此，在一些情况下，大于5ms且小于10ms的阈值是适当的。6ms和9ms之间的阈值为误报和漏报误差提供了更小的机会。
在除超过阈值之外的其它情况中，也可以调用SFN重新获取过程。例如，可以周期地执行SFN重新获取过程，而与所计算的流逝时间和连续计数器流逝时间之差无关。在示例性实施例中，SFN重新获取定时器每2小时调用SFN重新获取过程。
图2是系统帧号(SFN)评估器116的示例性实现的方框图。如上所述，在示例性实施例中，在处理器上运行的代码执行SFN评估器116的功能。然而，SFN评估器116可以利用硬件、软件和/或固件的任意组合来实现。此外，参照SFN评估器116所描述的各个块的各种功能和操作可以在许多设备、电路或元件中实现。在一些情况下，两个或多个功能块可以集成在单个设备中，而描述为在单个块中执行的功能可以在若干设备上实现。根据特定应用，在一些情况下各个任务的执行顺序可以不同。
SFN评估器116评估由连续计数器指示的流逝时间和基于从非连续计数器导出的SFN所计算的流逝时间之差，以确定在接入终端102处维护的SFN定时是否是不准确的。如果由连续计数器值指示的流逝时间与由SFN和非连续计数器指示的所计算流逝时间相差大于阈值，则SFN评估器116调用SFN重新获取过程。
在示例性实施例中，SFN评估器116包括或访问存储器202。存储器202是适于存储计数器值和SFN的任意类型的存储器设备。在进入睡眠状态之前，当前SFN和连续计数器值存储在存储器202中。在一些情况中，除SFN之外可以存储其它值。例如，可以存储非连续计数器值。在睡眠状态期间，将除连续时钟118和连续计数器122之外的电路停用。在睡眠状态期间，停用非连续时钟120和非连续计数器124。当接入终端102退出睡眠状态时，将停用的电路激活。在非连续时钟120已经稳定之后，如上所述，将非连续计数器124设置为与由连续计数器值指示的SFN对应的计数器值(设置值126)。
SFN评估器116在下一个睡眠周期之前评估SFN和连续计数器值，以确定非连续计数器124是否已被错误地设置或者在SFN和连续时钟122之间是否存在差异。可以在下一个睡眠状态之前在活动(非睡眠)周期期间的任意时间调用SFN评估器116。
SFN评估器116从存储器202中取回先前周期的连续计数器值208。加法器212将当前周期的连续计数器值204减去先前周期的连续计数器值208，以生成指示连续计数器122的流逝时间的值。在示例性实施例中，以连续时钟118的时钟周期为单位。转换器将加法器212生成的值转换为连续计数器流逝时间220，其以时间为单位例如毫秒。
从存储器取回先前周期的SFN 210并且通过加法器214将当前SFN206减去先前周期的SFN 210，以生成指示基于SFN所计算的流逝时间的值。如在此所述，SFN值包括帧号以及子帧号。因此，涉及SFN值的计算考虑了帧号和子帧号。在一些实现中，可以用其它单位来存储先前周期的SFN。例如，在一些情况中，可以以时间为单位存储先前周期的SFN 210和当前SFN 206。转换器218将加法器214生成的值转换为所计算的流逝时间222，其中所计算的流逝时间222具有与连续计数器流逝时间220一致的时间单位，以便在流逝时间比较器224中适当地比较流逝时间220和222。
在示例性实施例中，流逝时间比较器224确定所计算的流逝时间和连续计数器流逝时间220之差。阈值评估器226将该差值的绝对值与阈值比较。如果差值大于阈值，则SFN评估器116确定该SFN不可靠并通过利用需要重新获取指示符230指示需要进行重新获取来调用SFN重新获取过程。否则，生成不需要重新获取指示符228。如上所述，除生成需要重新获取指示符230之外，控制器可以根据其它条件调用重新获取过程。SFN重新获取过程可以周期地执行，或者检测到其它误差也可以调用该过程。
图3是根据本发明示例性实施例执行SFN评估过程的方法的流程图。尽管在示例性实施例中该方法是通过在处理器上执行代码来实现的，但是这些方法可以通过软件、硬件和/或固件的任意组合来实现。此外，参照图3讨论的步骤可以按照任意顺序来执行，并且在一些情况下两个或多个步骤可以同时执行。
在步骤302处，将连续计数器122的值存储在存储器202中。在步骤304处进入睡眠模式之前，获得该计数器值的“快照”。
在步骤304处，关闭非连续时钟并且接入终端进入睡眠状态。在示例性实施例中，在睡眠状态中除非连续时钟外，还将非连续计数器和其它电路停用。连续计数器122和连续时钟118在睡眠状态中保持活动。
在步骤306处，接入终端202退出睡眠状态。激活(打开)非连续时钟、非连续计数器和其它电路。在该过程在步骤310继续之前，为非连续时钟提供充足的时间以达到稳定。
在步骤310处，将非连续计数器124设置为计数器设置值126。基于连续计数器122的当前值和计数器设置时间来计算计数器设置值126，使得在设置非连续计数器124之后非连续计数器124应该反映与连续计数器122相同的SFN。
在步骤312处，从存储器202中取回先前周期的连续计数器值208和先前周期的SFN 210。在一些情况下，也可以从存储器202中取回当前SFN206和当前周期的连续计数器值204。例如，在SFN评估过程之前或在此期间，可以捕获当前SFN 206和当前周期连续计数器值204并将其临时存储在存储器202中。
在步骤314处，确定指示连续计数器流逝时间的值和指示基于SFN计算的流逝时间的值。确定先前周期的值和当前周期的值之差。如上所述，尽管这些值对应于流逝时间，但是这些值可以不以时间为单位。例如，单位可以是时钟周期或SFN和SFN子帧。
在步骤316处，将这些值转换为流逝时间值。从而，生成连续计数器流逝时间220和计算的流逝时间222。适当的计量单位的实例包括毫秒。在一些情况中，可以在计算当前值和先前值之差之前进行这种转换。
在步骤318处，确定基于SFN计算的流逝时间和连续计数器流逝时间之间的时间差(T_DIF)。因为计算的流逝时间可能大于或小于连续计数器流逝时间，所以在步骤320中使用该差的绝对值。
在步骤320处，将时间差(T_DIF)与阈值(T_THRESH)比较。如果时间差大于阈值，则在步骤322处执行SFN重新获取过程。否则，该方法在步骤324处继续。在示例性实施例中阈值是7毫秒。
在步骤324处，确定从网络接收到该SFN起的流逝时间是否超过定时器阈值(T_TIMER)。如果从上次SFN接收起的时间大于定时器阈值，则该过程进行到步骤322。否则，该方法返回到步骤302继续进行下一个DRX循环。
在步骤322处，执行SFN重新获取过程。如上所述，接收、解码并处理BCH以便获得编码SFN。使用新获取的SFN来设置非连续计数器124。
本发明的方法和装置可以至少部分地采取包含在实际介质中的程序逻辑或程序代码(即，指令)的形式，其中实际介质比如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、随机访问或只读存储器或者任何其它机器可读存储介质。当机器(例如，计算机)加载并执行该程序代码时，该机器成为一种用于实现本发明的装置。可以用程序代码的形式来体现本发明的方法和装置，其中程序代码在一些传输介质上比如在电线或线缆上、通过光纤、通过无线接口或经由任何其它传输形式进行传输。当机器(例如，处理器)接收、加载并执行程序代码时，该机器成为一种用于实现本发明的装置。当在通用处理器上实现时，程序代码与处理器组合以提供类似于专用逻辑电路进行操作的独特装置。因此，一种程序产品包括在计算机可读介质中包含的指令，当控制器或处理器执行该程序产品时致使执行参照图3讨论的一个或多个步骤。
本领域技术人员应当理解，信息和信号可以使用任何各种不同技术和方式来表示。例如，在上面的描述中始终提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
本领域技术人员还应当注意，这里结合本公开实施例所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或者这两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面一般地以其功能的形式描述了各种示例性部件、块、模块、电路和步骤。这种功能实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整个系统的设计约束。技术人员可以针对每个具体应用以不同方式实现所述功能，但是不应将这种实现决策视为偏离本公开的范围。
这里结合本公开实施例所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用以下部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、或设计用于执行这里所述功能的其任意组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器结合DSP核的组合、或者任何其它这种配置。
这里结合本公开实施例所描述方法或算法的步骤可以直接实现在硬件中、由处理器执行的软件模块中、或者这两者的组合中。软件模块可以驻留于RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动盘、CD-ROM、或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。将示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质读取信息以及向该存储介质写入信息。可替换地，存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以位于用户终端中。可替换地，处理器和存储介质可以作为分立部件位于用户终端中。
前面提供了对所公开实施例的描述，以使本领域技术人员能够制造或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见的，并且这里规定的一般原理可以应用到其它实施例，而没有偏离本发明的精神和范围。因此，本公开不旨在局限于这里所示的实施例，而是应符合与这里所公开的原理和新颖性特征相一致的最大范围。