CN102316551A - 一种实现快速频率扫描的方法和移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现快速频率扫描的方法和移动终端，此方法包括：移动终端将接收到的时域信号转换为频域信号，通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。本发明针对LTE系统的特点，采用频谱检测的方式，将整个被测带宽内的时域信号变换到频域信号，然后对接收信号的频谱进行扫描，确定可能的中心频点，优先进行检测。本发明可以提高频率扫描的速度，减少频率扫描所需要的时间，从而达到快速开机的效果，并且降低移动终端接收机的功耗。

Description

一种实现快速频率扫描的方法和移动终端

技术领域

本发明涉及无线通信方法，尤其涉及一种实现快速频率扫描的方法和移动终端。

背景技术

在无线通信系统尤其是蜂窝通信系统中，频率扫描对于用户设备(UserEquipment，简称UE)即移动终端是一个非常重要的步骤。当移动终端开机后，会根据自己预先存储的频点进行优先接入尝试，如果失败，则需要在其它所有可能的频带中进行频率扫描找到可以接入的频点，然后接入网络。当移动终端初次开机时或者无法检测到网络信号时也需要进行频率扫描。

在多数蜂窝系统中，系统会预先设定可能的频点间隔，例如全球移动通讯(Global System for Mobile Communications，简称GSM)系统或宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称WCDMA)系统中预设的频点间隔为200kHz，长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)系统中为100kHz。移动终端进行频率扫描时常用的方法是，对所有可能频点上的接收信号能量指示(Receive Signal Strength Indicator，简称RSSI)进行检测。如果超过预设门限，则认为此频点上有信号。扫描完所有频带后，对超过RSSI门限的频点根据RSSI值的高低进行排序，移动终端按此排序对各频点进行小区搜索。这种方法的缺点是搜索速度慢。例如，对于LTE系统，最大频带带宽可能为100MHz。如果移动终端按照100kHz的间隔进行频率扫描，则需要扫描1000个频点，考虑到时分双工(TDD)系统的影响(包括上行时隙和下行时隙)，对每个频点的RSSI扫描的时间不能小于5ms，那么对于100M的频带至少需要扫描5s。

在LTE系统中，由于支持多种带宽，则更增加了频率扫描的难度。在进行频率扫描时，移动终端无法确定基站发射机的带宽，因此只能用该频点上的最小可能带宽进行RSSI检测(例如可以是1.4MHz～5MHz)，当基站发射机的带宽大于最小带宽时(发射机的最大带宽为20MHz)，如果根据检测到的RSSI进行排序，由于频点选择的原因，选择的中心频点的能量不一定很大，从而大大降低检测的准确性，导致检测时间过长。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供了一种实现快速频率扫描的方法和移动终端，提高频率扫描的速度，提高确定的频点的精确度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现快速频率扫描的方法，包括：移动终端将接收到的时域信号转换为频域信号，通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述移动终端以参考时长T为时间间隔将时域信号分为多个时域段信号，依次对各时域段信号进行处理。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述移动终端只对信号强度大于预设门限的时域段信号进行时频信号变换。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述移动终端对时域段信号进行时频信号变换时，以移动终端支持的最大快速傅利叶变换点数为单位对时域段信号采样点进行多次快速傅利叶变换后，将得到快速傅利叶变换结果进行非相关累加后作为此时域段信号对应的频域信号。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

待扫描频带的带宽大于所述移动终端支持的最大带宽时，所述移动终端以所支持的最大带宽为单位带宽，将多个单位带宽的频域信号依次拼接成待扫描频带的频域信号。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述移动终端对待扫描频带的频域信号的功率谱进行扫描，确定有效频段，其中，有效频段中包含连续的频点并且每个频点对应的功率值均大于预设的功率门限，将有效频段中频点作为用于接入网络的备选频点。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

所述移动终端将有效频段中与有效频段的中心频点的距离小于预设间隔门限的频点作为优先备选频点，将有效频段中其它频点作为次优先备选频点；根据离中心频点的距离从近到远的顺序设置各优先备选频点的优先级。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种实现快速频率扫描的移动终端，所述移动终端包括时频变换模块和频点选择模块；所述时频变换模块，用于将接收到的时域信号转换为频域信号；所述频点选择模块，用于通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。

进一步地，上述移动终端还可以具有以下特点：

所述时频变换模块，还用于以参考时长T为时间间隔将时域信号分为多个时域段信号，依次对各时域段信号进行处理，并只对信号强度大于预设门限的时域段信号进行时频信号变换。

进一步地，上述移动终端还可以具有以下特点：

所述频点选择模块，还用于对待扫描频带的频域信号的功率谱进行扫描，确定有效频段，其中，有效频段中包含连续的频点并且每个频点对应的功率值均大于预设的功率门限，将有效频段中频点作为用于接入网络的备选频点；还用于将有效频段中与有效频段的中心频点的距离小于预设间隔门限的频点作为优先备选频点，将有效频段中其它频点作为次优先备选频点，根据离中心频点的距离从近到远的顺序设置各优先备选频点的优先级。

本发明针对LTE系统的特点，采用频谱检测的方式，将整个被测带宽内的时域信号变换到频域信号，然后对接收信号的频谱进行扫描，确定可能的中心频点，优先进行检测。本发明可以提高频率扫描的速度，减少频率扫描所需要的时间，从而达到快速开机的效果，并且降低移动终端接收机的功耗。

附图说明

图1是实施例中实现快速频率扫描的移动终端的组成结构图；

图2是实施例中实现快速频率扫描的方法示意图。

具体实施方式

如图1所示，移动终端包括时频变换模块和频点选择模块。

时频变换模块用于将接收到的时域信号转换为频域信号；

频点选择模块用于通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。

时频变换模块还用于以参考时长T为时间间隔将时域信号分为多个时域段信号，依次对各时域段信号进行处理，并只对信号强度大于预设门限的时域段信号进行时频信号变换。

时频变换模块还用于对时域段信号进行时频信号变换时，以移动终端支持的最大快速傅利叶变换点数为单位对时域段信号采样点进行多次快速傅利叶变换后，将得到快速傅利叶变换结果进行非相关累加后作为此时域段信号对应的频域信号。

时频变换模块还用于在待扫描频带的带宽大于所述移动终端支持的最大带宽时，所支持的最大带宽为单位带宽，将多个单位带宽的频域信号依次拼接成待扫描频带的频域信号。

频点选择模块还用于对待扫描频带的频域信号的功率谱进行扫描，确定有效频段，其中，有效频段中包含连续的频点并且每个频点对应的功率值均大于预设的功率门限，将有效频段中频点作为用于接入网络的备选频点。

频点选择模块还用于将有效频段中与有效频段的中心频点的距离小于预设间隔门限的频点作为优先备选频点，将有效频段中其它频点作为次优先备选频点；根据离中心频点的距离从近到远的顺序设置各优先备选频点的优先级。

如图2所示，实现快速频率扫描的方法包括：

步骤201，移动终端将接收到的时域信号转换为频域信号；

步骤202，通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。

步骤201中移动终端将接收到的时域信号转换为频域信号的过程还可以使用以下技术手段：

移动终端将接收到的时域信号转换为频域信号时一般使用快速傅里叶变换(FFT)的方式，支持LTE系统的移动终端具有FFT模块，无需增加新的硬件设备。

移动终端以参考时长T为时间间隔将时域信号分为多个时域段信号，依次对各时域段信号进行处理，以移动终端支持的最大FFT点数为单位对时域段信号采样点进行多次FFT变换后，将得到FFT结果进行非相关累加后作为此时域段信号对应的频域信号。进行此操作的原因是考虑到TDD系统(例如LTE-TDD)，移动终端在进行频率扫描的时候并不得晓此系统的上下行资源配置，为了确保能够检测到下行信号，此参考时长T不能太短。在参考时长T内，移动终端对时域信号采样后得到的采样点较多，而通常接收机不能支持做很大点数的FFT，例如移动终端支持的最大FFT点数为2048。例如以LTE-TDD为例，LTE-TDD中每5ms至少会包含一个下行子帧，一般设T至少为5ms。以T设置为10ms为例，移动终端接收机以30.72M的采样率，在T时间段时获得307200个采样点，而接收机最多做支持2048点FFT，所以可以连续做2048点的FFT，然后将多得到的信号进行非相关累加后作为此时域段信号对应的频域信号。例如非相关累加的方式可以为：

$R=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|\mathrm{FFT}\left[r\left(n\right)\right]\left|\right|}^2$

其中r(n)为接收信号，L为进行FFT变换的次数，R为接收信号的功率谱。

考虑移动终端在LTE-TDD系统的上行时隙部分检测不到信号，可以为时域段信号设置一个预设门限，移动终端只对信号强度大于预设门限的时域段信号进行时频信号变换，对于信号强度小于或等于预设门限的时域段信号则不需要进行时频信号变换，从而提高频率扫描效率并且节省移动终端的功耗。

考虑到待扫描频带的带宽大于移动终端支持的最大带宽被测的频带的情况，例如LTE的最大频带为100MHz，而接收机的有效带宽18MHz，移动终端以所支持的最大带宽为单位带宽，将多个单位带宽的频域信号依次拼接成待扫描频带的频域信号。

通过步骤201可以得到待扫描频带内信号的功率谱。上述方法以扫描100MHz的频带为例，假定移动终端接收机的最大带宽为18MHz，只需要30ms的时间就可以得到完成对100MHz频带的扫描，远远小于传统的时域RSSI检测方法。

步骤202中通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点的方法可以使用以下技术手段：

移动终端对待扫描频带的频域信号的功率谱进行扫描，确定有效频段，其中，有效频段中包含连续的频点并且每个频点对应的功率值均大于预设的功率门限，此功率门限可以是一绝对门限，也可以是根据信道的平均功率设置的相对门限。

为了提高检测效率，可以设置带宽门限，移动终端获得的有效频段的带宽小于此带宽门限时，将此有效频段更新为无效带宽。此带宽门限可以设为1.4MHz，为了减少漏检概率还可以设为1MHz，还可以根据性能要求对此带宽门限的值进行不同的设置。

移动终端对频域信号的功率谱进行检测时按照一定的带宽进行检测，带宽可以从100kHz-1.4MHz。由于1.4M带宽下的载波间隔为320kHz左右，所以300kHz是个较优的选择。

移动终端将有效频段中频点作为用于接入网络的备选频点。可以将有效频段中所有频点作为备选频点，还可以将有效频段中与有效频段的中心频点的距离小于预设间隔门限的频点作为优先备选频点，将有效频段中其它频点作为次优先备选频点，根据离中心频点的距离从近到远的顺序设置各优先备选频点的优先级。优先备选频点的优先级从高到低的顺序对应于离中心频点的从近到远的距离，即离中以频点越近的优先备选频点的优先级越高。

移动终端检测备选频点时，先检测优先备选频点，再检测次优先备选频点，检测优先备选频时，按照优先级从高到低的顺序检测，在某一频点上检测到满足RSSI条件的信号时，将此频点确定为接入网络的频点。

本发明的核心思想是将对信号的频谱进行检测，并根据频谱进行一确定可能的中心频点。相比传统的直接利用时域信号RSSI的方法，可以提高扫频速度，缩短开机时间，降低功耗。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.一种实现快速频率扫描的方法，其特征在于，

移动终端将接收到的时域信号转换为频域信号，通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述移动终端以参考时长T为时间间隔将时域信号分为多个时域段信号，依次对各时域段信号进行处理。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述移动终端只对信号强度大于预设门限的时域段信号进行时频信号变换。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述移动终端对时域段信号进行时频信号变换时，以移动终端支持的最大快速傅利叶变换点数为单位对时域段信号采样点进行多次快速傅利叶变换后，将得到快速傅利叶变换结果进行非相关累加后作为此时域段信号对应的频域信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

待扫描频带的带宽大于所述移动终端支持的最大带宽时，所述移动终端以所支持的最大带宽为单位带宽，将多个单位带宽的频域信号依次拼接成待扫描频带的频域信号。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述移动终端对待扫描频带的频域信号的功率谱进行扫描，确定有效频段，其中，有效频段中包含连续的频点并且每个频点对应的功率值均大于预设的功率门限，将有效频段中频点作为用于接入网络的备选频点。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述移动终端将有效频段中与有效频段的中心频点的距离小于预设间隔门限的频点作为优先备选频点，将有效频段中其它频点作为次优先备选频点；根据离中心频点的距离从近到远的顺序设置各优先备选频点的优先级。

8.一种实现快速频率扫描的移动终端，其特征在于，

所述移动终端包括时频变换模块和频点选择模块；

所述时频变换模块，用于将接收到的时域信号转换为频域信号；

所述频点选择模块，用于通过扫描待扫描频带的频域信号的功率谱确定用于接入网络的频点。

9.如权利要求8所述的移动终端，其特征在于，

所述时频变换模块，还用于以参考时长T为时间间隔将时域信号分为多个时域段信号，依次对各时域段信号进行处理，并只对信号强度大于预设门限的时域段信号进行时频信号变换。

10.如权利要求8所述的移动终端，其特征在于，

所述频点选择模块，还用于对待扫描频带的频域信号的功率谱进行扫描，确定有效频段，其中，有效频段中包含连续的频点并且每个频点对应的功率值均大于预设的功率门限，将有效频段中频点作为用于接入网络的备选频点；还用于将有效频段中与有效频段的中心频点的距离小于预设间隔门限的频点作为优先备选频点，将有效频段中其它频点作为次优先备选频点，根据离中心频点的距离从近到远的顺序设置各优先备选频点的优先级。

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