CN103139873A - 能够有效搜索网络的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够有效搜索网络的无线通信装置。具体地，通过利用其位置信息和访问存储的小区信息，装置可以简化搜索。此外，如果要进行完整的搜索，装置从多个无线接入一起接收信息，并数字化处理所接收的信息，以便搜索个别无线接入技术。此外，装置能够通过设置其RF模块执行高效4G搜索数据，以在搜索频带内同时捕捉多个光栅点的信息，并移位搜索频带以便不重复搜索光栅点。

Description

能够有效搜索网络的无线通信装置

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2011年11月21日提交的题为“第四代（4G）通信系统（Fourth Generation(4G)Communication System）”的美国临时专利申请61/562,196和于2011年12月30日提交的美国专利申请13/341,627的优先权。

技术领域

本发明涉及无线通信，更具体地涉及能够有效地搜索无线通信网络的无线通信装置。

背景技术

无线通信设备（诸如蜂窝电话以提供一个实例）在个人和商业设置方面变得很普遍。无线通信装置为用户提供了对各种信息的访问，以及与跨越较大距离的其它类似装置通信的能力。例如，用户可以通过装置上的网络浏览器访问互联网，从数码市场下载小型应用程序（例如，“应用程序”），发送和接收电子邮件，或使用互联网语音协议（VoIP）拨打电话。因此，无线通信装置为用户提供显著的流动性，同时使他们能够保持与通信信道和信息的“连接”。

无线通信装置与一个或多个其他无线通信装置或无线接入点通信以发送和接收数据。通常，第一无线通信装置产生并发送由编码信息调制的无线频率信号。该无线电频率信号被发送到无线环境中，并由第二无线通信装置接收。第二无线通信装置解调和解码所接收的信号以获得信息。然后，第二无线通信装置可以以类似方式响应。无线通信装置可以使用任何公知的调制方案（包括简单的振幅调制（AM）、简单的频率调制（FM）、正交幅度调制（QAM）、相移键控（PSK）、通信正交相移键控（QPSK），和/或正交频分复用（OFDM））以及现在或将来已知的任何其他通信方案互相通信或与接入点通信。

在与当前基站通信期间，或在这样的通信之前，无线通信装置在无线通信网络内重复搜索可用基站。这可被进行，以便建立初始连接，或以确定越区切换（handoff）是否被启动，以及许多其他原因。

通过传统无线通信装置进行的搜索是极其麻烦和费时的。这种装置通常在寻找可行的基站时以设定顺序搜索所有频带。然而，因为在没有任何特别定制的出发点和没有任何组织的情况下进行搜索，所以搜索浪费很多时间并依赖于这个过程中早些发现基站的运气。

因此，需要一种能够有效地搜索无线通信网络的无线通信装置。通过如下的详细说明，本发明的其它方面和优点将变得显而易见。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信装置，包括：无线电模块，被配置为发送信息至无线通信环境，并接收来自无线通信环境的信息；控制器模块；定位模块，被配置为向所述控制器模块提供所述无线通信装置的位置；以及存储器模块，被配置为存储为所述无线通信装置服务的小区的小区信息，其中，所述控制器模块被配置为基于所述位置信息选择小区，以及其中，所述控制器模块被配置为基于所述小区的所述小区信息控制所述无线电模块。

优选地，所述存储器模块被配置为存储多个小区的小区信息，以及其中，所述存储器模块被配置为存储所述多个小区中的每个的位置。

优选地，所述控制器模块被配置为基于所述多个小区的存储位置通过比较所述多个小区中的每个的位置与所述无线通信装置的位置来从所述多个小区间确定一组本地小区。

优选地，所述控制器模块基于所述多个小区中的每个的所述存储位置和所述无线通信装置的位置将所述一组本地小区确定为其与所述无线通信装置的距离不超过预定阈值的小区。

优选地，所述无线通信装置还包括排序模块，其中，所述存储器模块被配置为存储多个小区的小区信息，其中，所述控制器模块被配置为从多个存储的小区间选择多个候选小区，以及其中，所述排序模块被配置为基于参数对所述多个候选小区排序。

根据本发明的另一个方面，提供了一种无线通信装置，包括：无线电模块，具有中心频率和带宽，从而使所述无线电模块从无线通信环境接收组合模拟信号，所述组合模拟信号包括第一无线接入技术的第一模拟信号和第二无线接入技术的第二模拟信号；模数转换器，被配置为将所述组合模拟信号转换为组合数字信号，所述组合数字信号包括代表所述第一模拟信号的第一数字信号和代表所述第二模拟信号的第二数字信号；混合模块，被配置为从所述组合数字信号中数字提取所述第一数字信号和所述第二数字信号。

优选地，所述混合模块包括：第一混频器，被配置为将所述组合数字信号数字混合到所述第一无线接入技术的中心频率以产生第一混合信号；以及第二混频器，被配置为将所述组合数字信号数字混合到所述第二无线接入技术的中心频率以产生第二混合信号。

优选地，所述第一混频器被配置为通过对所述第一混合信号滤波来提取所述第一数字信号，以及

其中，所述第二混频器被配置为通过对所述第二混合信号滤波来提取所述第二数字信号。

优选地，所述无线通信装置还包括搜索模块，搜索模块被配置为基于所提取的所述第一数字信号来搜索所述第一无线接入技术，并基于所提取的所述第二数字信号来搜索所述第二无线接入技术。

优选地，所述搜索模块被配置为基于在所述第一无线接入技术的搜索期间获得的信息来搜索所述第二无线接入技术。

优选地，所述混合模块被配置为基于所述组合数字信号检测与第二RAT基站平行的第一RAT基站，以及其中，所述接收器的带宽被设置为使得相同中心频率上的多个RAT的同步信号被覆盖。

根据本发明的另一方面，提供了一种能够在LTE无线通信环境中进行通信的无线通信装置，所述LTE无线通信环境包括均匀分布在其中的多个光栅点，所述无线通信装置包括：无线电模块，被配置为从所述LTE无线通信环境中接收信号；控制器模块，被配置为设置所述无线电模块的中心频率和带宽以限定搜索频带，并检测在所述搜索频带内基站的存在或不存在，其中，所述搜索频带的所述带宽足够大以包含所述多个光栅点中的多于一个的相邻光栅点。

优选地，所述控制器模块被配置为通过检测与所述基站相关联的主同步信号是否在所述搜索频带内来检测在所述搜索频带内所述基站的存在或不存在。

优选地，如果所述控制器模块检测到在所述搜索频带内所述基站的不存在，则所述控制器模块被配置为对所述无线电模块的所述中心频率移位比相邻光栅点之间的频率间隔大的移位频率。

优选地，如果所述控制器模块基于与所述基站相关联的主同步信号检测到在所述搜索频带内所述基站的存在，则所述控制器模块被配置为基于相对于所设定的接收器模块的中心频率的整数频率偏移量来确定所述搜索频带内的光栅点，其中，在所述所设定的接收器模块的中心频率检测到所述基站。

优选地，在确定与所述基站的所述中心频率对应的所述光栅点之后，所述控制器模块被配置为对所述无线电模块的所述中心频率移位基本等于所述基站的带宽加上所述无线电模块的旧中心频率和所述基站的所检测的中心频率之间的差的移位频率。

优选地，如果所述控制器模块检测到在所述搜索频带内所述基站的存在，则所述控制器模块被配置为计算接收模块相对于所述基站的频率偏移量。

优选地，所述频率偏移量包括分数频率部分和整数频率部分。

优选地，所述整数频率偏移量代表所述无线电模块的中心频率和最靠近所述基站的中心频率的光栅点之间的OFDM子载波的数量。

优选地，所述控制器模块被配置为基于所获得的计算出的频率偏移量来更新所述无线电模块的时钟频率和中心频率。

附图说明

参照附图来描述本公开的实施方式。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。此外，附图标记的最左边数字标识在其中附图标记第一次出现的附图。

图1示出无线通信环境的框图。

图2A示出其作为无线通信环境中的一部分而被实施的无线通信装置的框图。

图2B示出可以在无线通信装置内实施的无线电模块和控制器模块的部分的框图。

图3示出由无线通信装置搜索的频带的图。

图4示出由无线通信装置搜索的频带的一部分的放大图。

图5示出基于可由无线通信装置实施的所存储的小区信息来进行优化的网络搜索的方法的框图。

图6示出用于进行可由无线通信装置实施的多RAT网络搜索的方法的框图。

图7示出根据示例实施方式的可由无线通信装置实施的用于在实施方式频带内定位基站的方法的框图。

图8示出可由无线通信装置实施的用于确定基站参数并调节无线通信装置的无线电模块的方法的框图。

具体实施方式

下面的详细描述是指附图示出符合本公开的示例性实施方式。在具体实施方式中的参考“一个示例性实施方式”、“示例性实施方式”、“示例的示例性实施方式”等表示描述的示例性实施方式可包括特定特征、结构或特点，但是每个示例实施方式可不必包括特定的特征、结构或特性。此外，这些短语不一定是指相同的示例实施方式。此外，当结合示例实施方式描述特定特征、结构或特点时，相关领域的技术人员了解，无论是否进行了明确地描述，结合其他示例性实施方式都会影响这种特征、结构或特点。

此处所描述的示例实施方式用于说明之目的，而不是限制。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，其它示例实施方式也是可能的，且可以对示例实施方式进行修改。因此，详细描述并不意味着限制本公开。此外，仅根据下面的权利要求及其等同物定义本发明的范围。

本公开的实施方式可以在硬件（例如，电路）、固件、软件或它们的任意组合中实施。本公开的实施方式也可以存储在机器可读介质的指令（其可以由一个或多个处理器读取和进行）而实施。机器可读介质可以包括用于以由机器（例如，计算装置）可读的形式存储或传送信息的任何有形机制。例如，机器可读介质可包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置及其它。此外，当进行某些动作时，可以在此描述固件、软件、例程、说明。然而，应理解，这样的描述仅是为方便起见，且这种动作事实上是由进行固件、软件、例程、说明等的计算装置、处理器、控制器或其它装置引起的。

为了本讨论的目的，术语“模块”应被理解为包括软件、固件和硬件（诸如一个或多个电路、微芯片或装置或它们的任意组合）中的至少一个，以及它们的任何组合。此外，应理解，每个模块可包括实际装置内的一个或一个以上组件，且形成所描述的模块的一部分的每个组件可以起到合作或独立地形成模块的一部分的任何其它组件的功能。相反，本文所述的多个模块可代表实际装置内的单个组件。

示例性实施方式的下面的详细描述将充分地揭示本公开的一般本质，所以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，通过应用相关领域的技术人员的知识，无需进行过度的试验，人们容易修改和/或调整这种示例性实施方式，从而适应于各种应用。因此，根据本文所呈现的教导，这种调整和修改在示例性实施方式的含义及多个等同物内。要理解的是，本文的措辞或术语用于描述而非限制，所以鉴于此处的教导，相关领域的技术人员会理解本说明书的术语或措辞。

虽然将在无线通信方面（特别是蜂窝通信）描述本公开的说明，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，相关领域的那些技术人员将认识到本发明可适用于使用有线或其它无线通信方法的其它通信。

示例性无线通信环境

图1示出根据本公开的示例实施方式的无线通信环境100的框图。无线通信环境100在无线通信装置之间提供无线通信信息，诸如一个或多个命令和/或数据。无线通信装置中的每个都可以作为独立的或分立的装置（诸如移动电话）而实施，或者可以被并入或耦接至另一个电装置或主机装置，（例如，便携式计算装置、相机或全球定位系统（GPS）装置），或另一个计算装置（例如，个人数字助理、视频游戏装置、笔记本电脑、台式计算机或写字板），计算机外围设备（例如，打印机或便携式音频和/或视频播放器）以提供一些实例和/或任何其它合适的电子设备，这在不脱离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的那些技术人员是显而易见的。

示例性无线通信环境100包括第一无线通信装置110和第二无线通信装置150。第一无线通信装置110可代表用户设备的示例实施方式，而第二无线通信装置150可代表蜂窝通信网络内的第二用户设备或基站的示例实施方式。

第一无线通信装置110使用任何可接受的调制方案向第二无线通信装置150发送第一无线信号115。第二无线通信装置150接收第一无线信号115。第二无线通信装置150处理所接收的第一通信信号，并且如果必要，则将第二无线信号155发送回第一无线通信装置110。以这种方式，第一无线通信装置110和第二无线通信装置150互相交换信息（“通信”）。

示例性无线通信装置

图2A示出其作为根据本发明示例性实施方式的无线通信环境100的一部分而被实施的无线通信装置200的框图。无线通信装置200包括无线电模块210和存储器模块230，并可代表第一无线通信装置110或第二无线通信装置150的示例性实施方式。

无线通信装置200包括控制器模块220，其在无线通信装置200内执行大部分功能，包括背景处理、信号处理和控制。控制器模块220被连接至无线电模块210和存储器模块230中的每个。无线电模块210经由天线201从无线通信环境100接收信号，并经由天线201对无线通信环境100发送信号。无线电模块210可包括用于接收和前端处理信号的一个或多个接收器链。

在从无线通信环境100接收了信号之后，无线电模块210对接收的信号执行前端处理，并将接收的信号转发至控制器模块220。除其它处理之外，前端处理可包括解调、解码和模数转换。控制器模块220也可控制无线电模块210的操作，并生成用于通过无线电模块210发送的信号。

在操作时，控制器模块220存储存储器模块230中的可行小区信息，供以后使用。可行小区信息可以从实际小区获得（无线通信装置200连接或已连接至其上）或可从网络检索获得，或以本公开的精神和范围之内的任何其他方式获得。可行小区信息应至少包括小区位置，以及未来搜索可能需要的任何其他信息，诸如小区范围、小区RAT（无线接入技术）能力等。

无线通信装置200还包括排序模块240和定位模块250，这两者都是在网络中搜索期间被利用，并且将在下面详细讨论其功能。

基于存储的信息优化的网络搜索

有时候，控制器模块220控制无线通信装置200来执行针对附近基站的网络搜索。当控制器模块220启动网络搜索时，控制器模块220还从定位模块250检索无线通信装置200的当前位置。定位模块可以是GPS（全球定位系统）接收器单元，或能够相对准确地确定无线通信装置的位置的任何其他装置。

可用的位置信息

一旦控制器模块220从定位模块250获得位置信息，控制器模块220在存储器模块230内搜索落入所接收的位置附近（其与无线通信装置的距离不超过预定阈值）的存储小区。这些小区可以基于它们的对应位置被识别，其与它们的识别信息一起被存储。控制器模块220确定落入位置参数范围内的多少个小区被存储在存储器模块230中。

如果控制器模块220确定没有落入接收的位置附近的范围内的存储小区，则控制器模块220启动完整的网络搜索（下文讨论）。或者，如果控制器模块220确定只有一个落入所接收的位置附近范围内的存储小区，则控制器模块220选择该小区并针对可用性对该小区进行测试。如果在所存储的中心频率上没有发现小区，则控制器模块220优选使无线电模块210在退出所选频率之前搜索位于所选中心频率上的任何其它小区和/或无线接入技术（RAT）的存在。

或者，如果控制器模块220确定有存储在存储器模块230中的一个以上小区落入所接收的位置附近范围内，则控制器模块220使排序模块240对多个小区进行排序操作。

排序模块240检索由控制器模块220（落入当前位置附近范围内的小区）识别的小区信息。排序模块240然后检查（review）存储在与那些小区相关的存储器模块230中的几条信息。例如，排序模块240可就每个小区检查从小区到当前位置的实际距离、使用小区的最新时间、小区的平均RSRP（参考信号接收功率）、平均RSRQ（参考信号接收的质量）、RAT能力和/或QoS（服务质量）参数。

根据这个信息，排序模块240对可行小区排序，被确定为选择的最佳候选的小区在序列的顶部，被确定为选择的最差候选小区在序列的底部。例如，位于非常接近最近常使用的当前装置的小区将位于小区的排序列表中比还没有被使用的远离当前位置的小区更高的位置。

一旦排序模块240完成排序操作，则排序模块240将排序小区列表发送至控制器模块220。控制器模块220然后从与排序小区列表中的第一小区相关联的存储器模块230中检索信息（例如，频率）。然后，控制器模块220使无线电模块210调谐到与所选的小区相关联的频率，并测试和测量所选小区的可行性。由于很多原因，可能会发现小区不足，这些原因包括无法找到所选小区的小区ID、小区超负荷、小区表现出连接质量差等等。

如果控制器模块220确定列表的第一个小区不够（由于任何上面讨论的原因），则控制器模块220对列表中随后的小区重复该测试和测量程序，直到发现有可接受的小区。如果控制器模块220在没有发现可接受小区的情况下遍历整个排序列表，则控制器模块220启动完整的网络搜索（下文讨论）。

不可用的位置信息

可能存在控制器模块220无法获得无线通信装置200的位置信息的情况。例如，定位模块250可能出现故障，可能不存在于无线通信装置200中，或可能目前无法确定位置（例如，无法连接到GPS卫星）。在这种情况下，控制器模块220控制排序模块240来对存储在存储器模块230中的所有小区上进行排序操作。

在接收到请求之后，排序模块240访问存储在存储器模块230中的所有小区的小区信息。排序模块240然后对存储的小区执行排序操作，对所存储的小区在多近被使用给定额外的权重。具体地，因为没有位置信息，所以排序模块240假定最近使用的小区比较远的过去使用的小区更加有可能位于无线通信装置200附近。

一旦排序模块240已经生成了其小区的排序列表，则控制器模块220调谐无线电模块210至第一小区用于检测和测量。如上所讨论，控制器模块220循环小区的排序列表，直至发现可接受的小区。如果在所存储的小区中没有发现可接受的小区，则控制器模块220启动完整的网络搜索（下文讨论）。

相关领域的技术人员将认识到在本发明的精神和范围之内可对上述配置进行许多修改。例如，排序模块240可基于比所列出的因素更多或更少的因素对存储小区进行排序。此外，当针对第一个列出的小区的搜索失败时，控制器模块220可在移动至排序列表上的下一个小区之前搜索位于相同中心频率处或其附近的小区。以这种方式，控制器模块220可避免必须重新调谐无线电模块210，这是一个特别耗时的操作。

协调的多RAT支持的完整网络搜索

如上所讨论，存在控制器模块220启动完整的网络搜索的大量情况。假设无线通信装置200能够通过多个不同的RAT（例如，2G、3G、4G等）通信，完整的网络搜索优选包括每个RAT的搜索。在典型的无线通信装置中，逐频率地单独搜索每个RAT，这是一个非常长的过程。然而，根据本实施方式，无线通信装置200可以同时搜索所有RAT。

图2B示出可以并入无线通信装置200中的无线电模块210和控制模块220的示例性配置的框图。无线电模块210包括模数转换器215。控制器模块220包括具有混频器224a-c的混频模块224，和包括RAT搜索器226a-c的搜索模块226。

当控制器模块220启动完整的网络搜索时，控制器模块220为无线电模块210设置中心频率CF和带宽BW。优选地，中心频率和带宽被设置为使得涵盖所有可用的RAT。假设中心频率和带宽被设置为捕捉多个RAT，来自所有RAT的信号由天线201以模拟形式接收。无线电模块210从天线201接收模拟信号。ADC 215然后将接收的模拟信号转换为数字形式，并将数字信号发送至控制器模块220的混频模块224。

无线通信装置200然后从接收的信号中搜索基站。这可以不同的方式针对多个RAT中的每个RAT进行。在第一个实例中，无线通信装置200预先不知道不同RAT通信的中心频率。在这种情况下，无线通信装置200可以尝试同时处理所有RAT。具体地，无线通信装置200设置无线电模块210的带宽足以覆盖来自所有RAT的同步信号。例如，如果BW1、BW2和BW3分别是每个RAT同步所需的最小带宽，则无线通信装置200设置无线电模块210的带宽为BW1、BW2和BW3中最大的。然后可以按照每个RAT的需要进行接收信号的混合和过滤。

在第二个实例中，无线通信设备设置无线电模块210的带宽足以比远同步信号的宽，并且可以选择任何RAT或落入设置带宽范围内的中心频率。带宽可能会受到无线电模块210的能力限制，例如，无线电模块210在存在相邻频带的强信号时区分弱信号的能力。

例如，数字信号被发送至第一RAT混频器224a、第二RAT混频器224b和第N RAT混频器224c中的每个混频器。RAT混频器224a-c中的每个对接收的数字信号进行混合和过滤操作，以便提取包含在其相应的RAT中的信息。例如，2G、3G和4G RAT一般分别在740MHz、760MHz和720MHz下工作。因此，第一RAT混频器224a（设置为提取2G信息）只需要从剩余频率中带通滤波中心频率（假定无线电模块210的中心频率被设定为接近2G中心频率）。另一方面，第二RAT混频器224b（设置为提取3G信息）首先进行数字混合，以将所接收的数字信号降频转换为中心频率，然后执行高通滤波以提取3G信息。同样，第N RAT混频器224c（设置为提取4G的信息）数字混频，以对接收的数字信号升频转换，然后执行低通滤波以提取4G信息。

一旦已经从接收的数字信号中提取了各个RAT信息，则结果将被转发到位于搜索模块226内的相应RAT搜索器226a-c。各自的RAT搜索器基于从混频模块224所接收的RAT信息对其对应的RAT执行网络搜索操作，以便定位并连接可行的小区。

此外，可根据需要以任何顺序搜索RAT，而且可以采用在较早RAT搜索期间获得的信息来帮助未来RAT搜索。用于共享的这种信息可包括早期网络搜索的频率偏移、广播的邻频率和小区ID（如果可用）、附近小区的位置信息，以及其它有用信息。通过这些信息的共享，可以加快后来RAT的搜索，从而进一步提高搜索的效率。

相关领域的那些技术人员将认识到可对本文所讨论的配置进行许多修改。例如，虽然已经描述了关于三个RAT的配置，但是可以以与如上所述的类似方式搜索更多或更少的配置。此外，搜索的顺序可以根据应用而改变，或者如果无线通信装置200具有足够的硬件和处理功能，则可同时搜索所有RAT。

针对有效4G搜索的配置

如上所讨论的，一旦每个RAT的RAT信息已被提取，无线通信装置200然后可针对RAT进行网络搜索过程，以便识别可行小区。当搜索4GRAT时，无线通信装置200可被配置为执行有效搜索，以便甚至进一步减少连接延迟。

频带内的宽基站搜索

图3示出由根据本公开示例性实施方式的无线通信设备200搜索的4G通信频带301。

4G频带301包括彼此均匀隔开频率间隔d的多个光栅点302。在4G中，相邻光栅点302之间的频率间隔通常是100kHz。光栅点302构成4G频带301范围内的频率，无线电模块可对其调谐，以便搜索可用基站。

图3的示例性4G频带301包括第一基站304，其具有大致位于同样位置的光栅点302处的中心频率，并具有由浅灰色方块示出的频率范围305。4G频带301还包括第二基站307，其具有大致位于同样位置的光栅点302的中心频率，并具有由暗灰色框示出的频率范围308。

典型的无线通信装置通过连续调谐到每个光栅点302和针对基站的存在搜索每个单独的光栅点302来搜索4G网络。然而，以这种方式进行的搜索进行大量的重复操作，并无法说明在第一基站的频率范围内找到第二基站的低可能性。

因此，无线通信装置200被配置为简化搜索过程4G。特别地，控制器模块220设置无线电模块210的带宽为尽可能宽以捕捉尽可能多的光栅点302。然而，带宽将受噪声和干扰的限制，因此，带宽应该仅设置为尽量大以提供包含在单一搜索频带中的多个光栅点302的准确读数。在图3的示例实施方式中，控制器模块设置无线电模块210的带宽为1.4MHz（对应于5个光栅点和5个光栅点中的任何光栅点的同步信号），如由搜索频带310-320所示。

控制器模块220然后设置无线电模块210的初始中心频率，以便基于预先设置的带宽捕获4G频带301内的第一光栅点302。在图3的示例实施方式中，因为带宽已被设置为1.4MHz，所以控制器模块220将初始中心频率325设置为200kHz（200kHz高于4G频带301的基带）。

一旦已经设置了初始搜索频带310，无线电模块210即接收位于搜索频带310内的信号，并对信号执行前端处理。控制器模块220然后针对基站的存在分析信号。这可以通过搜索位于任何光栅点频率的PSS（主同步信号）进行。

如图3所示，没有位于初始搜索频带310内的基站。因此，控制器模块220在无线电模块210中设置新中心频率，以搜索一组后续的光栅点。然而，因为没有必要重新搜索初始搜索频带310所包含的光栅点，所以控制器模块210不将无线电模块210的中心频率移位（shift）单一光栅点302，而是将中心频率移位Δ_jump。

Δ_jump优选地被设置为使随后的搜索频带将涵盖紧跟在以前的搜索频带之后的光栅点302。因此，可以Δ_jump可以简单地被设置为等于图3的示例实施方式中的无线电模块210的带宽1.4MHz。然而，Δ_jump的值可以设置为如特定应用可能需要的与无线电模块的带宽不同的值，并且可以被设置为使得后续的搜索频带与在先搜索频带重叠，或与在先搜索频带分离一个或多个光栅点302。

在移位无线电模块210的中心频率之后，控制器模块220不再找到位于搜索频带312内的基站，并因此再次将无线电模块210的中心频率移位Δ_jump。在接收和处理搜索频带314内发现的信号之后，控制器模块220基于由基站304发送的解码PSS信号发现其中心在位于搜索频带314的最右侧边缘的光栅点上的基站304。

如果定位了基站304，则控制器模块220对基站304进行额外的处理，以指出其中心频率（在下面讨论），并且获得与基站304相关联的各种参数。

一旦控制器模块220已经处理了基站304，则控制器模块220再次移位无线电模块210的中心频率，以便继续搜索4G频带301。然而，控制器模块220假定位于4G频带301中的另一基站不会有与找到的基站304的频率范围重叠的频率范围。因此，控制器模块220不会将中心频率移位Δ_jump，因为这样做会导致无线电模块210搜索不太可能有基站的光栅点。因此，控制器模块220而是将无线电模块210的中心频率从包含基站304的光栅点移位Δ_BW。

控制器模块220应该将Δ_BW设置为等于4G频带内的基站的带宽。例如，假设任何随后的基站将包括与基站304相同的带宽，则控制器模块220可以设置Δ_BW为等于基站304的带宽。或者，假设所有基站将至少有如4G标准所设置的最小带宽（即，1.4MHz），则控制器模块220可以将Δ_BW设置为等于最小带宽。此外，因为控制器模块220可以获取基站的多个不同的可能带宽，所以控制器模块220可以根据下面的等式设置Δ_BW：

${\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{BW}}=\max (\frac{{\mathrm{BW}}_{\mathrm{found}}+{\mathrm{BW}}_{\mathrm{mix}}}{2},{\mathrm{BW}}_{\min },{\mathrm{BW}}_{\mathrm{given}})----\left(1\right)$

其中BW_found对应于从对应于找到的基站的广播信息中找到的带宽，BW_given对应于在开始网络搜索之前由更高层给定的带宽信息，BW_min对应于如4G标准所设置的最小带宽（1.4MHz）。

在图3的示例实施方式中，控制器模块220确定Δ_BW为1.4MHz（基于基站304的带宽，或最小带宽）。因此，控制器模块220将无线电模块的中心频率移位计算出的Δ_BW和当前的中心频率到基站304的中心频率的差。换言之，控制器模块220根据下面的等式移位无线电模块210的中心频率：

CF_new=CF_old+Δ_BS+Δ_BW    （2）

其中CF_new对应于无线电模块210的新中心频率，CF_old对应于无线电模块210的旧中心频率，Δ_BS等于无线电模块210的旧中心频率与基站的检测中心频率的差。

在图3的示例实施方式中，在移位无线电模块210的中心频率之后，控制器模块220再次在搜索频带316内找到基站307。因此，控制器模块220对基站307执行额外的处理，然后根据上述等式（2）对无线电模块210的中心频率移位。在搜索频带318内，控制器模块220没有找到基站，因此将无线电模块210的中心频率移位Δ_jump，以便设置新的搜索频带320。控制器模块220和无线电模块210以这种方式继续，直到达到4G频带的结束。

使用该配置，如常规，无线通信装置200不会单独搜索每个光栅点302。相反地，无线通信设备能够同时搜索光栅点组并跳过不太可能包含基站的光栅点。因此，这种配置显著减少了搜索4G频带花费的时间。

相关领域的那些技术人员将认识到在本公开的精神和范围内可对上面所讨论的配置进行许多修改。例如，Δ_BW可以被设置为使得将随后基站的预测的最近位置置于下一个搜索频带的最左侧边缘，以便沿4G频带更快进行。此外，取代搜索整个频带301，控制器模块220可被配置为一旦已经发现可接受的基站或满足某些标准的基站即停止搜索。

窄基站搜索和中心频率精确定位

如上所讨论，一旦已经在搜索频带内发现基站，控制器模块220必须执行额外的处理。具体地，因为光栅点保持间隔（在实例中为100kHz），其不同于与基站相关联的子载波间隔（例如，在LTE中为15kHz），控制器模块220必须执行额外的处理以确定确切的中心频率和基站的本地振荡器频率。此外，因为无线电模块210的本地振荡器可能没有精确地以与基站频率相同的频率振荡，也可能有必要同步基站和无线通信装置的振荡频率。

图4示出由根据本公开示例性实施方式的无线通信装置200搜索的频带301的部分401的放大图。

在频带301的部分401，与基站相关联的多个OFDM（正交频分复用）子载波450均匀分布在部分401中，并彼此间隔距离Δ_c。子载波间隔Δ_c在部分401内保持不变，但可能会在无线接入技术上有所不同。为了该讨论的目的，根据LTE标准，Δ_c为15kHz。

在频带301的部分401中，光栅点425间隔距离d=100kHz，且这些光栅点是根据接收模块的频率参考。无线电模块210将其中心频率404调谐到该部分401内的光栅点之一，而基站具有位于远离无线电模块210的中心频率404某些频率ΔF且远离最近光栅点401频率Δf的载波频率460。

为了确定基站的各种参数，无线通信装置200首先确定基站相对于无线电模块210的中心频率的频率偏移量。具体地，控制器模块220确定分数频率偏移量（θ_FFO），和整数频率偏移量（IFO_PASS），其中：ΔF=IFO_PASS+θ_FFO。

无线通信装置200使用众所周知的CP（循环前缀）相关方法获得分数频率θ_FFO。然而，整数频率偏移量IFO_PASS不能以此方式获得。因此，控制器模块220必须假设整数频率偏移量IFO_PASS。

为了获得整数频率偏移量IFO_PASS，控制器模块首先相对于中心光栅点（对应于接收器载波频率）生成相对于与每个光栅点425对应的接收器模块210的调谐中心频率的OFDM子载波位置的列表，和搜索频带301内的接收器模块的最大频率不确定性。控制器模块220然后通过确定在所列的OFDM子载波位置中检测到小区的位置来确定整数频率偏移量IFO_PASS。

例如，在图4的实例中，控制器模块220首先使用下面的公式生成相对中心光栅点的光栅指数：

$\mathrm{rside}=-\left|\frac{{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{jump}}}{2*{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{raster}}}\right|:\left|\frac{{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{jump}}}{2*{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{raster}}}\right|---\left(3\right)$

其中Δ_raster是在相邻光栅点之间的频率间隔（例如，100kHz）。使用等式（3），针对图4的实例生成的光栅指数将是[-2，-1，0，1，2]，指示搜索频带内包含的五个光栅值。

基于所生成的光栅指数，然后可通过对光栅指数rsidx内的每个值应用以下等式可确定相对中心光栅点的载波位置的列表：

$\mathrm{crlist}=\mathrm{round}(\mathrm{rsidx}\left(i\right)*\frac{{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{raster}}}{{\mathrm{\Δ}}_c})---\left(4\right)$

针对上述实例，对上述rsidx应用等式（4）给出crlist=[-13，-7，0，7，13]，其对应于相对基站可定中心的中心光栅点的载波位置。控制器模块220然后在与crlist内的位置对应的每个载波内搜索基站，并将与基站的位置对应的载波位置设置为整数频率偏移量IFO_PASS。在图4的实例中，IFO_PASS将是7，其对应于最接近基站的载波460的光栅点的载波位置。

一旦已经确定了分数频率偏移量θ_FFO和整数频率偏移量IFO_PASS，控制器模块220然后即可确定基站（RP_BS）的光栅点指数和无线电模块时钟校正因子(ε_ppm)，如下所示：

${\mathrm{RP}}_{\mathrm{BS}}=\mathrm{round}({\mathrm{IFO}}_{\mathrm{PASS}}*\frac{{\mathrm{\Δ}}_C}{{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{raster}}})---\left(5\right)$

以及

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ppm}}=\frac{\mathrm{\Δf}*{\mathrm{\Δ}}_c}{{\mathrm{RFF}}_{\mathrm{rsq}}}---\left(6\right)$

其中RFFreq对应于无线电模块210的当前中心频率（MHz）。应注意，等式（5）可以被修改为说明振荡器不稳定性。具体地，如果振荡器不稳定性引起标准化频率相对于OFDM子载波间隔的频率偏移量Δ_FOMax，则等式（5）可以被修改为对（IFO_PASS*Δ_c/Δ_raster）–Δ_FOMax和（IFO_PASS*Δ_c/Δ_raste）+Δ_FOMax四舍五入（round）。以此方式，可说明振荡器不稳定性。

因为已经确定了IFO_PASS，所以可以立即使用等式（5）确定基站的光栅点指数RP_BS。然而，因为等式（6）依赖于ΔF来计算无线电模块时钟校正因子ε_ppm，所以控制器模块220必须首先计算Δf。这可以通过对以下等式应用基站的确定的分数频率偏移量θ_FFO、整数频率偏移量以及计算的光栅点指数RP_BS来完成：

Δf＝f_IFO+φ_FFO             （7）

其中 $f_{\mathrm{IFO}}=\mathrm{round}\left(\frac{({\mathrm{IFO}}_{\mathrm{PASS}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{FFO}})*{\mathrm{\Δ}}_C-{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{raster}}*{\mathrm{RP}}_{\mathrm{BS}}}{{\mathrm{\Δ}}_C}\right)$ 以及（8）

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{FFO}}=\mathrm{round}\left(\frac{({\mathrm{IFO}}_{\mathrm{PASS}}+{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{FFO}})*{\mathrm{\Δ}}_C-{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{raster}}*{\mathrm{RP}}_{\mathrm{BS}}}{{\mathrm{\Δ}}_C}\right)-f_{\mathrm{IFO}}---\left(9\right)$

通过根据等式（8）和（9）求解等式（7），可以根据等式（6）确定无线电模块时钟校正因子ε_ppm。一旦计算出无线电模块时钟校正因子ε_ppm，控制器模块220即可计算无线电模块210的更新的中心频率和时钟频率，如下所示：

RFFreq_updated=RFFreq*(1+ε_ppm*1e^-6)              （10）

ClockFreq_updated＝ClockFreq*(1+ε_ppm*1e^-6)       （11）

其中RFFreq_updated是无线电模块210的更新的中心频率（MHz），ClockFreq是无线电模块210的当前时钟频率，而ClockFreq_updated是更新的时钟频率（MHz）。

使用上述等式，无线通信装置200能够精确定位（pinpoint）用搜索频带发现的基站的中心频率，并可以调整其无线电模块210的设置。

基于存储的小区信息进行网络搜索的示例性方法

图5示出基于可由根据本公开的示例性实施方式的无线通信装置实施的所存储的小区信息来进行优化的网络搜索的方法的框图。

方法开始于无线通信装置确定位置信息是否可用（510）。如果没有无线通信装置的位置信息是可用的，则无线通信装置对存储在无线通信装置的存储器中的所有小区进行排序（520）。排序可以基于从小区到无线通信装置的一个或多个估计距离、使用小区的最新时间，小区的平均RSRP（参考信号接收功率）、平均RSRQ（参考信号接收质量）、RAT能力和/或QoS（服务质量）参数来进行。

一旦已对小区排序，无线通信装置以排序的顺序搜索每个小区，直到发现可行小区。一旦发现了小区，该方法即结束（590）。

如果，另一方面，无线通信装置确定位置信息可用（510），则无线通信装置针对位置信息附近范围内的小区扫描其存储器（540）。如果存储器扫描仅显示位置附近的单个存储小区（550），则无线通信装置选择并搜索该存储小区（560）。然后该方法结束（590）。

如果，另一方面，存储器扫描显示位置附近范围内的多个存储小区（550），则无线通信装置对被识别为在位置附近范围内的小区进行排序（570）。一旦排序，无线通信装置即按排序顺序搜素每个小区，直到发现可行小区（580）。一旦发现可行小区，该方法即结束（590）。

如果，在执行该方法时，无线通信装置确定没有所存储的小区，或确定在所存储的小区中没有可行小区，那么无线通信装置启动完整的搜索，如下面所讨论。

执行协调多RAT支持的完整网络搜索的示例性方法

图6示出根据本发明的示例性实施方式的用于进行可由实施方式无线通信装置实施的多RAT网络搜索的方法的框图。

该方法开始于无线通信装置将其无线电模块设置为具有中心频率CF和带宽BW。如上所讨论，可以以多个不同方式中的任何一个方式设置带宽，以便捕获各种RAT（610）。一旦无线电模块已被设置，无线通信装置即将在搜索频带内接收的信号从模拟信号转换为数字信号（620）。

一旦该信号是数字格式，无线通信装置即通过数字混频和滤波数字信号从每个RAT中提取信号（630-650）。一旦每个个别的RAT的信号已被提取，无线通信装置即基于所提取的信息搜索每个个别的RAT（660-680）。即使是为了进一步简化个别的RAT的搜索，无线通信装置可使用在一个或多个较早搜索的RAT的搜索的过程中获得的信息，以帮助当前RAT的搜索。这类信息可以包括频率偏移量、广播的邻频率和小区ID、位置信息等。可以以这种方式搜索RAT，直到一个或多个可行小区已被发现，在此时，该方法结束（690）。

用于在频带内进行高效4G基站搜索的示例性方法

图7示出根据示例实施方式的可由无线通信装置实施的用于在频带内定位4G基站的方法的框图。

该方法开始于无线通信装置设置它的无线电模块以具有中心频率和带宽，以便在4G频带的开始接收搜索频带（710）。一旦搜索频带已被设置，无线通信即检测是否在搜索频带内发现PSS（主同步信号）（720）。基于PSS的检测，无线通信装置确定基站是否位于搜索频带内（730）。

如果无线通信装置确定在搜索频带内没有基站（730），则无线通信装置确定是否剩余任何4G频带（740）。换言之，无线通信装置确定是否已经达到4G频带的结束。如果是（740），则方法结束（790）。或者，如果确定了还有4G频带（740），则无线通信装置对无线电模块的中心频率增加Δ_jump，以便建立新的搜索频带（750）。无线通信装置然后重复这个过程（720-750），直到发现基站（730）或4G频带结束（740）。

如果无线通信装置发现位于搜索频带内的基站（730），则无线通信装置存储与发现的基站有关的信息和/或对基站进行额外的处理（760），如下面进一步详细的讨论。无线通信装置然后确定是否剩余4G频带（770）。如果没有频带剩余，则方法结束（790）。如果频带剩余，则无线通信装置对其无线电模块的中心频率增加Δ_BW（780），以便产生新的搜索频带。无线通信装置重复这个过程（720，730和760-780），直到4G频带结束（770）或在搜索频带内发现没有基站（730）。

用于确定基站参数并调整无线电模块的示例性方法

图8示出根据本公开的示例性实施方式的可由无线通信装置实施的用于确定基站参数并调节实施方式无线通信装置的无线电模块的方法的框图。

该方法开始于所述无线通信装置获得分数频率偏移量θ_FFO和整数频率偏移量IFO_PASS（810）。可以使用CP相关性获得分数频率偏移量θ_FFO，并可通过确定基站的中心频率相对于无线电模块的中心频率的位置来获得整数频率偏移量IFO_PASS。

一旦已经计算出分数频率偏移量θ_FFO和整数频率偏移量IFO_PASS，则无线通信装置使用上述等式（7）-（9）基于这些值确定Δf（820）。使用所计算的Δf，无线通信装置使用上述等式（6）或其一些适当的变化计算无线电模块的时钟校正因子（830）。

无线通信装置然后使用上述等式式（10）和（11）或其一些适当的变化计算无线电模块的更新的中心频率和更新的时钟频率（840），之后，该方法结束（850）。

相关领域的那些技术人员将认识到关于图6-8所描述的方法可以额外或可替代地包括上面讨论的无线通信装置200的任何功能，而且示例性方法的以上描述不应被解释为限制无线通信装置200的方法或说明。

结论

应理解，具体实施方式部分而非摘要部分，旨在用于解释权利要求书。摘要部分可阐述发明人所考虑的一个或多个（但并非全部）示例性实施方式，因此摘要部分并非旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求书。

已经在示出本发明的指定功能及其关系的实施的功能构造块的帮助下描述了本发明。为便于说明，这些构造块的界限在此已被任意定义。只要指定功能和关系被适当地进行，即可定义替代的界限。

对于相关领域的那些技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在本文中对形式和细节进行各种变化。因此，本发明不应该被任何所述的示例性实施方式限制，而应仅按照下面的权利要求及其等同物被限定。

Claims (10)

1.一种无线通信装置，包括：

无线电模块，被配置为发送信息至无线通信环境，并接收来自无线通信环境的信息；

控制器模块；

定位模块，被配置为向所述控制器模块提供所述无线通信装置的位置；以及

存储器模块，被配置为存储为所述无线通信装置服务的小区的小区信息，

其中，所述控制器模块被配置为基于所述位置信息选择小区，以及

其中，所述控制器模块被配置为基于所述小区的小区信息控制所述无线电模块。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述存储器模块被配置为存储多个小区的小区信息，以及

其中，所述存储器模块被配置为存储所述多个小区中的每个的位置。

3.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中，所述控制器模块被配置为基于所存储的所述多个小区的位置通过比较所述多个小区中的每个的位置与所述无线通信装置的位置来从所述多个小区中确定一组本地小区。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，还包括排序模块，其中，所述存储器模块被配置为存储多个小区的小区信息，

其中，所述控制器模块被配置为从多个存储的小区中选择多个候选小区，以及

其中，所述排序模块被配置为基于参数对所述多个候选小区排序。

5.一种无线通信装置，包括：

无线电模块，具有中心频率和带宽，从而使所述无线电模块从无线通信环境接收组合模拟信号，所述组合模拟信号包括第一无线接入技术的第一模拟信号和第二无线接入技术的第二模拟信号；

模数转换器，被配置为将所述组合模拟信号转换为组合数字信号，所述组合数字信号包括代表所述第一模拟信号的第一数字信号和代表所述第二模拟信号的第二数字信号；

混合模块，被配置为从所述组合数字信号中数字提取所述第一数字信号和所述第二数字信号。

6.根据权利要求5所述的无线通信装置，还包括搜索模块，被配置为基于所提取的所述第一数字信号来搜索所述第一无线接入技术，并基于所提取的所述第二数字信号来搜索所述第二无线接入技术。

7.一种能够在LTE无线通信环境中进行通信的无线通信装置，所述LTE无线通信环境包括均匀分布在其中的多个光栅点，所述无线通信装置包括：

无线电模块，被配置为从所述LTE无线通信环境中接收信号;

控制器模块，被配置为设置所述无线电模块的中心频率和带宽以限定搜索频带，并检测在所述搜索频带内基站的存在或不存在，其中，所述搜索频带的所述带宽足够大以包含所述多个光栅点中的多于一个的相邻光栅点。

8.根据权利要求7所述的无线通信装置，其中，所述控制器模块被配置为通过检测与所述基站相关联的主同步信号是否在所述搜索频带内来检测在所述搜索频带内所述基站的存在或不存在。

9.根据权利要求7所述的无线通信装置，其中，如果所述控制器模块检测到在所述搜索频带内所述基站的不存在，则所述控制器模块被配置为将所述无线电模块的所述中心频率移位比相邻光栅点之间的频率间隔大的移位频率。

10.根据权利要求7所述的无线通信装置，其中，如果所述控制器模块检测到在所述搜索频带内所述基站的存在，则所述控制器模块被配置为计算接收模块相对于所述基站的频率偏移量。

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