CN102264122B - 用于终端与无线通信网络的频率同步的方法和终端 - Google Patents

Abstract

用于终端与无线通信网络的频率同步的方法和终端。其技术要点包括：所述终端具有一个可用的与初始序列中每个频率相对应的功率谱，每一个功率值代表该频率被终端接收时的功率。所述终端执行以下步骤：-在初始序列中确定至少一个连续频率的第一范围，该第一范围与功率谱的一部分相对应，所述功率谱的这一部分表示在第一设定阈值下的功率变化。-尝试与所述的至少一个第一范围中的一个频率实现至少一次第一同步；-如果每次第一同步均失败，便获得一个调整序列，所述调整序列通过调整初始序列中所述至少一个第一范围中一个或者多个频率的位置或者通过删除初始序列的所述至少一个第一范围而得到；-尝试与调整序列中的至少一个频率实现第二同步。

Description

用于终端与无线通信网络的频率同步的方法和终端

技术领域

本发明涉及无线通信系统。

尤其属于无线通信终端与无线通信系统的多个频率中的一个频率的同步技术。

本发明的技术尤其能够但不限于应用到所有窄带无线通信系统（例如GSM，D-AMPS，TETRA/TETRAPOL 等其他类似的系统）。

术语“窄带无线通信系统”是指通信信道带宽通常在500kHz以下的系统。

广而言之，本发明能够应用于在被宽带无线通信系统或者其他任何宽带干扰影响的窄带无线通信系统中实现终端同步的所有情形（例如W-CDMA, UMTS, IS-95等其他类似的系统）。

术语“宽带无线通信系统”是指包含通信信道带宽通常大于500kHz的系统。

背景技术

接下来，通过遵循GSM标准的窄带无线通信系统的具体实例来阐述现有技术的缺陷。

GMS无线接入技术是用于语音与低容量数字数据传输，例如SMS（短信服务）短信消息或者MMS（多媒体信息服务）信息，的第二代移动电话技术。

一个由GSM网络的移动电话运营商提供服务的地区被分成若干小的区域，又称之为蜂窝小区。

每个小区对应一定数量的窄带频率信道（例如：GSM-P 900MHz频带包括124个双工信道，每一个信道的宽度是200KHz）。从与每个小区相对应的一系列频率通道中定义各自包含同步信道的信标信道（尤其是FCCH即频率矫正信道，SCH即同步信道，BCCH即广播控制信道），所述同步信道使无线通信终端能够检测到基站。

为了通信，无线通信终端与一个或者多个基站建立无线联系。然后，通信信号通过微波链路或者线路从基站传输至无线通信管理中心。

信标信道（亦即同步信道）由一个信标频率携带，一个被调制的恒功率信号在这个信标频率上不断被发送，使无线通信信道能够执行，例如，功率测量。

信标频率具有双重作用：一个模拟信标频率的作用（用于频率和时间调整以及功率测量）与一个数字信标频率的作用（向相应的小区提供“系统”信息）。

信标频率连续不断地发送出去（被相应的基站）并在特定的时隙上传输各种TDMA（时分多址）模式的数据，尤其是同步数据与公共陆地移动收费网络标识数据。

信标频率能够由一个ARFCN（绝对无线信道号）标识。

当无线通信终端开机或者处于待机状态或者当一个通信线路建立时，无线通信终端能够检测出不同小区的信标频率。

传统意义上讲，当一个GSM终端期望通过GSM网络通信时，它必须搜索一个信标频率并且将此信标频率解码（信标频率解码使该GSM终端确认其处于GSM网络的一个小区中）从而与产生这个信标频率的基站实现同步。

在所述同步的情况下，在第一阶段中，所述终端对其通过按照200kHz步进扫描整个GSM频带而得到的所有信标频率接受功率进行测量（例如包含与124个双工信道有关的124个可能的信标频率的从890MHz到915MHz的GSM-P 900MHz 频带）。在扫描操作的最后，终端获取一张GSM频带频率表以及与各频率分别相对应的功率值。因此，终端拥有一个相对应的功率谱10（如图1所示），一个功率值表示频率表中一个频率被终端接收的功率。在图1中，终端接收的信标频率的ARFCN号11描绘在x轴上，接收功率12的数值（以分贝表示）描绘在y轴上。

在第二阶段，终端整理被测量的信标频率，并将它们按照接收功率递减的顺序排列。

从而，终端获得一个按照接收功率递减顺序排列的信标频率分类。

之后，在第三阶段中，终端一个个试验按照接收功率递减顺序整理的信标频率，直到终端能够解码一个信标频率（即获取由信标频率传输的同步与标志数据）从而实现与该信标频率同步。

在有些情况下存在窄带无线通信系统被一个或多个宽带无线通信系统干扰。

例如，在美国，GSM系统被宽带无线接入系统（例如CDMA型宽带无线接入系统）干扰。从而，GSM频带的某些频率范围容易被用于CDMA无线接入系统。

在这样的情况下，传统同步技术的缺陷在于GSM终端将尝试从容易被用于宽带无线接入系统的频率中获取同步，尽管这些频率并不是GSM网络中的“真”信标频率，即，这些频率并不传输终端实现与GSM网络同步所需要的同步信息。因此，这就导致GSM终端在GSM网络的一个信标频率实现有效同步的时间损失。

例如，令一个GSM通信信道的宽度是200kHz，如果宽带无线接输入技术用于GSM频带的8MHz上，那么这个宽带无线接输入技术使用了GSM频带的40个频率（即8MHz/0.2MHz）。假设GSM终端在每次频率解码尝试上花费1.5s，那么在终端同步过程中尝试解码40个频率可能导致大约60s（即40×1.5s）的时间损失，而且甚至不可能实现同步。

然而，在移动通信中，无线通信终端与小区同步应尽可能迅速以便尽快向用户提供通信联系。

此外，在不能解码的信标频率上的解码尝试的另一个缺陷是会导致无线通信终端消耗不必要的能量，而无线通信终端需要节省这些对其可用的能量。

发明内容

本发明的目的，至少体现在一个实施例中，主要在于克服现有技术中的上述缺陷。

更具体地说，本发明至少在一个实施例的目的是提供一种减少无线通信终端与无线通信网络，如GSM网络，中一个小区基站实现同步所消耗时间的技术。换句话说，期望提供这样一种技术，通过该技术无线通信终端能够更加迅速地与小区基站取得同步。

本发明的另一个目的，至少在其一个实施例中，是提供这样一种技术，该技术在无线通信终端实现与小区基站同步的过程中减少无线通信终端的功率消耗。

本发明还有另一个目的，至少在其中一个实施例中，是提供一种实施简单、实现上述同步方法成本低廉的技术。

本发明的一个实施例提供了一种实现终端与无线通信网络频率有序初始序列中的一个频率同步的技术，所述终端具有一个相对应的可用的功率谱，对于这个初始序列中的每一个频率，功率值代表该频率被终端接收的功率。所述终端执行以下步骤：

-在初始序列中确定至少一个连续频率的第一范围，该第一范围与功率谱的一部分相对应，所述功率谱的这一部分表示在第一设定阈值下的功率变化；

-尝试与在所述的至少一个第一范围中的一个频率实现至少一次第一同步；

-如果每次第一同步均失败，便获得一个调整序列，所述调整序列通过调整初始序列中所述至少一个第一范围中一个或者多个频率的位置或者通过删除初始序列的所述至少一个第一范围而得到；

-尝试与调整序列中的至少一个频率实现第二同步。

本发明的这个实施例的一般原理主要是从网络的频率中确定那些对同步失败造成风险的频率（即在该频率点上终端几乎没有获得成功同步的可能性）或者将这些频率归到在初始序列中较低的级别中去（例如将那些终端几乎不可能与其成功实现同步的频率移至初始序列的末尾）或者从初始序列中将这些频率删除。

因此，建议确定一个或者多个频率的连续范围，每一个连续范围与功率变化在第一设定阈值以下的那部分功率谱相对应。因此，将功率比较连续的频率范围确定为与部分功率谱相关的第一频率连续范围可能是第一阈值的明智选择。然后，在这些第一频率范围的一个或者多个频率上尝试实现同步。在第一个实施例中，如果与一个第一频率范围的所有或部分频率同步失败，第一频率范围就从初始序列中删除。在第二个实施例中，如果与第一频率范围的所有或部分频率同步失败，第一频率范围中的频率在初始序列中的位置被调整。例如，这些频率被移至初始序列的末尾。

从而，一个终端被阻止与显示出存在同步失败风险的第一频率范围中的所有频率尝试同步。

从而，本发明的此实施例使得终端能够与网络中的频率更快地同步。

此外，本发明的此实施降低了终端与网络同步时的能量损耗。

优选地，所述至少第一同步尝试使用的频率与大于第二设定阈值的功率值相对应。

第二阈值的正确选择使得终端反映更加迅速，即能够更加快速地确定第一范围或者频率范围从初始序列中删除或者移至初始序列中较低级别的位置，与此同时同步尝试的次数也被减少。

从而同步尝试能够只在分别对应高功率值的频率点上执行（例如-80dBm以上）。

此外，根据一个有益特性来看，所述至少一个第一范围具有一个宽于第三设定阈值的带宽。

从而，第一同步的次数被减少了。

优选地，尝试至少一次第一同步的步骤包括以下步骤：

-在所述的至少一个第一范围内确定至少一个第二连续频率范围；

-在所述至少一个第二范围中的每一个频率上尝试第一同步。

因此，同步尝试是在第一频率范围中的一套（或多套）连续频率（被称为第二频率范围）上执行的。这使删除这个第一范围初始频率的决定具有可靠性。

根据一个有益特性来看，所述至少一个第二范围具有宽于第四设定阈值的带宽。

因此，第一同步尝试的次数被减少了。

优选地，所述无线通信网络遵循属于由GSM标准、D-AMPS标准与TETRA/TETRAPOL标准的组中的标准。

在另一个实施例中，本发明属于包含当所述程序在计算机上执行时用于执行上述方法(在其不同的实施例中的任意一个)的程序代码指令的计算机程序产品。

在另一个实施例中，本发明属于用于存储执行上述方法(在其不同的实施例中的任意一个)的包含计算机可执行指令的计算机程序的一种计算机可读存储装置。

本发明的一个实施例提供了一种终端，该终端包含与无线通信网络中的一个有序频率初始序列中一个频率实现同步的装置，该终端具有一个与初始序列中每一个频率相对应的可用的功率谱，功率谱中的一个功率值代表该频率被终端接收的功率。所述终端包括：

-用于在初始序列中确定至少一个连续频率的第一范围的装置，该第一范围与功率谱的一部分相对应，所述功率谱的这一部分表示在第一设定阈值下的功率变化。

-用于尝试与在所述的至少一个第一范围中的一个频率实现至少一次第一同步的装置；

-用于获得一个调整序列的装置，如果每次所述的第一同步均失败时该装置有效，所述调整序列通过调整初始序列中所述至少一个第一范围中一个或者多个频率的位置或者通过删除初始序列的所述至少一个初始序列的第一范围得到；

-尝试与调整序列中的至少一个频率实现第二同步的装置。

优选地，所述终端包括用于执行以上所描述的不同实施例中任意一种方法步骤的装置。

由于采用了上述技术方案，本发明的有效果是：使得终端能够与网络中的频率更快地同步。此外，本发明有效降低了终端与网络同步时的能量损耗。

附图说明

本发明的其他特征与优点将通过一个简单的、解说性的非穷尽举例方法，从对优选实施例的以下描述以及从附图中更加清楚的表现出来，如下：

图1显示的是GSM频带功率谱的一个实例；

图2显示的是按照本发明一个特定的实施例执行同步方法的算法主要步骤；

图3显示的是确定第一频率范围的步骤；

图4显示的是在第一频率范围内确定第二频率范围的步骤；

图5是与本发明一个特定实施例对应的一个终端简图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一种技术被推荐用于实现一个窄带无线通信网络的无线通信终端快速而有效的同步，所述无线窄带通信网络中的某些网络频率被一个或多个宽带无线接输入技术所使用。

以下的描述是基于一个GSM终端试图通过GSM通信网络（即试图与所述GSM网络中的一个频率实现同步）进行通信的情况。所述GSM网络与一个频带（以下称为“GSM频带”）相对应，例如，所述GSM频带可以是范围为890MHz 至 915MHz 的“GSM 900MHz”频带。

以此类推，本发明中的方法可以在但不限于在GSM 900网络中实现。例如，可以扩展到在D-AMPS网络中（在此网络中每个信道的带宽是30kHz）或者在TETRA网络中（在此网络中每个信道的带宽是25kHz）实施本发明中的方法。例如，本发明中的方法也适用于定义在如3GPP 45.005规范中的所有频带，即GSM400、GSM450、 GSM710、GSM750、 T-GSM810 与GSM850频带。例如，本发明中的方法同样能够实现能够通过两个独立的窄带无线通信网络实现通信的多频带终端的同步。

参照图2，我们在以下内容的中阐述执行本发明一个特定实施例的同步方法的主要步骤。

在第一步201中，终端测量由位于小区中的终端接收一系列信标频率的功率指示信号（或者称为接收功率值），例如一个RSSI（接收的信号强度指示），一组信标频率（以下也被称为初始有序频率序列）相当于以200kHz为步进对整个GSM频带进行的一组扫描。

从而在第一步201的最后，终端获得所述初始有序频率序列的RSSI值，这些值组成如图1所示的功率谱。所述功率谱将功率值与初始序列中的每一个频率相对应，所述功率值代表该频率被终端接收的功率。

例如，该组信标频率（属于初始序列）及它们各自的RSSI值被存储在终端里的一张频率表中。

在步骤202中，分析所述功率谱以便找出可能被用于宽带无线接输入技术的信标频率（属于GSM频带）。

在步骤202中，终端检测所述功率谱中一个或多个表现出功率值在一个设定阈值以下变动的部分。例如，设定阈值为8dB。因此，可能检测出所述功率谱的111，112与113部分，在这些部分功率值较为连续。

然后终端在初始序列中确定一个或多个连续频率范围（以下也被称为第一频率范围），所述的一个或多个连续频率范围与功率谱中功率较为连续的一个或者多个部分对应。

例如，如图3所示，在步骤202的最后，终端确定出三个频率范围，即范围401,402与403。频率范围401包含ARFCN（绝对无线信道号）号为153到173之间的频率。频率范围402包含ARFCN号从188到228之间的频率。频率范围403包含ARFCN号从243到249之间的频率。

在步骤203中，终端按照带宽和与频率范围401、402与403相对应的功率值的选择标准的函数，从所述的三个频率范围401、402与403中选出一个或者多个频率范围。有必要指出的是所述步骤203是非必要的。

例如，从三个频率范围401、402与403中，终端选出具有比如大于1MHZ带宽和功率值大于-80dBm频率的那个或那些频率。由此，在步骤203的最后，终端选出了频率范围402与403。频率401不能被选中的原因是它的频率对应的功率值小于-80dBm。

在步骤204中，终端从步骤203选出的每一个频率范围402与403中分别选出一个或多个频率子范围（以下也称为第二频率范围）。

例如，如图4所示，在步骤204的最后，终端在频率范围402中选出两个频率子范围501与502，在频率范围403中选出一个频率子范围503。频率子范围501包括ARFCN号从188到192之间的频率。频率子范围502包括ARFCN号从218到222之间的频率。频率子范围503包括ARFCN号从245到249之间的频率。

在步骤205中，终端尝试分别与频率子范围501,502与503中的每个频率同步。例如，对于频率子范围501，终端逐一尝试解码ARFCN 号从188到192之间的5个频率，以获得PLMN同步数据与标识数据，所述PLMN同步数据与标识数据使终端能够与GSM网络小区取得同步。

在步骤206中，检测是否有一个同步尝试（步骤205中进行的）成功。

如果步骤206中的检测结果是肯定的（同步成功），同步过程在步骤207结束。在一个特定的实施例中，在步骤206得到肯定的检测结果后，再基于同步标准进行检测。例如，检测终端是否成功与由设定的移动电话运营商管理的信标频率实现同步。如果检测结果是肯定的，操作跳转至步骤205开始处。

如果步骤206中的检测结果是否定的（同步失败），终端评估频率子范围501、502与503所属的频率范围402与403被用于宽带无线接输入技术（既然与频率子范围501、502与503的同步均失败），同时删除（步骤208）终端内频率表上的频率范围402与403。从而，在步骤208的最后，终端获得一个调整频率表（以下也被称为调整频率序列）。在另一个实施例中，范围402与403中的频率被移至频率表的最后。

必须说明的是，获得调整频率表的时间相对于终端在频率范围402与403中的每个频率上尝试同步所花的时间而言是可以忽略的。

然后，在步骤209中，终端整理调整频率表中的信标频率并将它们按照接收功率的大小降序排列。必须指出的是步骤209是可选的。实际上，调整频率表中的信标频率能够按照ARFCN号升序排列。

然后，在步骤210中，终端逐一试用按照接收功率降序排列的信标频率直至能够解码一个信标频率（即，获得该信标频率传输的同步与标识数据），进而终端能够与该信标频率同步。

因此，根据图2所述特定实施例的执行同步方法的算法从窄带无线通信网络的信标频率中识别出那些为一个或多个宽带无线接输入技术所用的频率，以便将这些频率删除。从而，本发明阻止无线通信终端与这些频率进行同步的尝试。换句话说，本发明的方法能够使网络中的终端快速实现同步，因为本发明中的方法减少了在网络中为一个或多个宽带无线接输入技术所用的频率上进行同步尝试的次数。

图5是本发明一个特定实施例的终端简图，该终端包括存储器61（如RAM），处理单元60，例如装备有一个微处理器，该终端由执行图2所述同步方法中某些步骤的计算机程序（或者应用程序）62所驱动。

初始化时，计算机程序62的代码指令被加载到，例如，RAM51中并被处理单元60中的微处理器执行。处理单元60输入来自终端所在小区中有效的GSM通信信道的信号601。处理单元60输出被终端用以与GSM网络中的信标频率实现快速同步的调整频率表602。

因此，实施本发明的同步方法非常有效地减少了终端实现与窄带无线通信网络中小区基站同步所花费的时间，而所述的窄带无线通信网络被宽带无线通信系统或者其他类型的宽带干扰所影响。

此外，实施本发明的同步方法减少了终端与小区基站进行同步时的能量消耗。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 

Claims (7)

1.一种实现终端与无线通信网络有序初始频率序列中的频率同步的方法，所述终端具有一个可用的与初始序列中每个频率相对应的功率谱，每一个功率值代表该频率被终端接收时的功率，其特征在于，所述终端执行以下步骤：

-检测所述功率谱中至少一个部分，所述功率谱的这一部分表示在一个第一设定阈值下的功率变化；以及

在初始序列中确定（202）至少一个连续频率的第一范围，该第一范围与所述功率谱的所述至少一个部分相对应；

-尝试（205）与所述的至少一个第一范围中的一个频率实现至少一次第一同步；

-如果每次第一同步均失败，便获得（208）一个调整序列，所述调整序列通过调整初始序列中所述至少一个第一范围中一个或者多个频率的位置或者通过删除初始序列的所述至少一个第一范围而得到；

-尝试（210）与调整序列中的至少一个频率实现第二同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进行所述至少第一同步尝试所用的频率与大于第二设定阈值的功率值相对应。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个第一范围还具有宽于第三设定阈值的带宽。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行至少一个第一同步尝试的步骤包括：

-在所述的至少一个第一范围内确定（204）至少一个第二连续频率范围；

-在所述至少一个第二范围中的每一个频率上尝试第一同步。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一个第二范围具有宽于第四设定阈值的带宽。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信网络遵循包括GSM标准、D-AMPS标准与TETRA/TETRAPOL标准的组中的标准。

7. 包含与无线通信网络有序初始频率序列中的频率实现同步的装置的终端，所述终端具有一个可用的与初始序列中每个频率相对应的功率谱，每一个功率值代表该频率被终端接收时的功率，其特征在于，所述终端包括：

-用于检测所述功率谱中至少一个部分，所述功率谱的这一部分表示在一个第一设定阈值下的功率变化；以及用于在初始序列中确定至少一个连续频率第一范围的装置，该第一范围与所述功率谱的所述至少一个部分相对应；

-用于尝试与在所述的至少一个第一范围中的一个频率实现至少一次第一同步的装置；

-用于获得一个调整序列的装置，如果每次所述的第一同步均失败时该装置有效，所述调整序列通过调整初始序列中所述至少一个第一范围中一个或者多个频率的位置或者通过删除初始序列的所述至少一个初始序列的第一范围得到；

-尝试与调整序列中的至少一个频率实现第二同步的装置。