CN1159721A - 信道扫描装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用以在无线电通信系统(300)内的多个信道之间进行扫描的装置(304)包括接收电路(310)和控制电路(312)。接收电路(310)能调谐到这多个信道的任一信道上，并测量所调谐信道的接收强度。控制电路(312)控制该接收电路(310)，以便一次一个地扫描这多个信道的所有信道，并在该接收电路关断供电之前，存储调谐信道测得的接收强度的第一读数，在接收电路又接通供电后存储调谐信道测得的接收强度的第二读数。

Description

信道扫描装置和方法

本发明涉及无线电装置，具体涉及含有该无线电装置的信道扫描装置和方法。

许多无线电话机是由电池供电的。这些由电池供电的无线电话机能使功率消耗最小化和节省电池电能，具有商用的优点，例如它们有助于延长电池的工作时间。

可使无线电话机工作的无线电通信系统含有许多信道。当无线电话机不处于服务状态时，它利用一个接收机在许多信道之间反复地扫描。该接收机一直扫描这多个信道直至它找到一个含有服务质量数据的信道时为止。众所周知，在信道扫描期间，周期性的切断对接收机的供电可节省电池电能。图1和图2示出了在信道扫描期间为节省电池电能的已知的间歇的接收机操作方案的定时图。

图1示出一种初始接通供电的接收机在一个预定时段诸如60秒内对所有的信道(23至43和323至343)执行连续扫描。如果该接收机在这60秒期间内找不到具有服务质量数据的信道，则它进入间断扫描方式以节省电池电能。在间断扫描方式期间，接收机周期性地接通供电一段扫描时段，在此期间，检查最强信道上的数据。在每两个扫描时段之间，接收机被断电一个第二预定时段例如9秒。当用户触动无线电话机键盘上的一个键钮时，或当扫描期间在一个信道上找到服务质量数据时，间断扫描方式中止。

然而，图1的方案只在连续扫描期间如果找不到服务质量数据和然后在间断扫描方式期间切断接收机供电一个第二预定时段时才节省电池电能。在连续扫描期间或在间断扫描方式的扫描时段期间，不节省电池电能。此外，当接收机在该第二预定时段期间被关断供电时，该无线电话机就无机会寻找服务质量数据。

在图2中，一个接收机在时段T期间扫描所有的信道(1到40)。在每个时段t₁期间扫描一个信道。接收机被接通电源为t₁的第一部分的时间(由实线表明)，在此期间，检查信道上的数据，并在t₁的第二部分时间(由虚线指明)被关断供电。接收机对每个信道循环重复此过程，直到针对服务质量数据而检查了所有信道时为止。此扫描循环继续进行，直至确定出一个被扫描的信道含有服务质量数据时为止。

然而，因为图2的方案必须确定在每个信道被扫描的时刻是否存在服务质量数据，所以扫描周期T和部分扫描时间t₁必须长。图2的方案还不区分具有服务质量数据的信道弱与强，就选择具有服务质量数据的第一信道。

据此，现在需要一种无需长的连续扫描周期、无需长的接收机关断供电时段和在每个信道扫描期间无需检查服务质量数据的信道扫描装置及其方法。

图1示出一种已知的间断扫描方案的定时图；

图2示出一种已知的替代性的间断扫描方案的定时图；

图3示出一种无线电通信系统的方框图，它包括一个无线电装置和该无线电装置中的接收电路，图中示出了它们被限定的细节；

图4示出由图3的无线电装置使用的一种扫描方法的定时图；

图5示出由图3的无线电装置使用的该扫描方法的流程图。

一种用以在电线电通信系统中在多个信道之间进行扫描的电池供电装置含有接收电路和控制电路。接收电路可调谐在多个信道中的任一个信道上，并测量所调谐信道的接收强度。控制电路控制接收电路，使之一次一个地扫描这多个信道的所有信道。在扫描期间，控制电路在切断对接收电路的供电之前存储已调谐信道的测量接收强度的第一读数。控制电路在对接收电路恢复供电之后存储已调谐信道的测量接收强度的第二读数。与已知的扫描方法不同，在对接收电路切断供电之前和接通供电之后，每个信道的接收强度读数都已得到。

图3示出无线电通信系统300。无线电通信系统300包含基站302和无线电装置304。基站302向处在特定地理区域内的无线电装置例如无线电装置304提供服务。基站302与这些无线电装置借助在基站302与无线电装置304之间传送的射频信号例如射频信号303进行通信。射频信号303在无线电通信系统300所应用的一个指定的频带内的数据信道和话音信道上被传送。在所述的实施例中，无线电通信系统300是一个ETACS蜂窝无线电电话系统，工作在频带872MHz至905MHz和917MHz至950MHz上，具有数据信道和话音信道。数据信道是信道23至43和信道323至343。

无线电装置304包含天线308、双工器309、接收电路310、控制电路312、用户接口314和发送电路316。射频信号303由天线308拾取作为电射频接收信号通过双工器309输入到接收电路310 。接收电路310将电射频接收信号解调成为数据信号和/或话音信号，并将其耦合到控制电路312。控制电路312将音频的话音信号传送给用户接口314的扬声器(未示出)。已进入的音频话音信号经由用户接口314的话筒(未示出)通过控制电路312作为电音频信号耦合到发送电路316。发送电路316调制电音频信号成为电射频发送信号，该信号再经由双工器309耦合到天线308。天线308使该射频的电发送信号作为射频信号303辐射出去。

无线电装置304由电池305供电，电池305可装卸地与它耦联，含有电化学电池306，以提供电能。电化学电池306的正端子与无线电装置304的电池供电端子(B+)307相耦连。电池供电端子307向接收电路310、控制电路312、用户接口314和发送电路316提供电池电能。电池305具有有限的电寿命，它一直供电直到放电到不足以使无线电装置304工作的电压电平时为止。

接收电路310包含接收机320、接收频率合成器322和RSSI(接收信号强度指示)发生器324。接收机320是双超外差型接收机，这是本技术领域内周知的，因而下文对此不再赘述。接收机320由接收频率合成器322调谐。接收频率合成器322将本地振荡信号通过信令线326施加到接收机320上。本地振荡信号具有一个与无线电通信系统300中的某一信道相关联的振荡频率。施加本地振荡信号将接收机320锁定到该信道上。在所述的实施例中，接收频率合成器322锁定接收机320所需的时间约为3ms。接收机320一旦锁定，就使双工器309来的输入电射频接收信号与本地振荡信号混频，以析取与该信道有关的接收信号。

混频后，接收信号保持在接收机320中并经过读出线328的耦合传送到RSSI发生器324。保持在接收机320中的这些接收信号被解调后作为音频数据线327上的接收数据信号耦合到控制电路312。经由读出线328传送到RSSI发生器324的这些接收信号由常规电路例如包络检波器(未示出)来测量，后者经线329向控制电路312提供出与接收信号强度成比例的一个模拟直流电压，该模拟信号强度电压指示当前信道的接收强度。

接收电路310包含接收开关电路330，它耦合在电池供电端子307与接收机320、接收频率合成器322和RSSI发生器324所有这些电路之间。接收开关电路330是可控的，用于把电池的电能耦联到接收机320、接收频率合成器322和RSSI发生器324或与它们拆断连接。开关电路330可以由常规的电路例如晶体管组成。

控制电路312包含微处理器340、存储器342、定时器344、接收音频电路348和发送音频电路350。微处理器340可以是任何合适的微处理器，例如市售的摩托罗拉公司的68HC11微处理器。微处理器340通过执行从存储器342读出的算法来操作无线电装置304。微处理器340控制接收频率合成器322，通过信道选择线352向它发送一个信道选择信号，使接收机调谐在一个特定信道上。微处理器340控制接收开关电路330，通过在开关控制线354上向它传送一个开关控制信号，使接收电路310接通或切断供电。微处理器340经线329耦合到RSSI发生器324，从它那里接收信号强度电压。微处理器340包含一个模/数转换器(未示出)，将信号强度电压的模拟直流电压转换成为一个数字值，并将该数字值存储入存储器342中。

存储器342通过微处理器340耦合到RSSI发生器324，微处理器340将RSSI发生器324来的模拟信号强度电压输出转换成为适合存储入存储器342的数字值。存储器342可以是只读存储器(ROM)、可擦除可偏程只读存储器、随机存取存储器(RAM)、其它合适的存储器装置，或上述装置的任何组合。虽然存储器342示为与微处理器340分离的，但可以理解，存储器342能在微处理器340的内部和/或微处理器340除了含有存储器342以外还可含有其它的存储器。在所示的实施例中，存储器342在指定的存储单元即“最强”存储单元和“次最强”存储单元内存储两个最大信号强度电压读数以及它们相应的信道号数，它们是由微处理器340在所有被扫描信道的模拟信号强度电压的数字值表示物上执行无数次比较而确定的。存储器342还存储当前信道的多个信号强度电压读数。

定时器344耦合到微处理器340，它包含一个或多个常规的定时器电路，例如市售的定时器集成电路。另一种可替代的方案是，定时器344可以是微处理器340内产生的一个软件定时器，或是配置在微处理器340内的一个硬件定时器。在微处理器340的控制下，定时器344测量一个预定的时段，供微处理器340使用。

接收音频电路348耦合到接收机320、微处理器340和用户接口314。接收音频电路348包含常规的电路，用以检查从接收机320经由音频数据线路327接收的接收数据信号的数据质量。如果接收数据信号的数据具有服务的质量，则接收音频电路348用信号通知微处理器340。

如上所述，微处理器340通过执行存储在存储器342中的算法，来操作无线电装置304。一种这样的算法是信道扫描算法。当无线电装置304不处在服务状态时，扫描该无线电通信系统300中的所有数据信道。为了在扫描期间节省电池电能，接收电路310的供电是间断地被中断的。图4和图5示出由无线电装置304使用的一种电池省电的信道扫描方法。该电池省电的信道扫描方法体现在存储器342中存储的信道扫描算法中，并且由微处理器340执行。

在信道扫描期间，发送电路316是关断供电的，以节省电池电能。发送电路316包含一个发送开关电路(未示出)，它类似于接收开关电路330，它可由微处理器340控制，来切断对发送电路316的供电。

参考图3至图5，说明无线电装置304的操作。该扫描方法是接收电路310在t₀时刻接通供电时启始的(图5步骤500)。微处理器340开始快速扫描一个时段T₁(图5步骤502)。在T₁期间，一次一个地扫描信道。如这里所使用的，对每个信道的“扫描”通常包含：将接收电路310调谐到一个信道上；第一次读该信道的接收强度；关断接收电路310的供电；开启接收电路310；将接收电路310再调谐到同一信道上；第二次读出该信道的接收强度；调谐到第二个信道上，第一次读出该第二个信道的接收强度；关断接收电路310的供电；继续执行这个过程，直到每个信道的接收强度都读两次为止。

在T₁期间(包含t₀到t₈的时段)由无线电装置304使用的扫描方法如下所述。在T₀时，微处理器340控制开关电路330，接通接收电路310的供电。在t₀至t₁之间，微处理器340调谐接收机320。微处理器340通过向接收频率合成器322发送出指定第一信道的信道选择信号，来编程该接收频率合成器322。在接收频率合成器322被编程到第一信道程序之后，接收机320锁定到该第一信道上。在t₁时，RSSI发生器324在第一信道上取得接收信号的第一信号强度电压读数。RSSI发生器324将该第一读数经由微处理器340耦合到存储器342。紧接t₁时刻之后，微处理器340控制开关电路330，关断接收电路310的供电。在所述的实施例中，t₀与t₁之间的时段为5ms。

在t₁与t₂之间，接收电路310保持关断状态。接收电路310保持关断的时段足以使两个相继信号强度电压读数在多径环境下从统计学上看不是在同一衰落期内取得的。建议的最小时段为20ms。在所述的实施例中，t₁与t₂之间的时段为30ms。

在t₂时，由微处理器340响应来自定时器344的唤醒信号，控制该开关电路330接通接收电路310的供电。在t₂与t₃之间，接收电路310再调谐到第一信道上。再调谐到第一信道是由微处理器340再编程接收频率合成器322到第一信道而实现的。当关断接收电路310时，假定接收频率合成器322编程到第一信道被保持住，再调谐只通过允许接收机320再锁定就能实现。再调谐无需再编程，允许接收机320快些锁定。到t₃时刻，接收机320锁定到第一信道上。在t₃时刻，RSSI发生器324在第一信道上取得接收信号的第二个信号强度电压读数。RSSI发生器324将第一信道上的该第二读数经由微处理器340耦合到存储器342。微处理器340确定第一和第二信号强度电压读数中的最大读数，并与该第一信道一起存储在存储器342的“最强”存储单元中。在所述的实施例中，t₂与t₃之间的时段为5ms，t₀至t₃之间的时段(在此期间第一信道被快速扫描)为40ms。为此，接收电路310只在40ms时间段中的10ms内开启，在此期间第一信道在快速扫描中被读出。

在t₃时刻，微处理器340将接收电路310调谐到第二信道上。在t₃与t₄之间，接收机320锁定到该第二信道上。在t₄时刻，RSSI发生器324在第二信道上取得第一信号强度电压读数。RSSI发生器324将该第一读数经由微处理器340耦合到存储器342。紧接t₄时刻之间，微处理器340控制该开关电路330关断接收电路310的供电。在t₅时刻，微处理器340接通接收电路310的供电。在t₅与t₆之间，接收电路310再调谐到第二信道上。在t₆时刻，RSSI发生器324在第二信道上取得接收信号的第二信号强度电压读数。RSSI发生器324将此第二读数经由微处理器340耦合到存储器342。微处理器340确定第二信道的第一和第二信号强度电压读数中的最大值。微处理器340将第二信道的该最大读数与存储器342中在“最强”存储单元或“次最强”存储单元中存储的先前读数相比较，如果需要，将该最大读数和第二信道的信道号数存储入“最强”存储单元或“次最强”存储单元中。

在所述的实施例中，按照这种方式快速扫描继续进行，直到每个信道的信号强度电压读两次，并且在每个信道的两次读出之间接收机被关断时为止。在RSSI发生器324在最后的信道上取得信号的第二信号强度电压读数并将该第二读数经由微处理器340耦合到存储器342之后，快速扫描过程在t₈时刻结束。微处理器340确定最后的信道的信号强度电压读数的最大值，并将该最大读数与存储器342中“最强”和“次最强”存储单元中存储的读数相比较，如果需要，将最大读数存储在“最强”或“次最强”存储单元中。

在所述的实施例中，T₁仅约840ms。在T₁期间，控制电路312无时间确定，在扫描信道上是否存在服务质量数据。这使T₁最小化。接收电路在T₁的快速扫描期40ms的30ms关断，或在T₁的约75％时间内关断。这使电池的功率消耗最小化。

在T₁结束时，微处理器340检查具有两个最强信号强度电压的信道的数据(图5中步骤504)。出了具有两个最强信号强度电压的信道由微处理器340确定，并在T₁的快速扫描期间存入存储器342的“最强”和“次最强”存储单元中。在T₂期间，微处理器340保持接收电路310开启。T₂包含时刻t₈到t₁₀。在t₈时刻，微处理器340从存储器342的“最强”存储单元中读出该信道，使接收电路310调谐于它。在t₈至t₉之间，微处理器340仍然响应接收音频电路348，后者检查接收数据信号的服务质量数据(图5中步骤506)。如果找到服务质量数据，则微处理器340保持接收机320调谐于这个信道，将无线电装置304置入服务状态(图5步骤508)，并结束扫描(图5步骤510)。在所述的实施例中，t₈至t₉之间的时段约为120ms。

如果在存储器342的“最强”存储单元中存储的信道上找不到服务质量数据，则微处理器340从存储器342内的“次最强”存储单元中读出该信道，并在t₉时刻使接收机320调谐于它。在t₉至t₁₀之间，微处理器340仍然响应接收音频电路348，后者检查接收数据信号的服务质量数据(图5步骤506)。如果找到服务质量数据，则微处理器340保持接收机调谐于这个信道，将无线电装置340置入服务状态(图5步骤508)，并结束扫描(图5步骤510)。在所述的实施例中，t₉至t₁₀之间的时段约为120ms。

如果在存储器342的“最强”和“次最强”存储单元中存储的任一个信道上均未找到服务质量数据，则微处理器340判定是否有多于预定数目的接连的快速扫描已经发生(图5步骤512)。如果多于预定数目的接连的快速扫描未发生，则执行另一次快速扫描(图5步骤502)。如果发生了多于预定数目的接连的快速扫描(在所述的实施例中该预定数目为4)，则该扫描方法在t₁₀时刻执行慢扫描(图5步骤504)。

慢扫描在时段T₃内发生。在T₃期间，所有的控制信道一次一个地被扫描。慢扫描的事件类似于时段T₁的快扫描事件。例如，在t₁₀时刻，微处理器340接通接收电路310的供电，并使接收电路310调谐于第一控制信道。在t₁₀至t₁₁之间，接收机320锁定到第一信道。在t₁₁时刻，RSSI发生器324在第一信道上取得第一信号强度电压读数，并将该第一读数经由微处理器340耦合到存储器342。紧接t₁₁时刻之后，微处理器340并断接收电路310的供电。在所述的实施例中，t₁₀至t₁₁之间的时段等于快速扫描中t₀至t₁之间的时段，即为5ms。

然而，慢扫描与快速扫描不同之处在于接收电路310保持关断的时间量。在t₁₁至t₁₂之间的时段接收电路310关断，最好为110ms。

在t₁₂至t₁₃时刻慢扫描的事件与t₂至t₃时刻快速扫描的事件相类似。例如，在t₁₂时刻，微处理器340开启接收电路310。在t₁₂至t₁₃时刻之间，接收机320再次锁定在第一信道。在t₁₃时刻，RSSI发生器324在第一信道上取得第二信号强度电压读数，并将该第二读数经由微处理器340耦合到存储器342。在所述的实施例中，t₁₂至t₁₃之间的时段类似于t₂至t₃之间的时段，即5ms。第一信道进行慢扫描的t₁₀至t₁₃之间的时间段最好为120ms。于是，接收电路310只在120ms时段的10ms内接通供电，在此期间第一信道进行慢扫描。

按照上述的方式，慢扫描继续进行直到所有其余的数据信道均扫描到并且时段T₃期满为止。虽然T₃的持续时间明显地长于T₁的持续时间，但接收电路310在T₃的约92％时间内关断电，借此，可使电池的功率消耗最小化。

在T₃期满并结束慢扫描时，微处理器340开始检查具有两个最强的信号强度电压的信道(图5步骤504)，如在慢扫描期间所确定的那样。慢扫描的两个最强信道按照与先前关于快速扫描中讨论的相同方式来检查，(图5步骤506至512)。

虽然无线电装置304示例为蜂窝无线电话机，但本发明也可应用于无线电设备、电视机、无绳电话机、双向无线电设备、寻呼机、个人数字助手等中，这里使用的术语“装置”是指所有这样的由电池供电的电子装置及其等同物。

据此，可以看出，一种可节省电池电能的扫描装置和扫描方法已被公开。不象先有技术的扫描方法那样，电池电能的保存是在接收电路接通供电之后立即开始的。避免了接收机长时间关断，以便增加无线电话机寻找服务质量数据的机会。还通过只对有限数目的信道(亦即最可能具有服务质量数据的信道)执行数据检查，接收机接通供电的时间可以减少，并且实现较大的电池电能节省。

Claims (10)

1.一种用以在无线电通信系统内在多个信道之间进行扫描的装置，该装置由电池供电，该电池可装卸与之相耦连，其特征在于，该装置包含：

接收电路，用于调谐于该多个信道中的任一个信道上，并测这多个信道中一个已调谐信道的接收强度；

控制电路，耦合到该接收电路，用以控制该接收电路，以一次一个地扫描这多个信道的所有信道，该控制电路控制该接收电路周期地关断供电，其中，对于每个信道，该控制电路存储接收强度的第一次测量值，关断接收电路的供电，并在接收电路再次接通供电之后存储接收强度的第二次测量值。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，接收电路包括一个接收信号强度指示(RSSI)发生器，用以测量接收强度。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，该控制电路包含一个定时器，用以关断该接收电路的供电一个第一预定时段。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，该控制电路包含一个存储器，耦合到该接收电路，用以存储先前确定出的最强接收强度，即接收强度的第一次测量值，和接收强度的第二次测量值。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，该控制电路包含一个微处理器，耦合到该接收电路和存储器，用以确定存储器中存储的接收强度第一次测量值和接收强度第二次测量值中最强的接收强度，之后，微处理器将该最强的接收强度与存储器中存储的先前确定的最强接收强度相比较。

6.一种用以在一个无线电装置的多个信道之间进行扫描的方法，该无线电装置包含一个接收机，其特征在于，该方法包括以下步骤：

使接收机调谐于这多个信道中的一个信道上；

读出这多个信道中的这个信道的接收强度；

关断该接收机的供电；

接通该接收机的供电；

再将该接收机调谐于这多个信道中的这个信道上；

再读出这多个信道中这个信道的接收强度。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

使接收机调谐到这多个信道中的下一个信道上；

读出这多个信道中该下一个信道的接收强度。

8.一种用以使一个装置操作以在无线电通信系统的多个信道之间进行扫描的方法，该装置具有一个接收机，调谐到这多个信道中的任一个信道上，其特征在于，该方法包括以下步骤：

扫描这多个信道中的每个信道一个第一预定时段，其中，该扫描步骤包括以下子步骤：

在接收机关断供电之前，测量这多个信道中当前信道的第一接收强度；

在接收机接通供电之后，测量这多个信道中当前信道的第二接收强度；

在扫描后，检查这多个信道中预定数目的具有强的接收强度的信道上的数据一个第二预定时段；

当在预定数目的信道上的数据不具有服务质量时，扫描这多个信道的每个信道一个第三预定时段，该第三预定时段与第一预定时段不同。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，扫描步骤包括以下子步骤：

存储这多个信道中的每个信道的接收强度。

10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，检查步骤之后是以下步骤：

确定该扫描的第一步是否已经发生了预定个数的扫描；

当扫描以第一步已发生了预定个数的扫描时，开始扫描的第二步；

当扫描的第一步中未发生预定个数的扫描时，进行扫描的第一步。

Images