CN1227939C

CN1227939C - 无线通信系统中用于实现快速终端同步的系统与方法

Info

Publication number: CN1227939C
Application number: CN99814509.2A
Authority: CN
Inventors: T·索尔维; M·兰塔
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Clastres LLC; Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: EP1121824A1; AU5805999A; ID29420A; US6353645B1; AU755667B2; AR020823A1; CN1330847A; WO2000022870A9; CO5130053A1; WO2000022870A1; US6205193B1

Abstract

提供用于使移动终端与通信系统同步的方法与系统，这些方法与系统提供至此通信系统的快速接入并减少辅助电池功率消耗的风险。特别地，本发明的方法与系统测试候选载波表中的一个候选载波并执行功率分布以获得此载波的信号强度的指示。随后将此信号测量与一个门限准则进行比较。如果满足此准则，则此移动终端尝试与那个载波同步并且在成功时与此通信系统建立连接。如果不满足此准则，则类似地选择并测试另一候选载波。而且，本发明的方法与系统提供每个等级的有效载波的分级搜索，这虽然有可能要求较多时间量来获得同步，但这增加了找到载波的可能性。本发明的方法与系统也在未识别载波时提供分级解决方案来进行搜索，这在移动终端正试图与通信系统同步的同时降低电池功率消耗的速率。

Description

无线通信系统中用于实现快速终端同步的系统与方法

本发明涉及通信系统，并且更具体涉及操作在无线通信系统中的移动终端的同步。

公用蜂窝网络(公用陆地移动网络)通常用于给多个用户提供话音与数据通信。例如，诸如表示为AMPS、ETACS、NMT-450与NMT-900的模拟蜂窝无线电话系统已成功地在世界各地部署。最近，已引入诸如在北美表示为IS-54B(及其后续标准IS-136)的数字蜂窝无线电话系统和泛欧GSM系统。这些系统与其他的系统例如描述在1993年由Artech House，Norwood，MA出版的Balston等人撰写的题为“Cellular Radio Systems(蜂窝无线系统)”的书中。另外，基于卫星的无线电通信系统也正用于在各个区域中提供无线通信，诸如Lockheed Martin Corporation生产的亚洲蜂窝卫星系统(ACeS)。

图1表示可以实施上述无线通信标准之一的常规地面无线通信系统20。此无线系统可以包括在由基站26和移动电话交换局(MTSO)28提供服务的多个小区24内通信的一个或多个移动终端22。虽然在图1中仅表示出三个小区24，但典型的蜂窝无线电话网络可以包括数百个小区，并且可以包括一个以上的MTSO 28以及可以服务于数千个无线移动终端22。

小区24一般用作通信系统20中的节点，从其中利用服务于小区24的基站26在无线移动终端22与MTSO 28之间建立链路。将给每个小区24分配一个或多个控制信道和一个或多个业务信道。控制信道是用于发送小区识别与寻呼信息的专用信道。业务信道传送话音与数据信息。通过通信系统20，可以在两个无线移动终端22之间或通过公用交换电话网络(PSTN)34在无线移动终端22与陆线电话用户32之间实现双工无线电通信链路30。基站26的功能通常是处理至与自无线移动终端22的小区24内的无线电通信。在此方面，基站26主要用作数据与话音信号的中继站。

图2表示常规的天体(卫星)无线通信系统40。此天体无线通信系统40可以用于执行类似于由图1的常规地面无线通信系统20执行的功能。特别地，此天体无线通信系统40一般包括用作一个或多个地球站44与卫星无线移动终端23之间的中继器或转发器的一颗或多颗卫星42。卫星42通过双工通信链路46与卫星无线移动终端23和地球站44通信。每个地球站44又可以连接到PSTN 34，允许无线移动终端23与常规陆线电话机32之间的通信(图1)。

天体无线通信系统40可以利用单个天线波束来覆盖此系统所服务的整个区域，或如图2所示，天体无线通信系统40可以如此进行设计，以使之产生多个部分重叠的波束48，每个波束服务于此系统的服务区域内一个不同的地理覆盖区域50。卫星42与覆盖区域50提供分别类似于地面无线通信系统20的基站26与小区24的功能。

因而，天体无线通信系统40可以用于执行类似于常规地面无线通信系统执行的那些功能的功能。特别地，天体无线电话通信系统40在人口稀疏分布在大的地理区域上、或单纯的拓扑结构趋于使常规的陆线电话或地面无线基础结构在技术上或经济上不实际的区域中、具有特殊应用。

欧洲专利申请公开号EP-A-0756432涉及用于也可以通过诸如蜂窝电话系统的通信系统操作在中继模式中的移动终端之间直接传输模式的传输信道选择设备。欧洲专利申请公开号EP-A-0589280涉及用于移动终端的控制信道选择方法，其中通过测试信道以确定是否应从候选控制信道的状态中除去这些信道。

在基于地面与卫星的通信系统中，移动终端一般必须首先通过定位能发送给移动终端并最好能从此移动终端中接收的基站的控制信道的合适载波来与此通信系统上的特定基站同步，这是公知的。此通信系统一般在时分多址(TDMA)系统的多帧的某一重复时间部分或分段期间或在模拟系统中以循环间隔发送同步脉冲串。因为蜂窝系统一般在此通信系统所覆盖的地理区域的各个小区或地区中将多个载波用于控制信道，所以移动终端一般在选择用于同步的载波之前搜索多个候选载波。例如，ACeS系统包括每隔470毫秒发送一个m序列脉冲串以便在同步中使用的相互隔开200kHz的170个可能的TDMA载波。

通过给移动终端提供在试图与通信系统的发射机同步时考虑的候选载波的一个列表来实施同步处理也是公知的。移动终端一般测试每个候选载波并选择一个最佳候选载波。此选择可以基于比较从每个候选载波中接收的信号的功率。随后，一般利用选择的载波执行细同步之前的粗同步。对于CDMA系统，此同步一般涉及频率与时间同步。在细同步之后，移动终端一般试图读取数据(诸如广播控制信道传输)，以接入此通信系统。

虽然这个对同步的解决方案是有效的，但对于低链路余量通信系统会成问题。例如，卫星通信系统一般要求更多的时间用于每个候选载波试图建立同步。这能导致在用户例如通过加大移动终端的功率来寻求通信接入和与此通信系统成功同步之间不希望的延迟。另外，诸如卫星系统的低链路余量通信系统所具有的另一问题是移动终端可能处于被阻塞的位置中，诸如处于建筑物中，在这样的位置中移动终端不可能成功地从此通信系统中接收信号。移动终端的同步系统随后可能由于连接到此通信系统的重复的不成功尝试而消耗过多的电池功率。因此，需要用于操作在低链路余量环境中的移动终端的改善的同步系统与方法。

因此，本发明的一个目的是解决移动终端与低链路余量通信系统的慢同步的问题。

本发明的另一目的是解决由于同步移动终端与低链路余量通信系统的不成功尝试而引起的电池功率消耗的问题。

本发明通过提供用于使移动终端与通信系统同步的方法与系统来提供这些与其他目的，这些方法与系统提供至通信系统的较快速接入并减少辅助电池功率消耗的风险。特别地，本发明的方法与系统通过测试候选载波表中的一个候选载波并执行功率分布以便获得此载波的信号强度的指示。随后将此信号测量与一个门限准则进行比较。如果满足此准则，则此移动终端尝试与那个载波同步并在成功时与此通信系统建立连接。如果不满足此准则，则类似地选择和测试另一候选载波。而且，本发明的方法与系统提供每个等级的有效载波的分级搜索，这虽然可能要求较多的时间来获得同步，但这增加了找到载波的可能性。本发明的方法与系统也在未识别载波时提供分级解决方案来搜索，这在移动终端正试图与通信系统同步的同时降低电池功率消耗的速率。

特别地，提供了用于与具有一个候选载波表的移动终端的发射机同步的一种方法。从此候选载波表中选择第一载波并生成第一载波的功率分布。将第一载波的功率分布与第一门限准则进行比较。如果第一载波的功率分布满足第一门限准则，则此移动终端同步到第一载波。

根据本发明方法的另一实施例，此方法还包括在第一载波的功率分布不满足第一门限准则时从此候选载波表中选择第二载波。生成第二载波的功率分布并将第二载波的功率分布与第二门限准则进行比较。如果第二载波的功率分布满足第二门限准则，则将此移动终端同步到第二载波。第二门限准则最好比第一门限准则更宽大。可以根据第一数量的多帧的读取生成第一载波的功率分布并且可以根据比第一数量大的第二数量的多帧的读取生成第二载波的功率分布。优选地，第一数量大于1并且第二数量大于5。

在本发明的另一实施例中，从此候选载波表的第一候选子集中选择第一载波并从此候选载波表的第二候选子集中选择第二载波。第一候选子集包括多个候选载波，并且对于第一候选子集的后续候选载波重复地进行选择、生成、比较与同步操作，直至第一候选满足第一门限准则和第一候选子集的所有候选载波都不满足第一门限准则之中至少之一发生。如果第一候选子集的所有候选载波的功率分布都不满足第一门限准则，则从第二候选子集中选择第二载波。第二候选子集最好也包括多个候选载波，并且对于第二候选子集的后续候选载波重复地进行选择、生成、比较与同步操作，直至第二候选子集的候选载波满足第二门限准则和第二候选子集的所有候选载波都不满足第二门限准则之中至少之一发生。

第二候选子集可以包括最有可能具有满足第二门限准则的功率分布的第一候选子集的候选载波的一个子集。第二载波的选择、生成、比较与同步操作之后可以是对未处在第二候选子集中的第一候选子集的后续候选载波重复地进行第二载波的选择、生成、比较与同步操作，直至未处在第二候选子集中的第一候选子集的候选载波满足第二门限准则和未处在第二候选子集中的第一候选子集的所有候选载波都不满足第二门限准则之中至少之一发生。对于处在第二候选子集中的第一候选子集的后续候选载波可以重复地进行第一载波的选择、生成、比较与同步操作。

在又一实施例中，本发明的方法也包括粗同步到第一载波和随后细同步到第一载波的步骤。随后从第一载波中读取数据并检查此数据以确定它是否是有效数据。在此实施例中，如果此数据不是有效的，则从此候选载波表中选择第二载波。此数据可以来自广播控制信道脉冲串。在有关此的另一方面中，将粗同步到第一载波的量度与第三门限准则进行比较，并且如果粗同步的量度满足第三门限准则，则此移动终端细同步到第一载波。

在本发明的又一方面中，如果第一载波的功率分布不满足第一门限准则，此移动终端进入监视模式。在此监视模式期间以预定间隔重复地进行选择、生成、比较和同步操作。如果第一载波的功率分布满足第一门限准则，则退出此监视模式。在监视模式期间可以对最有可能具有满足第一门限准则的功率分布的第一候选子集的已选中的多个候选载波之中的每一个候选载波执行这些操作。

虽然本发明在此主要结合本发明的方法方面进行描述，但将明白本发明也包含系统方面。例如，在本发明的系统方面中，提供一种用于具有候选载波表的移动终端的同步系统。此系统包括用于从此候选载波表中选择第一载波的装置和用于生成第一载波的功率分布的装置。也提供用于将第一载波的功率分布与第一门限准则进行比较的装置、以及用于在第一载波的功率分布满足第一门限准则时同步到第一载波的装置。

因此，本发明提供允许低链路余量系统中的终端更快速同步和减少电池功率消耗的操作的设备与方法。本发明利用门限检测/选择准则、分级搜索结构和监视模式连续搜索能力提供延展的电池寿命从而提供了这些益处。

图1示意地表示包括服务于不同地理区域的多个基站的广域蜂窝网络的一部分；

图2示意地表示具有覆盖不同地理区域的点波束的基于卫星的广域蜂窝网络的一部分；

图3表示亚洲卫星系统中前向信道的多帧结构；

图4是根据本发明的一个实施例的移动终端的方框图；

图5是表示根据本发明的一个实施例用于搜索载波以建立同步的操作的流程图；

图6是表示根据本发明的另一实施例用于搜索载波以建立同步的操作的流程图；

图7是表示根据本发明的还一实施例用于搜索载波以建立同步的操作的流程图；

图8是表示根据本发明的另一方面用于搜索载波以建立同步的操作的流程图；和

图9是表示根据本发明的又一方面包括监视模式的连续搜索循环操作的流程图。

现在将在下面结合附图更全面地描述本发明，在附图中表示出本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施并且不应认为限于在此所述的实施例；相反地，通过提供这些实施例，可以使此公开变得更全面与彻底，并且将完全表达本发明的范畴给本领域技术人员。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以实施为方法或设备。因此，本发明可以采用硬件实施例、软件实施例或组合软件与硬件方面的实施例的形式。

为了便于本发明的理解，此具体描述将提供使用ACeS卫星空中接口规范(“SAIS”)操作的ACeS通信系统的操作环境中各个实施例的操作的说明。此系统中的初始同步与点波束选择是移动终端的功能的重要部分。对于公知的控制信道载波，使用下面四个步骤来执行ACeS系统下的同步与选择程序：

1.如图3所示，用于ACeS的控制信道包括以高于其余脉冲串7.6dB的功率发送的多个高功率脉冲串。这些高功率脉冲串利用如图3的102帧双控制多帧(DCMF)内的帧0、22、61与81的时隙0中所示的字符“H”来表示。这些高功率脉冲串之间的时间间隔的知识可以被移动终端利用功率分布来利用。在此使用的功率分布一般指用于表示接收信号的功率特征的公知技术。在一种类型的功率分布中，移动终端的接收机一般对在时间上对应于1/32的TDMA帧或1/3264的DCMF的1/4的TDMA时隙的时长上积分的接收信号的幅度进行抽样。根据DCMF内的相对定时在3264个不同的时间容器(time bin)中累加抽样值。累加抽样值的DCMF的数量越大，能实现检测的概率越高。然而，由于增加用以累加功率读数的多帧的数量，因而会导致时间上的代价。此初始同步步骤的结果是定时准确度预期为+/-1/2时隙或大约+/-288微秒。处理中的此功率测量步骤只解决已知载波频率上的定时同步，并且不在此步骤期间检测或纠正移动终端相对广播卫星的任何频率差错。

2.利用可从步骤1中获得的定时的知识，移动终端以诸如270.83KS/s的比特率抽样此载波的相位与接收的信号强度指示(RSSI)。ACeS SAIS指定TDMA帧0、时隙0来传送具有144比特m序列的脉冲串。一般将采用这样一个持续时间(该持续时间等于m序列加上对其余定时不准确度排序所要求的抽样值数量)之内的抽样值，即，+/-78比特。移动终端采用这些抽样值的I与Q值，并相对期望的m序列进行大量的相关。一般计算不确定窗口内的每个可能定时的相关。也通过使用假定的频偏计算这些相关来解决大部分的接收频率差错。可以考虑例如为21个的许多不同的频率容器，在这种情况中可以在ACeS系统中提供1KHz的频率容器的间隔，允许此移动终端处理高达+/-10KHz的频率不准确度。在计算所有的相关之后，将选择具有最大(最佳)值的一个相关来确定频率与定时偏差，此步骤一般称为“粗同步”。

3.在步骤2的粗同步之后，一般执行细同步，这除了调整时间与频率域中的不确定窗口之外一般只是粗同步的重复。在步骤2与步骤3之间，根据步骤2粗同步的估算差错执行终端基准振荡器的频率调整。例如，对于上述实施例，包含5个抽样和1KHz的频率间隔的定时窗口，从而显著减少计算量。频率容器的间隔因而减少到50Hz。选择的最大相关值现在代表大约+/-1比特的定时准确度和大约150Hz的频率准确度(如在实际中，移动终端硬件中具有足以妨碍50Hz准确度的不确定性)。因此，步骤3的细同步步骤提高在步骤2的粗同步中达到的定时与频率准确度。

4.上述的同步步骤仍然不足以保证移动终端在还未从此载波中读取实际数据时获得正确的同步。因此，获得波束的最后步骤是解码一般通过广播控制信道由卫星发送的数据。在ACeS系统中，提供标准功率广播控制信道(S-BCCH)与高功率广播控制信道(H-BCCH)。因此，移动终端可以首先尝试获得常规功率S-BCCH信道并随后在第一尝试失败时试图利用其较大链路余量获得高功率H-BCCH信道。此H-BCCH信道使用来自卫星的较高发射功率与另外的编码保护来提供额外的链路余量。在ACeS系统中如图3所示，H-BCCH驻留在TDMA帧号22、61与81中。

ACeS系统中和一般用于低链路余量通信系统的上述同步与点波束获取程序所具有的一个问题是：在不利的情况中可能超过30秒的所述的整个终端同步序列的误差时间(lapse time)。这甚至在假定控制信道载波是已知的情况下也是可预期的。然而，如在背景部分中所述的，在ACeS系统中，与一般通信系统一样，由此通信系统提供几个可供选择的控制信道载波。不希望在两个相邻小区(卫星波束)中使用完全相同的控制频率，因为这一般将导致对信号的干扰和恶化，所以多个控制信道载波的使用在蜂窝复用模式中提供益处。而且，对于诸如具有横跨许多不同国家的地球覆盖区的ACeS的系统，相同的频率不可能在整个覆盖区域成为可利用的。例如，ACeS卫星系统使用140个不同的点波束在其服务区域上提供无线电覆盖，每个点波束具有从可利用的170个可能的TDMA载波中选择的至少一个候选载波用于控制信道信息的传输。因此，在最坏的情况中，有140可能的候选载波存在，每个载波使用公知程序可能要求30秒或更多时间，这能导致非常长的初始同步时间。

如在背景部分中所讨论的，利用打算对具有较高成功概率的诸如使用具有使用历史的移动终端先前获得的波束的载波的全部可能载波的子集启动搜索序列来部分地解决这个问题。候选载波表可以保持在移动终端的非易失性存储器中。

在容易受任何原因的阻塞的影响的卫星或其他低链路余量系统中也出现另一问题。在这样的系统中，移动终端对于大量的时间间隔可能不成功地试图搜索此通信系统。因为大部分的同步处理一般要求接通整个接收机电源，而这些操作非常消耗功率。因此，可能会消耗终端电池，从而当用户移动到此移动终端不易受阻塞影响的较有利位置之后却使终端电池变得对此移动终端的用户不能提供使用。

本发明的操作在此将主要结合将操作在诸如亚洲蜂窝卫星系统的卫星系统中的移动终端进行描述。然而，利用操作在其他的低链路余量通信系统中的移动终端也能获得本发明的益处。

现在参见图4所示的实施例，用户(移动)终端60是能与卫星通信系统40通信的收发信机设备。用户终端60可以用作卫星无线电话机。用户终端60包括天线62与收发信机64或用于发送通信给卫星网络并从卫星网络中接收通信的其他收发信机装置。处理器66从收发信机64中接受信息和提供信息给收发信机64并选择控制信道以便用户终端60与卫星通信网络40通信。用户终端存储器68存储有关卫星通信网络40的信息。用户接口70可以包括键盘，用户可以利用此键盘来控制用户终端60的操作。用户终端60也包括同步电路72或用于根据本发明将移动终端60同步到卫星通信网络40的其他同步装置。

用户接口70提供输入与输出装置。根据本发明的一个实施例，接口70包括显示装置，用于例如将已实现同步通知用户。接口70还包括诸如键盘的输入装置，用于从用户中接收例如指定可利用或优选载波和开始或停止同步操作的输入。在此实施例中，处理器66包括用于控制收发信机64以便通过卫星网络40通信的装置。存储器68优选包含一个或多个候选载波表。

如本领域技术人员将认识到的，图4中本发明的上述方面可以利用硬件、软件或上面的组合来提供。虽然移动终端60的各个组成部分在图4中部分表示为分立单元，但实际上可以利用包括输入与输出端口并运行软件代码的微控制器、利用常规或混合芯片、利用分立元件或利用上面的组合来实施。例如，存储器68可以包含在处理器66中。

现在将结合图5-9的流程图来描述本发明的操作。将认识到：流程图示意的每个方框和流程图中方框的组合可利用计算机程序指令来实施。这些程序指令可提供给处理器以产生一种机制，以便在处理器上执行的指令能够创建用于实施在流程图方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令可由处理器执行，以使得一系列操作步骤通过此处理器的执行来产生计算机实施的处理，以致使在此处理器上执行的指令提供用于实施流程图方框中指定的功能的步骤。

因此，此流程图的方框支持用于执行特定功能的装置的组合、用于执行特定功能的步骤的组合、和用于执行特定功能的程序指令装置。也将明白：这些流程图示意的每个方框和流程图示意中方框的组合能利用执行特定功能或步骤的、基于特殊用途硬件的系统或特殊用途硬件与计算机指令的组合。

现在参见图5，同步操作通过生成第一选择的候选载波的功率分布在方框80开始。在图5所示的实施例中，此载波的功率分布或功率特性基于累加的载波的差值RSSI_AccDiff。RSSI_AccDiff值的累加时长被确定为所需的此载波检测概率和允许搜索的时间的函数。至于将描述的操作的其他参数，可以根据其特定操作环境来选择此系统的每个实施例的可选择值，并允许成功搜索准则的指示以便获得对较快的相关信号存在的确定而不提供负面影响。如将描述的，这允许本发明提供在仅以优先级控制的顺序进行完全搜索的同时顺序地覆盖所有可能的情况(或载波)的方法与系统。

结合本发明所示的优选实施例的方框80中的累加周期，本发明人已经发现：3个DCMF周期上的累加，可以相对搜索时间的长度而提供所需的灵敏性。在本发明所示的实施例中，可以如下地计算RSSI_AccDiff：

RSSI_AccDiff＝Old RSSI_AccDiff+2{X(t)+X(t-672)+X(t-1312)+X(t-2560)}-X(t-32)-X(t+32)-X(t-704)-X(t-640)-X(t-1344)-X(t-1280)-X(t-2592)-X(t-2528)

其中X(t)＝Y(t)+Y(t-1)+Y(t-2)+Y(t-3)，

这些等式中所表示的Y(t)是在1/4TDMA时隙的时长上积分的RSSI，因此X(t)对应于一个完整TDMA时隙上的积分。

在方框82，RSSI_AccDiff值(PP)与图5中表示为X1的门限准则RSSI_Thresl进行比较。基于方框80的载波的此功率特性或功率分布，根据本发明的操作可以允许迅速地使不太可能成功地获得的载波被定为不合格，从而减少此移动终端的同步时间。方框82中的门限准则可以是功率的绝对值或相对值。例如，利用在此所讨论的优选功率分布方案，在此载波与此移动终端之间生成对于多个不同的定时对准的功率分布假设。因为期望有效载波(在ACeS中)仅在选择的时隙中生成较高功率脉冲串，所以期望有效载波将具有与不正确定时假设的累加功率(这预期将累加噪声大小幅度信息而不是高功率信息)相比显著较大的正确定时的功率。因此，如果相对值用作此门限准则，则此准则自身表示最佳估算功率分布与(例如，如由最小值、第二最大值或平均值所表示的)其他累加分布之间的最小期望差值。在图5所示的本发明的实施例中，累加的功率信息表示为每个定时假设的度量，而最大的度量值对应于最佳假设。还有，优选使用相对限定符，此相对限定符是最大量度值与出现在时间禁止窗之外的第二最大值之间的差。此禁止窗包括对应于最大量度值的抽样点、4个在前与4个在后抽样点。所计算的这些点的量度值包括高功率脉冲串的一些能量并且因此可能不用作有效基准。

如果此载波的功率分布满足此门限准则，操作移到方框84并且此移动终端继续通过尝试诸如上述的ACeS系统的粗同步来寻求此载波。在方框86测试在所示的实施例中称为相关的方框84的粗同步操作所得到的特性以确定它是否超过粗同步门限准则。在图5所示的实施例中，在4个多帧上累加方框84中的粗同步操作。在方框86中使用的相关值(C)从方框84中的操作输出，并且可以根据以下等式来提供：

C (k) = Σ_{n = 0}^{141} I (n + k) t_{I} (n) + Σ_{n = 0}^{141} Q (n + k) t_{Q} (n), k = 0 \cdot \cdot \cdot N

其中，N是同步窗口大小

t_I(n)是同相矢量的训练序列

t_Q(n)是正交矢量的训练序列

I(n)是同相信号的接收样值

Q(n)是正交信号的接收样值

预定限定门限C_Thresl(在图5中表示为Y1)用作门限准则来确定同步操作对于当前载波是否还应继续。如果C满足门限准则C_Thresl，则假定当前载波上成功同步程序的可能性是高的，并且操作继续到方框88。在方框88，对此载波执行诸如前面所述的ACeS的细同步操作并且操作随后继续到方框90，在方框90移动终端利用其校正的频率与定时试图读取低功率S-BCCH传输。如果在方框90的操作期间读取有效数据，如方框92所确定的，则此候选载波上的同步是成功的，如方框94所示。

如果在方框82或方框86不满足此门限准则或在方框92未找到有效数据，操作返回到方框96。在方框96，此移动终端参阅存储的候选载波表并确定任何其他的候选载波是否可用于同步尝试。如果没有其他的候选载波保留，则在方框98表示此搜索已经失败。否则，如方框80-94所示，操作对于新的候选载波继续。

此候选载波表最好分成许多诸如最佳候选、相邻候选与有效的子表。例如，可以将此最佳候选表限制为此移动终端已成功与之同步并在此系统上登记的一至三个最近的载波。相邻表可以将此最佳表扩展为包括与将此移动终端先前使用的那些载波与服务和/或相邻卫星系统相邻的点波束相关的载波。最后，有效表可以是用于识别170个可能的载波频率(在ACeS系统的情况中)之中哪些频率载波当前正在被此通信系统使用的系统信息。

如上所述，本发明的方法与系统通过在继续操作之前引入在每个候选载波的同步处理的中间步骤上使用的门限准则来提供快速的同步操作。因此，诸如细同步和从广播信息中读取数据的耗时的附加步骤，只在先前步骤使之有理由相信移动终端在完全同步之后将处于足以能至少从此通信网络中成功接收数据的有利位置中具有高可能性之后，才必须进行尝试。虽然候选载波表可能未导致“最佳”可利用载波的选择，但相对于首先测试所有候选载波的先前公知的方法，本发明在仍然提供有可能给予至此移动终端的双向通信的载波的选择的同时，有利地提供了较迅速的可能同步。另外，通过按概率顺序来对表载波进行排序以便首先尝试最可能的载波等等，可以使根据本发明的方法与系统增加获得用于此移动终端的“最佳”载波的可能性。

在本发明的另一方面中，提供包括不同搜索操作的方法与系统。每个级别的搜索可能更精确，假定每个试图的搜索以增加的时间消耗为代价来增加成功获取的可能性。通过根据在此将描述的准则在各种类型的搜索之间改变同步尝试，根据本发明可以提供其他的性能益处。

现在参见图6，现在将描述根据本发明的可选择的搜索序列的同步操作。图6的流程图(类似于图5)从在方框100对候选载波执行功率分布开始。对于方框100的操作，与图5的方框80相反，对较大数量的多帧(诸如与图5中的3个相对比的10个多帧)累加功率分布操作。

根据图6所示的搜索类型的操作的载波优先搜索顺序的选择可以基于在移动终端利用图5所述的操作的搜索尝试中先前获得的功率分布信息。例如，如果在下面称为类型A搜索的诸如图5所述的搜索中所有的测试载波因为功率分布不满足此门限准则而在方框82结束，则方框100上第一测试的载波可以从以前的类型A搜索中选择为具有最高功率分布的载波。

在方框102，将此载波的功率分布与门限准则X3进行比较。除了在所示的实施例中方框102的操作的门限准则(X3)与方框82的操作相比选择为较低(即，较容易满足)准则值之外，方框102的操作类似于先前结合方框82所述的那样。换句话说，根据较低要求门限准则利用同一功率分布，在方框102可以接受在方框82在图5类型A搜索中被拒绝的载波。

如果功率分布结果满足此准则，则在方框104以前面图5的方框84所述的方式尝试粗同步。同样地，在方框106，将来自粗同步的相关结果与如先前结合图5的方框86所述的门限准则(Y3)进行比较。然而，至于方框102的操作，最好使得用于方框106的操作的门限准则比在方框86使用并称为Y1的那些准则低(容易满足)。

如果在方框106满足此相关准则，则操作在方框108继续，进行如结合图5的方框88所述的此候选载波的细同步。随后在方框110如前面结合图5的方框90所述那样试图读取低功率S-BCCH信号。如果如方框112所确定的从方框110的操作中获得有效数据，则如方框114所示，此同步尝试是成功的。

如果未在方框112找到有效数据，则操作移到方框116并试图从高功率广播控制信道中读取有效数据。如果如方框118所确定的那样从高功率信道中读取有效数据，则在方框120表示成功同步。

如果在方框102或方框106同步操作不满足门限准则或在方框118未检测到有效数据，操作返回到方框122以确定另外的候选载波是否可用于一般将称为类型C搜索的图6等级搜索的选择。如果没有剩余另外的候选载波可用于测试，则认为此搜索失败，如方框124所示。否则，操作对于此候选表上的下一个载波继续，如方框100-120所述。

现在参见图7，它表示第三或中间等级搜索。图7所示的搜索类型在此一般将称为类型B搜索。在方框130，将先前失败的类型A搜索下测试的载波的保存功率分布结果与不同于XI与X3门限的功率点门限X2进行比较。类型B搜索中的门限值X2最好是比图5的方框82的X1值更容易满足但比图6的方框102的X3值更难满足的一个中间值。在本发明的一个实施例中，X1值选择为与能成功建立上行链路与下行链路通信的可能性相关的一个值。X2选择为与能至少建立下行链路(即，即使不能发送数据给系统，也能从系统中接收数据)的可能性相关的一个值。X3选择为一个较低值，这虽然甚至不可能实现下行链路接收，但在不满足X1与X2准则时值得尝试。如果一个实体仍然未进行测试(如方框132所确定的)，操作继续到方框134并且根据最好为3的DCMF的选择的数量来确定此候选载波的功率分布。

如果在方框136确定了方框134上的操作所计算的功率分布满足门限准则X2，操作继续到方框140，以便如前面结合图6的方框104和图5的方框84所述尝试粗同步。可选择地，可以绕过方框134与136的操作，并且可以对具有满足X2门限准则的功率分布的任何载波尝试粗同步而不用重新计算此载波的功率分布。在所示的实施例中，在这些值可以在对特定载波执行类型A与类型B搜索之间的时间延迟期间内显著改变时，重新计算此功率分布。

在方框142，测试从方框140的操作中确定的粗同步相关结果以确定它是否满足门限准则Y2。门限准则Y2最好选择为在图5的方框86使用的准则Y1与在图6的方框106使用的准则Y3之间的一个中间值。如果此相关准则满足准则Y2，操作继续到方框144，并且在校正移动终端频率振荡器之后，如前面结合图6的方框108与图5的方框88所述执行细同步操作。

随后在方框146由此移动终端读取低功率S-BCCH信号。方框148-156的操作随后以前面结合图6的方框112-120所述的方式继续。如果在方框136或方框142不满足此门限准则或在方框154未找到有效数据，操作返回到方框132以确定任何其余的候选载波是否具有满足门限准则X2的先前保存的功率分布。

现在参见图8，将描述根据本发明的这些方面的教导(包括门限驱动与多级搜索)的本发明的实施例的操作。将描述用于一个包括如前面所述划分成最佳表、相邻表与有效表的候选载波表的移动终端的图8的实施例中的同步操作。为此讨论，最佳表将假定为包含3个候选载波，相邻表包含多达另外12个候选载波，并且有效表包含多达140的载波(在ACeS中)。这些参数可以在不同的实施例中进行选择并设置为不同的值，这是因为这些参数可以影响在全部同步操作中牵涉的按统计计划的搜索时间，如在此后面将讨论的。

在方框200，对最佳表的候选载波执行类型A搜索。在方框202，对类型A搜索进行扩展以便去测试相邻表中的候选载波。在方框204，对最佳表与相邻表的候选载波执行类型B搜索。优选地，根据先前在方框200与202确定的每个载波的功率分布值选择在方框204测试的候选载波的搜索顺序。在方框206，使用类型C搜索来搜索最佳表的载波。将明白，如前面结合图5-7所述，在实现成功同步的任何点上在方框200与206之间的操作期间可以结束搜索操作，从而使进一步的搜索没有必要。

如果未在方框200与方框206之间成功地要求载波，则移动终端60在方框208确定载波有效表是否超过载波的门限数量(在图8中表示为40)。注意：对于AceS，此有效表能包括对应于可能的140个点波束的全部多达140的载波。然而，可选择地，可以给用户提供配置为用于有限地理区域的移动终端，从而具有较少数量的候选载波的有效表。

如果有效表候选载波的数量小于40，操作继续到方框210，在方框210对相邻表中的候选载波执行类型C搜索。在方框212，对有效表上的候选载波执行类型A搜索。最后，在方框214，对有效表中的候选载波执行类型B搜索。

如果在方框208确定有效载波表上的候选载波的数量超过此门限值，操作继续到方框216并且对有效表执行类型A搜索，之后在方框218对有效表执行类型B搜索。最后，在方框220对相邻表执行类型C搜索。至于方框202-206，如果在方框210、212与214或方框216、218或220实现成功的同步，操作停止。这种根据有效表中的总数的不同处理用于进一步优化搜索时间。因此，如果此数量大于门限(所示实施例中的40)，在对显然较长的有效表尝试较快的类型A搜索之前对较短的相邻表尝试较慢的类型C搜索。

现在参见图9，将描述涉及在移动终端处于不利位置并且未获得同步的环境下克服电池功率消耗的问题的本发明的另一方面的操作。为了图9的描述，结合方框200-206在图8中所述的操作将称为“短搜索”。短搜索是涉及在通常使用移动终端的区域的附近此移动终端正在加大功率时的情形的搜索，这一般覆盖直径大约为100公里的AceS系统中的区域。方框200-220的图8的操作将称为“长搜索”。长搜索是加上相临表的类型C搜索以及有效候选载波的整个表的类型A与类型B搜索的更加扩大的搜索。

一旦完成长搜索，移动终端已实施所有可能载波的搜索。因此，根据本发明，由于这些搜索相关的高电池功率消耗而希望停止连续搜索的处理。因此，如在此将结合图9的实施例描述的，移动终端将进入它在周期性的基础上开始搜索的模式。

优选地，也利用所要求或所希望的待机电池寿命来确定搜索开始的周期性频率。主要地，将明白，电池寿命是相对例如由于移动终端的用户移动到非阻碍情况而在有效载波变得可利用时定位此有效载波的速度的折衷。

在长搜索之后未获得同步的移动终端的“监视模式”操作的一个示意性实施例表示在图9中。在方框330，移动终端在被表示为T3分钟的被确定的时间段内进入监视模式。在方框330的T3分钟监视模式期间，每隔预定(T1)秒对最佳表执行类型A搜索。此移动终端否则根据此移动终端所要求的其他非相关操作在可能的情况下睡眠。

在完成方框330的T3分钟周期之后，移动终端60在方框332执行短搜索(如结合图8所述的)并随后在另外的时间段内(所示实施例中的T3分钟)在方框334返回到监视模式。方框334的监视模式期间的操作结合方框330进行描述。在方框334此监视模式时间段已过去之后，在方框336执行短搜索并随后在另外的时间段内在方框338又进入监视模式。最后，在方框340，在3个连续的监视周期之后，实施长搜索。

对于图9所示的实施例，监视模式本身在一个选择的时间段之后变化。因此，在方框342，移动终端确定它是否已尝试在大于门限值(在所示的实施例中表示为一个小时)的时间段内获得同步。如果否的话，重复方框330-340的操作。

然而，如果此移动终端在大于一个小时的时间段内已经不成功地试图同步，操作移到方框344并且此移动终端在被表示为T3分钟的所选择时间段内又进入监视模式。除了最佳表的短搜索之间的间隔是T2而不是T1秒之外，方框344-354的操作类似于先前所述的方框330-340的操作继续。T2秒选择为较长的时间段。希望一旦在此移动终端移动到一个并非不利位置时，具有在预定时间段之后降低搜索频率的监视模式将会允许在折衷电池功率消耗速率与信号获取时间中增加的灵活性。

本领域技术人员将明白，根据本发明的教导可以结合其他时间中断点时间间隔上搜索频率的其他变化等级。同样地，将明白，根据本发明的教导也可以或多或少地结合搜索类型的变化。也将明白，可以只通过采用根据同步搜索操作期间门限的新颖使用方式提供性能改善，根据图5-7之中任何一个图的搜索操作以简化的方式来提供本发明的益处。最后，将明白，功率分布可以利用各种公知的信号强度特性表示技术来生成，并且它不限于在此所公开的内容。

优选地，根据本发明的移动终端搜索操作还提供移动终端的用户干预并强制规定特定类型的搜索的机会。这可以根据用户接口70的菜单接口来提供。可以给用户提供选择搜索的载波和尝试搜索的类型的表示权。而且，根据在用户开始在键盘上输入数字时具有此用户不久将启动电话呼叫的可能性的假设，移动终端搜索操作可以诸如通过移动终端键盘利用用户接口70对任何用户的相互作用做出应答。因此，可以提供一个键盘输入计时器，并对最佳表候选载波可以用开始类型A搜索来响应用户敲击移动终端60上的键。如果在键盘输入计时器期满之前检测到另一键按压，移动终端60可以配置为不启动另一个响应的类型A搜索。在键盘输入计时器期满之后启动的任何键按压将被相反地用于重新启动搜索。如果此移动终端被另一类型的搜索中断，如在此所述的通过利用按压键，则在完成键盘触发的搜索之后将重新开始被中断的搜索(假定键盘触发的搜索也不成功)。

在这些附图与说明中，已经公开本发明的典型优选实施例，并且虽然采用特定术语，但只在一般与描述意义上使用这些术语，而且这些术语不用于限制目的，本发明的范畴在下面的权利要求书中提出。

Claims

1.一种用于与具有候选载波表的移动终端(60)的发射机同步的方法，此方法以下步骤：

从此候选载波表中选择第一载波；

根据第一数目的多帧的读取，生成第一载波的功率分布；

将第一载波的功率分布与第一门限准则进行比较；

如果第一载波的功率分布满足第一门限准则，则同步到第一载波；

如果第一载波的功率分布不满足第一门限准则，则从此候选载波表中选择第二载波；

根据第二数目的多帧的读取，生成第二载波的功率分布，第二数目大于第一数目；

将第二载波的功率分布与第二门限准则进行比较；以及

如果第二载波的功率分布满足第二门限准则，则同步到第二载波。

2.根据权利要求1的方法，其中第一数目大于1，并且第二数目大于5。

3.根据权利要求1的方法，其中选择第一载波的步骤包括从此候选载波表的第一候选子集中选择第一载波的步骤，并且选择第二载波的步骤包括从此候选载波表的第二候选子集中选择第二载波的步骤。

4.根据权利要求3的方法，其中第一候选子集包括多个候选载波，并且其中对于第一候选子集的后续候选载波重复地进行第一载波的选择、生成、比较与同步步骤，直至第一候选载波满足第一门限准则和第一候选子集的所有候选载波都不满足第一门限准则这二者之中至少之一发生，并且其中选择第二载波的所述步骤还包括在第一候选子集的所有候选载波的功率分布都不满足第一门限准则时从第二候选子集中选择第二载波的步骤。

5.根据权利要求4的方法，其中第二候选子集包括多个候选载波，并且还包括以下步骤，即对于第二候选子集的后续候选载波重复地进行第二载波的选择、生成、比较与同步步骤，直至第二候选子集的候选载波满足第二门限准则和第二候选子集的所有候选载波都不满足第二门限准则这二者之中至少之一发生。

6.根据权利要求5的方法，其中第二候选子集包括最有可能具有满足第二门限准则的功率分布的第一候选子集中的候选载波的一个子集。

7.根据权利要求6的方法，其中重复第二载波的选择、生成、比较与同步步骤的步骤之后是对于未在第二候选子集中的第一候选子集的后续候选载波重复地进行第二载波的选择、生成、比较与同步步骤的步骤，直至未处在第二候选子集中的第一候选子集的候选载波满足第二门限准则或未处在第二候选子集中的第一候选子集的所有候选载波都不满足第二门限准则之中至少之一发生。

8.根据权利要求6的方法，其中首先对于处在第二候选子集中的第一候选子集的后续载波重复地进行第一载波的选择、生成、比较与同步步骤。

9.根据权利要求4的方法，其中同步到第一载波的步骤包括以下步骤：

粗同步到第一载波；和随后

细同步到第一载波。

10.根据权利要求9的方法，其中同步到第一载波的步骤包括以下步骤：

从第一载波中读取数据；

确定此数据是否是有效的；和

其中如果此数据不是有效的，则选择第二载波的步骤还包括从此候选载波表中选择第二载波的步骤。

11.根据权利要求10的方法，其中此数据是广播控制信道脉冲串。

12.根据权利要求9的方法，其中细同步步骤之前是将粗同步到第一载波的量度与第三门限准则进行比较的步骤，并且其中如果粗同步的量度满足第三门限准则，则细同步步骤细同步到第一载波。

13.根据权利要求3的方法，其中比较第一载波的功率分布的步骤之后是以下步骤：

如果第一载波的功率分布不满足第一门限准则，则进入监视模式；

在此监视模式期间以预定间隔重复地进行选择第一载波、生成第一载波的功率分布、比较第一载波的功率分布与同步到第一载波的步骤；和

如果第一载波的功率分布满足第一门限准则，则退出此监视模式。

14.根据权利要求13的方法，其中对于最有可能具有满足第一门限准则的功率分布的第一候选子集的已选中的多个候选载波之中的每一个候选载波执行重复步骤，所述第一候选子集的已选中的多个候选载波之中的每一个候选载波在相应的预定间隔内被选作为第一载波。

15.根据权利要求3的方法，其中此候选载波表是第一候选子集。

16.根据权利要求1的方法，其中同步步骤包括以下步骤：

粗同步到第一载波；和随后

细同步到第一载波。