CN101911527A - 用于利用发射本机振荡器来改善在多模式设备中的小区搜索和多链路通信的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种多接收机无线通信设备包括：发射机；通信地耦合到所述发射机的发射振荡器；通信地耦合到第一接收机和第二接收机的接收振荡器；以及具有第一状态和第二状态的开关组件，在第一状态中，接收振荡器耦合到第一接收机和第二接收机，在第二状态中，接收振荡器从第二接收机解除耦合，并且发射振荡器耦合到第二接收机。当开关组件处于第二状态中时，该无线通信设备的第一接收机和第二接收机能够彼此独立地操作。

Description

用于利用发射本机振荡器来改善在多模式设备中的小区搜索和多链路通信的方法和系统
技术领域
本发明一般地涉及能够多输入多输出(MIMO)通信和/或接收分集的无线蜂窝通信设备，并且更具体地涉及当未使用发射机时利用发射本机振荡器(LO)来驱动接收机。
背景技术
诸如蜂窝电话的无线通信设备(WCD)当对通信小区执行测量和同步时例如被要求利用多种无线接入技术和多个频带。这发生在当将最佳小区定位在最佳网络上时从接通到预占的转换中，并且被保持在空闲模式和专用模式中。虽然WCD必须循环通过多种无线电接入技术和多个频带，但是运营商(和终端用户)期望当无线状况改变时的快速反应时间。
在用户和/或环境正在移动的移动背景中，突然的遮蔽效应是常见的，例如当设备围着角落移动或者汽车围着设备移动时。这经常导致通信中的重复中断。然而，用户需要当一个链路中断时将提供无缝切换的移动语音通信硬件和技术。为了保证无缝切换，WCD必须循环通过多种无线电接入技术和多个频带以对不同通信小区执行测量和同步。这是时间和资源受限的过程。遗憾的是，诸如WLAN或者WAN的一些无线电接入技术不固有地支持移动性和软切换。由于这些技术限制，现有技术的装备可能使用户体验变差。
可以用两个接收机同时执行并行的多个频带搜索、测量和同步的操作来改进小区测量和同步的反应时间和性能。诸如由电气与电子工程师协会(IEEE)定义的802.11n标准的几个无线标准现在需要在调制解调器上的两个或者更多的接收机信道用于接收分集、干扰消除或者双端口多输入多输出(MIMO)。然而，由于与接收分集、干扰消除或者双端口MIMO操作相关联的性能增益，而不能总是独立地操作这些接收机。需要一种用于识别何时可以独立地操作两个接收机的机会的方法。另外，接收机通常共享单个本机振荡器(LO)和接收机信道，并且因此，接收机信道被调谐到同一射频(RF)中心频率和信道带宽。从复杂度和成本的角度看，不期望将第二接收LO添加到WCD用于测量其他频率的目的。
因此，需要克服与如上所述的现有技术相关联的问题。
发明内容
根据实施例，本发明提供了一种新颖和有效的多接收机无线通信设备，该多接收机无线通信设备包括：发射机；发射振荡器，该发射振荡器通信地耦合到发射机；接收振荡器，该接收振荡器通信地耦合到第一接收机和第二接收机；以及开关组件，该开关组件具有第一状态和第二状态，在第一状态中，接收振荡器耦合到第一接收机和第二接收机，在第二状态中，接收振荡器从第二接收机解除耦合，并且发射振荡器耦合到第二接收机。当开关组件在第二状态中时，该无线通信设备的第一接收机和第二接收机能够彼此独立地操作。
根据进一步的实施例，本发明包括处理器，该处理器在操作中用于：识别所述无线调整设备的通信模式，并且响应于识别出至少暂时未利用所述发射机的通信模式而将开关组件置于第二状态中。
根据本发明的另一个特征，所述至少暂时未利用所述发射机的通信模式是初始小区搜索、空闲模式、在业务模式中的相邻小区监视间隙、相邻小区模式的多媒体广播多播服务监视、单播小区模式的多媒体广播多播服务监视或者业务接收模式。
根据另一个特征，所述处理器在操作中用于：确定可接受覆盖条件和不良覆盖条件，并且响应于确定可接受覆盖条件而将开关组件置于第二状态中。
根据又一个特征，所述处理器进一步可操作用于：响应于确定不良覆盖条件而将开关组件置于第一状态中。
根据又一个进一步的特征，所述处理器可操作用于：操作第一接收机并且收集覆盖统计S1，操作第一接收机和第二接收机并且收集覆盖统计S2，如果覆盖统计S2超过覆盖统计S1则确定不良覆盖条件，并且如果覆盖统计S2未超过覆盖统计S1则确定可接受覆盖条件。
根据又一个特征，本发明能够对第一数据速率进行采样，将第一数据速率与第一阈值相比较，并且响应于接收数据速率小于第一阈值而将开关组件置于第二状态中。
根据又一个进一步的特征，本发明包括一种用于在多接收机无线通信设备中转换接收机操作的方法，其中，所述方法包括以下步骤：响应于确定发射机状态至少暂时不利用发射机而将接收振荡器从第二接收机解除耦合，以及响应于确定发射机状态至少暂时不利用发射机而将发射振荡器耦合到第二接收机。
根据进一步的特征，本发明的实施例包括：响应于确定发射机状态至少暂时不利用发射机而操作所述无线通信设备的第一接收机和第二接收机。
在权利要求中阐述了被认为是本发明的特性的其他特征。
虽然本发明在此被图示和描述为体现在用于利用发射本机振荡器来改善在多模式设备中的小区搜索和多链路通信的方法和系统中，但是本发明不意在限于所示的细节，因为在不偏离本发明的精神并且在权利要求的等同物范围内的情况下，可以进行各种修改和结构改变。
然而，当结合附图阅读时，根据下面具体实施方式的描述将最佳地明白本发明的结构和操作方法及其附加目的和优点。
附图说明
在附图中的各个视图中，相同的附图标记指的是相同或者在功能上类似的元件，并且附图与下面的具体实施方式一起被包含在说明书中并且形成其一部分，附图用于进一步图示各个实施例，并且用于解释全部根据本发明的各种原理和优点。
图1是根据本发明的示例性实施例的在网络上进行通信的无线设备的图示；
图2是根据本发明的示例性实施例的无线通信设备的示意框图；
图3是现有技术的多接收机收发信机的示意图；
图4是根据本发明的示例性实施例的多接收机收发信机的示意图；
图5是图示根据本发明的示例性实施例的模式和覆盖确定处理的处理流程图；
图6是图示根据本发明的示例性实施例的覆盖条件确定处理的处理流程图；
图7是图示根据本发明的示例性实施例的、用于在空闲模式期间将无线通信设备置于独立多接收机模块中的处理的处理流程图；
图8是图示根据本发明的示例性实施例的、用于在业务模式期间将无线通信设备置于独立多接收机模式中的处理的处理流程图；
图9A和9B是图示根据本发明的示例性实施例的、用于在初始小区前台扫描模式期间将无线通信设备置于独立多接收机模式中的处理的处理流程图；
图10是图示根据本发明的示例性实施例的、用于确定何时在MIMO和MIMO/SISO模式之间改变的算法的流程图；以及
图11是图示根据本发明的示例性实施例的、用于确定何时在MIMO和MIMO/SISO模式之间改变的算法的流程图。
具体实施方式
根据需要，在此公开了本发明的详细实施例；然而，应当明白，所公开的实施例仅是本发明的示例，它们可以以各种形式来体现。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应当被解释为限制性的，而仅作为权利要求的基础，并且作为用于教导本领域内的普通技术人员在实际上任何适当地详细的结构中不同地采用本发明的代表性基础。进一步地，在此使用的术语和短语不意在成为限制性的；而是用于提供本发明的可理解的描述。虽然说明书以限定被认为新颖的本发明的特征的权利要求结束，但是相信，通过结合附图考虑下面的描述，可以更好地理解本发明，在附图中，相同的附图标记被沿用。
在此使用的术语“一个”被定义为一个或不止一个。在此使用的术语“多个”被定义为两个或者不止两个。在此使用的术语“另一个”被定义为至少第二或者更多。在此使用的术语“包括”和/或“具有”被定义为包含(即，开放语言)。在此使用的术语“耦合”被定义为连接，虽然不一定直接连接并且不一定机械连接。在此使用的术语“大约”或者“大致”适用于所有的数值，不论是否明确地指示。这些术语通常指的是本领域内的技术人员将认为与所列举的值等同(即，具有相同的功能或者结果)的数目的范围。在许多情况下，这些术语可以包括被四舍五入为最近的有效数字的数目。在此使用的术语“程序”和“软件应用”等被定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。“程序”、“计算机程序”或者“软件应用”可以包括子例程、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用、小应用程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库/动态负载库和/或设计用于在计算机系统上执行的其他指令序列。
本发明的实施例有利地在没有发射机活动的任何时间使用MIMOWCD的发射LO。通过将发射LO移位到所述两个接收信道中的一个，WCD能够调谐到不同的频率、频带或者带宽，并且在多接入点(AP)/基站(BS)背景中使用多接收机设备的宏分集。除了他们的通常功能(接收机分集、MIMO等)之外，分集接收机还可以用于加速对相邻小区的搜索和其他无线电接入技术(RAT)。
本发明利用MIMO移动WCD，MIMO移动WCD实现用于支持单链路或者多链路模式的多个无线电前端，在多链路模式中，移动设备保持到多个不同AP/BS(不一定使用同一技术)的多个链路。有利的是，RF前端可以容易地以最少的复杂度增加从一个模式转换到另一个(MIMO/多链路)。换句话说，本发明仅通过对RF前端的略微修改就将传统的RF前端的效用从纯MIMO功能扩展到MIMO/多链路功能。
系统图
下面的附图将有助于理解本发明。现在转向图1，图1示出了根据本发明的网络100的一个实施例的图。WCD 102被图示，WCD 102与第一基站(BS)子系统104进行通信以链接到其他WCD 103。BS是负责便利WCD 102和网络100之间的无线通信的网络100的部分。如本领域中公知的，BS 104在BS 104附近建立服务区域，以支持无线移动通信。在使用例如WiMAX或者WiFi的无线局域网(WLAN)的情况下，BS被称为接入点(AP)。
每个BS 104包含收发信机装备，收发信机装备包括耦合到天线106的发射机和接收机，用于发射和接收无线电信号，并且每个BS 104负责向通常称为“小区”的区域提供服务。在示例性网络100中，第一BS104向第一小区108提供服务。
网络100还具有至少一个其他BS 110，BS 110服务于与第一BS 104服务的区域不同的地理区域或者小区112。因此，当WCD 102在第一小区108中时，它从第一BS 104接收服务。同样，当WCD 102在第二小区112中时，它从第二BS 110接收服务。
大多数覆盖区域被建立使得WCD 102能够从一个BS接收服务，并且在离开由该BS服务的小区之前，建立到第二BS的连接。换句话说，大多数网络100被建立使得他们的覆盖区域重叠。在图1中在小区108和112之间示出了这种重叠112。
在电信中，分集方案指的是一种用于通过利用具有不同特性的两个或者更多个通信信道来改善信号的可靠性的方法。分集是基于独立信道体验不同的衰落和干扰水平的事实，并且在对抗衰落和共信道干扰和避免错误突发上扮演重要角色。同一信号的多个版本可以被发射和/或在接收机中被接收和组合。如果天线在远距离处，例如在不同的蜂窝基站地点或者WLAN接入点，则这被称为宏分集。
参见图1的网络，WCD 102可以从第一BS 104和第二BS 110两者接收宏分集信号，或者从在网络100中的任何其他BS接收分集信号。本发明的实施例在发射机未使用的状况下将发射机LO转向接收机中的一个，自动地从作为与单个BS 104的通信的MIMO操作转换到独立地利用每个接收机，使得每个能够与单独的BS 104(或者当在WLAN覆盖范围中时的单独接入点)进行通信。在多链路配置中的所述至少两个MIMO接收机的使用在此被称为MIMO/SISO(单输入单输出)模式，在多链路配置中WCD 102同时保持到不同AP/BS的多个链路。
移动发射机
图2示出了根据本发明的示例性实施例的、具有分集收发信机200的WCD 102的框图。分集收发信机200具有发射机201，发射机201具有发射天线203。收发信机200还具有：第一接收机202，第一接收机202具有对应的第一天线204；以及第二收发信机206，第二收发信机206具有对应的第二天线208。如在图4的示意图中将示出的，分集收发信机200的接收天线204、208可以不相关。在一个实施例中的WCD 102是码分多址(CDMA)蜂窝电话。诸如蜂窝调制解调器、具有无线接口的个人数字助理(PDA)、寻呼器和其他设备的替代WCD可以替换所示的蜂窝电话。另外，诸如GSM、GPRS、UMTS、WiMAX和LTE的其他无线电接入技术可以替换在WCD 102中的CDMA。WCD 102包括基带电路210、微处理器212、控制器214和用户接口216，所述用户接口216包括诸如键盘、显示器、扬声器和麦克风的部件。
另外，WCD 102包括存储块218。存储块218可以被实现为存储器，所述存储器不意在从WCD 102被拆卸；用户接口模块(UIM)；可拆卸的用户接口模块(RUIM)，或者实现为另一类型的存储单元。存储块218包括增强的优选漫游列表(PRL)224，增强的PRL 224包括至少一个移动国家代码(MCC)，并且具有或者不具有可选移动网络代码(MNC或者IMSI_11_12)。增强的PRL 224还可以包括系统标识符(SID)，并且具有或者不具有可选网络标识符(NID)。这些代码被称为MCC/MNC和SID/NID。
在存储块218中的其他存储器可以包括随机存取存储器(RAM)220和只读存储器(ROM)222。接收机202、206当在非分集模式中时，可以采用在不同频率和/或不同协议下的通信。
在存储块218中的其他存储器可以包括随机存取存储器(RAM)220和只读存储器(ROM)222。接收机202、206当在非分集模式中时可以使用在不同频率和/或不同协议的通信。
WCD收发信机
图3示出了现有技术收发信机300的示意图。现有技术收发信机300包括收发信机302、第一接收机304和第二接收机306。收发信机302具有发射天线308。天线308是辐射电磁波使用的阻抗匹配的设备。天线308的功能是用于将传播介质的阻抗“匹配”到源WCD 102，所述传播介质通常是空气或者自由空间。因此，发射天线308在从一对混频器310和312接收到信号之后将所述信号发射到空中。混频器310和312每个被单个LO 316驱动，并且彼此异相90度。
现有技术的收发信机300还包括：第一接收天线318，第一接收天线318耦合到第一接收机304的第一混频器320和第二混频器322；以及，第二接收机天线324，第二接收机天线324耦合到第二接收机306的第一混频器326和第二混频器328。从单个LO 330驱动接收机304和306。单个LO 330的输出被馈送到一对90度的混合体332和334。混合体332彼此异相90度地驱动混频器320和混频器322，并且混合体334彼此异相90度地驱动混频器326和混频器328。
因为从同一LO 326驱动两个接收机，因此两个接收机在同一频率上操作。LO 326的这种共享意指接收机不能用于调谐到不同的频率、频带或者带宽。换句话说，现有技术的配置未能在多接入点(AP)/基站(BS)背景中使用多接收机设备的宏分集。
例如基于在802.11n标准中定义的空时码的MIMO传输要求较长的物理层前导，以便使得接收机能够估计在发射/接收天线的每个之间的信道脉冲响应。对应的开销是重要的，特别是对于小数据包的通信而言，诸如在因特网协议语音(VoIP)通信的背景中出现的那些。
如果目标是以最小的发射能量水平来发射给定的数据包，则预期在VoIP的情况下，经常更好的是，以更高的发射功率使用SISO(单输入单输出)模式，以便全局发射能量与MIMO情况相同，即，从功率预算的角度看，MIMO传输不总是最佳选择。
具体地，对于VoIP呼叫，在许多现代标准中提出的MIMO无线电系统不适应用户的需要。在MIMO系统中校准信道需要比在单天线系统中更长的前导。当要发射的数据分组的有效负荷小时，前导本身支配空中活动。在这种情况下，以较低的数据速率使用短前导来使用单天线模式比使用高级的高数据速率的MIMO模式更好，因为在空中的时间将更短。这是在MIMO系统上使用VoIP中出现的情况。
在用户和/或环境移动的移动背景中，突然的遮蔽效应是常见的，例如，当设备围着角落移动或者汽车围着设备移动时。这经常导致通信中的重复中断。然而，用户需要当一个链路中断时将提供无缝切换的移动语音通信硬件和技术。独立地使用两个接收机而不添加专用接收LO的能力将是有益的。
共享发射(TX)LO的WCD收发信机
图4示出了本发明的收发信机400的示例性实施例的示意图。该示意图示出了存在用于向近处的BS/AP发射信号的发射机201以及用于MIMO分集接收和MIMO/SISO独立操作的第一接收机202和第二接收机206。与在图3中所示的收发信机302类似，收发信机400包括发射天线203，发射天线203耦合到发射机201。发射天线203从一对混频器410、412接收信号，并且向空中辐射电磁波。混频器410、412每个被单个LO416驱动，并且彼此异相90度。
收发信机400还包括：第一接收天线204，第一接收天线204耦合到第一接收机202的第一混频器420和第二混频器422；以及第二接收机天线208，第二接收机天线208耦合到第二接收机206的第一混频器426和第二混频器428。从单个LO 430驱动接收机202、206。单个LO 430的输出被馈送到一对90度的混合体432和434。混合体432彼此异相90度地驱动混频器420和混频器422，并且混频器434彼此异相90度地驱动混频器426和混频器428。
本发明的收发信机400有利地还包括传导信号路径436，传导信号路径436在发射机201未使用期间将发射机LO 416直接地耦合到第二接收机206，同时，将接收机LO 430从第二接收机206解除耦合。收发信机400由此向每个接收机202、206提供其自己的LO，并且允许每个接收机进行独立的操作。
更具体地，信号路径436具有第一开关438，第一开关438位于发射机201的发射LO 416和第二接收机206之间。当开关438处于闭合位置时，如图4中所示，创建了从发射机201的发射LO 416直接到第二接收机206的90度混合体434的通信路径。替代地，当开关428在打开位置时，发射机201的发射LO 416被直接地应用到发射机201的90度混合体431。当然，在其他电路布置中，第一开关438可以在与在此所述的状态相反的状态中操作。
信号路径436还包括第二开关440。信号路径436的第二开关440当如图4中所示处于打开位置时将发射LO 416从第二接收机206断开，同时将其保持连接到第一接收机202。第二开关440向第一接收机202提供其自己的振荡器，由此允许第一接收机202被调谐到与被LO 416驱动的第二接收机206不同的频率、频带或者带宽。换句话说，图4的电路配置400有利地通过提供两个独立的接收机来在多接入点(AP)/基站(BS)背景中使用多接收机设备的宏分集。第一开关438和第二开关440形成开关组件。当然，在其他电路配置中，第二开关440可以在与在此所述的状态相反的状态中操作。在其他电路配置中，第一开关438和第二开关440可以被体现在单个开关中，所述单个开关在开关操作时，打开接收LO 430和第二接收机206之间的电路径，并且闭合发射LO 416和第二接收机206之间的路径，并且反之亦然。第一开关438和第二开关440还可以被体现在不止两个开关中。
图4的电路可以用于任何低速率应用，诸如VoIP，其中，用于信道估计所需要的MIMO前导的开销超过对于所述应用需要发射的数据。更具体地，由发射LO 416使能的第二接收机206可以用于扫描新接入点/BS的频率要转换到的频率，然后与新接入点/BS相关联，并且准备好当主要系统故障或者在范围之外时充当用于VoIP链路的主要连接。
通过有利地利用发射LO 416，本发明避免了第二接收LO的添加。从复杂性和成本的角度看，发射LO的使用具有很大的益处。
图5示出了根据本发明的实施例的、用于使用图1的WCD 102的收发信机200的处理流程图500。可以使用在图2中所示的收发信机200的微处理器212中的软件来实现这个处理500。这个实施例示出了两个CDMA接收机；然而，这些教导可以被扩展成使用不止两个接收机以及除了CDMA之外的接收技术。
流程图500在步骤502在第一开关状态中开始，在第一转换状态中，传导路径436的第一开关438打开，并且第二开关440闭合。打开的第一开关438打开从发射LO 416到第二接收机206的传导路径，并且将发射LO 416从第二接收机206解除耦合。闭合的第二开关440将接收LO 430耦合到第二接收机206。两个接收机202、206现在相关，并且将以同一频率操作。
步骤504确定WCD 102是否处于不立即要求使用发射机201的模式中。发射机201的LO 416可以用于独立于其他接收机来操作接收机中的一个并且专用信道接收不变差的情况的示例包括初始小区搜索、在空闲模式期间的相邻小区搜索、空闲时隙/帧或者压缩的模式间隙、空闲模式、在业务模式中的相邻小区监视间隙、具有服务接收的业务模式、空闲模式预占情况、前台扫描模式情况、多媒体广播多播服务(MBMS)和其他。如果步骤504确定需要发射机201的使用，则流程返回到步骤504，直到步骤504的结果改变。
然而，即使WCD 102可以在不要求立即使用发射机的模式中操作，覆盖也应当足够使得独立地操作的两个接收机中的至少一个能够接收可靠的信号。因此，步骤506确定WCD 102是否正在经历不良覆盖。将针对图6来展开不良覆盖确定步骤506。
如果WCD 102没有经历不良覆盖，则在步骤508中，进入第二转换状态，其中，第一开关438将发射LO 416耦合到第二接收机206，并且第二开关440将接收LO 430从第二接收机206解除耦合。每个发射机202、206现在可以用于定位可用的小区服务。在步骤510中，WCD 102根据WCD 102的模式来使用第二接收机206用于前台或者后台扫描。注意到，“第二接收机”仅是除了第一接收机之外的任何接收机。因此，如果WCD 102处于良好覆盖时，接收机202、206都将独立地扫描信道以找到服务，尽可能迅速地完成列表。
如果WCD 102正在经历不良覆盖，如在步骤506中确定，则步骤512使得或者保证WCD 102处于与步骤502相关地描述的双接收机模式中。步骤514使用第二接收机206用于分集，以最大化WCD 102拉入边缘信号的能力。当然，还需要第一接收机202用于分集接收。
定期地，步骤510和步骤514返回到步骤504，以重新评估WCD 102的模式和覆盖情况。因为WCD 102可以是改变的通信模式或者状态，并且还可以是改变的地理位置，所以网络可能经历不同的加载状况，并且/或者WCD 102的环境可能是可变的。定期模式和覆盖重新确定允许处理500更有效地部署第二接收机206用于分集接收以改善覆盖或者用于扫描以减少电流损耗。注意到，覆盖重新确定的定期性可以根据例如触发(例如，在步骤510中，第二接收机已经完成了对预订数目的信道的扫描)、可以取决于WCD 102在什么模式(例如，空闲模式或者业务模式)中的经去的时间段或者覆盖的“不良”而改变。可以通过处理器212识别模式改变来激励模式重新确定。
图6示出了根据本发明的一个实施例的用于确定不良覆盖的流程图506。步骤602开始不良覆盖确定。步骤604使用一个接收机(诸如在图2和4中所示的第一接收机202)，并且步骤606在第一预定时段T1上使用所述一个接收机来收集统计SI。取决于实现，统计S1可以是分组消除率、帧消除率、比特误差率、载波信道的平均功率与总的信号功率的比率(EC/IO)、每比特能量与噪声的比率(EB/NO)、接收到的信号强度指示(RSSI)、其他统计、一个或多个统计的改变率或者统计的组合。
在收集了统计S1后，步骤608使用两个接收机(诸如在图2和4中所示的第一接收机202和第二接收机206)，并且步骤610在第二预定时段T2上使用两个接收机收集统计S2。统计S2应当是与统计S1相同类型的统计，使得可以比较它们。第二预定时段T2可以等于或者不同于第一预定时段T1。
步骤612比较两个统计S1和S2。如果统计S2比统计S1大得多，则步骤616确定WCD 102正在经历不良覆盖。如果统计S2不比统计S1大得多，则步骤614确定WCD 102正在经历可接受(即，非不良)覆盖。可以使用绝对数目(例如，S1小于预定值，并且S2大于预定值)、算术比(例如，S2是S1的3倍的多)、对数比或者取决于所收集的统计的类型以及多个接收机的灵敏度和功率效率的其他比较来实现所述“大得多”的确定。
图7示出了在图5的步骤504中确定的WCD 102模式中的一个是空闲模式的处理流。在空闲模式期间，WCD 102没有处于呼叫中，因此发射机201未使用。在该模式中，WCD 102监视系统的各个控制信道。在步骤702中，WCD 102在空闲模式中，并且第一接收机(诸如在图2和4中的接收机202)监视系统的控制信道。步骤704确定WCD 102正在经历的覆盖质量。可以使用图6中所示的流程图506来实现步骤704。
如果WCD 102正在经历足够的覆盖，则在步骤706中，第一开关438将发射LO 416耦合到第二接收机206，并且第二开关440将接收LO 430与第二接收机206解除耦合。每个发射机202、206现在可以独立地被使用。然后，步骤708使用第二接收机用于后台扫描，而第一接收机继续监视适当的控制信道。
如果步骤704确定WCD 102正在经历不良覆盖，则在步骤710中，第一开关438将发射LO 416从第二接收机206解除耦合，并且第二开关440将接收LO 430耦合到第二接收机206。发射机202、206现在被同一LO 430驱动。步骤712使用第一接收机和第二接收机(诸如在图2和4中的接收机202和206)用于分集接收。
步骤708和步骤712定期地流回步骤704，以重新确定覆盖情况。可以通过在信道统计(诸如RSSI)、寻呼消息错误或者定时器中的改变来引起返回步骤704。
图8示出了在图5的步骤504中确定的WCD 102模式中的一个是业务模式的处理流800。在业务模式期间，第一接收机(诸如在图2和4中的接收机202)处于呼叫中，并且被调谐到特定业务信道，并且接收或者预期接收信号。步骤802使得WCD 102处于业务模式中，并且第一接收机被调谐到业务信道。步骤804确定WCD 102是否正在经历不良覆盖。可以使用图6中所示的流程图506来实现步骤802。
如果WCD 102正在经历不良覆盖，则在步骤806中，第一开关438将发射LO 416从第二接收机206解除耦合，并且第二开关440将接收LO430耦合到第二接收机206。发射机202、206现在被同一LO 430驱动。步骤808使用第二接收机206用于在业务信道上的分集接收。当然，第一接收机也用于分集。
如果WCD 102没有经历不良覆盖，则在步骤810中，第一开关438将发射LO 416耦合到第二接收机206，并且第二开关440将接收LO 430从第二接收机206解除耦合。每个发射机202、206现在可以独立地被使用。然后，步骤812使用第二接收机用于后台扫描，同时第一接收机被定时到业务信道。如果后台扫描不是必要的，则第二接收机可以被断电以节省电力。
步骤808和步骤812定期地流回步骤804以重新确定覆盖情况。可以通过在信道统计(诸如RSSI)、寻呼消息误差或者定时器中的改变来引起返回到步骤804。
图9示出了根据本发明的实施例的、用于使用图4的收发信机400的流程图900。图9的流程在初始小区前台扫描模式中被定制到WCD 102。在这个模式中，WCD 102的接收机都不在空闲模式中或者业务模式中。通常，当WCD 102被加电或者WCD 102已经遇到了不能定位任何信号并且因此不能预占空闲模式中的系统的情况时，出现前台扫描模式。
流程在步骤902开始，并且直接地移动到步骤904，其中，WCD 102进入前景扫描模式。这通常当所述单元被加电并且需要找到服务时发生。在步骤906中，WCD 102生成用于找到服务的扫描列表。在步骤908中，第一开关438将发射LO 416耦合到第二接收机206，并且第二开关440将接收LO 430从第二接收机206解除耦合。每个发射机202、206现在可以用于定位可用的小区服务。
在步骤910中，WCD 102的第一接收机202扫描在所述列表上的第一信道。如果如步骤912确定的获取了信道，则WCD 102在步骤914中将确定是否允许预占该信道。如果允许WCD 102预占最近获取的信道，则步骤916将WCD 102转换到空闲模式，并且前台扫描结束。如果步骤914确定未允许WCD 102预占新获取的信道，则流程继续到步骤918，并且WCD 102将该信道标记为已扫描且未允许。在步骤920中，WCD102确定在所述列表上是否剩余要被扫描的其他信道。
如果步骤912确定不能获取已扫描的信道，则步骤922将该信道标记为分集扫描候选，并且WCD 102将进行到步骤920。如果剩余要扫描的信道，则流程返回到步骤910。此时，接收机202、206的任何空闲者将扫描在列表上的下一个信道。因此，WCD 102将使两个接收机独立地从扫描列表扫描信道，以搜索要预占的系统。
一旦已经使用单个接收机一次扫描了在扫描列表上的所有信道，则流程继续到步骤922，其中，第一开关438将发射LO 416从第二接收机202解除耦合，并且第二开关440将接收LO 430耦合到第二接收机202。两个接收机202、206现在相关，并且将以同一频率操作。
由于所述两个接收机再次共享接收LO 430，所以在步骤924中，WCD 102使用分集来扫描在上面的步骤922标记的任何分集信道候选。虽然未示出，但是注意到，如果没有分集信道候选，则流程将跳到步骤930。如果至少一个信道被标记用于分集扫描，则步骤924将使用两个接收机202、206从分集候选列表扫描信道。步骤926确定是否获取了信道。如果未获取信道，则流程继续到步骤928，以确定在所述列表上用于分集扫描的另一个分集候选信道是否可用。如果存在另一个分集候选信道，则流程继续到步骤924，并且扫描在列表上的下一个分集候选信道。
如果在步骤926获取了信道，则在步骤932中WCD 102确定它是否可以预占该信道。如果WCD 102可以预占那个信道，则流程继续到步骤934，其中，WCD 102预占该信道，并且转换到空闲模式。如果未允许WCD 102预占该信道，则流程进行到步骤928。
在步骤930，已经用单个接收机或者MIMO分集扫描了所有的信道或者未找到任何服务。此时，取决于支配WCD 102的系统选择的规则，所述单元可以建立新扫描列表，并且从步骤906重新开始所述处理，或者它可以在重新尝试找到服务之前等待一段时间。
因此，本发明的WCD 102在发射机停用期间使用发射机LO 416与接收LO 440组合地独立驱动两个接收机202、206，以扫描列表来尽可能快地找到服务，并且然后重新扫描原来使用分集未找到的信道，以最大化接收信号的能力。可以使用交织单工和分集扫描的其他方法。
如上参考图9所述的初始小区搜索潜在地加速初始小区同步，并且减少预占信道所需要的时间。在每个基站的帧同步之前的独立接收机202、206的使用是有利的，因为通常在同步之前分集的益处受限，并且将不能预期来自两个天线204、208的信号的相关。在有限的分集益处的情况下，独立地使用接收机应当加速不同频带和/或RATS(2x的一阶估计)的搜索。本发明还可以被用作使能器，用于将当前使用的温度补偿的晶体振荡器替换为不太昂贵的和更大频率容差的晶体。在一个实施例中，这是通过使用两个接收机202、206以不同的频率偏移来执行的，以更有效地覆盖基准振荡器的容差。
本发明的实施例有利地用于MBMS模式，其中，不需要强信号，因此不需要分集。在这些模式中，在MBMS接收期间的上行链路受限，并且发射LO 416可以在大部分时间用于第二接收LO。第二接收机202可以用于监视其他MBMS或者单播小区。
图10示出了根据本发明的示例性实施例的、用于确定何时在MIMO和MIMO/SISO模式之间改变的算法。在这个实施例中，该算法是基于WCD 102当前支持的应用的需要。在本发明的一个示例性实施例中，在连接到MIMO和MIMO/SISO系统的协议栈中执行所述改变/转移。这个协议栈可以像在流控制传输协议(SCTP)中那样以多归属的方式执行系统的集束，或者可以对于每个系统有独立的协议栈。如图5和6的处理流程图中所示，所述算法在两种情况下将略微不同。
如果应用看到通过SCTP协议编组的单个协议栈，则情况对于所述应用是透明的，并且可以完全在协议栈中进行将MIMO系统分成多链路MIMO/SISO系统或者将所述MIMO/SISO系统重组到单个MIMO系统中的处理。
现在参见图10，本发明的处理的一个示例被图示，并且在步骤100从以MIMO/SISO配置的系统开始。流程直接地移动到步骤1002，其中，WCD 102用固定窗口时间来平均在移动平均中的瞬时数据速率要求。这个步骤平滑了在数据速率上的任何峰值。所述窗口大小可以例如是100毫秒到1秒。
步骤1004确定窗口数据速率要求(上行链路和下行链路两者)是否大于极限Rupper。如果回答为“是”，则在步骤1006中，MIMO/SISO系统被重组到单个MIMO系统中，并且在步骤1008中，从SCTP束去除失效接口。然后，流程返回到步骤1002。
然而，如果窗口数据速率要求(上行链路和下行链路两者)不大于极限Rupper，则步骤1010确定窗口数据速率要求是否小于极限Rlower，Rlower将小于Rupper。在Rupper和Rlower之间的距离防止所述设备迅速地在模式之间转换。如果对步骤1010的回答为“是”，则在步骤1012中，MIMO系统保持或者被分成多个MIMO/SISO配置。在步骤1014中，SCTP协议将用于将新接口添加到束中，并且流程返回步骤1002。
如果所述新接口被呈现为对于所述应用的单独接口，则将要求所述应用本身使用多个接口，并且能够对网络路由和多归属上的改变做出反应。然而，必须仍然在协议栈本身内确定用于确定是使用MIMO还是多MIMO/SISO系统的算法，因为该决定是基于总的数据速率要求，而不是单个应用的要求。然后，所述处理是在图11中所示的处理。
图11的流程在步骤1100以MIMO/SISO配置的系统开始，并且直接移动到步骤1102，其中，WCD 102用固定的窗口时间来平均在移动平均中的瞬时数据速率要求。这个步骤平滑了数据速率中的任何峰值。窗口大小可以是例如100毫秒到1秒。可以通过将MIMO/SISO接口的数据速率要求重组到单个品质因数中来执行这个步骤。
步骤1104确定窗口数据速率要求(上行链路和下行链路两者)是否大于极限Rupper。如果回答为“是”，则在步骤1006中，MIMO/SISO系统被重组到单个MIMO系统中。在步骤1108中，在核心中禁用失效接口，并且在步骤1110中，应用观察到不再存在失效接口，并且在剩余的MIMO接口上重组其业务。然后，流程返回到步骤1102。
替代地，如果对步骤1104的回答为“否”，则流程移动到步骤1111，其中，确定窗口数据速率要求(上行链路和下行链路两者)是否小于极限Rlower，Rlower将小于Rupper。如果回答为“否”，则流程返回步骤1102。然而，如果对步骤1111的回答为“是”，则流程移动到步骤1112，并且所述单元保持或者被转换到MIMO/SISO配置。然后，所述应用在步骤1114中观察可以被使用的新网络接口已经出现，并且重新配置本身以在所有接口上路由其业务。
在IEEE 802.11n CSMA方案中，由WCD 102使用的模式被WCD102选择，并且可以在逐个分组的基础上被改变。因此，如果从MIMO/SISO模式选择适当的调制，则在从所述终端起的上行链路上没有丢失。如果在接入点基于信道和接收到的信号强度指示(RSSI)测量来选择其调制的时间与发送下行链路分组的时间之间发生了模式改变，则下行链路调制可能引起问题。对于VoIP应用，每20毫秒发送分组，因此如果所述终端在接收到VoIP分组后不久改变其模式，则存在大量时间来重新测量下行链路信道。
对于IEEE 802.16系统，所述终端可以仅通过请求新资源分配来改变其模式。这发生在802.16帧的结尾的竞争时隙中，它通常是5毫秒长。因此，在最差的情况下，至少有10秒的容限来允许在上行链路/下行链路调制中发生改变，以保证不丢失任何分组。还可以应用在要发送的分组之间有合理的延迟的其他低速率应用(它通常全部是低速率应用)。
结论
刚刚已经描述了本发明的实施例，这些实施例有利地使得发射机LO能够在发射机未使用的时间期间被移位到在多接收机设备中的第二接收机。将发射机LO转向第二接收机有效地在MIMO模式(在单载波频率上操作)和具有不同链路的多链路模式(在不同的载波频率上操作)之间转换所述设备。在MIMO和MIMO/SISO模式之间的选择是基于所需要的所述应用的数据速率和相关联的MIMO信道估计开销。在低数据速率的状况下，本发明的通信方案允许在多个链路(即单独MIMO信道)上发送冗余数据，以提供冗余链路，冗余链路可以用于在一个信道上的链路丢失的情况下保证通信的连续性。根据用户的背景，可以在下面两类操作模式之间进行选择：
1.到单个AP/BS的MIMO链路——在链路的突然中断和/或变差不可能的静态背景中，这预期是优选的；以及
2.MIMO/SISO多链路配置——其中，WCD同时保持到不同的AP/BS的多个链路。预期固有的宏分集在可能发生链路的突然中断和/或变差的移动情况下是有利的。在实际背景中，预期WCD支持两个或者三个天线。
非限定性示例
在说明书中对“一个实施例”或者“示例性实施例”的引用意指与所述实施例相关地描述的特定特征、结构或者特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书中各处的短语“在一个实施例中”或者在“示例性实施例”中的出现不一定都指的是同一实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式来组合所述特定特征、结构或者特性。而且，这些实施例仅是在此的创新教导的许多有利使用的示例。通常，在本申请的说明书中进行的描述不一定限制各个要求保护的发明中的任何一个。而且，一些陈述可能适用于一些发明特征，但是不适用于其他发明特征。通常，除非另外指示，单数元素可以是复数的，并且反之亦然，而不丧失一般性。
可以以硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现本发明。任何种类的计算机系统——或者诸如微处理器212的适于执行在此描述的方法的其他装置——是合适的。硬件和软件的典型组合可以是具有计算机程序的通用计算机系统，所述计算机程序当被加载和执行时控制所述计算机系统以便执行在此所述的方法。
本发明还可以嵌入计算机程序产品中，所述计算机程序产品包括使得能够实现在此所述方法的所有特征，并且当被加载到计算机系统中时能够执行这些方法。计算机程序意指或者在本上下文中的计算机程序意指以任何语言、代码或者表示的一组指令的任何表达，所述一组指令意在使得具有信息处理能力的系统直接地或者在以下中的任一个或者两者之后执行特定的功能：a)转换成另一种语言、代码或者表示；以及b)以不同的材料形式再现。
每个WCD 102除其他之外可以包括一个或多个微处理器212和至少一个计算机可读介质，所述至少一个计算机可读介质允许微处理器212读取数据、指令、消息或者消息分组和其他计算机可读信息。所述计算机可读介质可以包括非易失性存储器，诸如ROM、闪速存储器、盘驱动器存储器、CD-ROM、SIM卡和其他永久存储器。另外，计算机介质可以包括例如易失性磁存储器，诸如RAM、缓冲器、缓存存储器和网络电路。
在此使用的术语程序和软件应用等被定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序或者软件应用可以包括子例程、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用、小应用程序、小服务程序、源代码、对象代码、共享库/动态负载库和/或设计用于在计算机系统上执行的其他指令序列。
虽然已经图示和描述了本发明的各个实施例，但是将清楚的是，本发明不限于此。在不偏离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域内的技术人员可以想到各种修改、改变、变化、替换和等同物。

Claims (20)

1.一种多接收机无线通信设备，包括：
发射机；
发射振荡器，所述发射振荡器通信地耦合到所述发射机；
第一接收机；
第二接收机；
接收振荡器，所述接收振荡器通信地耦合到所述第一接收机；以及，
开关组件，所述开关组件具有
第一状态，在所述第一状态中，所述接收振荡器耦合到所述第一接收机和第二接收机；以及
第二状态，在所述第二状态中，所述接收振荡器从所述第二接收机解除耦合，并且所述发射振荡器耦合到所述第二接收机。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备，进一步包括：
处理器，所述处理器在操作中用于当所述开关组件处于所述第二状态中时，彼此独立地操作所述无线通信设备的所述第一接收机和所述第二接收机。
3.根据权利要求1所述的无线通信设备，进一步包括：
处理器，所述处理器在操作中用于：
识别所述无线调整设备的通信模式；以及
响应于识别出至少暂时未利用所述发射机的通信模式而将所述开关组件置于所述第二状态。
4.根据权利要求3所述的无线通信设备，其中，至少暂时未利用所述发射机的所述通信模式是以下各项中的至少一个：
初始小区搜索；
空闲模式；
在业务模式中的相邻小区监视间隙；
相邻小区模式的多媒体广播多播服务监视；
单播小区模式的多媒体广播多播服务监视；以及
业务接收。
5.根据权利要求3所述的无线通信设备，其中，所述处理器进一步在操作中用于：
确定可接受覆盖条件和不良覆盖条件中的至少一个；以及
响应于确定可接受覆盖条件而将所述开关组件置于所述第二状态。
6.根据权利要求5所述的无线通信设备，其中，所述处理器进一步在操作中用于：
响应于确定不良覆盖条件而将所述开关组件置于所述第一状态。
7.根据权利要求5所述的无线通信设备，其中，所述处理器进一步可操作用于：
操作所述第一接收机并且收集第一覆盖统计；
操作所述第一接收机和所述第二接收机并且收集第二覆盖统计；
如果所述第二覆盖统计超过所述第一覆盖统计，则确定所述不良覆盖条件的存在；以及
如果所述第二覆盖统计小于所述第一覆盖统计，则确定所述可接受覆盖条件的存在。
8.根据权利要求1所述的无线通信设备，进一步包括：
处理器，所述处理器在操作中用于：
对接收数据的速率进行采样；
将所述接收数据的速率与阈值相比较；以及
响应于所述接收数据的速率小于所述阈值而将所述开关组件置于所述第二状态。
9.根据权利要求8所述的无线通信设备，其中：
所述接收数据的速率是在固定时段上平均的瞬时数据速率。
10.根据权利要求8所述的无线通信设备，其中，所述处理器进一步在操作中用于：
响应于所述接收数据的速率数据小于所述阈值而向SCTP束添加至少一个新接口。
11.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述开关组件包括：
第一开关，所述第一开关具有：
第一位置，所述第一位置将所述接收振荡器耦合到所述第二接收机；和
第二位置，所述第二位置将所述接收振荡器从所述第二接收机解除耦合；以及
第二开关，所述第二开关具有：
第一位置，所述第一位置将所述发射振荡器耦合到所述第二接收机；以及
第二位置，所述第二位置将所述发射振荡器从所述第二接收机解除耦合。
12.根据权利要求11所述的无线通信设备，其中，所述第一开关的所述第一位置和所述第二开关的所述第二位置基本上重合。
13.一种用于在多接收机无线通信设备中转换接收机操作的方法，所述方法包括：
确定无线通信设备的发射机状态，所述无线通信设备具有：
发射机；
发射振荡器，所述发射振荡器通信地耦合到所述发射机；
第一接收机；
第二接收机；以及
接收振荡器，所述接收振荡器通信地耦合到所述第一接收机和所述第二接收机；以及
响应于确定所述发射机状态至少暂时地不利用所述发射机，将所述接收振荡器从所述第二接收机解除耦合并且将所述发射振荡器耦合到所述第二接收机。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
响应于确定所述发射机状态至少暂时未利用所述发射机，来彼此独立地操作所述无线通信设备的所述第一接收机和所述第二接收机。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，至少暂时未利用所述发射机的所述通信模式是以下各项中的至少一个：
初始小区搜索；
空闲模式；
在业务模式中的相邻小区监视间隙；
相邻小区模式的多媒体广播多播服务监视；
单播小区模式的多媒体广播多播服务监视；以及
业务接收。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
确定可接受覆盖条件和不良覆盖条件中的一个；以及
仅响应于确定可接受覆盖条件，而执行所述耦合步骤和所述解除耦合步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
用所述第一接收机收集第一覆盖统计；
用所述第一接收机和所述第二接收机收集第二覆盖统计；以及
如果所述第二覆盖统计小于所述第一覆盖统计，则确定所述可接受覆盖条件的存在。
18.一种用于控制在无线通信设备中的分集接收机的方法，所述方法包括：
定义第一数据速率阈值；
确定无线通信设备正在接收的数据的速率；以及
响应于接收数据的速率小于所述第一数据速率阈值而将所述第一接收机和第二接收机从分集模式转换到独立接收机操作模式。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
定义第二数据速率阈值，所述第二数据速率阈值大于所述第一数据速率阈值；
响应于所述数据速率大于所述第二数据速率阈值而将所述第一接收机和第二接收机从所述独立接收机操作模式转换到所述分集模式。
20.根据权利要求18所述的无线通信设备，进一步包括：
响应于所述接收数据的数据小于所述第一阈值而向SCTP束添加至少一个新接口。
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