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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Kommunikationsvorrichtungen und Verfahren zum Erfassen eines Funksignals.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Ein mobiles Endgerät muss für gewöhnlich eine Funkzelle suchen, in der es sich einrichtet, wenn es eingeschaltet wird, und kann auch zum Beispiel Kandidatfunkzellen für eine mögliche oder notwendige Übergabe während des Betriebs suchen müssen.
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Eine der aufwändigsten Zellsucharten ist die anfängliche Zellsuchprozedur, die in einem frequenzentsperrten Modus durchgeführt wird, d.h., wenn das mobile Endgerät noch nicht mit der Funkzelle hinsichtlich der Funkfrequenz synchronisiert ist, die von der Funkzelle verwendet wird. In diesem Fall ist die Zellsucheinrichtung des mobilen Endgeräts verantwortlich, nicht nur eine geeignete Zelle zum Einrichten zu finden, sondern auch die Anfangsfrequenzerfassung auszuführen. In dieser Stufe erfährt das Modem des mobilen Endgeräts für gewöhnlich den schlimmsten Fall einer Frequenzabweichung, insbesondere, wenn zum Beispiel eine lange Inaktivitätsperiode zwischen einer Kalibrierung während der Herstellung des mobilen Endgeräts und dem erstmaligen Einschalten vorliegt oder wenn die Kalibrierung noch eine signifikante Abweichung hinterlässt, zumindest in einigen Betriebspunkten, oder wenn keine Kalibrierung durchgeführt ist.
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Daher sind Zellsuchprozeduren wünschenswert, die gegen eine Frequenzabweichung robust sind.
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US 2012 / 0 075 143 A1 beschreibt einen Satelliten-Funkwellen-Empfänger mit einem Oszillator und einem Temperatursensor, wobei unter Verwendung einer mittels des Temperatursensors gemessenen Temperatur ein temperaturabhängiger Versatz des Oszillators korrigiert wird.
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US 2011 0 121 909 A1 beschreibt ein Verfahren zur Temperaturkompensation eines Oszillators.
US 5 408 239 A beschreibt einen GPS-Empfänger, welcher innerhalb einer vordefinierten Bandbreite ein Satelliten-Funksignal sucht, wobei bei einem Einstellen einer Suchfrequenz ein Versatzwert eines Oszillators ermittelt wird.
US 2011 /0 181 366 A1 beschreibt ein System zum Betreiben eines Oszillators, wobei ein Oszillatorsignals des Oszillators angepasst wird.
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WO 2012 /052 607 A1 beschreibt einen Transponder mit einem Oszillator und einer Temperatur-Erfassungs-Einheit, wobei ein Oszillationssignal des Oszillators unter Verwendung einer mittels der Temperatur-Erfassungs-Einheit erfassten Temperatur angepasst wird.
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US 2003 / 0 199 254 A1 beschreibt eine Kommunikationsvorrichtung mit einem kostengünstigen Referenzoszillator, wobei eine Abweichung einer Frequenz des Referenzoszillators von einer erwünschten Frequenz ermittelt wird.
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Kurzdarstellung
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Zum Beispiel ist eine Kommunikationsvorrichtung mit mindestens einem Funkfrequenzempfänger, der zum Empfangen eines Funksignals ausgebildet ist; einem Oszillator, der zum Erzeugen eines Referenzsignals ausgebildet ist; einer Genauigkeitsbestimmungseinrichtung, die zum Bestimmen von Informationen über eine Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals basierend auf einer von einem Temperatursensor detektierten Temperatur ausgebildet ist; einem Signaldetektor, der zum Erfassen des Vorhandenseins eines Funksignals ausgebildet ist; und einer Steuerung, die zum Steuern des Signaldetektors auf Grundlage der Informationen ausgebildet ist, vorgesehen, wobei die Steuerung zum Bestimmen eines Frequenzbereichs auf Grundlage der Informationen und zum Steuern des Signaldetektors zum Detektieren, ob das Funksignal in dem Frequenzbereich vorhanden ist, ausgebildet ist, und wobei die Erfassungsprozedur eine Funkzellensuchprozedur ist.
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Als ein anderes Beispiel ist ein Verfahren zum Erfassen eines Funksignals gemäß der oben beschriebenen Kommunikationsvorrichtung vorgesehen.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen allgemein auf dieselben Teile in allen verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabgetreu, sondern der Schwerpunkt liegt allgemein auf der Darstellung der Prinzipien der Erfindung. In der folgenden Beschreibung sind verschiedene Aspekte unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:
- 1 ein Kommunikationssystem zeigt.
- 2 eine Kommunikationsvorrichtung zeigt.
- 3 ein Flussdiagramm zeigt.
- 4 ein Flussdiagramm zeigt, das ein Beispiel einer Zellsuchprozedur durch ein mobiles UMTS-Endgerät darstellt.
- 5 ein Frequenzdiagramm 500 zeigt.
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Beschreibung
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Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die spezifische Einzelheiten und Aspekte dieser Offenbarung, in der die Erfindung ausgeführt werden kann, zur Veranschaulichung zeigen. Diese Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind in ausreichender Einzelheit beschrieben, so dass ein Fachmann auf dem Gebiet die Erfindung ausführen kann. Andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung können verwendet werden und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht unbedingt wechselseitig ausschließend, da einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einem oder mehreren Aspekt(en) der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden.
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1 zeigt ein Kommunikationssystem 100.
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Das Kommunikationssystem 100 kann gemäß der Netzarchitektur eines beliebigen oder einer beliebigen Kombination der Folgenden ausgebildet sein: LTE(Long Term Evolution)-Mobilkommunikationssystem, WLAN (wireless local area network - drahtloser Ortsnetzdienst), WiFi, UMTS (Universales Mobiles Telekommunikationsystem), GSM (Globales System für Mobile Kommunikation), Bluetooth, CDMA2000(CDMA: Code Division Multiple Access - Codemultiplexverfahren)-Mobilkommunikationssystem, usw.
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Ein mobiles Endgerät 102, wie zum Beispiel gemäß UMTS, ein UE (user equipment - Benutzergerät), das mit einem USIM (Universal Subscriber Identity Module) ausgestattet ist, das auf einer UICC (Universal Integrated Circuit Card) läuft, kann sich im Versorgungsbereich eines mobilen Kommunikationsnetzes 104 befinden, wie zum Beispiel eines PLMN (Public Land Mobile Network - terrestrisches öffentliches Mobilnetz). Der Versorgungsbereich des mobilen Kommunikationsnetzes 104 kann das Gesamtergebnis der Versorgung mindestens einer Basisstation, die zu dem mobilen Kommunikationsnetz 104 gehört, wie zum Beispiel von einer, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder sogar mehr Basisstationen, die zu dem mobilen Kommunikationsnetz 104 gehören, wie mehrere zehn oder hundert Basisstationen, die zu dem mobilen Kommunikationsnetz 104 gehören, sein. Zum Beispiel kann der Versorgungsbereich des mobilen Kommunikationsnetzes 104 in 1 zumindest das Gesamtergebnis der Versorgung durch Basisstationen 106a, 106b und 106c und anderen sein, die zum mobilen Kommunikationsnetz 104 gehören (die anderen Basisstationen sind in 1 nicht dargestellt).
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In 1 kann jede Basisstation 106a, 106b und 106c zum Senden eines Abwärtsstrecken(DL)-Signals bei einer bestimmten Leistung ausgebildet sein, um eine bestimmte geografische Fläche zu versorgen. Zum Beispiel kann die Basisstation 106a zum Senden von DL-Signalen 108a ausgebildet sein; die Basisstation 106b kann zum Senden von DL-Signalen 108b ausgebildet sein; und die Basisstation 106c kann zum Senden von DL-Signalen 108c ausgebildet sein. Die geografische Fläche, die von einer bestimmten Basisstation 106a, 106b oder 106c versorgt wird, kann im Wesentlichen (das heißt, annähernd) durch eine Zelle repräsentiert sein. Zum Beispiel kann der Versorgungsbereich der Basisstation 106a im Wesentlichen durch Zelle 105a repräsentiert sein; der Versorgungsbereich von Basisstation 106b kann im Wesentlichen durch Zelle 105b repräsentiert sein; und der Versorgungsbereich von Basisstation 106c kann im Wesentlichen durch Zelle 105c repräsentiert sein. Daher kann der Versorgungsbereich des mobilen Kommunikationsnetzes 104 das Ergebnis mindestens einer Zelle oder das Ergebnis eines Mosaiks von mehreren Zellen sein, wobei jede Zelle eine Näherung des Versorgungsbereichs einer bestimmten Basisstation ist. Zum Beispiel kann der Versorgungsbereich des mobilen Kommunikationsnetzes 104 das Ergebnis des Mosaiks aus Zellen 105a, 105b und 105c sein, wobei jede Zelle eine Näherung des Versorgungsbereichs der Basisstationen 106a, 106b bzw. 106c ist.
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Jede Zelle 105a, 105b und 105c kann eine Näherung des Versorgungsbereichs einer bestimmten Basisstation 106a, 106b, 106c sein. Dennoch kann es geografische Regionen geben, die von mehr als einer Basisstation versorgt werden. Zum Beispiel kann die geografische Region an einer Seite der Grenze, die zwischen Punkten 1A und 1B von 1 gezogen ist, von mindestens einer der Basisstationen 106a und 106b versorgt werden; die geografische Region an einer Seite der Grenze, die zwischen Punkten 1B und 1C gezogen ist, kann von mindestens einer der Basisstationen 106a und 106c versorgt werden; und die geografische Region an einer Seite der Grenze, die zwischen Punkten 1B und 1D gezogen ist, kann von mindestens einer der Basisstationen 106b und 106c versorgt werden.
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Wenn das mobile Endgerät 102 anfänglich ausgeschaltet wird, besteht keine Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät 102 und einer der Basisstationen 106a, 106b und 106c innerhalb des Versorgungsbereichs des mobilen Kommunikationsnetzes 104. Daher hat ein mobiles Endgerät 102, das ausgeschaltet ist, keinen Anschluss an einen Kommunikationsdienst, der von dem mobilen Kommunikationsnetz 104 geboten wird. Wenn das mobile Endgerät 102 im Versorgungsbereich des mobilen Kommunikationsnetzes 104 eingeschaltet wird, kann es notwendig sein, dass das mobile Endgerät 102 eine Basisstation sucht und identifiziert, die zum mobilen Kommunikationsnetz 104 gehört, um eine anfängliche Kommunikationsverbindung mit dem mobilen Kommunikationsnetz 104 zu errichten. Zum Beispiel kann es notwendig sein, dass das mobile Endgerät 102 eine oder eine Kombination von 106a, 106b und 106c sucht und identifiziert, um an das mobile Kommunikationsnetz 104 angeschlossen zu werden. Das mobile Endgerät kann eine oder eine Kombination von 106a, 106b und 106c suchen und identifizieren, indem es die DL-Signale 108a, 108b und 108c der Basisstationen 106a, 106b und 106c empfängt und verarbeitet.
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Da der Versorgungsbereich jeder Basisstation als eine Zelle dargestellt werden kann, kann das Suchen und Identifizieren einer Basisstation als das Suchen und Identifizieren einer Zelle zum Einklinken verstanden werden. Wie hierin verwendet, kann sich das Einklinken in eine Zelle darauf beziehen, dass das mobile Endgerät 102 beginnt, sich in einer Zelle einzurichten, was zum Beispiel beinhalten kann, dass das mobile Endgerät 102 mindestens einen Kommunikationskanal mit der Basisstation errichtet, die die Zelle bedient (z.B. beginnt, auf einen Rundfunkkanal und/oder einen Durchsagekanal der Zelle zu hören). Zum Beispiel kann das mobile Endgerät 102 in die Basisstation 106b einklinken, um mindestens einen Kommunikationskanal im mobilen Kommunikationsnetz 104 zu errichten.
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Ein mobiles Endgerät 102, das anfänglich eingeschaltet wird, kann eine Zelle zum Einklinken suchen und identifizieren, indem es mindestens eines der Folgenden ausführt: Identifizieren der Frequenz (z.B. gegeben durch die UARFCN (UMTS Terrestrial Radio Access Absolute Radio Frequency Channel Number)), bei der die Funkzelle betrieben wird (und zu diesem Zweck Erfassen eines Funksignals, z.B. eines Synchronisierungssignals der Funkzelle), Synchronisieren von Schlitz- und Frame-Grenzen zwischen dem mobilen Endgerät 102 und der Basisstation, die die Zelle bedient, in der sich das mobile Endgerät 102 befindet; Identifizieren der Code-Gruppe und des Verschlüsselungscodes der Basisstation (und somit der Code-Gruppe und des Verschlüsselungscodes der Zelle, die von der Basisstation bedient wird); und Ermitteln der Frequenz oder Frequenzen der Basisstation (und somit der Frequenz oder Frequenzen der Zelle, die von der Basisstation bedient wird). In diesem Beispiel kann das mobile Endgerät 102, das anfänglich in 1 eingeschaltet wird, die Zelle 105b identifizieren, die von der Basisstation 106b bedient wird.
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Wenn das mobile Endgerät 102 eingeschaltet wird, wird eine anfängliche Zellsuchprozedur ausgeführt, um eine (erste/anfängliche) geeignete Funkzelle zum Einrichten zu finden. Ferner sucht das mobile Endgerät 102 auf Anfrage des Benutzers des mobilen Endgeräts 102 (manueller Modus) oder periodisch (automatischer Modus) alle verfügbaren PLMNs. Dazu sucht das mobile Endgerät 102 auf allen möglichen Trägern in den verfügbaren Frequenzbändern nach der stärksten Zelle 105a, 105b, 105c, d.h., der Funkzelle 105a, 105b, 105c, deren DL-Signale mit der höchsten Signalstärke empfangen werden.
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Zum Beispiel kann für UMTS das mobile Endgerät 102 für diesen Zweck für alle UARFCNs, d.h., für alle Frequenzen, bei welchen die Zellen betrieben werden können, eine Zellsuche planen, die von einer Zellsucheinrichtung (d.h., einer Zellsuchkomponente, z.B. einer Zellsuchschaltung) des mobilen Endgeräts ausgeführt wird. Die erste Aufgabe, die von der Zellsucheinrichtung ausgeführt wird, ist zum Beispiel das Erfassen des Vorhandenseins einer Funkzelle (bei einer gewissen Frequenz, z.B. bei einer gewissen UARFCN) durch Erfassen des Vorhandenseins eines Synchronisationssignals einer Funkzelle (d.h., gesendet von einer Basisstation). Die Zellsucheinrichtung kann dafür die Funktion eines Signaldetektors enthalten.
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Die Aufgabe der Zellsucheinrichtung kann bei extremen Temperaturen eine besondere Herausforderung sein, wenn mit temperaturbezogenen, nicht kompensierten Kristallen wie einem DCXO (digital gesteuerten Kristalloszillator) gearbeitet wird, der für gewöhnlich verwendet werden kann, um die BOM (Bill of Materials - Materialliste) deutlich zu senken. Zum Beispiel kann im Vergleich zu einem VCTCXO (spannungskontrollierten und temperaturkompensierten Kristalloszillator), der eine anfängliche Abweichung von bis zu 2,5-3ppm (Teile je Million) haben kann, ein DCXO über eine anfängliche Abweichung von 8-10ppm (oder sogar mehr) bei extremen Temperaturen (z.B. -20°C und +85°C) verfügen. Dies bedeutet eine Abweichung im schlimmsten Fall von annähernd 20 kHz im UMTS Band I.
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Wenn die Zellsucheinrichtung nicht mit einer lebenslangen Kalibrierungs- oder Lernprozedur versehen ist oder wenn sie bei Temperaturen außerhalb des Bereichs solcher Prozeduren arbeitet, ist die Frequenzabweichung im schlimmsten Fall für gewöhnlich temperaturabhängig.
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Es kann ein mobiles Endgerät bereitgestellt werden, das eine anfängliche Zellsuchprozedur einleitet, der die Genauigkeit ihrer Frequenzerzeugung bewusst ist (z.B. temperaturbewusst ist) und die skalierbar ist, z.B. hinsichtlich der Größe des Frequenzbereichs, den sie in der Zellsuche abdeckt.
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2 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung 200.
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Die Kommunikationsvorrichtung 200 enthält einen Oszillator 201, der zum Erzeugen eines Referenzsignals ausgebildet ist, und eine Genauigkeitsbestimmungseinrichtung 202, die zum Bestimmen von Informationen über eine Genauigkeit einer Frequenz des Referenzsignals ausgebildet ist.
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Die Kommunikationsvorrichtung 200 enthält ferner einen Signaldetektor 203, der zum Erfassen des Vorhandenseins eines Funksignals ausgebildet ist, und eine Steuerung 204, die zum Steuern des Signaldetektors auf Grundlage der Informationen ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten, eine Kommunikationsvorrichtung (z.B. ein mobiles Endgerät) berücksichtigt die Frequenzgenauigkeit eines Referenzsignals (das zum Beispiel zur Signalerfassung durch Korrelation verwendet wird) bei der Signalerfassung (z.B. für eine Zellsuchprozedur, in der ein Synchronisationssignal erfasst werden soll).
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Die Genauigkeitsbestimmungseinrichtung kann zum Beispiel einen Temperatursensor enthalten, der eine Temperatur (z.B. eine Betriebstemperatur der Kommunikationsvorrichtung, z.B. des Oszillators) misst, und kann zum Beispiel eine Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals auf Grundlage der Temperatur ableiten. Zum Beispiel kann die Genauigkeitsbestimmungseinrichtung zum Lernen der Abhängigkeit der Frequenz eines Signals, das vom Oszillator erzeugt wird, von der Temperatur während der Lebensdauer des Kommunikationsendgeräts (z.B. bezeichnet als lebenslanges Lernen) ausgebildet sein oder kann vorgespeicherte Informationen über die Temperaturabhängigkeit der Frequenz eines Signals, das vom Oszillator erzeugt wird, enthalten. Zum Beispiel können Informationen in einem Speicher der Genauigkeitsbestimmungseinrichtung gespeichert werden, einschließlich einer erwarteten Genauigkeit für eine gewisse Temperatur für den spezifischen Oszillator, der in der Kommunikationsvorrichtung verwendet wird. Die Genauigkeitsbestimmungseinrichtung kann auch die Informationen über die Genauigkeit aus einem Altern des Oszillators (z.B. von Informationen, wie lange der Oszillator in Verwendung ist) und/oder einer Betriebsfeuchte des Oszillators ableiten, die auch eine Auswirkung auf die Frequenz des erzeugten Referenzsignals haben kann.
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Die Genauigkeit der Bestimmungseinrichtung ist zum Beispiel die Genauigkeit, mit der die Frequenz des erzeugten Referenzsignals gleich der Frequenz ist, auf die der Oszillator eingestellt ist, d.h., der Frequenz, bei der der Oszillator das Referenzsignal erzeugen soll, die zum Beispiel eine Frequenz ist, bei der das Funksignal erwartet wird.
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Der Oszillator ist zum Beispiel ein Kristall- oder Quarzoszillator, z.B. ein DXCO (digital gesteuerter Kristalloszillator).
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Die Komponenten der Kommunikationsvorrichtung (z.B. der Oszillator, die Genauigkeitsbestimmungseinrichtung, der Signaldetektor, die Steuerung) können zum Beispiel in einer oder mehreren Schaltung(en) implementiert sein. Unter einer „Schaltung“ kann jede Art einer logischen Implementierungseinheit verstanden werden, die ein Spezialzweckschaltkreis oder ein Prozessor, der Software ausführt, die in einem Speicher gespeichert ist, Firmware oder jede Kombination davon sein kann. Somit kann eine „Schaltung“ eine hart verdrahtete logische Schaltung oder eine programmierbare logische Schaltung wie ein programmierbarer Prozessor, z.B. ein Mikroprozessor (z.B. ein Complex Instruction Set Computer(CISC)-Prozessor oder ein Reduced Instruction Set Computer(RISC)-Prozessor) sein. Eine „Schaltung“ kann auch ein Prozessor sein, der Software ausführt, z.B. jede Art von Computerprogramm, z.B. ein Computerprogramm, das einen virtuellen Maschinencode wie z.B. Java verwendet. Jede andere Art von Implementierung der jeweiligen Funktionen, die im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann auch als eine „Schaltung“ verstanden werden.
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Die Steuerung ist zum Beispiel zum Steuern einer Frequenzfehlertoleranz des Signaldetektors auf Grundlage der Informationen ausgebildet.
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Zum Beispiel ist die Steuerung zum Bestimmen einer Anzahl von Funkfrequenzen auf Grundlage der Informationen, zum Bestimmen eines Satzes von Funkfrequenzen mit der bestimmten Anzahl und zum Steuern des Signaldetektors ausgebildet, um für jede Funkfrequenz des Satzes von Funkfrequenzen zu erfassen, ob das Funksignal bei der Funkfrequenz vorhanden ist. Mit anderen Worten, die Signalerfassung kann für mehrere Frequenzen ausgeführt werden, z.B. im Falle einer hohen Ungenauigkeit des Oszillators, d.h. der Frequenz des Referenzsignals. Wenn zum Beispiel eine hohe Ungenauigkeit des Oszillators bestimmt wird, wird eine Signalerfassung für mehrere Frequenzen ausgeführt (d.h. unter Verwendung von mehreren Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen, die vom Oszillator erzeugt werden, anstelle nur des Signals mit der Referenzfrequenz), um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass das Signal erfasst werden kann, mit anderen Worten, dass die korrekte Frequenz durch die Signalerfassung „getroffen“ wird.
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Zum Beispiel ist die Steuerung zum Bestimmen des Satzes von Referenzfrequenzen ausgebildet, um einen symmetrischen Satz von Funkfrequenzen um die Frequenz des Referenzsignals zu bilden.
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Die Steuerung ist zum Beispiel zum Steuern des Signaldetektors ausgebildet, um eine Funksignalerfassungsprozedur (z.B. eine Zellsuche) für jede Funkfrequenz des Satzes von Funkfrequenzen mit der Funkfrequenz des Referenzsignals als Zentrumsfrequenz der Erfassungsprozedur auszuführen.
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Zum Beispiel ist die Steuerung ausgebildet, die Anzahl umso größer zu bestimmen, je geringer die Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals ist (und umgekehrt, die Anzahl umso kleiner zu bestimmen, je höher die Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals ist).
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Die Erfassungsprozedur ist zum Beispiel eine Funkzellensuchprozedur.
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Die Steuerung kann zum Bestimmen eines Frequenzbereichs auf Grundlage der Informationen und zum Steuern des Signaldetektors, um zu erfassen, ob das Funksignal im Frequenzbereich vorhanden ist, ausgebildet sein.
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Zum Beispiel ist die Steuerung zum Steuern des Signaldetektors ausgebildet, um zu erfassen, ob das Funksignal im Frequenzbereich vorhanden ist, indem der Verarbeitungsaufwand des Signaldetektors gesteuert wird, so dass der Signaldetektor den Frequenzbereich in der Erfassung abdeckt. Mit anderen Worten, der Aufwand, den der Signaldetektor für die Signalerfassung betreibt (z.B. die Genauigkeit der Analyse empfangener Signale, die Komplexität des verwendeten Erfassungsalgorithmus, die Erfassungs- oder Korrelationsempfindlichkeit usw.) können abhängig von der bestimmten Genauigkeit angepasst werden. Es sollte festgehalten werden, dass eine solche Anpassung der Genauigkeit auch mit der Durchführung einer Signalerfassung und mehreren Frequenzen wie oben beschrieben kombiniert werden kann. Zum Beispiel kann auf Grundlage der bestimmten Genauigkeit die Steuerung eine Suchstrategie bestimmen, die einer gewissen Anzahl von Signalerfassungsprozeduren und einem gewissen Verarbeitungsaufwand pro Signalerfassungsprozedur entspricht. In diesem Zusammenhang bezieht sich Signalerfassungsprozedur auf die Signalerfassung bei einer spezifischen Frequenz, z.B. die Verwendung eines Signals mit einer gewissen Frequenz für eine Korrelation mit einem empfangenen Signal.
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Zum Beispiel ist die Steuerung zum Bestimmen der Größe des Frequenzbereichs auf Grundlage der Informationen ausgebildet.
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Zum Beispiel ist die Steuerung ausgebildet, die Größe umso größer zu bestimmen, je geringer die Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals ist (und umgekehrt, die Größe um zu kleiner zu bestimmen, je höher die Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals ist).
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Die Steuerung ist zum Beispiel zum Bestimmen ausgebildet, dass der Frequenzbereich um die Frequenz des Referenzsignals symmetrisch ist.
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Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, den Oszillator aufzufordern, das Referenzsignal mit einer vorbestimmten Frequenz zu erzeugen.
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Die vorbestimmte Frequenz ist zum Beispiel eine erwartete Frequenz des Funksignals. Mit anderen Worten, die vorbestimmte Frequenz ist eine Frequenz (als „erwartete“ Frequenz bezeichnet), bei der ein Funksignal gesendet werden könnte, d.h. bei der es möglich ist (z.B. entsprechend einem Funkkommunikationsstandard), dass das Funksignal gesendet wird, mit anderen Worten eine Kandidatfrequenz für ein Funksignal. Im UMTS zum Beispiel ist die vorbestimmte Frequenz eine Frequenz, die einer UARFCN entspricht, oder eine Frequenz, die im Voraus (z.B. aus den Frequenzen, die allen möglichen UARFCNs entsprechen) für die Signalerfassung, z.B. für eine Zellsuche gewählt wurde.
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Zum Beispiel ist das Funksignal ein Funksignal, das entsprechend einem Funkkommunikationsstandard gesendet wird, und die vorbestimmte Frequenz ist eine Frequenz des Funksignals gemäß dem Funkkommunikationsstandard.
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Das Funksignal ist zum Beispiel ein Funksignal, das von einer Basisstation gesendet wird.
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Das Funksignal ist zum Beispiel ein Synchronisationssignal.
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Zum Beispiel ist das Funksignal ein Synchronisationssignal einer Funkzelle eines mobilen Funkkommunikationsnetzes, z.B. ein primäres Synchronisationssignal (z.B. gemäß UMTS oder LTE).
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Die Informationen über die Genauigkeit sind zum Beispiel ein Maß der Abweichung der Frequenz des Referenzsignals, das vom Oszillator erzeugt wird, von einer erwarteten Frequenz des Funksignals (z.B. eine maximale Frequenzabweichung).
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Der Signaldetektor ist zum Beispiel zum Erfassen des Vorhandenseins des Funksignals unter Verwendung des vom Oszillator erzeugten Referenzsignals ausgebildet.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann ferner einen Empfänger enthalten, der zum Empfangen eines Funksignals ausgebildet ist, und der Signaldetektor kann zum Erfassen des Vorhandenseins des Funksignals ausgebildet sein, indem das empfangene Funksignal mit dem vom Oszillator erzeugten Referenzsignal korreliert wird.
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Die Kommunikationsvorrichtung ist zum Beispiel ein mobiles Endgerät.
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Zum Beispiel ist die Kommunikationsvorrichtung ein Teilnehmerendgerät eines mobilen Funkkommunikationsnetzes.
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Die Kommunikationsvorrichtung kann ferner einen Temperatursensor enthalten und die Genauigkeitsbestimmungseinrichtung ist zum Beispiel zum Bestimmen der Informationen über die Genauigkeit auf Grundlage einer Temperatur, die vom Temperatursensor erfasst wird, ausgebildet. Zum Beispiel sind die Informationen ein Genauigkeitswert, der von der Temperatur abgeleitet ist. Als Alternative oder zusätzlich zur Temperatur können die Informationen auch von anderen Parametern abgeleitet werden, die eine Betriebsbedingung oder eine Eigenschaft des Oszillators, z.B. eine Feuchtigkeit, ein Alter des Oszillators, einen Typ des Oszillators usw., spezifizieren.
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Die Kommunikationsvorrichtung 200 führt zum Beispiel ein Verfahren wie in 3 dargestellt aus.
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3 zeigt ein Flussdiagramm 300.
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In 301 erzeugt die Kommunikationsvorrichtung ein Referenzsignal.
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In 302 bestimmt die Kommunikationsvorrichtung Informationen über eine Frequenzgenauigkeit des Referenzsignals.
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In 303 erfasst ein Signaldetektor der Kommunikationsvorrichtung das Vorhandensein eines Funksignals, wobei eine Steuerung der Kommunikationsvorrichtung die Signalsteuerung auf Grundlage der Informationen steuert.
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Es sollte festgehalten werden, dass Aspekte, die in Zusammenhang mit der Kommunikationsvorrichtung 200 beschrieben wurden, ebenso für das in 3 dargestellte Verfahren gelten und umgekehrt.
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In der Folge ist ein Beispiel für einen Betrieb des mobilen Endgeräts 102 (als ein Beispiel für die Kommunikationsvorrichtung 100) im Zusammenhang mit einer Zellsuche ausführlicher beschrieben.
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4 zeigt ein Flussdiagramm 400, das ein Beispiel einer Zellsuchprozedur durch ein mobiles UMTS-Endgerät veranschaulicht.
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In 401, wenn das mobile Endgerät 102 anfänglich eingeschaltet wird und überhaupt keine Kenntnisse über das mobile Kommunikationsnetz 104 besitzt, kann es eine Frequenzabtastung in allen unterstützten UMTS-Bändern für einen Vorauswahl (zum Beispiel auf der Basis einer RSSI (Received Signal Strength Indication)) der besten Kandidaten (z.B. UARFCNs, bei welchen die Funkzellen höchstwahrscheinlich bei den entsprechenden Frequenzen arbeiten) ausführen. Die Frequenzen (z.B. UARFCNs), die während dieser Vorauswahl gefunden werden, werden als Frequenzen gewählt, bei welchen eine anfängliche Zellsuchprozedur ausgeführt werden soll. Die Frequenzen können auch zumindest teilweise vordefiniert sein.
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In 402, bevor die anfängliche Zellsuche bei jeder der Frequenzen durchgeführt wird, die in der Vorauswahl gefunden wurden, misst das mobile Endgerät 102 (z.B. ein Temperatursensor des mobilen Endgeräts 102) seine Betriebstemperatur und in diesem Beispiel wird ein einfacher Temperaturausgleich unter der Annahme vorgenommen, dass zum Beispiel kein lebenslanger Lernalgorithmus (zum Lernen des Verhaltens des Oszillators des mobilen Endgeräts) vorhanden ist oder die Betriebstemperatur außerhalb des erlernten Bereichs eines solchen Algorithmus liegt. Folglich wird eine hohe Ungenauigkeit des Temperaturausgleichs und somit der Frequenz von Signalen, die vom Oszillator erzeugt werden, erwartet, z.B. durch eine Komponentenbestimmung der Genauigkeit des Temperaturausgleichs und/oder der Frequenz von Signalen, die vom Oszillator erzeugt werden. Zum Beispiel kann bei einer sehr niedrigen oder sehr hohen Temperatur (aber nicht unbedingt bei Extremen) diese Ungenauigkeit höher als 6 kHz sein (~3ppm in Band I - Band I stellt auch den schlimmsten Fall für den Sucher dar), was für gewisse Sucherparametrisierungen und/oder Algorithmen nicht tolerierbar wäre - zum Beispiel jene, die in der VCTCXO-Plattform verwendet werden, die eine maximale anfängliche Abweichung von ungefähr 3ppm haben.
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In 403 liefert, zur Berücksichtigung (in diesem Beispiel) der hohen Ungenauigkeit der Frequenz von Signalen, die vom Oszillator erzeugt werden, die Genauigkeitsbestimmung Informationen über die (geringe) Qualität des Temperaturausgleichs und damit über den erwarteten maximalen Frequenzfehler (auch als maximale Frequenzabweichung bezeichnet), der der Zellsucheinrichtung des mobilen Endgeräts 102 bereitgestellt wird.
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In 404 wählt die Zellsucheinrichtung auf Grundlage der bereitgestellten Informationen über die maximale Frequenzabweichung die Suchstrategie und führt dementsprechend eine oder mehrere Zellsuche(n) für jede der vorgewählten Frequenzen aus. Zum Beispiel wählt die Zellsucheinrichtung auf Grundlage der temperaturbezogenen maximalen Frequenzabweichungsinformationen eine Teilung des erwarteten maximalen Frequenzabweichungsbereichs in mehrere Teilintervalle, die von einem gewählten Zellsucheinrichtungsalgorithmus und der Parametrisierung abgedeckt werden können, und verwendet diese erneut durch Kalibrierung des (Kristall-) Oszillators des mobilen Endgeräts 102 mit der vordefinierten Frequenzabweichung. Dies ist in 5 dargestellt.
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5 zeigt ein Frequenzdiagramm 500.
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In 5 steigt die Frequenz entlang einer Frequenzachse 501.
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In diesem Beispiel wird angenommen, dass der von der Zellsucheinrichtung verwendete Algorithmus eine Frequenzabweichung, wie durch die Länge der Pfeile 502 angegeben, tolerieren kann. Dies bedeutet, dass, wenn der Oszillator ein Signal bei einer gewissen Frequenz (entsprechend dem Mittelpunkt eines der Pfeile 502) erzeugt, die Zellsucheinrichtung imstande ist, eine Funkzelle zu finden, selbst wenn die Frequenz, bei der die Funkzelle betrieben wird, nicht dieselbe ist wie die Frequenz des Signals, das vom Oszillator erzeugt wird (da der Oszillator eine Abweichung hat), wenn die „wahre“ Frequenz, d.h. die Frequenz, bei der die Funkzelle betrieben wird, in den Frequenzbereich fällt, der durch den Pfeil 502 abgedeckt ist (d.h. einem der Punkte entspricht, die durch den Pfeil 502 abgedeckt sind), der bei der Frequenz des Signals zentriert ist, das vom Oszillator erzeugt wird. Wenn zum Beispiel der Oszillator ein Signal mit einer ersten Frequenz 503 erzeugt, wird angenommen, dass die Zellsucheinrichtung imstande ist, die Funkzelle zu finden, selbst wenn die Funkzelle bei einer Frequenz innerhalb von -6kHz und 6kHz der ersten Frequenz 503 betrieben wird, d.h. selbst wenn der Oszillator die korrekte Frequenz um -6kHz bis 6kHz verfehlt.
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Daher verwendet die Zellsucheinrichtung eine einzige Suche bei der ersten Frequenz, wenn die geschätzte Ungenauigkeit des Oszillators kleiner als 6kHz ist.
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Wenn die erwartete maximale Frequenzabweichung größer als 6kHz, aber kleiner als 11kHz ist, führt die Zellsucheinrichtung eine Doppel (Zell-) Suche durch. In diesem Fall führt die Zellsucheinrichtung eine Zellsuche bei einer zweiten Frequenz 504 durch, die die erste Frequenz 503 minus 5kHz ist, und eine Zellsuche bei einer dritten Frequenz 505, die die erste Frequenz plus 5kHz ist, so dass es zwei Erfassungsintervalle gibt. Dies bedeutet, dass für beide Abweichungen, -5kHz und 5kHz, d.h. sowohl bei der zweiten Frequenz 504 wie auch der dritten Frequenz 505, eine anfängliche Zellsuche ausgeführt wird, d.h. der Oszillator veranlasst wird, ein Signal bei der zweiten Frequenz 504 zu erzeugen, und eine Zellsuche unter Verwendung des vom Oszillator bei dieser Einstellung erzeugten Signals ausgeführt wird, und dann der Oszillator veranlasst wird, ein Signal bei der dritten Frequenz 505 zu erzeugen, und eine Zellsuche unter Verwendung des vom Oszillator bei dieser Einstellung erzeugten Signals ausgeführt wird.
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Wenn die Ungenauigkeit noch größer als 11kHz ist, verwendet die Zellsucheinrichtung eine Dreifachsuche. In der Dreifachsuche führt die Zellsucheinrichtung eine Suche bei der ersten Frequenz 503, eine Suche bei einer vierten Frequenz, die die erste Frequenz 303 minus 10kHz ist, und einer fünften Frequenz, die die erste Frequenz 303 plus 10kHz ist, aus, so dass es drei Erfassungsintervalle gibt.
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Zusammenfassend ändert die Zellsucheinrichtung die (eingestellte) Kristalloszillatorfrequenz derart, dass ein Bereich von 12kHz, 22kHz oder 32kHz abgedeckt ist.
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Es sollte festgehalten werden, dass die oben angegebenen Frequenzen nur beispielhaft sind und anders gewählt werden können. Zum Beispiel können die Anzahlen so gewählt werden, dass, wenn mehr als ein Erfassungsintervall in einer Suche verwendet wird (wie zwei Erfassungsintervalle in der Doppelsuche und drei Erfassungsintervalle in der Dreifachsuche), überlappende Regionen zwischen benachbarten Erfassungsintervallen vorhanden sind (wie die Überlappung mit 2 kHz von -1kHz bis +lkHz zwischen den zwei Erfassungsintervallen, die in dem oben stehenden Beispiel in der Doppelsuche verwendet werden). Dies garantiert, dass die Erfassungsrate in dieser überlappenden Region im Vergleich zur Verwendung eines einzigen Erfassungsintervalls nicht schlechter ist.
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Ferner werden die Erfassungsintervalle (oder ihre Positionen im Spektrum) derart gewählt, dass sie einen Frequenzbereich abdecken, der der maximalen Frequenzabweichung entspricht, d.h. einen Frequenzbereich abdecken, in dem die korrekte Frequenz selbst bei einer maximalen Frequenzabweichung liegt.
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Die oben stehende Strategie ist skalierbar und die Zellsucheinrichtung kann sie sogar auf größere Frequenzabweichungen erweitern (d.h. durch Ausführen von Zellsuchen bei vier Frequenzen um die erste Frequenz 503 oder bei fünf Frequenzen um die erste Frequenz 503 und so weiter, abhängig von der erwarteten maximalen Frequenzabweichung).
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Es sollte festgehalten werden, dass der Absolutwert aller der Frequenzen 503 bis 507 unbekannt ist, da die Frequenzabweichung des Oszillators unbekannt ist. Der Oszillator kann jedoch zum Erzeugen von Signalen bei relativen Frequenzen (in diesem Beispiel bei +/-5kHz bzw. +/-10kHz) der Frequenz des Signals eingestellt sein, das er erzeugt, wenn er zum Erzeugen eines Signals bei der Frequenz eingestellt ist, bei der eine Funkzelle betrieben wird (z.B. einer Frequenz entsprechend UARFCN). Selbst wenn sich daher die erste Frequenz 503 von der Frequenz, bei der eine Funkzelle betrieben wird, um bis zu +/- 6kHz/11kHz/16kHz unterscheidet, findet die Zellsucheinrichtung noch immer die Zelle mit Hilfe einer Einfach-/Doppel-/Dreifachsuche.
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In 405 sammelt die Zellsucheinrichtung die Ergebnisse (z.B. Berichte) aus allen der einen oder mehreren Zellsuche(n). Da die Zeitsynchronisierungsstufen einer anfänglichen Suche selbst bei sehr hohen Abweichungen erfolgreich sein können, wenn die Funkzelle sehr stark ist, ist es möglich, dass mehr als eine Suche (Suchermomentaufnahmen oder seitliche Suchen) erfolgreich sind.
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In 406 werden die SSY (Schlitzsynchronisierung) und möglicherweise auch die FSY (Frame-Synchronisierung) von der Zellsucheinrichtung für eine erste Abweichungskorrektur und Rekalibrierung verwendet. Danach kann die Zellsucheinrichtung die restliche Frequenzabweichung mit Hilfe der SCID (Scrambling Code Identification-Verschlüsselungscodeidentifizierung) schätzen. Da jedoch die Frequenzabweichungskorrektur eingeschränkt sein kann (und eine Einschränkung kann wegen einer möglichen hohen Varianz der Frequenzabweichungskorrektur bei einer großen Frequenzabweichung anbracht sein), kann die SCID (die zum Beispiel die letzte Stufe der Funkzellensuche ist) nicht auf zuverlässige Weise funktionieren. Daher prüft die Zellsucheinrichtung ganz am Ende (das bedeutet, nach der einen oder den mehreren Zellsuche(n) für die vorgewählte Frequenz, für die eine Zellsuche aktuell durchgeführt wird), welche der Suchen die höchste SCID-Leistung geliefert hat und/oder verifiziert sie auf die SSY-Leistung und/oder FSY-Leistung, prüft zum Beispiel, ob die SCID-Leistung mit der SSY-Leistung und/oder FSY-Leistung übereinstimmt. Somit kann die Zellsucheinrichtung die zuverlässigste SCID hinsichtlich der angenommenen Frequenzabweichungskorrektur nach der anfänglichen Phase der Zellsuche und somit die zuverlässigste Frequenzabweichungsschätzung wählen.
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In 407 berichtet die Zellsucheinrichtung ihre Befunde (d.h. das Ergebnis der Zellsuche) an die höheren Ebenen des mobilen Endgeräts 102 (z.B. Verarbeitungselemente auf höherer Ebene) und das mobile Endgerät 102 stellt den Oszillator entsprechend ein, wenn die Zellsucheinrichtung in der Suche nach einer Funkzelle und beim Schätzen der Frequenzabweichung erfolgreich war. Ferner können zum Beispiel die Demodulation des PCCPCH (Primary Common Control Physical Channel) und die Registrierungsprozedur durchgeführt werden. Falls keine Funkzelle gefunden wurde, stellt die Zellsucheinrichtung sicher, dass die anfängliche Oszillatoreinstellung wieder hergestellt wird.
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Es sollte festgehalten werden, dass anstelle von oder in Kombination mit der Erhöhung der Anzahl von ausgeführten Zellsuchen für eine vorgewählte Frequenz, d.h. eine erwartete (oder mit anderen Worten Kandidat-) Frequenz, bei der eine Funkzelle betrieben wird, die Toleranz jeder Zellsuche erhöht werden kann. Zur Veranschaulichung können in 5 die Pfeile 502 verlängert werden, um einen größeren Frequenzbereich abzudecken (d.h. das Erfassen einer Funkzelle für eine größere Frequenzabweichung zu ermöglichen). Somit kann zum Beispiel die Toleranz der Zellsuchen erhöht werden, indem z.B. ein oder mehrere gründliche Suchalgorithmen verwendet werden, eine längere Suchzeit verwendet wird und/oder mehr Rechnerressourcen bei der Suche nach einer höheren maximalen Frequenzabweichung aufgewendet werden, und wenn die maximale Frequenzabweichung über einem gewissen Schwellenwert liegt, die Anzahl von durchgeführten Suchen erhöht wird (z.B. von einer Einfachsuche auf eine Doppelsuche geschaltet wird) und zum Beispiel wiederum die Toleranz der Zellsuchen etwas verringert wird, um die einzelnen Zellsuchen schneller auszuführen.
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Es sollte festgehalten werden, dass beim Versuch, eine zunehmende Frequenzabweichung zu bewältigen, eine schlechte Auswirkung auf die Zellsucheinrichtung mit dem sogenannten Korrelationsverlust zusammenhängt. Dieser zeigt sich in der Tatsache, dass sich eine Erhöhung des abgedeckten Frequenzabweichungsbereichs des Zellsuchalgorithmus durch Parametrisierung (d.h. Erhöhung der Toleranz jeder einzelnen Zellsuche wie oben erwähnt) in einer superlinearen Erhöhung der Suchzeit zeigen kann, die für die Zellsuche erforderlich ist. Wenn andererseits die Lernphase zum Lernen der Frequenzabweichung (z.B. während der Durchführung einer Zellsuche für eine vorgewählte Frequenz) exakt genug ist, können nur eine Zellsuche und keine weiteren Kalibrierungen erforderlich sein, wodurch die Komplexität des Zellsuchalgorithmus und die Menge des Zusatzcodespeichers verringert werden können.
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Zusammenfassend wird zum Beispiel Folgendes ausgeführt:
- 1. Verwendung der zusätzlichen Informationen, die von einem Temperaturmesssystem und einem (lebenslangen) Lernalgorithmus bereitgestellt werden, bezüglich der Qualität des Temperaturausgleichs und des erwarteten maximalen Frequenzfehlers, der bei der Betriebstemperatur erwartet wird;
- 2. Auswählen der Anzahl notwendiger Suchen und Kristalloszillatorkalibrierungen aufgrund des Abweichungsbereichs, der von dem gewählten Sucheralgorithmus und der Konfiguration abgedeckt ist;
- 3. Durchführen aller notwendigen Suchen, Sammeln der Ergebnisse. Wenn mindestens eine Suche erfolgreich ist, Auswählen der zuverlässigsten (im Sinne der geschätzten Frequenzabweichung und erfassten Verschlüsselungscodes). Andernfalls erneutes Vornehmen der anfänglichen Kristalloszillatoreinstellung.
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Obwohl spezifische Aspekte beschrieben wurden, sollte für einen Fachmann auf dem Gebiet klar sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Aspekte dieser Offenbarung, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert, abzuweichen. Der Umfang ist somit durch die beiliegenden Ansprüche angegeben und alle Änderungen, die in der Bedeutung und im Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, sollen daher enthalten sein.
