CN103718613B - 传感器、移动用户终端以及传感器感测移动用户终端的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种传感器感测用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端的方法，用户终端与多个网络中的任一网络相关联，每个网络具有不同的用于无线电信号的载波频带。该方法包括：在多个载波频带的每一个上广播公共信号；用户终端在其网络的关联载波频带中接收该信号；用户终端检查接收的信号中的信息，以及在确定该信息对于允许到传感器的连接为可接受时，用户终端向传感器确认其接收到该信号。

Description

传感器、移动用户终端以及传感器感测移动用户终端的方法

技术领域

本发明涉及通讯，尤其涉及无线通讯。

背景技术

移动电话的短距离传感器是已知的。距离从几毫米到几米，传感器可以识别和认证被带到附近的移动电话。传感器也是通过移动电话为应用(诸如支付或门禁控制)提供应用程序接口的平台。例如，通过将移动电话放置在位于付款台附近用于支付的区域处的传感器上或者靠近传感器，可以简单地执行支付，并且可以通过发送到移动电话的短消息服务(SMS)消息来通知用户成功支付。关于门禁控制，移动电话例如可以用来锁定/解锁汽车或房屋的门。

当蜂窝基站被用户终端检测到以作为向该用户终端提供服务的候选时，除其他之外，用户终端检验基站的公共陆地移动网络(PLMN)标识符。PLMN针对属于不同网络运营商的网络而不同，并且在一些情况下，具有特定PLMN的网络对于用户终端是禁止的，或者对于用户终端是受限的，例如仅当不存在其他合适的候选网络时才被考虑使用。

发明内容

读者可以参考所附独立权利要求。一些优选特征在从属权利要求中展示。

本发明的一个示例是一种传感器感测用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端的方法，用户终端与多个网络中的任一相关联，每个网络具有不同的用于无线电信号的载波频带。该方法包括：在多个载波频带的每一个上广播公共信息；用户终端在其网络的关联载波频带中接收该信号；用户终端检查所接收的信号中的信息，以及在确定该信息对于允许到传感器的连接为可接受时，用户终端向传感器确认其接收到该信号。

在一些实施例中，传感器是蜂窝基站，其可以是小型的并且与多个不同移动网络运营商中的任何运营商的用户终端一起工作，其中每个网络使用不同的载波频带。

一些实施例将公共基带信号用于传感器的发射(“下行链路”)和传感器处的接收(“上行链路”)，其针对用户终端使用它们正常分配的载波频带。

一些实施例涉及在多个载波上辐射的公共基带信号。对于发射，基带信号可以被复制。对于接收，多个载波可以合并到单个载波上并且作为单个信号提供用于基带处理。

在一些实施例中，在基带信号中设置PLMN标识符，以使得对于与多个网络中的任一网络相关联的用户终端可接受。

在一些实施例中，传感器是小型小区基站，诸如毫微微基站，并且可以感测与多个网络/网络运营商中任一相关联的用户终端。

附图说明

下文通过示例方式参考附图描述本发明的实施例，附图中：

图1是示出移动电话的已知多载波信号传感器的图示(现有技术)；

图2是示出移动电话的另一已知多载波信号传感器的图示(现有技术)；

图3是示出根据本发明第一实施例的移动电话的多载波信号传感器的图示；

图4是更详细示出图3中所示多载波信号传感器的图示；

图5是更详细示出图3和图4中所示传感器的射频和复制电路的图示；

图6是示出根据第二实施例的移动电话的多载波信号传感器的图示，其基于单个基带信号的数字复制；以及

图7是示出根据第三实施例的移动电话的多载波信号传感器的图示，其中具有单独的扰码的信号被合并以形成在多个载波频带中发送的信号。

具体实施方式

当考虑移动电话的现有传感器时，发明人意识到移动电话可以属于众多网络中的任一网络，其中每个网络具有关联的载波频带，因此现有传感器被配置用于检测多个不同的载波信号，每个载波信号具有其自己的频带。在开始本发明的实施例之前，下文描述现有系统的两个示例。

如图1所示，一种已知方式是简单地具有传感器10，其中基带单元12提供多个信号14，每个信号采用穿过相应的数模转换器18和相应的射频20的相应路径16。路径继而被合并，使得信号通过单个天线22发射。在此示例中，存在N个信号14(表示为1,2,3,…N)并且因此存在N条路径16。如在关联的图1a中指出的，N个载波信号是不同的，每个具有相应频带。

发明人意识到基带单元12很复杂，要求其处理上面描述的发射方向中的N个数据流，并且还处理对应的接收方向中的N个数据流。

如图2所示，另一已知方式是经由单个数模转换器24和连接到单个天线28的单个射频26处理来自基带单元12的宽带基带信号。如图2所示，通过基带单元12产生N个不同的信号，其从数字转换为模拟，并且穿过能够处理N个信号的射频26，这N个信号的每个具有不同频带，如在关联的图2a中指出的。

发明人意识到，在现有技术的方式中，基带单元很复杂，要求其处理上面描述的发射方向中的N个数据流，并且还处理对应的接收方向中的N个数据流。在实践中，基带单元将要求高输入/输出带宽基带处理器以处理用于发射的信号以及接收的信号，比方说60MHz。

发明人意识到有可能提供一种用于移动用户终端的传感器，该传感器具有带有公共基带信号的多个载波频带(“载波”)。公共基带信号在所有发射载波频带上发射。对应地，接收多个接收载波频带，对其进行下变频和求和以提供单个基带信号。

发明人意识到，在载波之间利用公共基带信号对于基于毫微微小区的传感器识别用户终端而言是一种简单的方式，其中用户终端可以操作在各种载波频带的任一上。这还支持与用户终端在被指派给它们各自的网络的载波频率上的通信。

发明人意识到，在多个载波上发射的公共信号对于来自多个公共陆地移动网络中的任一网络的用户终端应当是有吸引力的，从而用户终端附着到传感器。传感器继而可以允许服务，诸如用户的支付，用户的门禁控制，例如解锁车门。

现在将描述四个示例。在第一和第二示例中，公共PLMN标识符在所有载波上发送，该PLMN标识符已经预先通过网络传送给用户终端。在从传感器检测到该PLMN标识符时，其对于用户终端触发附着到传感器是可接受的。在第三和第四示例中，来自应用不同扰码的网络的信号形成在多个载波上发射的单个合成基带信号。

传感器涉及模拟处理和公共PLMN标识符

如图3所示，传感器30包括连接到射频和复制电路34的收发器32。电路34连接到近场天线36。收发器32包括基带单元38和数模转换器块40。

如图4更详细示出的，基带单元38连接到转换器块40的数模转换器42，其连接到上变频器44。上变频器连接到射频和复制电路34的模拟发射电路46。射频和复制电路34还包括连接到下变频器50的模拟接收电路48，下变频器50经由模数转换器52连接到基带单元38。

在天线36侧，模拟发射电路46和模拟接收电路48连接到双工器54，双工器54连接到天线36。双工器54在通过空中发射或接收处理之前使信号适应。

使用时，基带单元38提供(单个)基带信号给数模转换器42，数模转换器的输出信号通过上变频器44进行上变频以提供RF载波频带上的(单个)信号。如下文更详细描述的，模拟发射电路46产生多个载波(在此示例中是5个)给双工器54。每个载波包含相同的基带信号。

使用时，馈送到基带单元38的接收信号根据多个载波产生。如下文更详细描述的，天线在多个载波频带(在此示例中是5个)处接收，并且这些由模拟接收电路48处理成单个RF载波信号，该信号通过下变频器50进行下变频、通过A-D转换器52转换成数字信号并且输入到基带单元38。

如图3a所示，单个基带信号在用于发射的多个载波上复制；并且在接收侧，单独的载波上的多个模拟信号被合并以产生单个基带信号。至于基带单元38，看起来各个上行链路传输都是在公共载波上接收的。上行链路代码的指派以传统方式执行，以便在码域区分针对各个用户的业务。

公共PLMN标识符

当小区被用户终端检测到作为向该用户终端提供服务的候选时，除了其他之外，用户终端检验该小区的PLMN标识符。为了创建对于与各种网络运营商相关联的用户终端可接受的基带信号，PLMN标识符被包括，该PLMN标识符是跨网络通用可接受的；换言之，对于传感器将在其中使用的国家中的各种网络的所有用户终端可接受。

此通用PLMN标识符在注册区域更新期间由网络传送给用户终端，并且从那时起，用户终端认为该PLMN适合连接。为了辅助这种连接，其可以是切换(当用户终端处于活跃模式时)或者小区重选(当用户终端处于空闲模式时)，向网络通知传感器的标识，从而例如附近小区的邻居列表被更新以包括对该传感器的参考，作为用于小区重选/切换的邻居。

射频和复制电路

在图5中更详细地示出射频和复制电路34。

如图5所示，来自收发器32的经调制的发射信号，在此示例中其中心频率为2112.5MHz，通过VCO1表示的压控振荡器(VCO)和混频器56下变频为公共中频(IF)信号，例如167MHz。这意味着来自VCO1的连续波信号工作在1945.5MHz的频率。此IF信号继而通过IF滤波器58滤波以移除不想要的混频产物，通过IF增益块60进行放大以补偿由于下变频导致的损失，以及通过功率分配器62分割成相等功率的五个信号。这五个IF信号的每一个继而通过使用相应的混频器64和压控振荡器VCO2到VCO6进行上变频以提供期望频率的载波。为了获得2110到2170MHz的下行链路频率，VCO2到VCO6调谐其各自的连续波输出至2279.5到2334.5MHz范围。按照这种方式，原始中心位于2112.5MHz的发射基带信号被复制到5个不同的频率载波上。每个复制的载波的实际频率由相应的压控振荡器VCO2到VCO6进行控制。

复制的发射信号继而通过相应的RF滤波器66进行滤波，并且通过相应的RF增益块68进行放大以补偿不想要的互调产物和转换损失。用于发射的信号功率由相应的衰减器70控制。得到的信号在功率合并器72中进行合并，继而经由功率放大器PA、通过双工器/循环器(未示出)递送到天线36，天线36是不广泛辐射(“非辐射”)的近场元件。

关于接收，来自天线36的接收信号包含多达5个不同的频率载波，其经由双工器/循环器(未示出)、低噪放大器74、RF滤波器76递送并通过功率分配器78分割成5个相等功率的信号。使用混频器80以及与用于发射相同的压控振荡器VCO2到VCO6，并且取上行链路频率范围为1920到1980MHz，产生五个中心频率为357MHz的IF信号。这五个信号通过相应的RF滤波器82进行滤波并且通过相应的RF增益块84进行放大，继而供应给功率合并器86。(在另一类似示例中，为了附加的功率控制，衰减器被添加到RF增益块与功率合并器之间的每个357MHz信号分支上。)随后在混频器88处进行上变频，混频器88连接到压控振荡器VCO7，合成输出信号通过RF滤波器90进一步滤波并且通过RF增益块92放大，继而递送到收发器32用于作为单个信号进行基带处理。

按此方式，一个收发器用于实现多载波操作。

此示例使用五个发射载波和五个接收载波。其他示例可以使用不同数目的载波。

传感器涉及数字处理和公共PLMN标识符

图6中示出了另一示例。相比于关于图3至图5描述的传感器，产生相同的输出，也即跨多个载波复制的公共基带信号。然而，其在数字域中实现而不是在模拟域中。

如图6所示，收发器94包括基带单元96，其经由数字复制块98连接到宽带D/A转换块100。(在另一类似的备选实施例中，数字复制块可以独立于收发器。)收发器94连接到射频102，射频102连接到天线104。

数字复制块复制基带信号以在N个载波频带的每一个中产生基本上相同的信号(如图6a所示表示为1)。换言之，辐射的信号是跨所有载波公共的。

如上面在模拟情况下所描述的，为了创建对于与各种网络运营商相关联的用户终端可接受的基带信号，PLMN标识符被包括，该PLMN标识符是跨网络通用可接受的。此通用PLMN标识符在注册区域更新期间由网络传送给用户终端，并且从那时起，用户终端认为该PLMN适合用于连接。为了辅助这种连接，其可以是切换(当用户终端处于活跃模式时)或者小区重选(当用户终端处于空闲模式时)，向网络通知传感器的标识，从而例如附近小区的邻居列表被更新以包括对该传感器的参考，作为用于小区重选/切换的邻居。

将会理解，数字复制的信号具有至少N倍的单个载波信号的带宽，其中N是载波的数目。在此通用移动电信系统(UMTS)示例中，相比于5MHz的单个载波信号，此数字复制的信号可以占用60MHz的带宽。为此，在此示例中数字复制块98包括现场可编程门阵列FPGA。

传感器涉及模拟处理和多个信号

备选方式在移动网络运营商尚未同意通用PLMN标识符的情况下尤其有用，该备选方式是为每个载波生成信号，这些信号的每一个具有不同的扰码，以及将它们合并成单个基带信号以供发射。对于接收，采用对应的方法：下变频和合并所有信号以提供单个基带信号。

如图7所示，传感器106包括收发器108，其包括连接到D/A转换块112的基带单元110。收发器108连接到射频和复制电路114，后者连接到天线116。在此通用移动电信系统(UMTS)和宽带码分多址(WCDMA)示例中，产生在每个信号载波上基本上相同的信号。(参见图7a，其中每个载波上的信号表示为1)。用于每个载波的信号的每一个具有不同的主扰码。通过将信号求和以产生单个合成信号来将这些信号合并，该单个合成信号在N个载波的每一个上发射。

属于比如第一公共陆地移动网络、使用第一载波的用户终端搜索在第一载波上接收的该信号中的、包括合适的PLMN标识符的信号。该载波上的其他信号将被忽略，因为不具有匹配的PLMN。

作为响应，用户终端向传感器指示其存在，传感器通过参考该用户终端而使能支付、门禁控制等。

传感器涉及数字处理和多个信号

使用与针对图6描述的基本上相同的硬件，以与刚才上面描述的模拟情况大致类似的方式产生公共信号。具体地，产生多个信号，每个具有其自己的扰码。这些信号通过求和以形成单个基带信号而进行合并。此信号继而传递通过数字复制块以产生N个载波，每个载波通过相同的基带信号进行调制。

用户终端接收此广播信号并且使用由网络预先提供的扰码对其进行解码。用户终端继而识别已解码的信号中的PLMN标识符，并且因此附着到传感器。

综述

在一些备选中，上述方案被应用以不仅包括传感器可能遇到的每个网络(PLMN)，而且包括传感器可能遇到的每种无线电接入技术(RAT)，诸如UMTS、GSM等。这些方案也可以应用在PLMN具有多个载波频带的情况，例如具有公共基带。

本发明可以以其他特定形式具体化而不偏离其本质特征。所描述的实施例在所有方面都被认为仅作为示意性而非限制性。因此本发明的范围由所附权利要求而不是前述描述来表明。在权利要求的含义和等效范围内的所有变化包含在其范围内。

本领域技术人员很容易认识到各种上述方法的步骤可以通过编程的计算机来执行。一些实施例涉及程序存储设备，例如数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的并且编码有机器可执行或计算机可执行指令程序，其中所述指令执行上面描述的方法的部分或全部步骤。程序存储设备例如可以是数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁性存储介质、硬驱、或者光学可读数字数据存储介质。一些实施例涉及被编程以执行上面描述的方法的所述步骤的计算机。

Claims (15)

1.一种传感器感测用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端的方法，所述用户终端与多个网络中的任一网络相关联，所述方法包括：

在多个载波频带的每一个上广播公共信号；

所述用户终端在其网络的关联载波频带中接收所述信号；

所述用户终端检查接收的所述信号中的信息，以及在确定所述信息对于允许到所述传感器的连接为可接受时，所述用户终端向所述传感器确认其接收到所述信号，

其特征在于：所述多个网络中的每个网络具有不同的用于无线电信号的载波频带，并且所述公共信号是公共基带信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述信息包括所述用户终端已被预先配置以认为对于到所述传感器的连接可接受的标识符，所述标识符是所述多个网络中的每个网络的公共标识符。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述标识符是通用PLMN标识符。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述公共信号通过如下生成：生成每个包括不同主扰码的信号，每个主扰码与所述网络中对应的相应网络相关联，以及将这些信号合并作为所述公共信号以供广播。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述用户终端接收所述信号包括：所述用户终端使用与所述用户终端被指派到的网络相关联的所述主扰码来对接收的所述信号解码，从而提供所述信息以供检查。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述信息是所述用户终端与之相关联的网络的PLMN标识符。

7.一种配置用于感测用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端的传感器，所述用户终端与多个网络中的任一网络相关联，

所述传感器配置用于在多个载波频带的每一个上广播公共信号；

所述传感器配置用于在用户终端在其网络的关联载波频带中接收所述信号，检查接收的所述信号中的信息，确定所述信息对于允许到所述传感器的连接为可接受，以及发送确认时，从所述用户终端接收所述确认，

其特征在于：所述载波频带是不同的，其中每个网络具有不同的用于无线电信号的载波频带，并且所述公共信号是公共基带信号。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述信息包括所述用户终端已被预先配置以认为对于到所述传感器的连接可接受的标识符，所述标识符是所述多个网络中的每个网络的公共标识符。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中所述标识符是通用PLMN标识符。

10.根据权利要求7所述的传感器，其中所述公共信号通过收发器和射频电路以及合并器生成，所述收发器和射频电路配置用于生成每个包括不同主扰码的信号，每个主扰码与所述网络中对应的相应网络相关联，所述合并器配置用于将这些信号合并作为所述公共信号以供广播。

11.一种用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端，所述用户终端与多个网络中的任一网络相关联，

所述用户终端被配置用于在其网络的关联载波频带中接收在多个载波频带的每一个中广播的公共信号；

所述用户终端被配置用于检查接收的所述信号中的信息，以及在确定所述信息对于允许到传感器的连接为可接受时，向所述传感器确认其接收到所述信号，

其特征在于：所述载波频带是不同的，其中每个网络具有不同的用于无线电信号的载波频带，并且所述公共信号是公共基带信号。

12.根据权利要求11所述的用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端，其中所述信息包括标识符，并且所述用户终端已被预先配置以认为所述标识符对于到所述传感器的连接可接受，所述标识符是所述多个网络中的每个网络的公共标识符。

13.根据权利要求12所述的用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端，其中所述标识符是通用PLMN标识符。

14.根据权利要求11所述的用于蜂窝无线电通讯的移动用户终端，其中所述用户终端被配置用于使用与所述用户终端被指派到的网络相关联的主扰码来对接收的所述信号解码，从而提供所述信息以供检查，

接收的所述信号是公共信号，其通过如下生成：生成每个包括不同主扰码的信号，每个主扰码与所述网络中对应的相应网络相关联，以及将这些信号合并作为所述公共信号。

15.根据权利要求14所述的移动用户终端，其中所述信息是所述用户终端与之相关联的网络的PLMN标识符。