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CN108605289B - 低功率蜂窝调制解调器系统架构 - Google Patents

低功率蜂窝调制解调器系统架构 Download PDF

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CN108605289B CN201780008305.9A CN201780008305A CN108605289B CN 108605289 B CN108605289 B CN 108605289B CN 201780008305 A CN201780008305 A CN 201780008305A CN 108605289 B CN108605289 B CN 108605289B
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Abstract

在一些实施方案中，本发明公开了一种蜂窝调制解调器，其具有降低的功率需求。蜂窝调制解调器架构被分成三个正交域或模块，它们是控制模块、上行链路模块和下行链路模块。上行链路模块和下行链路模块中的每一者被配置为分开地掉电而不影响其他模块的操作。

Description

低功率蜂窝调制解调器系统架构
技术领域
本专利申请涉及无线通信，包括经改进的功率消耗降低的蜂窝调制解调器系统架构。
背景技术
无线通信系统的使用正在快速增长。另外，无线通信技术已从仅语音通信演进到还包括对数据诸如互联网和多媒体内容的传输。
移动电子设备可采取用户通常携带的智能电话或平板电脑的形式。可穿戴设备(也被称为附件设备)为一种较新形式的移动电子设备，其一个示例为智能手表。通常，相较于更大的便携式设备诸如智能电话和平板电脑，可穿戴设备具有相对有限的无线通信能力并且通常具有更小的电池。一般来讲，希望降低通信设备的功率需求，通信设备包括可穿戴设备和更传统的无线设备诸如智能电话二者。因此，期望本领域中的改进。
发明内容
本文尤其提供具有经改进的蜂窝调制解调器系统架构用于实现更有效的通信操作和降低的功率需求的无线设备诸如智能手表或电话的实施方案。蜂窝调制解调器架构被分成三个正交域或模块，它们是控制模块、上行链路模块和下行链路模块。
上行链路模块可包括上行链路管理器处理器和耦接到上行链路管理器处理器的相关联的上行链路硬件子系统。下行链路模块可包括下行链路管理器处理器和耦接到下行链路管理器处理器的相关联的下行链路硬件子系统。在一些实施方案中，上行链路模块包括第一多个硬件资源，并且下行链路模块包括第二多个硬件资源，并且这些第一多个硬件资源和第二多个硬件资源可分开，使得没有硬件资源在上行链路模块和下行链路模块之间共享。
上行链路模块和下行链路模块中的每一者被配置为分开地掉电而不影响其他模块的操作。控制模块可被配置为基于是否需要上行链路通信或下行链路通信来选择性地上电和/或断电上行链路模块和下行链路模块中的每一者。例如，控制管理器模块可在不需要上行链路通信时选择性地断电上行链路模块，并且可在不需要下行链路通信时选择性地断电下行链路模块。此外，上行链路模块和下行链路模块中的每一者可被配置为选择性地对其相应硬件部件的子集掉电以降低功率需求。
控制模块、上行链路模块和下行链路模块可各自包括执行软件的处理器(或“内核”)。在一些实施方案中，软件以非分级方式构建，使得软件不包括不同的分级层，而是具有“平坦”结构。这对于在不同软件层之间传递消息而言减少了开销和低效率。
控制模块可执行一个或多个下行链路控制信道的接收/处理。下行链路控制信道(PDCCH)包括来自网络侧的可指示UE应执行的下行链路操作和/或上行链路操作的信息。控制模块监视一个或多个下行链路控制信道，然后视情况而引发下行链路模块或上行链路模块的操作。例如，下行链路控制信道可指示下行链路数据信道被调度为包含针对UE的数据，在此情况下，控制模块可指示下行链路模块上电并针对所接收的数据监视下行链路数据信道。另选地，下行链路控制信道(PDCCH)可包含指示UE正被授予执行上行链路通信的准许的上行链路许可。在这种情况下，控制模块可指示上行链路模块在适当的时间上电以执行上行链路通信。
本发明内容旨在提供在本文档中所描述的主题中的一些的简要概述。因此，应当理解，上文描述的特征仅为示例，并且不应解释为以任何方式缩窄本文所描述的主题的范围或实质。本文所描述的主题的其它特征、方面和优点将通过以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。
附图说明
当结合以下附图考虑实施方案的以下详细描述时，可获得对本主题的更好的理解。
图1示出包括一个或多个智能电话和附件设备的示例性无线通信系统；
图2示出示例性系统，其中各种UE诸如智能电话、附件设备等能与蜂窝基站通信；
图3是示例性无线设备的框图；
图4示出根据现有技术的系统架构；
图5示出图4所示现有技术系统架构的控制、下行链路资源和上行链路资源的使用，其中阴影框指示被浪费的资源使用；
图6是示出根据一些实施方案的用于低功率无线设备的经改进的系统架构的框图；
图7是示出根据一些实施方案的用于低功率无线设备的经改进的系统架构的另选视图的框图；
图8是示出根据一些实施方案的用于低功率无线设备的经改进的系统架构的更详细框图；
图9示出根据一些实施方案的根据图8所示系统架构的控制、下行链路资源和上行链路资源的使用；并且
图10和图11示出根据一些实施方案的用于寻呼监视使用实例的控制、下行链路资源和上行链路资源的使用，其中图10示出根据图4所示现有技术系统架构的操作，并且图11示出根据图8所示系统架构的操作。
尽管本文所述的特征易受各种修改和替代形式的影响，但其具体实施方案在附图中以举例的方式示出并且在本文进行详细描述。然而，应当理解，附图和对其的详细描述并非旨在将本发明限制于所公开的特定形式，而正相反，其目的在于覆盖落在由所附权利要求书所限定的主题的实质和范围内的所有修改形式、等同形式和另选形式。
在本文中使用的术语“被配置为”通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行一项或多项任务的结构(例如，电路)来暗示该结构。如此，单元/电路/部件可被配置为即使在指定的单元/电路/部件当前不可操作(例如，未接通)时也执行该任务。与“被配置为”这一措辞一起使用的单元/电路/部件包括硬件，例如，电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。陈述单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地意在不针对该单元/电路/部件援引对35U.S.C.§112(f)的解释。
具体实施方式
术语表
在本公开中使用了以下首字母缩略词：
PUCCH：物理上行链路控制信道
PUSCH：物理上行链路共享信道
PRACH：物理随机接入信道
PDCCH：物理下行链路控制信道
PDSCH：物理下行链路共享信道
EPDCCH：增强物理下行链路控制信道
PCFICH：物理控制格式指示信道
PHICH：物理混合ARQ指示信道
PBCH：物理广播信道
PSS：主同步信号
SSS：辅同步信号
UL：上行链路
DL：下行链路
ULM：上行链路管理器
DLM：下行链路管理器
HARQ：混合自动重传请求
HW：硬件
TTI：传输时间间隔
术语
以下是在本公开中所使用的术语的定义：
存储器介质-各种类型的非暂态存储器设备或存储设备中的任一者。术语“存储器介质”旨在包括安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带设备；计算机系统存储器或随机存取存储器诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM、Rambus RAM等等；非易失性存储器诸如闪存存储器、磁介质存储器例如硬盘驱动器或光学存储装置；寄存器或其它类似类型的存储器元件等等。存储器介质也可包括其它类型的非暂态存储器或它们的组合。此外，存储器介质可位于执行程序的第一计算机系统中，或者可位于通过网络诸如互联网连接到第一计算机系统的第二不同的计算机系统中。在后一种情况下，第二计算机系统可向第一计算机提供程序指令以用于执行。术语“存储器介质”可包括可驻留在例如通过网络连接的不同计算机系统中的不同位置的两个或更多个存储器介质。存储器介质可存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如，具体表现为计算机程序)。
载体介质-如上所述的存储器介质、以及物理传输介质诸如总线、网络和/或传送信号诸如电信号、电磁信号或数字信号的其它物理传输介质。
可编程硬件元件-包括各种硬件设备，该各种硬件设备包括经由可编程互连件连接的多个可编程功能块。示例包括FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑设备)、FPOA(现场可编程对象阵列)和CPLD(复杂的PLD)。可编程功能块可从细粒度(组合逻辑部件或查找表)到粗粒度(算术逻辑单元或处理器内核)变动。可编程硬件元件也可被称为“可重新配置的逻辑部件”。
计算机系统-各种类型的计算系统或处理系统中的任一者，包括个人计算机系统(PC)、大型计算机系统、操作站、网络家电、互联网家电、个人数字助理(PDA)、电视系统、网格计算系统、或者其他设备、或设备的组合。通常，术语“计算机系统”能够被广义地定义为涵盖具有执行来自存储器介质的指令的至少一个处理器的任何设备(或设备的组合)。
用户设备(UE)(或“UE装置”)–移动式或便携式的并且执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任一者。UE装置的示例包括移动电话或智能电话(例如，iPhoneTM、基于AndroidTM的电话)、便携式游戏设备(例如，Nintendo DSTM、PlayStation PortableTM、Gameboy AdvanceTM、iPhoneTM)、膝上型计算机、可穿戴设备(例如，智能手表、智能眼镜)、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备或其它手持式设备等等。通常，术语“UE”或“UE装置”能够被广义地定义为包含便于用户运输并能够进行无线通信的任何电子设备、计算设备和/或通信设备(或设备的组合)。
无线设备–执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任一者。无线设备可为便携式(或移动的)，或者可为固定的或固定在某个位置处。UE为无线设备的示例。
通信设备–执行通信的各种类型的计算机系统设备中的任一者，其中所述通信可为有线通信或无线通信。通信设备可为便携式(或移动的)，或者可为固定的或固定在某个位置处。无线设备为通信设备的示例。UE为通信设备的另一个示例。
基站–术语“基站”(也被称为“eNB”)具有其普通含义的全部范围，并且至少包括被安装在固定位置处并且用于作为无线蜂窝通信系统的一部分进行通信的无线通信站。
链路预算受限–包括其普通含义的完整范围，并至少包括相对于并非链路预算受限的设备或相对于已经为其开发出无线电接入技术(RAT)标准的设备表现出有限的通信能力或有限的功率的无线设备(UE)的特性。链路预算受限的UE可经受相对有限的接收和/或传输能力，这可能是由于一个或多个因素导致的，诸如设备设计、设备尺寸、电池尺寸、天线尺寸或设计、传输功率、接收功率、当前传输介质条件、和/或其他因素。本文可将此类设备称为“链路预算受限的”(或“链路预算约束的”)设备。由于其尺寸、电池功率和/或传输/接收功率等原因，设备可能为固有链路预算受限的。例如，通过LTE或LTE-A与基站进行通信的智能手表由于其传输/接收功率减小和/或天线减少而可能为固有链路预算受限的。可穿戴设备诸如智能手表通常为链路预算受限的设备。另选地，设备可能不是固有链路预算受限的，例如可能具有足够的尺寸、电池功率、和/或用于通过LTE或LTE-A正常通信的传输/接收功率，但由于当前的通信条件而可能临时链路预算受限，例如智能电话在小区边缘等。要指出的是，术语“链路预算受限”包括或涵盖功率限制，并且因此链路受限的设备可被视为链路预算受限的设备。
处理元件(或处理器)–是指各种元件或元件的组合。处理元件例如包括电路诸如ASIC(专用集成电路)、各个处理器内核的部分或电路、整个处理器内核、各个处理器、可编程硬件设备(诸如现场可编程门阵列(FPGA))、和/或包括多个处理器的系统的较大部分。
自动–是指由计算机系统(例如，由计算机系统执行的软件)或设备(例如，电路、可编程硬件元件、ASIC等)在无需直接指定或执行动作或操作的用户输入的情况下执行的动作或操作。因此，术语“自动”与用户手动执行或指定操作形成对比，其中用户提供输入来直接执行该操作。自动过程可由用户所提供的输入来启动，但随后的“自动”执行的动作不是由用户指定的，即，不是“手动”执行的，其中用户指定要执行的每个动作。例如，用户通过选择每个字段并提供输入指定信息来填写电子表格(例如，通过键入信息、选择复选框、无线电部件选择等等)为手动填写该表格，即使计算机系统必须响应于用户动作来更新该表格。该表格可通过计算机系统自动填写，其中计算机系统(例如，在计算机系统上执行的软件)分析表格的字段并填写该表格，而无需任何用户输入指定字段的答案。如上所指出的，用户可调用表格的自动填写，但不参与表格的实际填写(例如，用户不用手动指定字段的答案而是它们被自动完成)。本说明书提供了响应于用户已采取的动作而自动执行的操作的各种示例。
图1-无线通信系统
图1示出了无线蜂窝通信系统的示例。应当指出，图1表示很多种可能性中的一种可能性并且可按需通过各种系统中的任一系统来实现本公开的各个特征。例如，本文所述的实施方案可在任何类型的无线设备或者任何类型的通信设备中实现。下面描述的无线设备实施方案是一个示例性实施方案。
如图所示，示例性无线通信系统包括蜂窝基站102A，该蜂窝基站经由传输介质与一个或多个无线设备106A、106B等以及附件无线设备107通信。无线设备106A,106B和107可为在文中可被称为“用户设备”(UE)或UE装置的用户设备。
基站102可为收发器基站(BTS)或小区站点并可包括实现与UE装置106A,106B和107的无线通信的硬件。基站102也可被装备成与网络100(例如，在各种可能性中，蜂窝服务提供方的核心网、电信网络诸如公共交换电话网(PSTN)、和/或互联网)进行通信。因此，基站102可以促进UE装置106与107之间的通信和/或UE106/107与网络100之间的通信。在其他具体实施中，基站102可被配置为通过一种或多种其他无线技术(诸如支持一种或多种WLAN协议的接入点)来提供通信，该协议诸如802.11a、b、g、n、ac、ad和/或ax、或非授权频段(LAA)内的LTE。
基站102的通信区域(或覆盖区域)可被称为“小区”。基站102和UE 106/107可被配置为使用各种无线电接入技术(RAT)或无线通信技术(诸如GSM、UMTS(WCDMA、TDS-CDMA)、LTE、高级LTE(LTE-A)、HSPA、3GPP2CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)、Wi-Fi、WiMAX等)中的任一者通过传输介质来进行通信。
因而，基站102以及根据一种或多种蜂窝通信技术工作的其他类似的基站(未示出)可以被提供为小区网络，所述小区网络可以通过一种或多种蜂窝通信技术在宽广的地理区域内为UE装置106A-N和107以及类似设备提供连续的或者近乎连续的重叠服务。
注意，至少在一些情况下，UE装置106/107可以能够采用多种无线通信技术中的任何无线通信技术进行通信。例如，UE装置106/107可被配置为使用GSM、UMTS、CDMA2000、WiMAX、LTE、LTE-A、WLAN、蓝牙、一个或多个全球导航卫星系统(GNSS，例如GPS或GLONASS)、一个和/或多个移动电视广播标准(例如，ATSC-M/H)等中的一者或多者来进行通信。无线通信技术的其他组合(包括多于两种无线通信技术)也为可能的。同样地，在一些情况下，UE装置106/107可被配置为仅使用单种无线通信技术来进行通信。
UE 106A和106B通常为手持式设备，诸如智能电话或平板电脑，但是其可为具有蜂窝通信能力的各种类型的设备中的任一者。UE 106B可以被配置为与可以被称为附件设备107的UE装置107进行通信。附件设备107可为各种类型的无线设备中的任一者，其通常可为具有较小外形因子并且相对于UE 106具有有限的电池、输出功率和/或通信能力的可穿戴设备。作为一个常见的示例，UE 106B可为用户携带的智能电话，并且附件设备107可为由同一用户佩戴的智能手表。UE 106B和附件设备107可使用各种近程通信协议中的任一种近程通信协议诸如蓝牙或Wi-Fi来进行通信。
附件设备107可包括蜂窝通信能力并且因此能够直接与蜂窝基站102进行通信。然而，由于附件设备107可能在通信、输出功率和/或电池中的一者或多者中受限，因此附件设备107在一些情况下可选择性地利用UE 106B作为代理以用于与基站102并且因此与网络100的通信目的。换句话讲，附件设备107可选择性地使用UE 106B的蜂窝通信能力，以进行其蜂窝通信。对附件设备107的通信能力的限制可为永久性的，例如这是由于对输出功率或所支持的无线电接入技术(RAT)的限制，或者为暂时性的，例如这是由于诸如当前电池状态、无法接入网络、或者接收不良这样的状况。
图2示出与基站102通信的UE装置106(例如智能电话)和UE附件设备107。附件设备107可为可穿戴设备诸如智能手表。附件设备107可包括蜂窝通信能力并且能够如图所示直接与基站102进行通信。在附件设备107被配置为直接与基站进行通信时，可以说附件设备处于“自主模式”中。
附件设备107还可以能够利用近程通信协议与被称为代理设备或中间设备的另一设备(例如，UE 106)通信，于是可以使用该代理设备的蜂窝功能来与基站102进行蜂窝语音/数据的通信。换句话讲，附件设备107可通过近程链路来将旨在用于基站102的语音/数据包提供至UE 106并且UE 106可使用其蜂窝功能代表附件设备107来将该语音/数据传输(或者中继)至基站。类似地，由基站传输的旨在用于附件设备107的语音/数据包可被UE106的蜂窝功能接收，并且然后可通过近程链路而被中继至附件设备。如上文所指出的，UE106可为移动电话、平板电脑或任何其他类型的手持式设备、媒体播放器、计算机、膝上型电脑、或者几乎任何类型的无线设备。在附件设备107被配置为使用中间设备或代理设备的蜂窝功能来间接与基站进行通信时，可以说附件设备处于“中继模式”中。
UE 106或107可包括用于使用两种或多种无线通信协议或无线电接入技术来进行通信的一个或多个天线。在一些实施方案中，UE装置106/107可能被配置为使用单个共享无线电部件来进行通信。共享无线电部件可耦接到单个天线，或者可耦接到多个天线(例如，对于MIMO)，以用于执行无线通信。作为另外一种选择，UE装置106/107可包括两个或更多个无线电部件。例如，UE 106可以包括共享无线电部件，从而采用LTE(或高级LTE)或蓝牙中的任一者进行通信，或者可以包括分开的无线电部件，从而采用高级LTE和蓝牙中的每一者进行通信。其它配置也是可能的。
附件设备107可以是各种类型的设备中的任一者，其在一些实施方案中相对于常规智能电话具有较小的外形因子，并且可能相对于常规智能电话具有有限的通信能力、有限的输出功率或者有限的电池寿命中的一者或多者。如上文指出的，在一些实施方案中，附件设备107是智能手表或者其他类型的可穿戴设备。作为另一示例，附件设备107可以是诸如iPad的具有WiFi能力(并且有可能具有有限的或者根本不具有蜂窝通信能力)的平板设备，其当前不在WiFi热点附近，因而当前无法通过WiFi与互联网通信。因而，如上文所定义，术语“附件设备”是指各种类型的设备中的任一者，设备在一些情况下具有有限的或者下降的通信能力，并且因此可选择性地且伺机地利用UE 106作为代理以用于一个或多个应用程序和/或RAT的通信目的。在UE 106能够被附件设备107用作代理时，UE 106可被称为附件设备107的配套设备。
UE 106和/或107可包括用于促进蜂窝通信的被称为“蜂窝调制解调器”的设备或集成电路。蜂窝调制解调器可包括一个或多个处理器(处理器元件)和如本文所述的各种硬件部件。蜂窝调制解调器在下文中进一步描述。包括蜂窝调制解调器的UE 106和/或107可通过在一个或多个可编程处理器上执行指令来执行本文所述的方法实施方案中的任何方法实施方案。另选地或除此之外，一个或多个处理器可为一个或多个可编程硬件元件，诸如被配置为执行本文所述的方法实施方案中的任一方法实施方案或本文所述的方法实施方案中的任一方法实施方案的任何部分的FPGA(现场可编程门阵列)、或其他电路。本文所述的蜂窝调制解调器可用于如本文所定义的UE装置、如本文所定义的无线设备、或如本文所定义的通信设备中。本文所述的蜂窝调制解调器还可用于基站或其他类似的网络侧设备中。
本文所述的蜂窝调制解调器可特别有利地用于在链路预算有限的附件UE装置诸如智能手表或其他可穿戴设备中。例如，蜂窝调制解调器可对于功率受约束的以及可以或者通常工作于低数据速率的设备尤其有益。
图3–UE装置的示例性框图
图3示出UE装置诸如UE装置106或107的一个可能的框图。如图所示，UE装置106/107可包括片上系统(SOC)300，该SOC可包括用于各种目的的部分。例如，如图所示，SOC 300可包括一个或多个处理器302以及显示电路304，所述一个或多个处理器可执行用于附件设备107的程序指令，所述显示电路可执行图形处理并向显示器360提供显示信号。一个或多个处理器302还可耦接到存储器管理单元(MMU)340，所述存储器管理单元(MMU)340可被配置为接收来自所述一个或多个处理器302的地址并将那些地址转换为存储器(例如，存储器306、只读存储器(ROM)350、闪存存储器310)中的位置。MMU 340可被配置为执行存储器保护和页表转换或设置。在一些实施方案中，MMU 340可被包括作为所述一个或多个处理器302的一部分。
UE装置106/107还可以包括其他电路或设备，诸如显示电路304、无线电部件330、连接器I/F 320和/或显示器340。
在所示的实施方案中，ROM 350可包括引导加载程序，该引导加载程序可在启动或初始化期间由所述一个或多个处理器302来执行。另外如图所示，SOC 300可以耦接到附件设备107的各种其他电路。例如，UE装置106/107可包括各种类型的存储器、连接器接口320(例如，用于耦接到计算机系统)、显示器360和无线通信电路330(例如，用于利用蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、NFC、GPS等的通信)。
UE装置106/107可包括至少一个天线并且在一些实施方案中可包括用于执行与基站和/或其他设备的无线通信的多个天线335a和335b。例如，UE装置106/107可使用天线335a和335b来执行无线通信。如上文所指出的，UE在一些实施方案中可以被配置为使用多种无线通信标准或无线电接入技术(RAT)进行无线通信。
无线通信电路330可包括Wi-Fi逻辑部件350、蜂窝调制解调器352、和蓝牙逻辑部件354。Wi-Fi逻辑部件350用于使得UE装置106/107能够执行802.11网络上的Wi-Fi通信。蓝牙逻辑部件354用于使得UE装置106/107能够执行蓝牙通信。蜂窝调制解调器352可以是具有如本文所述并且如至少图6-8所示的系统架构的较低功率蜂窝调制解调器。
如本文所述，蜂窝调制解调器352可包括用于实施本公开的实施方案的硬件部件和软件部件。UE装置106/107的蜂窝调制解调器352可被配置为例如通过执行被存储在存储器介质(例如，非暂态计算机可读存储器介质)上的程序指令的处理器、被配置作为FPGA(现场可编程门阵列)的处理器、和/或使用可包括ASIC(专用集成电路)的专用硬件部件来实现本文所述的方法的一部分或全部。
图4-现有技术蜂窝调制解调器架构
图4示出现有技术中蜂窝调制解调器的架构。如图所示，这个示例性的现有技术架构包括第一RF(射频)电路402A和第二RF(射频)电路402B。第一RF电路402A耦接到L1控制内核410，其中L1是指物理层。L1控制内核410执行下层1控制，即，执行控制与硬件交接的下层驱动器软件的“上层”软件。L1控制内核410可包括协议栈(PS)软件或者可耦接到PS(协议栈)内核。L1控制内核410(或协议栈内核)可通过总线耦接到应用处理器302。第二RF电路402B耦接到主控内核422。主控内核422还执行下层1控制并且可在固件中实施。所述架构也可包括执行下层1控制的从1内核424和执行上层1控制的从2内核426。该架构还可包括一个或多个存储器池414、硬件加速器和/或功率管理内核416。
L1控制内核410执行各种任务，诸如：将较高层消息调派给对应的模块/线程；管理/配置所有物理信道，包括上行链路信道/下行链路信道和控制/数据信道；调度测量和RF活动；执行冲突解决；和节省功率。L1控制内核410具有两个状态，这些状态为“接通”和“低功率状态”，并且其占空比使得其95％的时间处于“接通”状态。在DRX模式中，L1控制内核410处于“低功率状态”。
主控内核422执行各种任务，诸如：将L1控制层消息调派给对应的模块/线程；管理/配置物理信道(包括上行链路信道/下行链路信道和控制/数据信道)的硬件部件；调度测量和RF活动；调度/分配任务列表给这所有三个内核中的每一个；向L1控制内核410报告结果；在使用共享资源时解决冲突；以及管理所有下层1控制和HW模块的功率门控/DVFS。主控内核422具有两个状态，这些状态为“接通”和“低功率状态”，并且其占空比通常95％的时间处于“接通”状态。在DRX模式中，主控内核422处于“低功率状态”。
从1内核424和从2内核426执行各种任务，例如根据所调派的任务列表配置/控制硬件部件以及将结果递送给主控内核422。对于从内核424和426中的每一者，任务列表是唯一的输入，并且各个任务的结果是唯一的输出。从内核424和426也具有访问系统中存在的硬件部件的能力。从1内核424和从2内核426各自具有两个状态，这些状态为“接通”和“低功率状态”，并且它们在任务列表执行期间处于“接通”状态。从内核424和426在不活动时处于“低功率状态”。
一个或多个存储器池414在内核之间共享，并且可包含各种缓冲器，诸如MAC-DL-FIFO、-MAC-UL-FIFO、处理器间共享存储器、和内务存储器用于调度、冲突处理、线程数据等。
L1控制内核410和主控内核424在所有时间被配置用于双向通信。这两个内核与其相关联的系统资源在任何时间都不能被关断。这两个内核花费其大量时间进行其线程/任务交互的调度、冲突处理、资源管理和内务处理。这导致执行功率节省模式的延迟，并且使得系统对LTE空中接口活动的响应性较低(请求必须向下通过三个软件层传播到服务空中接口的硬件)。
对于任何蜂窝(例如LTE)活动，这两个从内核424和426被用于调派任务给硬件。这两个内核不能决定是否应处于关断状态。因此，他们将生命周期的大部分花费在“等待动作”状态，从而执行等待循环。存储器池414(用于硬件处理器)也在所有时间处于“接通”(“非关断”)状态。在空中接口中任何类型的LTE活动期间，硬件路径也是活动的。
现有技术蜂窝调制解调器架构包含运行在主内核中的实时操作系统(RTOS)，该实时操作系统管理软件操作、分配和发布线程等。这些现有技术架构也包括在L1控制内核410内执行的用于调度单个内核内的操作的调度器(称为“L1控制”)。
图5-现有技术蜂窝调制解调器架构的示例性操作
图5示出图4所示现有技术蜂窝调制解调器架构的示例性操作。图5示出为了易于例示而被分成控制任务、下行链路任务和上行链路任务的蜂窝操作。图5示出各自具有14个OFDM符号的两个1ms的TTI(传输时间间隔)。在这些TTI期间，UE正在接收和传输，有时是并行地进行。如图所示，控制、下行链路和上行链路(CTRL、DL、UL)信道都是活动的。具有虚线的框表示处理之后相应逻辑部件的操作，其中所述资源未被使用但仍然是活动的。从较高软件层到硬件的所有资源(所有系统资源)都是活动的，无论下行链路/上行链路是否处于处理状态。具有虚线的框也包括在时间间隔边界同步的在从上部软件层/下部软件层发出请求以及将结果递送给下部软件层/上部软件层中所浪费的时间。因此，在图5的时间线中，具有虚线的框指示资源使用的浪费，从而导致不必要的功率消耗和缩短电池寿命。
更具体地讲，如图5所示，控制资源在其正常功率模式中所有时间都是活动的-没有任何控制资源在任何时间被掉电或置于低功率模式。在下行链路中，在第一TTI的OFDM符号0-6期间，各种下行链路资源解码主下行链路数据信道PDSCH。在PDSCH解码之后，对于OFDM符号7-13，下行链路资源不被使用但处于接通状态并且正在消耗功率，如虚线框所示。如图所示，为下一TTI重复。在上行链路中，在每个TTI期间对于TTI 1中的大致符号0-7和TTI 2中的大致符号0-8，上行链路资源被上电，但没有处于使用中。
在现有技术架构中，控制操作、下行链路操作和上行链路操作均在单个内核中执行，因此下行链路和上行链路在没有处于使用中时不能被选择性地掉电。
低速率/低功率设备的蜂窝调制解调器
如上所述，某些设备相对于其他类型的设备可能具有以下所述中的一者或多者：减小的尺寸、降低的电池能力、或降低的功率能力。当今营销和售卖的蜂窝调制解调器芯片被设计用于高数据速率和高性能。因此，对于低功率应用和/或设备而言，当前蜂窝调制解调器芯片的功率消耗一般而言是次佳的。因此，需要能够以较低功率需求和/或低传输速率工作的低功率蜂窝调制解调器，诸如LTE调制解调器。还需要比当前设备消耗更少功率的用于正常(高数据速率)应用的蜂窝调制解调器。
许多蜂窝系统诸如LTE系统在不同的时间间隔利用系统的不同方面。换句话讲，不要求下行链路操作和上行链路操作在所有时间都是活动的，而是有时处于使用中，而其他时间不处于使用中。一些通信场景仅利用下行链路的某个部分，而不利用上行链路的任何部分。此行为可能发生，例如当UE支持半双工模式时。
因此，蜂窝活动可被认为是半正交的，这意味着上行链路活动不一定依赖于下行链路活动，反之亦然。然而，在上行链路和下行链路之间存在一定的反馈以保证没有错误的接收和传输。例如，UE可基于所接收的下行链路传输生成信道质量信息(CQI)并在上行链路中将该CQI信息传输给基站以用于调节未来下行链路传输。然而，存在于上行链路操作和下行链路操作之间的反馈不在物理层发生，上行链路操作和下行链路操作通常在时间上是分开的，使得上行链路资源和下行链路资源常常不被要求二者同时操作。
蜂窝(例如，LTE)调制解调器资源(存储器、总线、处理器、I/O接口等)被映射或分配给不同蜂窝(LTE)任务的执行。一些蜂窝(LTE)情景(寻呼、飞行模式、数据传输等)可由资源的子集服务。在这种情况下，会期望未被使用的资源进入低功率状态(例如，关断、较小的时钟计时、较低的电压等)。因此，期望有改进的蜂窝调制解调器架构，其能够伺机利用在未被使用的资源能够被置于低功率模式中时的场景。
图6-低功率蜂窝调制解调器架构
图6示出根据一些实施方案的低功率蜂窝调制解调器架构。如图所示，调制解调器被分成三个正交域或模块，它们是控制模块(控制管理器模块)502、上行链路模块(上行链路管理器模块)504和下行链路模块(下行链路管理器模块)506。这些模块中的每一者由虚线描绘。控制模块502可包括控制内核512，其被称为L12控制管理器内核(L12CM)，并且也可包括相关联的控制器硬件子系统(L12C-HW子系统)514。上行链路模块504可包括上行链路管理器内核(ULM)522和相关联的上行链路硬件子系统(UL-HW子系统)524。下行链路模块506可包括下行链路管理器内核(DLM)532，也被称为PDSCH(物理下行链路共享信道)管理器内核，并且也可包括相关联的下行链路硬件子系统(DL-HW子系统)534。本文所用的术语“模块”具有其普通含义的全部范围，并且至少是指一个或多个处理器元件、硬件部件、相关联软件、存储器等的集合。本文所用的术语“内核”是指本文所定义的“处理元件”或“处理器”。
L12控制管理器内核(L12CM)512耦接到RF电路516。RF电路516被配置用于执行RF通信。控制模块502(例如，L12CM)可耦接到协议栈(PS)内核546。上行链路模块504可通过上行链路Mac FIFO缓冲器(UL-MAC-FIFO)542耦接到PS内核546。下行链路模块506可通过下行链路Mac FIFO缓冲器(DL-MAC-FIFO)544耦接到PS内核546。
图7-低功率蜂窝调制解调器架构
图7示出图6所示蜂窝调制解调器架构的更详细框图。图7更详细地示出用于将ULM和DLM连接到系统的其他部分的各种FIFO。如图所示，UL管理器内核(ULM)522经由两个FIFO耦接到L12控制管理器内核512，这些FIFO是ULM-L12CM输入FIFO 552和输出FIFO 554。另外，DL管理器内核经由两个FIFO耦接到L12控制管理器内核512，这些FIFO是DLM-L12CM输入FIFO 556和输出FIFO 558。
图8-低功率蜂窝调制解调器架构
图8根据一些实施方案示出图6和图7所示低功率蜂窝调制解调器架构的更详细框图。如图所示和如上所述，蜂窝调制解调器被分成三个正交域，它们是控制模块502、上行链路模块504和下行链路模块506(这些附图标记在图6和图7中使用)。控制模块502包括控制内核512(其被称为L12控制管理器内核(L12CM))以及相关联的控制器硬件子系统(L12C-HW子系统)514。上行链路模块504包括上行链路管理器内核(ULM)522和相关联的上行链路硬件子系统(UL-HW子系统)524。下行链路模块506包括下行链路管理器内核(DLM)532(被称为PDSCH(物理下行链路共享信道)管理器内核)、以及相关联的下行链路硬件子系统(DL-HW子系统)534。L12控制管理器内核(L12CM)512耦接到RF电路516。L12控制管理器内核(L12CM)512也通过协议栈内核546耦接到应用处理器302及其相关联的基础结构。
图8示出一个示例性实施方案，其中每个模块或域具有单个内核和相关联的硬件子系统。然而，需注意，在一些实施方案中，这些模块中的一个或多个可具有多个内核和/或多个相关联的硬件子系统。例如，在一些实施方案中，上行链路模块504可具有多个UL管理器内核(ULM)522和/或多个UL-HW子系统524。又如，在一些实施方案中，下行链路模块506可具有多个DL管理器内核(DLM)532(也称为PDSCH管理器内核)和/或多个DL-HW子系统534。当具有这个系统架构的蜂窝调制解调器被用于更传统的平台诸如智能电话或平板电脑中时，可包括这些附加的内核/硬件子系统，例如其中低功率不像那样被要求，但仍是期望的特征，并且期望高数据速率和更高级的特征，诸如载波聚合。
L12C-HW子系统514可包括多个硬件部件，诸如(E,M)PDCCH专用硬件模块602、PSS/SSS专用硬件模块604、L12控制处理存储器606、上行链路公共硬件模块606、PCFICH专用硬件模块610、PHICH专用硬件模块612、PBCH专用硬件模块614、和下行链路公共硬件模块616等。
在一些实施方案中，控制模块(L12CM)512可耦接到RF电路516。L12CM 512可包含用于RF电路516的控制代码，包括用于对RF电路516编程、根据时间戳选择性地将其他模块(上行链路模块和下行链路模块)连接到RF电路516的代码、用于对RF操作进行校准的校准表等等。L12C-HW子系统514中的上行链路/下行链路公共硬件模块608和616可包括用于对接RF电路516的逻辑部件，包括对接RF电路的ADC/DAC缓冲器(接收/传输缓冲器)。这些接收/传输缓冲器可以是所有这三个模块或域之间的共享部件，并且这三个模块的硬件可具有对这些缓冲器的访问权限。
UL-HW子系统524可包括PUCCH专用硬件模块618、上行链路处理模块620、PUSCH专用硬件模块622、PRACH专用硬件模块624、和MAC上行链路FIFO 626。
DL-HW子系统534可包括PDSCH专用硬件模块628、PDSCH处理存储器630、PDSCHHARQ存储器632、和MAC-PDSCH FIFO 634。
如上所述，具有UL/DL-HW子系统524和534的ULM 522和DLM 532中的每一者具有对控制模块502中的ADC/DAC缓冲器的访问权限。ADC/DAC缓冲器被下行链路模块和上行链路模块用于在RF信道上接收/传输到蜂窝网络，例如，从/到蜂窝网络中的基站。
这三个正交模块或域502、504和506中的每一者可包括专用集合的其需要的所有这些资源(存储器、处理器、总线、硬件等)，并且特定域(模块)的这些专用资源不与其他域(其他模块)共享。如果一个内核被关断，则因此该内核的在其自己的域中的所有资源也可被关断。换句话讲，当模块被掉电时，内核或处理元件以及所有其相关联硬件资源可被掉电。在一些实施方案中，上行链路模块或下行链路模块中的一者可被掉电，而不影响另一模块的操作。换句话讲，上行链路模块可被掉电而不影响下行链路模块的操作，并且下行链路模块可被掉电而不影响上行链路模块的操作。
如上所述，在一些实施方案中，每个模块包含其需要的存储器，而不是具有由所有模块使用单个整体式存储器。因此，当模块被关断时，其相关联的存储器也被关断。存储器往往消耗大量功率，并且对存储器的不处于使用中的一部分掉电的能力导致显著的功率节省。
每个模块(或每个内核)502、504和506可具有其自己的控制/配置软件。每个内核(处理元件)512、522和532可独立地调度域的较低级部件的任务。任务可按分级方式来调度，很像具有一个根和一个分支级别的树结构。图8中所示的架构不像其他两种架构中那样需要部件。如上所述，三个模块502、504和506正交，这个正交性的一个方面是每个模块可独立于其他模块被断电。
控制模块502在UE 106/107上电时可始终处于接通状态，并且控制模块502可根据需要选择性地接通和掉电上行链路模块504和下行链路模块506。需注意，术语“掉电”可以是指将其置于低功率状态或完全关闭这些模块。控制模块(或控制模块中的L12CM内核)因此控制上行链路模块504和下行链路模块506的生命周期。LTE空中接口(蜂窝网络所传输的下行链路控制信道)包含顺序/并行控制/配置信息，用于调度UE对DL/UL数据的接收/传输。控制模块502(例如，L12CM)唤醒上行链路模块504和/或下行链路模块506，或者更准确地，唤醒ULM 522和/或DLM 532，并且仅在需要其存在的情况下将配置数据递送给它们，否则它们将被断电(或掉电)。
在至少一些实施方案中，图8的系统不需要并且不包含具有其开销和上下文切换的实时操作系统(RTOS)。每个内核具有专用任务，例如，控制内核512执行控制任务，上行链路内核522执行上行链路任务，并且下行链路内核532执行下行链路任务。这些独立的专用正交模块(以及相关联的分开的内核)产生所期望的并行性用于处理UL/DL/控制操作，因此不需要RTOS为这些不同操作调度资源。
在至少一些实施方案中，在这三个模块或域之间不执行资源共享。换句话讲，每个模块或域对于其资源正交于其他域。公共资源(对上行链路和下行链路二者公共的资源)属于为其他两个域(UL和DL域)准备一切的L12CM。
L12控制管理器内核/模块
L12控制管理器内核可执行各种任务，诸如：处理/调派较高层消息；控制/配置L12下行链路控制信道(E,M)DPCCH、PCFICH、和PHICH；控制/配置公共数据路径硬件部件；配置/控制PSS/SSS/PBCH；执行测量；执行信道估计/回路；管理L12控制HW子系统资源和功率门控；以及控制RF硬件。L12控制管理器内核可具有三个状态，这些状态为接通、关断和低功率(LP)。除了当LTE处于空闲模式时(其中，L12控制管理器内核处于LP状态)，L12控制管理器内核可在所有LTE场景中处于接通状态。L12控制管理器内核可仅在执行“冷”启动时处于关断状态。下面更详细地讨论这些任务中的每一个。
L12控制管理器内核可利用平坦控制代码(即，没有任何分级层的控制代码)来执行较高层(RRC或MAC)消息的处理和调派。L12控制管理器内核可处理一个单个域(模块)中的所有消息，然后将这些消息的经修改版本调派给其最终目的域(模块)。每个消息可以只有一个接收方，并且该接收方不可与其他模块共享该消息的任何信息。L12控制管理器内核可以不执行状态共享，这势必使得不需要全局调度，也不需要全局资源管理。由于在不同模块之间没有低级别的协调，因此功率节省决策对于每个域(或模块)是本地的。
L12控制管理器内核可执行一个或多个下行链路控制信道的接收/处理。下行链路控制信道(PDCCH)包括来自网络侧的可指示UE应执行的操作的信息。L12控制管理器内核监视一个或多个下行链路控制信道，然后视情况而引发下行链路模块或上行链路模块的操作。
例如，下行链路控制信道(PDCCH)可指示下行链路数据信道被调度为包含针对UE的数据，在此情况下，L12控制管理器内核可指示下行链路模块上电并在适当时间针对所接收的数据监视PDSCH。如上所述，DLM及其相关联的DL-HW子系统可具有对控制模块上的ADC/DAC缓冲器的访问权限，所述ADC/DAC缓冲器被用于在RF信道上进行接收和传输。因此，下行链路模块可通过监视那些缓冲器来监视PDSCH。
在一些实施方案中，L12控制管理器内核可生成下行链路模块的配置，所述配置指定下行链路模块应当如何被配置为接收和处理传入数据。L12CM可将所述配置置于下行链路模块中的缓冲器中，由此当下行链路模块唤醒时，它可访问该配置并相应地配置其自身。该配置可包括作为PDCCH上的有效载荷提供的下行链路控制信息(DCI)，并且可包含可被UE用于定位和解码作为共享数据信道的PDSCH中其相应数据的指令或参数(例如，映射)。该配置可包括关于在PDSCH上使用的调制方案、传输块尺寸、和其他参数的信息。换言之，PDCCH可包括下行链路调度授予信息，其由L12CM接收。由于其处理较高层消息，所以L12CM也可接收各种较高层参数。L12CM可在创建用于在解码PDSCH中使用的配置中将下行链路调度授予信息和较高层参数组合。
另选地，下行链路控制信道可包含指示UE正被授予执行上行链路通信的准许的上行链路许可。在这种情况下，L12控制管理器内核可指示上行链路模块在所调度的时间上电以执行上行链路通信。上行链路模块可生成并提供上行链路数据给控制模块上的ADC/DAC缓冲器，用于通过RF电路的上行链路传输。在一些实施方案中，L12控制管理器内核可生成上行链路模块的配置，所述配置指定上行链路模块在执行上行链路通信中应当如何被配置。该配置可从作为PDCCH上的有效载荷提供的下行链路控制信息(DCI)获取，该下行链路控制信息包含上行链路调度授予信息。该配置可包括可被UE用于编码和在PUSCH上传输的指令或参数(例如，映射)。该配置可包括关于在PUSCH上使用的调制方案、传输块尺寸、和其他参数的信息。换言之，PDCCH可包括上行链路调度授予信息，其由L12CM接收。由于其处理较高层消息，所以L12CM也可接收各种较高层参数。L12CM可在创建用于在解码PUSCH中使用的配置中将上行链路调度授予信息和较高层参数组合。
以及被提供以用于在PUSCH上传输上行链路数据中使用的各种较高层参数。
在一些实施方案中，L12控制管理器内核可监视以下信道：(E,M)PDCCH、PCFICH、PHICH。术语“(E,M)PDCCH”是指PDCCH、EPDCCH和MPDCCH。PDCCH是控制模块(L12MC)监视的主信道，因为该信道包含关于要执行什么下行链路/上行链路操作的信息。L12控制管理器内核可使用在PDCCH中获取的信息来选择性地上电/掉电上行链路模块和下行链路模块以执行某些任务或转至休眠。L12控制管理器内核还可监视PCFICH(物理控制格式指示信道)(其包含PDCCH和PHICH的控制信道格式)、以及包含HARQ确认的PHICH(物理混合ARQ指示信道)。
L12控制管理器内核可配置其L12CM-HW子系统以接收L1/L2下行链路公共控制信道。如上所述，L12控制管理器内核所接收的控制信息可仅在需要的情况下被调派给ULM或/和DLM内核。在一些实施方案中，L12控制管理器内核可利用相应的中断发起、或上电或“唤醒”上行链路模块和下行链路模块。
L12控制管理器内核可控制/配置上行链路和下行链路的公共部件。换句话讲，控制模块(例如，L12控制管理器内核和其相关联的硬件子系统)可包含对于上行链路通信是公共的特定硬件和/或软件功能以及对于下行链路通信是公共的其他功能。对于不同的物理信道，这个公共功能可由L12CM在不唤醒具有相应HW域的另外两个内核ULM/DLM的情况下配置和控制。公共上行链路/下行链路功能可能是例如扰码、速率匹配的某些方面等。
L12控制管理器内核可控制唤醒ULM和DLM内核的定时。在通过监视PDCCH而确定接收到用于DL的任何调度分配时，L12控制管理器内核可确定用于DLM内核的DL配置并将该DL配置置于下行链路模块中的缓冲器中。L12CM然后就在下行链路模块被需要时之前唤醒DLM内核(可能是以对DLM的新中断)，以监视PDSCH来对PDSCH上的传入DL数据进行接收和执行DL处理。换句话讲，L12CM可接收PDCCH上下行链路数据的到达的指示并且创建和存储配置在下行链路模块的缓冲器中，但是L12CM可以只是就在数据被调度要在PDSCH上出现时之前唤醒下行链路模块(DLM内核)。这导致功率节省，因为下行链路模块在等待其数据到达时不必然消耗功率。类似地，如果L12控制管理器内核接收上行链路调度许可，则它可创建用于ULM内核的配置，并将该UL配置置于上行链路模块中的缓冲器中。L12CM然后就在上行链路通信被调度时之前唤醒ULM内核(例如，以适当的中断)，以执行用于UL传输的传输块的处理。同样，这导致功率节省，因为上行链路模块在等待执行按照所接收的上行链路许可的其上行链路通信时不必然消耗功率。因此，L12CM基本上执行DL和UL模块中的每一者的“刚好及时”唤醒。
L12控制管理器内核可执行普通信号处理，诸如信道估计、自动增益控制(AGC)、TTL、FTL、回路和测量。
L12控制管理器内核可操作以配置/控制RF硬件。L12控制管理器内核可以是配置和控制RF的唯一内核，并且可具有用于执行此任务的单个模块。在一些实施方案中，接通/关断RF硬件由L12控制管理器内核本地地完成。因此，可根据具体场景应用功率节省模式。本地地进行RF决策就导致那些决策的快速应用，而无需与任何其他模块进行协调。
L12控制管理器内核可执行控制L12C-HW子系统，并且具体地讲，L12C-HW子系统中硬件部件的功率门控(或上电/掉电)。换句话讲，L12控制管理器内核可以有能力接通/关断L12C-HW子系统的各个硬件部件。如果L12CM内核根据其唯一的调度知道不需要L12C-HW子系统的任何硬件模块，则它可关断该硬件模块(即，掉电该硬件模块)。
L12控制管理器内核可操作以处理PSS/SSS/PBCH以便确保UE保持同步到网络。PSS(主同步信号)、SSS(辅同步信号)和PBCH(物理广播信道)由网络传输并且由UE用于保持与网络的同步。这些同步信号与上行链路传输或下行链路传输无关，因此在控制模块中处理。控制模块处理PSS/SSS/PBCH，而不需要唤醒上行链路模块或下行链路模块。
L12控制管理器内核可以内部只具有一个软件层。因此，可仅存在一个实体(L12控制)，其决定/请求/执行/评估在内核中执行的各种操作。因此，该内核也可对于其相关联的HW子系统不具有延迟。由于L12控制管理器内核实施平坦软件系统(没有分级层的软件)，因此功率节省决策可相对容易，并且可以不需要不同实体之间的交互来决定资源是需要为关断、接通、还是处于低功率模式。
控制域(L12CM及其域)-问题和解决：系统方面
以下从“系统”角度(即，从软件架构和系统资源的角度)描述与图4所示现有技术架构相关联的某些问题。
在现有技术架构中：
水平软件层对更低层执行调度和考虑；这导致层之间的协调开销以及由于资源冲突调度而导致的延迟。
软件层可映射到处理器或分开的线程。层通过伴有中断的共享存储器或者通过RTOS FIFO与另一层通信；
DL、UL和控制功能存在于每个软件层中，但具有不同类型的抽象。为了解决每个层中系统资源上的冲突，要么使用多个线程，要么另选地，以多个注册表使用冲突处理程序。
结果被从较低层级传播到较高层级，从而导致反馈回路的延迟；
即使在处理器并非正在通信时，在总线中也消耗功率，并且需要双存储器用于处理器间通信。
以下从“系统”角度(即，从软件架构和系统资源的角度)描述与图8所示经改进的蜂窝调制解调器架构相关联的某些优点。这些优点可存在于某些实施方案中，并且在其他实施方案中可能不存在或需要。在根据一些实施方案的经改进的低功率蜂窝调制解调器架构中：
可以没有软件层。换句话讲，软件分级结构可以是平坦的，这可去除与消息在层之间传递相关联的软件开销以及由于层间协调和通信而导致的延迟。消除软件层还可使得不需要FIFO和共享存储器来在层之间交接。这也可降低在系统中使用的软件的总量，这在一些实施方案中大约为现有技术系统中使用的量的一半。
每个内核可具有其自己的调度器，并且调度一个内核可以与另一内核的调度无关。因此，相应内核诸如UL或DL内核可以经改进的方式调度其自己的资源而不干扰另一模块。
可以不执行全局资源管理或全局冲突处理。每个模块可具有其自己的一组专用资源，这可消除资源冲突问题。可快速执行转发消息或数据的决定，因此可以减小的延迟完成功率切换模式。
设备可以不需要或使用RTOS以及所有其资源和相关联的开销。因此，在执行上下文切换和与操作系统相关联的其他开销时，不会浪费循环。
设备可具有更少的存储器和更少的内核，从而节省功率和面积。例如，在一些实施方案中，蜂窝调制解调器不采用缓存系统用于至少上行链路模块和下行链路模块。上行链路模块和下行链路模块中的每一者中的存储器可足够小，使得不需要缓存。在一个实施方案中，所有模块中使用的存储器的总量为1兆字节。
内核所生成的结果可保持在该内核中，例如可以不需要上行链路模块与下行链路模块共享其结果，反之亦然。反馈决策可本地地进行。取决于结果的功率节省模式可在没有延迟的情况下完成，例如，一旦其任务完成，模块就可被快速掉电。例如，在其已完成其任务之后，例如在UL/DL模块已完成其中断服务例程并且向控制模块通知了其完成之后，控制模块可快速掉电UL或DL模块。另选地，在一些实施方案中，当UL或DL模块完成任务时，UL或DL模块可具有在不寻求来自控制模块的准许的情况下独立地对自己掉电的能力。
可以只在不止一个内核活动时才使用总线和双共享存储器。如果只有一个模块是活动的，则可以不需要公共总线(模块间总线)是活动的，因为活动的模块不需要在总线上与其他不活动的模块进行通信。如果在一些实施方案中，对于所有UL和DL内核存在共享存储器以将消息或数据传递给彼此，如果只有一个模块是活动的，则可以不需要这个共享存储器是活动的，因为活动的模块不需要利用共享存储器来与其他不活动的模块通信。
以下根据一些实施方案从“系统”的角度描述低功率蜂窝调制解调器架构的功率节省方面。经改进的低功率蜂窝调制解调器架构根据一些实施方案可具有以下特性：
顺序和正交的任务的物理分离，这允许硬件部件的顺序/局部上电。换句话讲，所述架构可以是使得UL和DL模块通常将以顺序方式操作，因此允许在另一模块正在操作期间掉电一个模块。即使在DL和UL必须始终处于接通状态的情况下，所述架构设计也可操作以节省功率，这至少部分地归因于平坦(非分级)软件结构、减少的系统间通信和总线使用、以及本文所述的其他改进。
消除可能阻止系统作出/采取快速功率模式决策/操作的内务/开销软件。这包括消除操作系统和软件分层。
减少用于冲突处理/面向层的调度和处理器间通信的资源浪费。这也可导致更少的代码存储器、更少的缓存、以及更少的数据存储器。
控制域(L12CM及其域)-问题和解决：功能方面
以下从“功能”角度描述与图4所示现有技术架构相关联的某些问题。
对于较高层消息处理：
在现有技术架构中：整个调制解调器几乎始终处于接通状态；三个分开的模块涉及处理消息，这些模块是消息处理程序、活动调度器和功率节省调度器；并且消息的不同版本从L1C—>FW—>HW-驱动器传播。
在低功率架构中，在一些实施方案中：L12CM在大多数时间处于接通状态，而ULM和DLM可以不是这样。控制模块可具有单个内核，所述单个内核处理消息，这与上文段落中讨论的三个独立模块不同。这可减少进程间通信以及其他开销。另外，可以不需要活动/休眠调度器。相反，控制内核可控制上行链路内核和下行链路内核的功率状态。另外，软件架构可以是平坦的，没有分层-只有一个平坦的模块可处置/处理消息。
低功率架构的功率节省方面在一些实施方案中可至少如下：在任何给定时间可以只要求调制解调器的部分或子集上电；没有分级分层的平坦软件可导致快速的功率节省决策；可以不需要冲突/调度软件，从而导致更少的MIPS要求和更少的存储器。
对于控制PHY信道的接收/处理：
在现有技术架构中：整个调制解调器几乎始终处于接通状态；所有软件和内核都参与接收和处理PDCCH；在PDCCH/PSS/SSS/PBCH之后转换到低功率状态的情况下，请求传播通过不同层，从而导致因层间通信而导致的延迟。
在低功率架构中，在一些实施方案中：只有L12CM在大多数时间处于接通状态；每个控制PHY信道可以只使用单个模块，并且可以不涉及内务软件；并且当模块(域)已经完成其处理时，模块以及所有其更低部件可进入关断状态。
低功率架构的功率节省方面在一些实施方案中可至少如下：在任何给定时间可以只要求调制解调器的部分或子集上电；正交模块的设计使得能够实现快速功率节省决策；并且在根上具有决策的分开的树结构使功率模式决策能够容易地向下应用到各个硬件部件。
对于公共信号处理/RF控制：
在现有技术架构中：整个调制解调器几乎始终处于接通状态；不同模块和内核参与信号处理；结果被向上传播到更高软件层，例如HW驱动器—>FW—>L1C。利用所述结果涉及将结果向下传播到更低软件层，这需要大量软件参与。
在低功率架构中，在一些实施方案中：只有L12CM可在大多数时间处于接通状态；每个信号处理方面可以只使用单个模块；结果可被同一实体(或模块)缓冲、后处理、和应用；并且在一些实施方案中，可以不使用任何居间处理程序/层。
低功率架构的功率节省方面在一些实施方案中可至少如下：在任何给定时间可以只要求调制解调器的部分或子集上电；可以不需要复制大数据，而是一个实体(一个模块)具有结果，因此需要较少的存储器；并且蜂窝调制解调器的不同模块或部分可快速启动/停止。
UL管理器内核(ULM)域
UL管理器内核(ULM)在一些实施方案中可执行各种任务，诸如：上行链路活动的调度；控制/配置上行链路物理信道PUCCH、PUSCH和PRACH；控制/配置上行链路专用数据路径；管理UL-HW子系统资源和功率门控；以及管理MAC上行链路缓冲器。UL管理器内核(ULM)可具有两个状态，这些状态为接通和关断。UL管理器内核(ULM)可在PUCCH/PUSCH活动期间处于接通状态。如果上行链路通信完成或者没有上行链路，则UL管理器内核(ULM)可处于关断状态。下面更详细地讨论这些任务中的每一个。
ULM可执行上行链路活动的调度。L12CM可以只在存在上行链路许可时才唤醒ULM。L12CM还可以也向ULM递送所述配置(对于PUSCH使用实例)。类似地，如果PRACH被调度或者PUCCH传输要发生，则L12CM可向ULM递送所述配置。ULM内核可调度上行链路专用SW模块的任务，并且所调度的软件模块可配置/控制上行链路硬件部件。一旦传输块被传输，ULM就可关断位于其域中的所有资源。
ULM所管理的存储器可包括上行链路处理存储器和DL-MAC-FIFO(下行链路媒体访问控制FIFO)。ULM所管理的硬件部件可包括PUCCH数据路径、PUSCH数据路径和PRACH数据路径。另选地，在一些实施方案中，ULM可以仅控制/执行PUSCH信道，并且PUCCH和PRACH处理可被移到L12CM内核。因此，本文所述的架构非常平坦(不分级)，其中内部接收器和PHY控制信道的大多数或全部信号处理可集中在L12CM内核中，并且在一些实施方案中，ULM和DLM仅与物理(PHY)数据信道一起操作。这在DL活动发生且只有ACK/NACK在UL中被接收时尤其有用。在这种情况下，只需要唤醒2个内核。
在传输上行链路时，ULM和其所有域可被上电小于一个时隙。系统可消耗其中上行链路操作直到TTI(传输时间间隔)结束的传统现有技术架构的功率的大约40％。当没有上行链路要被调度时，ULM及其所有域被断电。这与允许上行链路域运行直到TTI结束并且因此在该时间期间不必然消耗功率的现有技术架构相比导致0％的功率消耗。
DL管理器内核(DLM)域(PDSCH管理器内核)
下行链路管理器内核(DLM)(或PDSCH管理器内核)可执行各种任务，诸如：下行链路活动的调度；控制/配置下行链路物理信道-PDSCH；控制/配置下行链路专用数据路径；管理PDSCH-HW子系统资源和功率门控；和管理MAC下行链路缓冲器。PDSCH管理器内核(DLM)可具有两个状态，这些状态为接通和关断。PDSCH管理器内核(DLM)在PDSCH活动期间可处于接通状态，并且如果PDSCH处理正被执行或者没有PDSCH，则可处于关断状态。
DL管理器内核可执行PDSCH活动的调度。L12CM可以只在存在调度分配时才唤醒DLM。L12CM还可向DLM递送要被用于DL通信的配置。DL管理器内核可调度PDSCH专用SW模块的任务，并且所调度的模块可配置/控制DL硬件部件。当传输块在下行链路上被接收时，DLM可将该块插入DL-MAC-FIFO中。在下行链路上接收传输块并将该块插入DL-MAC-FIFO中之后，DLM于是可关断位于其域中的所有资源。
DLM所管理的存储器可包括PDSCH处理存储器、HARQ缓冲器和DL-MAC-FIFO。DLM所管理的硬件部件可包括LLR缓冲器、速率匹配逻辑部件、和turbo解码器逻辑部件等。
当在PDSCH上接收数据时，DLM和其所有域可被上电一个时隙。系统可消耗允许PDSCH域操作直到TTI结束的现有技术架构的功率的50％。如果PDSCH没有被调度为要被接收，则DLM及其所有域可被断电。这与允许PDSCH域操作直到TTI结束并且因此在该时间期间不必然消耗功率的现有技术架构相比导致非常低(接近0％)的功率消耗。
图9-蜂窝调制解调器低功率架构使用实例
图9例示用于示出根据一些实施方案的低功率蜂窝调制解调器架构的使用实例的时间线，其中上行链路(UL)和下行链路(DL)二者均为活动的。这是一般使用实例的摘录，其中数据被传输和接收，诸如在VoLTE呼叫中，同时利用x Mbps下行链路和y Mbps上行链路。
如图所示，L12CM域(控制任务和资源)可为活动的，以接收控制信息以及将其递送给DLM和ULM二者。L12CM域可执行与内部接收器的信号处理和公共传输/接收部分相关的所有任务。
如图所示，L12CM就在OFDM符号0之前唤醒DLM以处理PDSCH。DLM然后可花费7个OFDM符号(符号0到符号6)处理PDSCH。在OFDM符号编号6中，DLM可关断其域并进入休眠模式。
如图所示，在OFDM符号0处，ULM可关断其域并进入休眠模式。L12CM可在OFDM符号8处唤醒ULM，这是在上行链路传输之前的6个时隙。
再次参见图5，用具有虚线的框描绘被浪费的资源。图4中的现有技术架构因为所涉及的各种软件复杂性(包括软件分层、硬件资源共享以及RTOS)而不能关断资源。
图10和11-蜂窝调制解调器低功率架构寻呼使用实例
图10和图11根据一些实施方案例示用于对比传统现有技术架构示出低功率蜂窝调制解调器架构的寻呼使用实例的时间线的对比示例。图10是示出图4的传统现有技术蜂窝调制解调器架构执行寻呼操作的操作的时间线。图11是示出根据一些实施方案的图8所示低功率蜂窝调制解调器架构执行寻呼操作的操作的时间线。
在寻呼监视期间，UE可解码PDCCH，然后解码PDSCH，以便确定是否存在针对UE的寻呼(来电呼叫)。如果没有寻呼，则UE可进入休眠模式持续指定数量的LTE帧。
如图10的时间线所示，利用图4的传统现有技术蜂窝调制解调器架构，功率不是必然被下行链路的内务资源(下行链路资源、存储器、总线、处理器和其他硬件)消耗，并且同样，功率不是必然被上行链路的内务资源(上行链路资源、存储器、总线、处理器和其他硬件)消耗。另外，下行链路硬件和上行链路硬件中的每一者具有进一步消耗功率的不期望的传播延迟。
如图11的时间线所示，利用图6至图8的低功率蜂窝调制解调器架构(LP LTE架构)，DLM可以降低的功率需求来操作。具体地讲，PDSCH的解码和处理可在第二组OFDM符号0-6期间发生，并且可以其他方式被关断。ULM及其所有资源可以根本不被启动，因为其在对传入寻呼消息进行解码中不是必需的。
尽管已相当详细地描述了上述实施方案，但是一旦完全理解了上述公开，许多变型和修改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。本发明旨在使以下权利要求书被解释为涵盖所有此类变型和修改。

Claims (17)

1.一种用于在无线通信中使用的装置，包括：
控制模块(502)，所述控制模块包括控制处理器(512)和耦接到所述控制处理器(512)的相关联的控制硬件子系统(514)；
上行链路模块(504)，其中所述上行链路模块耦接到所述控制模块(502)，其中所述上行链路模块被配置用于在执行无线上行链路通信中使用；和
下行链路模块(506)，其中所述下行链路模块耦接到所述控制模块(502)，其中所述下行链路模块被配置用于在执行无线下行链路通信中使用；
端口，所述端口耦接到所述控制模块(502)并且被配置用于耦接到射频RF通信电路(516)；
其中所述控制模块(502)被配置为监视下行链路控制信道以获取关于要执行什么下行链路操作或上行链路操作的调度信息；
其中所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者被配置为被所述控制模块(502)分开地掉电而不影响所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的另一者的操作，并且其中所述掉电基于从所述下行链路控制信道获取的所述调度信息来执行；并且
其中所述控制模块(502)、所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者包括其自己的控制/配置软件，
其中所述控制模块(502)的控制/配置软件利用其相关联的控制硬件子系统(514)中的相应硬件资源来独立地调度其相应模块的任务，所述上行链路模块(504)的控制/配置软件利用其相关联的上行链路硬件子系统(524)中的相应硬件资源来独立地调度其相应模块的任务，并且所述下行链路模块(506)的控制/配置软件利用其相关联的下行链路硬件子系统(534)中的相应硬件资源来独立地调度其相应模块的任务，
并且其中所述控制模块(502)、所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者中的所述控制/配置软件不包括分级层，使得所述控制模块(502)能够单独地将所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者掉电而不必执行全局调度和全局资源管理。
2.根据权利要求1所述的装置，
其中所述控制模块(502)被配置为基于从所述下行链路控制信道获取的所述调度信息来选择性地上电或断电所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者。
3.根据权利要求1所述的装置，
其中所述控制模块(502)被配置为在上行链路通信未被调度时选择性地断电所述上行链路模块(504)；
其中所述控制模块(502)被配置为在下行链路通信未被调度时选择性地断电所述下行链路模块(506)。
4.根据权利要求1所述的装置，
其中所述上行链路模块(504)被配置为与所述下行链路模块(506)分开地掉电，使得所述下行链路模块在所述上行链路模块掉电时操作；
其中所述下行链路模块(506)被配置为与所述上行链路模块(504)分开地掉电，使得所述上行链路模块在所述下行链路模块掉电时操作。
5.根据权利要求1所述的装置，
其中所述上行链路模块(504)包括被配置为执行上行链路任务的第一多个硬件资源；
其中所述下行链路模块(506)包括被配置为执行下行链路任务的第二多个硬件资源；
其中所述第一多个硬件资源与所述第二多个硬件资源分开，使得没有硬件资源在所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)之间共享。
6.根据权利要求1所述的装置，
其中所述上行链路模块(504)包括上行链路处理器(522)和耦接到所述上行链路处理器的相关联的上行链路硬件子系统(524)；
其中所述下行链路模块(506)包括下行链路处理器(532)和耦接到所述下行链路处理器的相关联的下行链路硬件子系统(534)。
7.根据权利要求6所述的装置，
其中关断所述上行链路处理器(522)用以掉电所述相关联的上行链路硬件子系统(524)中的硬件资源；并且
其中关断所述下行链路处理器(532)用以掉电所述相关联的下行链路硬件子系统(534)中的硬件资源。
8.根据权利要求6所述的装置，
其中所述上行链路处理器(522)被配置为选择性地关断所述上行链路硬件子系统(524)中没有正在上行链路通信中使用的硬件部件；
其中所述下行链路处理器(532)被配置为选择性地关断所述下行链路硬件子系统(534)中没有正在下行链路通信中使用的硬件部件。
9.根据权利要求1所述的装置，
其中所述控制硬件子系统(514)包括被用于上行链路通信和下行链路通信二者的公共硬件资源。
10.根据权利要求1所述的装置，
其中所述装置是蜂窝调制解调器，所述蜂窝调制解调器被配置用于在执行与基站(102)的蜂窝上行链路通信和蜂窝下行链路通信中使用。
11.根据权利要求1所述的装置，
其中所述控制模块(502)被配置为以无线方式接收下行链路通信并且将从所述下行链路通信接收的数据存储在所述下行链路模块(506)中的存储器中以用于由所述下行链路模块处理；
其中所述上行链路模块(504)被配置为接收旨在用于上行链路传输的传输数据并且将所述传输数据存储在所述控制模块(502)上的存储器中以用于上行链路传输给基站(102)。
12.根据权利要求1所述的装置，
其中所述装置被包括在单个集成电路上。
13.根据权利要求1所述的装置，
其中控制模块(502)是控制管理器模块，所述控制管理器模块包括控制处理器(512)和耦接到所述控制处理器的相关联的控制硬件子系统(514)；
其中所述上行链路模块(504)是上行链路管理器模块，所述上行链路管理器模块包括上行链路处理器(522)和耦接到所述上行链路处理器的相关联的上行链路硬件子系统(524)；并且
其中所述下行链路模块(506)是下行链路管理器模块，所述下行链路管理器模块包括下行链路处理器(532)和耦接到所述下行链路处理器的相关联的下行链路硬件子系统(534)。
14.一种无线设备(107)，包括：
射频RF电路(516)，所述RF电路用于执行RF通信；
控制模块(502)，所述控制模块包括被配置为根据无线通信技术处理控制通信的控制处理器内核(512)和控制硬件子系统(514)，其中所述控制模块(502)耦接到所述RF电路(516)；
下行链路模块(506)，所述下行链路模块包括被配置为根据所述无线通信技术处理下行链路数据通信的下行链路处理器内核(532)和下行链路硬件子系统(534)；和
上行链路模块(504)，所述上行链路模块包括被配置为根据所述无线通信技术处理上行链路数据通信的上行链路处理器内核(522)和上行链路硬件子系统(524)；
其中所述RF电路(516)、所述控制模块(502)、所述下行链路模块(506)和所述上行链路模块(504)通信地耦接；
其中所述控制模块(502)被配置为监视下行链路控制信道以获取关于要执行什么下行链路操作或上行链路操作的调度信息；
其中所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者被配置为被所述控制模块(502)分开地掉电而不影响所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的另一者执行其相应任务的能力，并且其中所述掉电基于从所述下行链路控制信道获取的所述调度信息来执行；并且
其中所述控制模块(502)、所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者包括其自己的控制/配置软件，
其中所述控制模块(502)的控制/配置软件利用其相关联的控制硬件子系统(514)中的相应硬件资源来独立地调度其相应模块的任务，所述上行链路模块(504)的控制/配置软件利用其相关联的上行链路硬件子系统(524)中的相应硬件资源来独立地调度其相应模块的任务，并且所述下行链路模块(506)的控制/配置软件利用其相关联的下行链路硬件子系统(534)中的相应硬件资源来独立地调度其相应模块的任务，
并且其中所述控制模块(502)、所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者中的所述控制/配置软件不包括分级层，使得所述控制模块(502)能够单独地将所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者掉电而不必执行全局调度和全局资源管理。
15.根据权利要求14所述的无线设备(107)，
其中所述控制模块(502)被配置为基于从所述下行链路控制信道获取的所述调度信息来选择性地上电或断电所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)中的每一者；
其中所述控制模块(502)被配置为在上行链路通信未被调度时选择性地断电所述上行链路模块(504)；
其中所述控制模块(502)被配置为在下行链路通信未被调度时选择性地断电所述下行链路模块(506)。
16.根据权利要求14所述的无线设备(107)，
其中所述上行链路模块(504)包括第一多个硬件资源；
其中所述下行链路模块(506)包括第二多个硬件资源；
其中所述第一多个硬件资源与所述第二多个硬件资源分开，使得没有硬件资源在所述上行链路模块(504)和所述下行链路模块(506)之间共享。
17.根据权利要求14所述的无线设备(107)，其中所述控制硬件子系统(514)包括被用于上行链路通信和下行链路通信二者的公共硬件资源。
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