CN103096434A - 终端小区搜索的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种终端小区搜索的方法，以在无网络环境下取得终端搜网功耗与终端恢复正常工作状态时延两者间的平衡。该方法包括以下步骤：设置一搜网间隔；以搜网间隔为时长启动一定时器；在定时期间，使终端进入睡眠状态；当定时器超时，唤醒终端执行第一能力等级的小区搜索，该第一能力等级搜索所有的候选频点；当搜网不成功时，以该搜网间隔为时长重新启动该定时器；在定时期间，使终端进入睡眠状态；当定时器超时，唤醒终端穿插执行该第一能力等级的小区搜索和一个或多个其他能力等级的小区搜索，其中其他能力等级搜索部分的候选频点；当搜网不成功时，继续穿插执行该第一能力等级的小区搜索和一个或多个其他能力等级的小区搜索，直到搜网成功。

Description

终端小区搜索的方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，更具体地说，是涉及一种终端小区搜索的方法。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，移动通信网络日益成为人们日常生活中不可缺少的重要组成部分。然而移动网络的覆盖在当前甚至将来很长的一段时间内仍不可避免地存在盲区，比如建筑物内的电梯或地下室、城市中的地铁或隧道、偏远的山区等等。特别是在网络建设的初期，可能只在某些热点区域存在信号覆盖。在这些盲区环境下，终端会或长或短地进入到无网络状态，此时需要通过不断地小区搜索尝试来恢复网络的驻留。

终端进行无网络状态下的小区搜索，会先根据所支持的接入技术(RAT)及其频段进行扫频，根据扫频的结果由强至弱进行频点功率排序，依次对每个频点进行搜索尝试。对于TD-SCDMA系统或者其他RAT系统而言，由于可驻留的最小信号电平值低于板级噪声的电平，根据扫频结果无法预先获知哪些频点上存在有效的移动网络信号，必须进行小区搜索的尝试后才能判断是否存在真实小区允许驻留。而当实际不存在有效信号时，完成全部频点的小区搜索时间开销将比较长。

现有的终端小区搜索流程如图1所示，在步骤S100进入无网络状态后，终端首先于步骤S101设置搜网间隔为初始间隔，然后在步骤S102以当前搜网间隔为时长，启动搜索控制定时器。在搜网控制定时器定时期间，终端保持睡眠(步骤S104)。当于步骤S103判断搜网控制定时器超时后，在步骤S105进入小区搜索。如果于步骤S106搜网不成功，则终端会在步骤S107和S108逐渐增大搜网间隔重新进行搜网尝试，直到达到最大间隔。如果搜网成功，则在步骤S109驻留网络，设置搜网间隔为初始间隔。每次进行小区搜索尝试的时候，处理流程完全等同。

在无网络环境下，如果最大搜网间隔间隔设置过短，那么会导致终端尝试小区搜索过于频繁，则会消耗过多能量从而缩短终端的待机时间。如果最大搜网间隔设置过大，那么一旦进入网络覆盖区，将会由于不能尽快驻留网络延缓了终端恢复正常工作状态的时机，降低用户满意度。因此在无网络的情况下如何进行小区搜索，以解决终端在无网络环境下搜网功耗大小和恢复驻留时间快慢之间所存在的矛盾，是移动通信终端中亟需解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种改进的终端小区搜索方法，以在无网络环境下取得终端搜网功耗与终端恢复正常工作状态时延两者间的平衡。

本发明所提出的一种终端小区搜索的方法，包括在终端进入无网络状态后执行以下步骤：a.设置一搜网间隔；b.以搜网间隔为时长启动一定时器；c.在定时期间，使终端进入睡眠状态；d.当定时器超时，唤醒终端执行第一能力等级的小区搜索，该第一能力等级搜索所有的候选频点；e.当搜网不成功时，使终端进入步骤f；当搜网成功时，进入步骤j；f.以该搜网间隔为时长重新启动该定时器；g.在定时期间，使终端进入睡眠状态；h.当定时器超时，唤醒终端穿插执行该第一能力等级的小区搜索和一个或多个其他能力等级的小区搜索，其中其他能力等级搜索部分的候选频点；i.当搜网不成功时，返回步骤f；当搜网成功时，进入步骤j；以及j.使终端退出无网络状态。

在本发明的一实施例中，在步骤a中，设置搜网间隔为初始值，且在步骤e中当搜网不成功时，逐渐增大该搜网间隔并返回步骤b进行预定次数或预定时间的尝试搜索。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括为该搜网间隔规定一最大值，在步骤e中当搜网不成功时，如果该搜网间隔达到该最大值则进入步骤f，否则返回步骤b。

在本发明的一实施例中，每一其他能力等级具有一对应的预设功率门限，每一其他能力等级只搜索大于其预设功率门限的候选频点。

在本发明的一实施例中，所述其他能力等级包括一第二能力等级，该第二能力等级的功率门限为终端的板级噪声功率与一裕量之和。

在本发明的一实施例中，在多个其他能力等级中，该第二能力等级的功率门限最大。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括为每一能力等级设置一执行频度。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括使用一计数器累计搜索次数，并根据该执行频度为每一能力等级分配小区搜索时机。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括降低该搜网间隔的最大值以缩短终端进入有信号区域后退出无网络状态的时延。

在本发明的一实施例中，设置该第一能力等级的执行频度以将该终端的搜索功耗限制在期望值内。

本发明通过引入小区搜索能力的分级机制，可以在小区搜索时延性能基本无恶化的情况下大大降低无网络下的待机功耗，也可以通过降低时延来提升用于满意度。由此本发明既能够在无网络环境下取得终端搜网功耗与终端恢复正常工作状态时延两者间的平衡，也提供给设计者一定的自由度来在二者间进行权衡。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出一种现有的终端小区搜索流程。

图2A、图2B示出本发明第一实施例的终端小区搜索方法流程图。

图3A、图3B示出本发明第二实施例的终端小区搜索方法流程图。

具体实施方式

在本发明的上下文中，终端可包含任何具有移动通信功能的电子设备，例如手机、平板电脑、笔记本电脑等。本发明的终端适用于各种标准的2G、3G以及LTE移动通信系统。

通过对大量使用环境的分析发现，绝大部分的无网络环境，所有频点的功率测量值都比较低，接近于板级噪声；而一旦进入到有信号区域，信号功率绝大部分情况下都会明显强于板级噪声。利用这一特点，本发明提出一种改进的终端小区搜索方法，在无网络环境下根据频点功率测量结果，进行能力分级的小区搜索尝试。

根据本发明一实施例的一种示例性的小区搜索能力分级机制描述如下：

根据终端的板级噪声确定能力分级的功率门限Tcs_threshold。在此，记终端的板级噪声为W_noise，可以通过对同一型号的批量终端求均值获得。确定：

Tcs_threshold＝(W_noise+Delta)dB，(1)

在此，Delta为裕量，是一个大于0的值，典型值可以为10。

在此示例中，将小区搜索能力(即搜索频点范围)分为两级：第一能力等级和第二能力等级，其中第一能力等级的搜索能力高于第二等级等级。在第一能力等级的小区搜索中，可以按照现有实现流程，测量根据终端支持的频段而确定的所有可能成为小区中心频点的候选频点，不考虑功率门限Tcs_threshold。在第二能力等级中，终端仅对功率超过预定门限Tcs_threshold的候选频点进行搜索尝试。

根据上述的分级机制，本发明第一实施例的小区搜索方法流程如图2A、图2B所示。在此流程中，使用了一个计数器和一个计时器。

当终端在步骤S201进入无网络状态后，在步骤S202将计数器Counter_CS清0，且设置搜网间隔Interval_CS为初始值InitInterval_CS。

在步骤S203，启动定时器Timer_CS，时长为搜网间隔Interval_CS。在定时期间，终端进入睡眠(步骤S205)。

当于步骤S204判断定时器超时，终端被唤醒，于步骤S206执行第一能力等级的小区搜索。如果在步骤S207判断搜索成功，则进入步骤210。如果搜索失败，则在步骤S208判断当前搜网间隔是否达到最大搜网间隔MaxInterval_CS，若达到则转入步骤211开始进行分级搜索，否则在步骤S209增大搜网间隔Interval_CS到下一长度，返回步骤S203。

分级搜索始于步骤S211，在此将穿插第一能力等级和第二能力等级的小区搜索。使用计数器累计搜索次数，并为第一能力等级和第二能力等级配置一执行频度，以便在这些搜索次数中分配每一能力等级的执行时机。

在步骤S211，令计数器Counter_CS加1，并且在步骤S212启动定时器Timer_CS，重新开始计时，时长为Interval_CS。可以理解，此时Interval_CS已达到最大时长MaxInterval_CS。在定时期间，终端进入睡眠(步骤S214)。

如果在步骤S213判断定时器Timer_CS超时，终端被唤醒，在步骤S215计算M＝Counter_CS MOD F。MOD为求模运算，即取余数。在此，F为整数，第一能力等级的小区搜索的执行频度，即每执行F次搜索，则执行一次第一能力等级的小区搜索。也就是说，第一能力等级的小区搜索的执行机会是1/F。而第二能力等级的小区搜索的执行机会是1-1/F。

在步骤S216判断M是否为0，如果M等于0，则在步骤S217执行第一能力等级的小区搜索；否则在步骤S218执行第二能力等级的小区搜索。如果在步骤S219发现搜网成功，则转入步骤S210退出无网络状态。如果搜网失败，则返回步骤S211。

在步骤S210，终端完成驻留，退出无网络状态。

当F＝1时，上述流程等同于现有实现方案。因此在本实施例中，取F＞1。举例来说，F可取2，3，4等，由于第二能力等级的小区搜索只尝试超过门限Tcs_threshold的频点，完成搜索所需的时间将明显短于第二能力等级的小区搜索，功耗将远小于现有方案中无网络状态下进行小区搜索的功耗，从而达到了降低功耗的目的。

更进一步，在F取值大于1的情况下，还允许设计者通过降低最大搜网间隔来缩短终端进入有信号区域后恢复正常工作的时延来提升用户满意度。在这种情况下，只要合理设计F的取值，仍可以限制功耗在期望值内，例如低于最大搜网间隔为MaxInterval_CS的现有方案。

在此，F取值的具体的计算方法取决于能力分级的情况和终端搜索需要支持的频段。能力分级确定了每个能力等级可能进行搜索尝试的频点数。终端支持的频段确定了最大尝试的频点数。

假定分成2级，第一能力等级搜索尝试所有的频点，第二能力等级搜索根据门限设定平均下来会搜索20％的频点。如果已有搜索方案每次搜索的功耗开销为W，那么第一等级搜索的功耗开销仍为W，而第二等级搜索的功耗开销近似为0.2W。

如果根据本发明一实施例的方案下最大搜索间隔设为已有方案的一半，相当于本实施例的方案在单位时间内搜索尝试次数会是已有方案的2倍，此时F的计算方法为：

W+(F-1)*0.2W＜(F/2)*W

结果为F＞8/3，即F为3、4、5...都可满足功耗低于已有方案的要求。

虽然上述实施例描述了将终端小区搜索能力分为两级的方案，但是本领域技术人员可以理解，实际上分级机制可以不限制为两级，通过增加多个门限，可以进一步将小区搜索能力分为更多级。

本发明的另一种示例性的小区搜索能力分级机制如下：

设定N(N为正整数)个功率门限，由小到大排序，记为Tcs_thresholdl、Tcs_threshold2、...、Tcs_thresholdN，将小区搜索能力分为N+1级：

第1级：搜索所有候选频点

第2级：搜索功率高于Tcs_threshold1的候选频点

第3级：搜索功率高于Tcs_threshold2的候选频点

第N+1级：搜索功率高于Tcs_thresholdN的候选频点

作为举例而非限制，可根据第一实施例的公式(1)将最高功率门限Tcs_thresholdN设定为(W_noise+Delta)dB。

针对以上划分的每个搜索能力等级，可以确定一个搜索频度Fcs_n(n＝1，2，...，N，N+1)，Fcs_n为正整数，满足Fcs₁＞Fcs₂＞...＞Fcs_N＞Fcs_N+1，且Fcs_N+1＝1。

由小到大设定L(L为正整数)个等级的搜网间隔，最小值为InitInterval_CS，最大值为MaxInterval_CS。

图3A、图3B示出本发明第二实施例的终端小区搜索方法流程图，其依照以上的分级机制。在此流程中使用了一个计数器和一个定时器。请参照图3A、图3B所示，流程如下：

当终端在步骤S301进入无网络状态后，在步骤S302将计数器Counter_CS清0，且设置搜网间隔Interval_CS为初始值InitInterval_CS。

在步骤S303，启动定时器Timer_CS，时长为Interval_CS。在定时期间，终端进入睡眠(步骤S304)。

当在步骤S303判断定时器Timer_CS超时后，终端被唤醒，到步骤S305执行第1级的小区搜索。如果在步骤S306判断搜索成功，则转步骤S309。如果搜索失败，则在步骤S307判断当前搜网间隔是否达到最大搜网间隔MaxInterval_CS，若达到则转步骤S310进行分级搜索，否则增大搜网间隔Interval_CS到下一等级，然后返回步骤S302。

在步骤S311，计数器Counter_CS加1，启动定时器Timer_CS，时长为Interval_CS。在定时期间，终端进入睡眠(步骤S313)。

当在步骤S312判断定时器Timer_CS超时，终端被唤醒，并在步骤S314针对每个搜索等级计算M_n＝Counter_CS MOD Fcs_n。

在步骤S315设定k＝1，判断M_k是否等于0，如果为0则在步骤S317执行第1级的小区搜索，然后进入步骤S318；否则转步骤S316。

在步骤S316，递增k＝k+1，并继续在步骤S315判断M_k是否等于0，如果为0则在步骤S317执行第k级的小区搜索，然后进入步骤S318；否则转步骤S316。在此，由于Fcs_N+1＝1，必然可以保证M_N+1＝0。

如果搜索成功，则转步骤S309。如果搜索失败，则返回步骤S310。

在步骤S309，终端完成驻留，退出无网络状态。

根据本实施例的算法，第1级搜索的机率将是1/Fcs₁，第2级搜索的机率将小于1/Fcs₂，这是由于M₁＝0和M₂＝0可能同时满足，此时第1级搜索会先执行，从而使第2级搜索失去执行的机会。以此类推。举例来说，当Fcs₁＝4时，第1级搜索，即对所有频点搜索的机率将仅为1/4，这将显著降低小区搜索的功耗。

下面进一步以具体的计算证明本发明的实施例的优势。

通常而言，每次睡眠醒来后进行小区搜索的时间和尝试的频点数成正比，可以表示为

T_cs＝T_basic+a*FreqNum*T_single    (2)

其中T_basic为睡眠唤醒之后的基本开销，和搜索时间相比可以忽略，a为比例系数，FreqNum为尝试搜索的频点数，T_single为针对单个频点进行搜索尝试的时间开销。

当处于无网络环境下，小区搜索时间近似等于终端的工作时间，即

T_work≈T_cs    (3)

终端的功耗和终端的工作时间成正比，可以表示为

P＝P_basic*T_work    (4)

其中P_basic对应单位时间内产生的基本功耗。

将(2)、(3)中的公式代入(4)，可以得到无网络搜索情况下，终端的功耗

P≈P_basic*(T_basic+a*FreqNum*T_single)    (5)

在现有方法中，由于每次搜索都针对所有的频点，因此FreqNum每次都是相同的，记为MaxFreqNum；而在本发明实施例的方法中，当搜索频度F大于1时，求模不为0的时刻只会执行低能力等级的小区搜索，根据搜索门限的设定，其搜索频点数通常都会小于MaxFreqNum，极端情况下才会等于MaxFreqNum。因此在最大搜索间隔不变的情况下，本发明实施例的方法相比现有方法存在功耗上的优势。

在时延方面，只要进入网络覆盖区域的信号强度超过本发明的实施例中所设置的低能力等级的门限设置，就意味着所有能力等级的搜索此时都能成功搜索的网络。也就是说，时延不会变化。通常情况下，当从无网络区域重新进入到有网络区域时，信号强度都不会太弱，因此可以通过设置合理的分级门限，保证搜网时延不变。尽管如此，存在特定的极限场景，时延会变长。例如恢复信号的时候强度特别弱的场景。但从统计意义上角度看，根据本发明的实施例所进行的小区搜索，搜网时延不会恶化。而且，参见前面的实施例，如果缩短最大搜索间隔，本发明还可能获得更短的搜索时延。

尽管使用以上实施例来描述本发明，但这并非旨在将本发明限制在这些实施例之内，这些实施例中的某些步骤可以进行修改或替换。例如虽然本发明的实施例是以计数器累计搜索次数，并对搜索频度进行求模运算来分配各级搜索的时机，然而本领域技术容易想到使用其他方式来分配各级搜索的时机。又如，在第一实施例和第二实施例中均描述在搜网间隔达到最大间隔后，再转入分级处理(步骤S208，S307)。这么处理的目的是考虑到进入电梯、隧道、桥底、地下车库等短暂脱离网络覆盖的情况，这些场景下，很快将重新进入有信号区域。因此在刚进入无网络时，采取了一个搜网间隔逐渐增大的策略，在没有达到最大搜网间隔前，都按照高能力等级进行搜网；当搜网间隔达到最大搜网间隔后，认为接下来会比较长的处于无网络状态，此时才启用新的搜网策略，按照高、低能力穿插的方式进行搜网，以实现降低功耗的目的。然而在需要的场合，本领域技术人员可以在更早的时机就进入按照高、低能力穿插的方式进行搜网。例如在步骤S208和S307判断搜索尝试的次数或者时间是否达到预定值，如果是，则跳转到前述的分级穿插搜索。

Claims (10)

1.一种终端小区搜索的方法，包括在终端进入无网络状态后执行以下步骤：

a.设置一搜网间隔；

b.以搜网间隔为时长启动一定时器；

c.在定时期间，使终端进入睡眠状态；

d.当定时器超时，唤醒终端执行第一能力等级的小区搜索，该第一能力等级搜索所有的候选频点；

e.当搜网不成功时，使终端进入步骤f；当搜网成功时，进入步骤j；

f.以该搜网间隔为时长重新启动该定时器；

g.在定时期间，使终端进入睡眠状态；

h.当定时器超时，唤醒终端穿插执行该第一能力等级的小区搜索和一个或多个其他能力等级的小区搜索，其中其他能力等级搜索部分的候选频点；

i.当搜网不成功时，返回步骤f；当搜网成功时，进入步骤j；

j.使终端退出无网络状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a中，设置搜网间隔为初始值，且在步骤e中当搜网不成功时，逐渐增大该搜网间隔并返回步骤b进行预定次数或预定时间的尝试搜索。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括为该搜网间隔规定一最大值，在步骤e中当搜网不成功时，如果该搜网间隔达到该最大值则进入步骤f，否则返回步骤b。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每一其他能力等级具有一对应的预设功率门限，每一其他能力等级只搜索大于其预设功率门限的候选频点。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述其他能力等级包括一第二能力等级，该第二能力等级的功率门限为终端的板级噪声功率与一裕量之和。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在多个其他能力等级中，该第二能力等级的功率门限最大。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括为每一能力等级设置一执行频度。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括使用一计数器累计搜索次数，并根据该执行频度为每一能力等级分配小区搜索时机。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括降低该搜网间隔的最大值以缩短终端进入有信号区域后退出无网络状态的时延。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，设置该第一能力等级的执行频度以将该终端的搜索功耗限制在期望值内。

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