CN1682470A - 用于在无线通信系统内离开通信信道的方法和系统 - Google Patents

用于在无线通信系统内离开通信信道的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种方法和系统用于在提供了实现E911 GPS测量之后在无线通信系统内可靠地返回到话务信道。所述方法使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路。所述设备还包括处理器和调谐器，并被配置为在通信信道上建立通信。通信是基于接收到包括数据帧的第一射频(RF)信号。所述方法包括调谐以接收第二RF信号，其中所述调谐中断了第一RF信号的接收。在中断期间维持在通信信道上的通信。该方法还包括在调谐期间处理数据帧、在处理期间更新与第一RF信号相关的信号搜索空间，并在更新的搜索空间内搜索第一RF信号。第一RF信号然后根据搜索被重新获取。

Description

用于在无线通信系统内离开通信信道的方法和系统
发明背景
发明领域
本发明一般涉及无线通信网络，尤其涉及用于在陆地移动或卫星无线通信系统内离开话务信道的系统和方法。
相关技术
当前有许多种不同类型的无线电电话或无线通信系统，包括不同的基于陆地的无线通信系统和不同的基于卫星的无线通信系统。基于陆地的不同无线系统可以包括个人通信服务(PCS)和蜂窝系统。已知蜂窝系统的示例包括蜂窝模拟高级移动电话系统(AMPS)以及以下的数字蜂窝系统：码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统和更新的使用TDMA和CDMA技术的混合数字通信系统。
在多址通信系统内使用CDMA技术在美国专利号4901307和美国专利号5103459内揭示，前者题为“Spread Spectrum Multiple Access CommunicationSystem Using Satellite Or Terrestrial Repeaters”，后者题为“System andMethod For Generating Signal Waveforms In A CDMA Cellular TelephoneSystem”，两者在此被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。
用于提供CDMA移动通信的方法在美国由电信工业联合会/电子工业协会在TIA/EIA/IS-95-A内标准化，题为“Mobile Station-Base StationCompatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum CellularSystem”，在此被称为IS-95。组合的AMPS&CDMA系统在TIA/EIA标准IS-98内描述。其他通信系统在IMT-2000/UM内描述，即国际移动电信系统2000/通用移动电信系统，这些标准覆盖了被称为宽带CDMA(WCDMA)、cdma2000(例如诸如cdma2000 1x或3x标准)或TD-SCDMA的标准。
在上述专利中，揭示了CDMA技术，其中大量的移动站用户每个有收发机，每个通过卫星中继器或陆地基站通信。卫星链路和网关通过陆地基站接收。网关或基站提供用于将用户终端连接到其他通信系统的用户终端或用户的通信链路，所述其他通信系统诸如公共电话交换网络。通过使用CDMA通信，频谱可以为多个终端使用，从而增加系统用户容量。使用CDMA技术比使用其他多址技术的频谱效率要高很多。
在一般的CDMA通信系统中，远程单元和基站使用用高频伪噪声(PN)码、正交Walsh码或两者调制和解调的发送数据以互相区别同时接收到的信号。例如在前向链路上，即从基站到移动站方向，IS-95通过使用的不同Walsh码用于每个传输分离来自相同基站的传输，而来自不同基站的传输是通过使用经唯一偏移的PN码区分的。在反向链路上，即移动站到基站方向上，不同的PN序列用于区分不同信道。
前向CDMA链路包括导频信道、同步(sync)信道、几个寻呼信道以及大量的话务信道。反向链路包括接入信道和一定数目的话务信道。导频信道发送射频(RF)信标信号，被称为导频信号，用于告知移动站关于符合CDMA的基站的存在。导频信号开始时由移动站的RF接收路径接收。在成功获取了导频信号之后，移动站可以接收并解调同步信道以获得帧一级同步和系统时间等。同步信道携带特定标识该基站的重复消息，提供系统一级定时并提供导频信号的绝对相位。该特性在以下将详细讨论。寻呼信道由基站用于分配通信信道并在移动站没有被分配以话务信道时与移动站通信。然而，单独的移动站最终被分配给特定的话务信道。话务信道用于传送用户通信话务，比如语音和数据。
为了在CDMA系统内正当地进行通信，在基站和移动站处必须对特定选定的码状态同步。当在移动站系统处的码状态与基站处码状态相同时获得码一级同步，考虑到处理和传输延时需要减去一些偏移。在IS-95内，该种同步是通过导频信号的传输而变得方便的，这包括从每个基站的唯一偏移PN码(导频PN码)的重复传输。除了方便在导频PN码一级的同步外，导频信道还使用导频信道相位偏移相对于处于周围的其他基站标识每个基站。因此导频信道向移动站提供了详细的PN序列定时信息的第一层接入。
移动站开始时通过在可定义的搜索窗口内搜索有效导频信号而获取基于IS-95的通信系统。与不同基站相关联的导频信号在导频信号相位基础上相互区别。因此，虽然每个基站发送相同导频信号，来自不同基站的导频信号有不同相位。9比特数可以用于标识导频相位且被称为导频偏移。
在移动电话获取了导频信号之后且将该导频信号与特定基站相关联后，移动站可以接收并解调同步信道。除了向移动站提供导频信号的相位以及其相关联的基站的身份外，同步消息还包括CDMA系统层定时信息。虽然系统时间可以通过多个不同定时源被提供，传统的无线通信系统通过全球定位系统(GPS)卫星系统导出系统定时信息。
部分是考虑到方便和移动电话的可用性，联邦通信委员会(FCC)现在要求无线通信系统(WCS)提供商实现一机制以自动将911呼叫连同用户位置路由到最近的紧急服务处理中心。这被称为E911规定。用户位置在其他无线通信应用中也是有用的。为了符合E911规定并适应其他应用，WCS必须能快速并准确地确定移动电话的地理位置。
例如，支持E911需要的用户地理位置经常通过GPS测量导出。多模式移动电话是一种常规的实现GPS测量并符合E911规定的机制。多模式电话包括一个或多个处理器，且可在单个RF接收路径间切换，该路径包括一调谐器还有其他部件。一个处理器支持正常通信，另一处理器可以支持例如GPS测量。为了方便E911用户位置测量，调谐器暂时从通信信号频率切换到GPS信号频率以接收GPS信号。因此，如果移动电话被要求在正在进行通信呼叫时处理E911呼叫，正在进行的通信呼叫会大大受到影响。影响的程度可以是从较小到完全丢失通信呼叫或链路。
在常规WCS内的通信呼叫期间，通信处理器使用数据和语音通信传输的话务信道，如上所述。当调谐器调谐到接收GPS信号时，通信处理器基本上离开话务信道一段时间。该时段长度包括GPS处理器完成GPS测量并返回正确话务信道需要的时间。恢复中断的通信呼叫包括例如接收相关的导频信号、对同步信道进行解调并在分配的话务信道上继续通信。该过程可能有问题、耗时且因为多普勒和其他信号恶化机制而复杂化，这特别取决于完成GPS测量需要的时间。
因此需要一种方法和系统以去除在E911或其他GPS测量之后在话务信道上继续通信所使用的常规技术的缺点。特别需要一种系统和方法以方便GPS测量，而不丢失在话务信道上的通信。
发明概要
一种方法和装置使用一个或多个设备在带有至少一个通信信道的通信系统内建立通信链路，所述设备诸如无线电话或调制解调器，所述信道诸如话务信道。设备包括处理器或控制器以及调谐器或接收元件，且用于基于接收到一般包括数据帧的第一RF信号在通信信道上建立通信。
在一实施例中，该方法包括调谐以接收包括数据帧的第二RF信号，其中调谐步骤包括中断第一RF信号的接收，且操作可以发生在第二RF信号上。第二RF信号可以是与可能在无线通信系统内获得位置定位信息相关的一个信号。在一实施例中，位置定位信息支持E911或其他紧急通信设备或要求。通信链路在第一RF信号中断期间被维持。该方法还包括在调谐期间处理第二RF信号，并更新与第一RF信号相关联的信号搜索空间。通信系统在更新的搜索空间内搜索第一RF信号，并根据搜索重新获取或试图重新获取第一RF信号。重新获取步骤方便了通信链路的维持。
或者，设备包括解调器，且该方法包括在选定或经调度的时间上中断通信一中断时段，在中断时段期间调谐以接收第二RF信号，在中断时段结束后确定与第一RF信号相关联的信号获取参数；并根据确定的信号获取参数重新获取第一RF信号。在一些实施例中，该方法包括当重新获取第一RF信号时，继续在通信信道上的通信。解调器可以在中断时段期间被去激活。在另一实施例中，中断包括维持跟踪与第一RF信号相关联的参数，且更新包括更新维持的跟踪参数。设备可以在该处理期间实现系统内切换测量。
在一实施例中，确定信号获取参数包括计算第一RF信号多普勒，计算当前系统时间，并为第一RF信号计算搜索空间。计算第一RF信号多普勒可以包括量化误差量，所述误差量包括至少一个来自一组的误差量，所述组包括运动误差和同步器时钟误差。经调度时间可以是初始系统时间，在该情况下计算当前系统时间包括将系统时间提前一定量，该定量等于中断时段和量化的误差量之和，提前后的初始系统时间定义为当前系统时间。
该方法的进一步实施例包括存储与通信信道相关的身份和状态数据，在存储身份数据时调谐以接收第二RF信号，它中断第一RF信号的接收一时间段，在时段结束后重新获取第一RF信号，当重新获取第一RF信号后检索存储的身份和状态数据，并根据检索的身份和状态数据继续通信。身份数据可以包括导频信号相位、相关基站和卫星波束中至少一个的身份、话务信道的身份以及服务类型。重新获取步骤还可以包括确定第一RF信号搜索空间，在确定的第一RF信号搜索空间内搜索，并在搜索期间选择第一RF信号。
在一些实施例中，第一和第二RF信号与来自无线通信系统的不同通信相关联，所述系统诸如移动通信无线通信系统的陆地移动、低空轨道、扩频、码分多址、宽带码分多址以及全球系统。
在一实施例中，该装置包括调谐以接收包括数据帧的第二RF信号的装置，其中调谐装置中断第一RF信号的接收，而在中断期间维持在通信信道上的通信。第二RF信号可以是与可能在无线通信系统内获得设备位置定位信息相关联的一个信号。在一实施例中，位置定位信息支持E911或其他紧急通信要求或服务。或者，还可以支持其他位置定位服务。
装置还包括用于在调谐期间处理数据帧的装置、用于在处理期间更新与第一RF信号相关的信号搜索空间的装置，用于在更新的搜索空间内搜索第一RF信号的装置以及用于根据搜索而尝试重新获取第一RF信号的装置，重新获取方便了通信链路的维持。在进一步实施例中，用于处理的装置包括一个或多个电路类型，诸如专用功能电路模块、应用专用集成电路、软件定义的无线电以及场可编程门阵列。一个或多个电路类型的每个可以与来自一组通信系统的一个通信系统相关联。
在进一步实施例中，设备包括解调器、用于在经调度的时间上中断通信一选定的中断时段的装置，用于调谐以在中断时段期间接收第二RF信号的装置，用于在中断时段结束后确定与第一RF信号相关联的信号获取参数的装置，以及用于根据确定的信号获取参数尝试重新获取第一RF信号的装置。
装置还包括用于存储与通信信道相关联的身份和状态数据的装置；用于调谐以在存储身份数据时接收第二RF信号的装置、用于调谐中断第一RF信号接收一时间段的装置；用于在时段中止后重新获取第一RF信号的装置；用于在重新获取第一RF信号时检索存储的身份和状态数据；以及用于根据检索的身份和状态数据继续通信的装置。
本发明可以使用计算机可读媒质在一些实施例中实现，所述计算机可读媒质携带一个或多个指令的一个或多个序列，用于由一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器被包括在一系统内，所述系统被配置为使用一个设备建立通信链路，所述设备包括处理器或控制器以及调谐器或接收机，和/或收发信机，所收发信机被配置为基于接收到的第一射频(RF)信号在通信信道上建立通信，所述指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行以下步骤：调谐设备以接收包括数据帧的第二RF信号；在所述调谐步骤期间中断第一RF信号的接收一选定的时段，且在中断期间维持所述的通信信道上的通信；在所述调谐步骤期间处理数据帧；在处理步骤期间更新与第一RF信号相关联的信号搜索空间；在更新的搜索空间内搜索第一RF信号；以及根据搜索尝试重新获取第一RF信号以方便维持通信链路，或当重新获取第一RF信号时继续在通信信道上的通信。在一些实施例中，解调器在中断时段期间被去激活。
当实施例包括一个解调器时，所述计算机可读媒质的一个或多个指令的一个或多个序列可以使得执行以下步骤：在中断时段的调度时刻中断通信；调谐到在中断时段期间接收第二RF信号；在中断时段终止后确定与第一RF信号相关的信号获取参数；以及按照所确定的信号获取参数尝试或重新获取第一RF信号。
在进一步的实施例中，计算机可读媒质的指令可能造成执行以下步骤：存储与通信信道相关的身份和状态数据；在存储身份数据时调谐以接收第二RF信号，所述调谐中断第一RF信号的接收一段时间；在时段结束后重新获取第一RF信号；当重新获取第一RF信道时检索存储的身份和状态数据；以及根据检索的身份和状态数据继续通信。
实施例的特征和优势包括处理E911类型紧急呼叫而不丢失与911操作者正在进行的通信的能力。这些特征可以简单地被包括在现存的移动电话系统以及相关的软件代码库内。本发明实施例的方法和系统还包括在发生通信呼叫完全丢失情况下在最小时间量内重新获取话务信道的能力。最终，装置还可以用于在调用逝去计时器之前重新建立在话务信道上的通信，从而预防了附加呼叫中断。
通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将在以下得到详述。
附图的简要描述
通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中：
图1说明了示例无线通信系统；
图2是说明带有多个波束的示例卫星足迹图；
图3说明示例多模式移动电话；
图4是图3的多模式移动电话框图；
图5说明描述获取过程的示例定时图；
图6是紧急模式期间获取通信信道的方法流图；
图7是冷获取模式期间获取通信信道的方法流图；以及
图8是基于经预编程的中断获取通信信道的方法流图。
本发明的详细描述
本发明实施例以下的详细描述参考附图，附图说明符合本发明的示例实施例。其他实施例也是可能的，且可以在本发明的原理和范围内对实施例进行修改。因此，以下的详细描述不是为了限制本发明，本发明的范围是由所附权利要求书定义的。
对于领域内的技术人员明显的是如下所述的实施例可以在图内说明的硬件、软件、固件和/或实体的许多不同实施例内实现。任何实现本发明的实际软件代码以及专用控制的硬件不限制本发明。因此，虽然在此示出细节，但本发明的操作和行为的描述理解为可能对实施例进行修改和变体。
在开始详细描述本发明实施例前，描述本发明可以实现的示例环境会有帮助。本发明在移动通信环境内特别有用。图1说明了该种环境。
图1是包括基站112、两个卫星116a和116b以及两个网关(在此被称为集线器)120a和120b的示例WCS 100框图。这些元件参与用户终端124a、124b和124c的无线通信。一般，基站和卫星/网关是不同基于陆地和基于卫星通信系统的组件。然而，这些不同系统可以作为总通信基础设施互操作。
基站112可以形成基于陆地通信系统和网络的部分，这包括多个PCS/蜂窝通信小区。基站112可以与基于陆地的CDMA或TDMA(或混合CDMA/TDMA)数字通信系统相关联，向移动用户终端发送或从其接收陆地CDMA或TDMA信号。陆地信号可以根据IMT-2000/UMT标准格式化(即国际移动电信系统2000/联合移动电信系统标准)。陆地信号可以是宽带CDMA信号(被称为WCDMA信号)或符合cdma2000标准的信号(诸如cdma2000 1x或3x标准)或TD-SCDMA信号。在另一方面，基站112可以与基于陆地模拟通信系统(诸如AMPS)相关联，它发送并接收基于模拟的通信信号。
虽然图1说明单个基站112、两个卫星116以及两个网关120，可以使用这些元件其他数量以获得期望的通信容量和地理范围。例如，WCS 100的示例实现包括48个或更多卫星，在较低地球轨道的八个不同轨道平面上运行以服务较多数量的用户终端124。
基站和网关一词有时可互换，每个是带有网关的固定中央通信站，诸如网关120，在本领域内被视为是高度专用的基站，它们引导通过卫星中继器的通信，而基站(有时被称为小区站点(cell-site)，诸如基站112)使用陆地天线以引导周围地理区域内的通信。
用户终端124每个有或包括装置或无线通信设备，诸如但不限于蜂窝电话、无线手机、数据收发机或寻呼或位置确定接收机。而且，用户终端124的每个按所希望的可以是手持、装在车辆内可移动的(包括汽车、卡车、船、火车和飞机)或固定的。例如，图1的用户终端124a说明为固定电话，用户终端124b是手持可携带设备，而用户终端124c是装在车辆上的设备。
另外，本发明的原理可应用于无线设备，诸如一个或多个数据模块或调制解调器，这可以用于传输数据和/或语音话务，且可以使用电缆或其他已知无线链路或连接与其他设备通信，例如以传输信息、命令或音频信号。另外，命令可以用于使得调制解调器或模块以预定的协调或相关联的方式工作以在多个通信信道上传输信息。无线通信设备有时还被称为用户终端、移动站、移动单元、订户单元、移动无线电或无线电电话、无线单元、或在一些通信系统内简单地作为“用户”和“移动单元”，这取决于偏好。
用户终端124通过CDMA通信系统参与与WCS100内其他元件的无线通信。然而，本发明可以用于使用其他通信技术的系统，诸如时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)或其他波形或上述列出的技术。
一般，来自诸如基站112或卫星116的波束源的波束以预定模式覆盖不同地理区域。不同频率处的波束还被称为CDMA信道或“子波束”，可以被引向用于覆盖相同区域。领域内的技术人员还可以理解多个卫星的波束覆盖或服务区域以及多个基站的天线模式还可以被设计成完全覆盖或部分覆盖给定区域，这取决于通信系统设计以及提供的服务类型，以及是否获得空间分集。
图1说明几种示例信号路径。例如，通信链路130a-c提供基站112和用户终端124间的信号交换。同样地，通信链路138a-d提供卫星116和用户终端124之间的信号交换。卫星116和网关120间的通信由链路146a-d提供。
用户终端124能参与基站112和/或卫星116的双向通信。这样，通信链路130和138每个包括前向链路和反向链路。前向链路将信息信号传输给用户终端124。对于WCS 100内的基于陆地通信，前向链路将信息信号从基站112在链路130上传送到用户终端124。在WCS 100环境下的基于卫星的前向链路将信息从网关120在链路146上发送到卫星116，并从卫星116在链路138上传送到用户终端124。因此，基于陆地前向链路一般涉及单个无线信号路径或链路，而基于卫星前向链路一般涉及两个无线路径或链路。
在WCS 100环境中，反向链路将信息信号从用户终端124传送到或是基站112或是网关120。类似于WCS100内的前向链路，反向链路对于基于陆地通信一般需要单个无线连接，对于基于卫星通信需要两个无线连接。WCS100可能在这些前向链路上有不同的通信提供的特征，诸如低数据速率(LDR)和高数据速率(HDR)服务。示例LDR服务提供前向链路，其数据速率从每秒3千比特(kbps)到9.6kbps，而示例HDR服务支持高达604kbps或更高的数据速率。
HDR服务性质上是突发的。即在HDR链路上传输的话务可以是以不能预期的方式突然开始和中止。因此，在一时刻，HDR链路可能以0kbps操作，下一时刻以高达604kbps的高数据速率操作。
如上所述，WCS100根据CDMA技术实现无线通信。因此，在链路130、138和146的前向和反向链路上发送的信号是根据CDMA传输标准被编码、扩展和信道化的信号。另外，在这些前向和反向链路上实现分组交织。这些分组在帧内被发送，帧具有预定的持续时间，诸如20毫秒。
基站112和网关120可以调整它们在WCS100的前向链路上发送的信号功率。该功率(被称为前向链路发射功率)可以根据用户终端124和时间而改变。该时变特性可以在每帧基础上被使用。实现该种功率调整以将前向链路比特差错率(BER)维持在特定要求内、减少干扰并保留传输功率。
例如网关120a通过卫星116a可以以不同于其对用户终端124c的前向链路传输功率将信号发送到用户终端124b。另外，网关120a可以为每个相继帧改变到用户终端124b和124c的每个前向链路的发射功率。
图2说明示例卫星波束模式202，又被称为足迹。如图2示出，示例卫星足迹202包括十六个波束2041到20416。每个波束覆盖一特定的地理区域，虽然通常有一些波束重叠。图2内示出的卫星足迹包括内波束(波束2041)、中波束(波束2042-2047)以及外波束(波束2048-20416)。波束模式202是特定预定义增益模式的配置，它们每个与特定波束204相关联。
波束204被说明为具有非重叠的几何形状，这仅是为了说明目的。实际上，波束204每个有增益模式轮廓，它超出图2描述的理想边界。然而，这些增益模式在这些说明的边界外衰减，使得它们一般不提供重要增益以支持与用户终端124的通信。
波束204每个可以被认为基于其与其他波束的临近性和/或其他波束增益模式内的位置有不同区域。例如，图2说明带有中央区域206和交错区域208的波束2042。交错区域208包括临近波束2041、2043、2047、2048、2049和20410中的波束2042的一部分。由于该临近性，交错区域208内的用户终端124(以及其他波束内的类似区域)比中央区域206内的用户终端124更可能切换到相邻波束。然而，诸如交错区域208的可能切换区域内的终端124更可能接收到来自相邻波束204的通信链路的干扰。
图3是在本发明内使用的示例移动电话124b的更详细说明。如上所述，移动电话124b是多模式或多频带移动电话，能根据多个无线通信标准操作。虽然本申请主要集中于CDMA IS-95和LEO卫星通信的应用性，但它不限于该种标准。可以适用于许多其他空中链路标准，诸如宽带CDMA(W-CDMA)、全球移动通信系统(GSM)或任何其他合适的无线通信标准。
图3的示例移动电话124b包括用于在射频(RF)处操作的天线306，该频率与和WCS100相关联的空中链路标准兼容。示例移动电话124b包括多个模式选择开关302、304和305，用于在与移动电话124b和WCS100兼容的不同空中链路标准间选择。最终，示例移动电话124b包括其他标准特征，诸如耳机308、显示屏310、键盘312和麦克风314。模式选择开关302用于选择例如陆地空中链路通信模式，模式选择开关304用于选择卫星空中链路通信模式。模式选择开关305用于激活E911紧急响应模式。
如上所述，FCC要求移动电话服务提供商能提供所有使用移动电话进行的911呼叫的预定参数内位置信息，移动电话诸如移动电话124b。为了满足为E911服务提供位置信息的要求，WCS100使用LEO卫星116a和116b和GPS卫星(未示出)提供的信息。移动电话124b可以实现多模式功能，被要求使用各种信号处理电路或功能电路元件、控制器或模块处理来自LEO卫星和GPS卫星的信息，所述模块诸如接收机/发射机、相关器和调制器/解调器，如图4示出。一般可使用单个软件可重新配置的应用专用集成电路(ASIC)、软件定义无线电(SDR)或现场可编程门阵列(FPGA)类型无线电。或者，电话可以使用两个或多个ASIC或电路或设备集合。
在图4内，移动电话控制部分400包括调谐器402、调谐器开关404以及处理器或控制器或控制元件406。还包括在内的有ASIC 408和ASIC 410。ASIC408专用于处理与诸如WCS100的IS-95系统相关联的通信信号。ASIC410专用于处理与GPS系统相关联的信号。开关404基于来自处理器406的信号将调谐器402在ASIC408和ASIC410间切换。为了说明目的，ASIC408被称为通信ASIC，ASIC410被称为GPS ASIC。根据来自微处理器406的指令信号，调谐器被设定为接收通信输入信号412或GPS输入信号414，这两个信号分别和通信ASIC408和GPS ASIC410相关联。通信信号支持通过WCS系统100的用户通信，GPS信号支持E911相关功能。
ASIC408包括收发机路径416、ASIC控制器418以及存储器420。存储器420存储与收发机路径416、控制器418操作相关联的数据以及处理通信信号412需要的数据。收发机路径416包括例如接收机/发射机427、用于实现信号搜索的相关器428以及调制器/解调器429。ASIC410同样包括收发机路径和ASIC控制器(未示出)。ASIC408和ASIC410的操作由微处理器406使用通过控制线426的控制信号控制。控制线426允许控制信号从处理器406传递到通信ASIC408和GPS ASIC410。控制线426还允许共享ASIC408和410间的“内务”(housekeeping)数据，诸如系统时间。
在根据任何前述的空中链路标准诸如CDMA的通信呼叫处理期间，来自微处理器406的控制信号使用开关404建立通信ASIC408和调谐器402间的连接。基于微处理器提供的另一控制信号以及收发机路径416转发的搜索信息，相关器428搜索与通信信号412相关的导频信号。当找到导频信号且获得其相位信息时，该信息可以被ASIC408用于对同步消息进行解调和解码。如上所述，同步消息包括除其他以外还有相关联的卫星波束或基站的身份，并用于方便将移动电话124b分配给特定话务信道。一旦被分配给话务信道，移动电话可以发送并接收通信数据。根据一般使用的协议，话务信道在帧内携带通信数据，帧长度为20毫秒(ms)。然而，可以为特定系统设计使用其他帧长度，如众知。
如果发生紧急情况且用户通过激活图3示出的模式选择开关305而激活移动电话124b的E911特性，微处理器406转发的控制信号会使用开关404建立GPS ASIC410和调谐器402间的连接。另一控制信号会指示调谐器402调谐以接收GPS信号414。GPS ASIC410然后会实现所有实现E911呼叫处理要求必须的已知功能，诸如确定用户位置。虽然该中断的时段有利于实现E911规定，但它导致通信信号412的接收中断，大大影响用户正在进行的通信呼叫。
图5是说明E911事件序列和其对移动电话124b内的话务信道通信潜在中断的时间线。在图5内，话务信道时间线500示出在时间502接收与通信信号412相关的第一20毫秒通信数据帧F1，在时间504接收第二20毫秒通信数据帧F2。帧F2被示出有帧中止边界506。通信数据帧F1和F2携带与用户正在进行的通信呼叫相关的通信数据，诸如语音。在时刻508，调谐器402从通信信号412去调谐以接收GPS信号414，暂时中断通信呼叫一时段509，该时段可能多达几秒钟。
在时刻510，与E911相关联的GPS功能结束，且微处理器406重新建立通信ASIC408和调谐器402间的通信。整个E911呼叫持续时间段511，开始于解调谐508，并结束于GPS功能510的结束。在时间512处，调谐器402重新调谐且通信ASIC408试图重新获取通信信号412。重新获取过程持续时间段514，该时间段范围是100毫秒到多于半秒。在时刻516处，ASIC408重新获取通信信号412且用户在话务信道上继续正在进行的通信呼叫。时间窗口518定义了GPS功能510结束和在话务信道516上继续通信之间的时段。
本发明提供了多个示例技术以减少在E911呼叫处理期间时间段518对话务信道上正在进行的通信的影响。在讨论这些技术时，要进行背景假设，即移动电话和相关的基站或卫星波束已经交换了设立呼叫消息且告知了电话关于GPS卫星星图的可见部分。然而必要的是电话必须离开话务信道以使用GPSASIC410实现GPS测量。在进行时，最好不要丢弃通信ASIC408正在进行的通信呼叫。图6描述了一示例技术。
在图6内，示出方法600，它方便了在E911呼叫期间在话务信道上的通信的中断和返回。尤其是，方法600在微处理器406内的软件操作单元后将移动电话124b置于紧急模式，通信信号412已经被中断。该软件单元控制通信ASIC408的搜索和获取功能。调用该模式的环境类似于当移动用户通过桥下的环境，暂时切断进入通信信号。为了说明目的，方法600还称为桥封锁模式，或紧急模式。
由于通信ASIC408和GPS ASIC410使用控制线426共享系统时间，GPS ASIC继续从ASIC408接收通信信号412提供的详细的系统时间和时钟级时间。与ASIC410相关的信号跟踪环路因此能使用该详细系统时间并考虑到相关误差而“标记时间”，所述误差诸如多普勒频移引起的误差。该是时和误差信息此后被因式分解成与实现方法600相关的已知计算。
如图6内示出和上述提到的，当处理E911呼叫时，调谐器402调谐以接收GPS信号414，如框图602内描述。该过程暂时中断通信信号412的接收至少GPS功能时段511的时间长度，如图5内说明。然而，如果时间段511小于或等于预定时间量，诸如1秒，则控制器418不会意识到通信信号412不再被接收到。控制器418因此会尝试暂时维持在分配的话务信道上的通信，如框图602内指出。因此通信ASIC408会继续处理与通信信号412相关的剩余数据帧，如同仍在接收通信信号，如框图604内描述。如果时间段511显著地更长，可能会完全丢失在分配的话务信道上的通信。
当控制器418最终意识到通信信号412不再被调谐器402接收到，则它会尝试重新获取通信信号412。重新获取开始于控制器418指示相关器428实现搜索区域或窗口内的连续搜索，在窗口中应有与通信信号412相关的导频信号。该搜索基于存储在存储器420内的最后可用的导频信号信息以及可用信号多普勒信息。
随着相关器428实现其搜索，它用从当前搜索导出的更新信息更新存储在存储器420内的数据。相关器然后继续其在更新的搜索区域内对导频信号的搜索，如框图608内描述的。相关器最终如框图610内指示的重新获取通信信号。由于控制器418没有意识到通信信号412接收的中断，重新获取通信信号412会允许继续在原先分配的话务信道上的通信以及先前的通信状态。
继续在分配的话务信道上的通信排除了ASIC408完成所有正常重新获取需要的步骤，诸如话务信道分配过程。该优点减少了移动电话用户经历任何由E911呼叫处理导致的显著的呼叫延时的可能。
方法600示出的桥封锁模式可以简单地被包括在固件、软件代码或其他常规移动电话的控制器和指令功能或元件内。更重要的是，桥封锁模式防止了当前通信状态的中止，从而使得电话能维持使用分配的话务信道的通信。如上所述，然而如果时间段511过长，诸如有几秒，则电话可能经历通信的完全中断，且丢失其当前话务信道分配。一种已知完全通信中断的基本原理是激活了衰减计时器，它在预定时间量后自动中止呼叫。图7示出示例方法700以减少在完全通信丢失时的重新获取时间。
在图7内，方法700还被称为冷重新获取方法，识别出在图5内示出的时间510处GPS测量功能结束。方法700不同于图6的方法600，假设时间段511会完全中断在话务信道上的通信并中止通信状态。虽然相关器428会试图重新获取通信信号412，它不会在通信状态中止前找到信号。
如图7内示出，ASIC408周期性地使用如框图702内描述的通信信号412存储与通信相关的身份和通信状态数据。例如包括在存储信息内的是导频信号相位、基站、卫星波束身份、系统时间和话务信道分配等。因此，当E911功能被激活时，身份和状态信息已经被存储了，且可以被检索以帮助信号重新获取过程。
在E911呼叫处理功能在图5的时间508处开始时，处理器406指示调谐器402调谐以接收GPS信号414，如图7的框图704所示。在时间段511超时后，该时段表示E911呼叫处理功能结束，控制器418指示调谐器重新调谐以接收通信信号412，如框图706描述。
虽然在该时刻，ASIC408完全丢失了通信状态和分配的话务信道，它可以从存储器420检索存储的身份和状态数据并跳过开始获取过程，如框图708内所示。即ASIC408可以消除实现从冷开始起获取、同步和信道分配等正常需要的时间，这可以通过从存储器载入该数据并使用该信息作为重新获取通信信号412的开始点。而且，由于ASIC408不需要维持在图5的时段511期间的通信状态，它可以被关闭以保存电池寿命。在时刻510处，处理器406指示ASIC408从其关闭模式唤醒并重新获取通信信号412。
当ASIC408唤醒时，它开始时尝试实现正常获取以重新获取通信信号412。然而，处理器406会干预并基于从存储器420检索的身份和状态数据提醒控制器关于相关的导频信号相位、基站身份、话务信道分配等。
通过使用该身份和状态数据，ASIC408会能跳过几个信号获取正常需要的步骤，例如从导频信道直接跳到话务信道，节省了几秒时间。然而该特征可能导致需要扩展衰减计时器。ASIC408然后可以例如重新调整其码元时钟以在衰减计时器超时前重新获取信号。为了说明目的，一个ASIC408可以使用的示例技术是使用上述对应的Walsh码。然而在一些情况下，可能预计通信中断。在这些预计中断时段内，其中预先知道中断长度，ASIC408可以经编程以准确地恢复所有先前通信状态并继续通信。图8表示该种示例技术。
图8描述方法800，还被称为分时隙话务方法，用于重新获取通信信号412并继续在预编程条件下进行在话务信道上的通信。换而言之，方法800可以在时间段511长度预定且已知情况下被使用。因此，方法800可以以完全可预测性被激活且因此可以用于关闭ASIC408资源，诸如解调器429，以保存电池寿命。在图5的时段511期间，中断正常的通信，且ASIC408根据命令或程序指令进入休眠状态一预定时间量，如图8的框图802描述的。该休眠状态保留了系统资源以扩展电池寿命。而且在休眠状态下，处理器406使用控制信号或指令以指示调谐器402调整它调谐到的频率以接收GPS信号414，如框图804内指示的。
在预编程的时段结束时，ASIC408唤醒，并开始实现计算以重新获取通信信号412。例如，ASIC408开始搜索相关的导频信号，确定与导频信号相关的多普勒误差并准确地确定系统时间。导频信号可以使用上述技术定位。而且，基站和/或卫星波束分配可以从Walsh码如讨论的被确定。用于确定系统时间的示例技术是简单地检索时间段511长度并将系统时间超前该量加上用于补偿多普勒偏移或误差的任何偏移。基于这些参数，相关器428会搜索并获取通信信号412，如框图806和808内讨论的。
分时隙话务方法800的可预测性使得重新获取通信信号412以及在E911过程期间返回话务信道上的通信过程变得更有确定性。因此，可以最小化E911功能对用户正在进行的通信的影响。
同样，紧急模式方法600和冷重新获取方法700用于最小化E911过程对移动电话124b操作的影响程度。本发明的方法和系统可以使用许多可用的空中链路标准实现，诸如LEO通信标准或W-CDMA标准并对现存移动电话硬件配置进行最小改变。当实现时，本发明的技术保留资源并则增加用户对电话在潜在有问题时段能继续操作的信任度。
上述的最优实施例描述提供了说明和描述，但不用于穷举或将本发明限制于揭示的准确形式。可进行符合上述原理或从本发明的实践中获得的修改和变体。

Claims (37)

1.一种使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路的方法，所述设备(i)包括处理器和调谐器，且(ii)并配置为用于基于接收到的第一射频(RF)信号在通信信道上建立通信，所述方法包括：
调谐设备以接收包括数据帧的第二RF信号；
在所述调谐步骤期间中断第一RF信号的接收，且在中断期间维持所述的通信链路；
在所述调谐步骤期间处理第二RF信号的数据帧；
在所述处理步骤期间更新与第一RF信号相关联的信号搜索空间；
在更新的搜索空间内搜索第一RF信号；以及
根据所述搜索尝试重新获取第一RF信号以利于维持通信链路。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述中断包括维持跟踪与第一RF信号相关的参数；以及
其中所述更新包括更新维持的跟踪参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述设备是无线通信设备。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一和第二RF信号与来自组的不同通信相关，所述组包括移动通信无线通信系统的陆地移动、低空轨道、扩频、码分多址、宽带码分多址以及全球系统。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二RF信道与获得设备位置定位信息相关联。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述位置定位信息支持无线用户位置要求。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述无线用户位置要求包括E911规定。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述设备在处理期间实现系统内切换测量。
9.一装置使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器和调谐器，且(ii)并被配置为用于基于接收到的第一射频(RF)信号在通信信道上建立通信，所述装置包括：
调谐设备以接收包括数据帧的第二RF信号的装置，其中调谐装置用于中断第一RF信号的接收，且在中断期间维持在所述通信信道上的通信；
在所述调谐期间处理数据帧的装置；
在所述处理期间更新与第一RX信号相关的信号搜索空间的装置；
在更新的搜索空间内搜索第一RF信号的装置；以及
根据所述搜索尝试重新获取第一RF信号的装置，所述从新获取有利于维持通信链路。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述通信信道是话务信道。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述处理器包括来自组的一个或多个电路类型，所述组包括应用专用集成电路、软件定义无线电以及现场可编程门阵列；以及
其中一个或多个电路类型的每个与来自通信系统组的一个通信系统相关联。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述通信信道是话务信道。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述处理器包括来自组的一个或多个电路类型，所述组包括应用专用集成电路、至少一个软件定义无线电和至少一个现场可编程门阵列；以及
其中一个或多个电路类型的每个与来自通信系统组的一个通信系统相关联。。
14.一计算机可读媒质携带一个或多个指令的一个或多个序列，用于由一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器被包括在一系统内，所述系统使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器和调谐器，且(ii)被配置为用于基于接收第一射频(RF)信号在通信信道上建立通信，所述指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行以下步骤：
调谐设备以接收包括数据帧的第二RF信号；
在所述调谐步骤期间中断第一RF信号的接收，且在中断期间维持在所述通信信道上的通信；
在所述调谐步骤期间处理数据帧；
在所述处理步骤期间更新与第一RF信号相关的信号搜索空间；
在更新的搜索空间内搜索第一RF信号；以及
根据所述搜索尝试重新获取第一RF信号以利于维持通信链路。
15.一种方法使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器、调谐器和解调器，且(ii)被配置为建立与通信系统的通信，所述设备基于接收到的第一射频(RF)信号利用所述通信信道进行通信，所述方法包括：
在调度时刻中断通信，所述中断定义了中断时段的开始；
在中断时段期间调谐以接收第二RF信号；
在中断时段结束后确定与第一RF信号相关联的信号获取参数；以及
根据确定的信号获取参数重新获取第一RF信号。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述设备是移动电话。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述解调器在中断时段期间是去激活的。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述第二RF信号与获得设备位置定位信息相关联。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于所述位置定位信息支持E911规定。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于所述确定包括计算第一RF信道多普勒、计算当前系统时间并为第一RF信号计算搜索空间。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述计算第一RF信号多普勒包括定量化误差量，所述误差量包括来自组的至少一个，所述组包括运动误差和同步器时钟误差。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述经调度时间是初始系统时间，且其中计算当前系统时间包括提前初始系统时间一定量，所述一定量等于中断时段和定量化的误差量之和，提前后的初始系统时间定义了当前系统时间。
23.如权利要求15所述的方法，其特征在于还包括当重新获取第一RF信号时在通信信道上继续通信。
24.一种装置使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器、调谐器和解调器，且(ii)被配置为建立与通信系统的通信，所述设备基于接收到的第一射频(RF)信号利用所述通信信道进行通信，所述装置包括：
在调度时刻中断通信的装置，所述中断定义了中断时段的开始；
在中断时段期间调谐以接收第二RF信号的装置；
在中断时段结束后确定与第一RF信号相关联的信号获取参数的装置；以及
根据确定的信号获取参数重新获取第一RF信号的装置。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于所述中断时段包括开始点和中止点。
26.一计算机可读媒质携带一个或多个指令的一个或多个序列，用于由一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器被包括在一系统内，所述系统被配置为使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器、调谐器和解调器，且(ii)被配置为与通信系统建立通信，所述设备基于接收到的第一射频(RF)信号使用通信信道进行通信，所述指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行以下步骤：
在调度时刻中断通信，所述中断定义了中断时段的开始；
在中断时段期间调谐以接收第二RF信号；
在中断时段结束后确定与第一RF信号相关联的信号获取参数；以及
根据确定的信号获取参数尝试重新获取第一RF信号。
27.如权利要求26所述的计算机可读媒质，其特征在于所述中断还包括定义中断时段的结束。
28.一种方法使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器、调谐器和解调器，且(ii)被配置为建立与通信系统的通信，所述设备基于接收到的第一射频(RF)信号利用所述通信信道进行通信，所述方法包括：
存储与通信信道相关的身份和状态数据；
在存储身份数据时调谐以接收第二RF信号，所述调谐中断第一RF信号的接收一段时间；
在时段结束后重新获取第一RF信号；
当重新获取第一RF信道时检索存储的身份和状态数据；以及
根据检索的身份和状态数据继续通信。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于所述设备是移动电话。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于所述身份数据包括导频信号相位、以下两个中至少一个的身份，即(i)相关联的基站以及(ii)卫星波束、话务信道的身份以及服务类型。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于所述位置定位信息支持E911规定。
32.如权利要求28所述的方法，其特征在于所述第二RF信号与获得设备位置定位信息相关联。
33.如权利要求28所述的方法，其特征在于所述重新获取步骤包括(i)确定第一RF信号搜索空间，(ii)在确定的第一RF信号搜索空间内搜索以及(iii)在搜索期间选择第一RF信号。
34.一种装置使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器、调谐器和解调器，且(ii)被配置为建立与通信系统的通信，所述设备基于接收到的第一射频(RF)信号利用所述通信信道进行通信，所述装置包括：
存储与通信信道相关联的身份和状态数据的装置；
在存储身份数据时调谐以接收第二RF信号的装置，所述装置用于调谐中断第一RF信号的接收一段时间；
在时段结束后重新获取第一RF信号的装置；
当重新获取第一RF信道时检索存储的身份和状态数据的装置；以及
根据检索的身份和状态数据继续通信的装置。
35.如权利要求34所述的装置，其特征在于所述处理器包括来自组的一个或多个电路类型，所述组包括应用专用集成电路、软件定义无线电以及现场可编程门阵列。
36.如权利要求34所述的装置，其特征在于所述通信信道是话务信道。
37.一计算机可读媒质携带一个或多个指令的一个或多个序列，用于由一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器被包括在一系统内，所述系统使用在带有至少一个通信信道的通信系统内的设备建立通信链路，所述设备(i)包括处理器、调谐器和解调器，且(ii)被配置为建立与通信系统的通信，所述设备基于接收到的第一射频(RF)信号利用所述通信信道进行通信，所述指令在由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行以下步骤：
存储与通信信道相关的身份和状态数据；
在存储身份数据时调谐以接收第二RF信号，所述调谐中断第一RF信号的接收一段时间；
在时段结束后重新获取第一RF信号；
当重新获取第一RF信道时检索存储的身份和状态数据；以及
根据检索的身份和状态数据继续通信。
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