WO2009100568A1

WO2009100568A1 - 用户终端设备和用于该设备的网络接入方法

Info

Publication number: WO2009100568A1
Application number: PCT/CN2008/000239
Authority: WO
Inventors: Honghong Cai; Pengwu Liu
Original assignee: Zte Corporation
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-20
Also published as: US20100329124A1; EP2239867A4; EP2239867A1

Description

用户终端设备和

用于该设备的网络接入方法

-技-术领域— 本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种用于 WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access, 微波存取全球互通）网络的用户终端设备和用于该设备的网 ^^入方法。背景技术如图 1所示，一个简单的 WiMAX系统示意图 100，包括了两个 WiMAX 用户终端 SS ( Subscriber Station ) 110和 120，其带有的是全向天线，其覆盖半径 160, 方向图 170。以及 3个基站 BS ( Base Station ) 130， 140和 150。从图中可以看出，数字终端 110在基站 130的覆盖范围内，也就是说，数字终端可以通过基站 130接入网络。而数字终端 120不在任何一个基站范围内，从理论上说，数字终端 120在其当前位置上，无法接入网络进行使用。这样就会导致通信的不正常，所有与网络相关的业务都无法进行，包括电话的呼入呼出、短消息的发送接收以及网页的浏览、数据的上传下载等等，都无法正常工作。发明内容本发明的目的在于提供一种用户终端设备和用于该设备的网络接入方法，利用可选择的动态天线扩大用户终端的覆盖范围，以接入网络，对网络覆盖进行补充。本发明的用户终端设备，包括：天线模块，包括多个定向天线，用于通过多个定向天线中的一个或多个来接入网络；处理器，用于设定定向天线的方向，根据每个定向天线的性能参数，选择多个定向天线的一个定向天线或多个定向天线的组合来接入网络。本发明的用于用户终端设备的网络接入方法，包括：步骤一，用户终端以预定时间间隔扫描用户终端设备的每个定向天线方向上的下行信道，以获取每个定向天线的性能参数；步骤二，用户终端构造每个定向天线及其组合方向上的性能参数表格并对性能参数表格中的性能参数进行排序和更新；步骤三，移动终端根据性能参数表格选择一个天线或多个天线的组合进行网络接入。其中，性能参数包括以下至少之一：误帧率、接收信号强度以及信噪比。

-预-定时-间间隔为 100毫 '。其中，如果用户终端设备不具有非易失性存储设备，则性能参数表格中的性能参数的初始化值均为零。如果用户终端设备包括非易失性存储设备，则性能参数表格中的性能参数的初始化值均为零或为存储在非易失性存储设备中的上次关闭用户终端设备时的性能参数的值。其中，在当前使用的定向天线或多个定向天线的组合不是性能最好的定向天线或多个定向天线的组合的情况下，当性能最好的定向天线或多个定向天线的组合的一个或多个性能参数优于所述当前使用的定向天线或多个定向天线的组合的对应性能参数的预定阈值时，选择所述性能最好的定向天线或多个定向天线的组合。其中，根据用户终端设备的工作状态，周期性地更新性能参数表格或该表格中的一部分性能参数。通过本发明提供的用户终端设备和用于该设备的网入方法，利用动态的定向天线装置替代原有的全向天线，加上处理器的控制，可以获取比全向天线更远的发射接收范围，从而能够更好的增强网络的覆盖，提升了产品 4生能，拓展产品使用范围。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图 1为现有技术中带有全向天线的用户数字终端系统示意图；图 2是本发明的用户终端设备框图；图 3是本发明的设备的定向天线的示意图；图 4是本发明的用于用户终端设备的网绍 έ入方法流程图；图 5是本发明的定向天线及其组合的方向图; 图 6A和图 6B是本发明的定向天线选择参数表；图 Ί是本发明的定向天线选择流程图; 以及图 8是本发明的参数更新的流程图。具体实施方式下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。如图 2所示，本发明的用户终端设备包括：天线模块 202 , 包括多个定向天线，用于通过多个定向天线中的一个或多个来接入网络；处理器 204, 用于设定定向天线的方向，居每个定向天线的性能参数，选择多个定向天线的一个定向天线或多个定向天线的组合来接入网络。如图 3所示，图中包括有数字终端 310和基站 320、 330、 340。从图中可以看到，如果数字终端 310带有的是全向天线（半径 350，方向 360 )，那么其无法接入基站 320、 330 以及 340 中的任何一个。而: ¾口果用一系列定向天线 310A-310H来替代全向天线，其半径可以达到 370 , 则其中的 310A在基站 330 的范围中，就可以通过其接入网络。因此可以看出，带有此定向天线装置的用户数字终端，可以覆盖的距离要大于原有全向天线覆盖的范围，从而扩大其发射接收距离，对网络覆盖起到了很好的补充。如图 4所示，本发明的用于用户终端设备的网络接入方法包括：步骤 S402，用户终端以预定时间间隔扫描用户终端设备的每个定向天线方向上的下行信道，以获取每个定向天线的性能参数；步骤 S404, 用户终端构造每个定向天线及其组合方向上的性能参数表格并对性能参数表格中的性能参数进行排序和更新；步骤 S406, 移动终端根据性能参数表格选择一个天线或多个天线的组合进行网矣入。下面详细力 ø以说明。步骤 S402 , 用户终端以预定时间间隔扫描用户终端设备的每个定向天线方向上的下行信道，以获取每个定向天线的性能参数。首先要说明的是时间间隔，这个时间间隔选取是有一定的要求的，如果时间太长，那么在终端移动过程中，会出现终端已经离开了某一个方向上的基站，而处理器依旧在这个方向上与基站通信，会导致掉网情况发生，而如果时间太短，会占用过多处理器资源，使处理器长时间工作，增大功耗。在 WiMAX系不定义 ΐϊ ¾·间是 ϊδδ~ί ( mslT在其他的通信系统「^11会有同。其次，对于终端来说，某一个时刻并不是只使用了某一个定向天线，更有可能的是同时使用了几个定向天线，这包括两个、三个乃至 N个天线，如图 5 所示，假设此终端含有 3个定向天线 A、 B和 C, 其相位分别相差 120度，图中 510是 A天线的方向图， 520是 B天线的方向图，如果天线 A、 B同时打开，就会产生如 530的方向图，在这个方向上，有可能获取比 A、 B天线都要好的网络。步骤 S404, 用户终端构造每个定向天线及其组合方向上的性能参数表格并对性能参数表格中的性能参数进行排序和更新。对于这些天线配置上的性能差异，用一个参数表格作为判断依据。如图

6A所示，这个表格中针对每一种天线配置，都包含了误帧率 610、接收信号强度（RSSI ) 620以及信噪比（CINR ) 630这三个参数。这些值都是处理器居从网络接收来的数据计算而成。表格中的数据是某一时刻各个天线组合测得的值，仅仅作为这种方法的示例说明。图 6A是初始测量值表格，图 6B是排序后的表格。图 6A中列举的是 3个定向天线 A、 B和 C的组合，除却全部关闭这种组合之外，一共包含了 7种组合。组合的数目是由定向天线的数目来决定的，如果定向天线的数目比较多，例如定向天线有 8个，其理论上的组合个数有 255 个，如果都排列在内，会是一个非常大的表格，刷新的时候会浪费很多时间，因此在制作表格的时候要充分考虑定向天线叠加的可能性，对于根本不会产生叠加或者叠加部分非常 4啟弱的组合，可以不包含在表格之中。在这个表格中，选择了几个参数而不是一个作为判断依据，是充分考虑到了这个终端天线系统的特性。一般来说，终端接收性能的好坏，可以从误帧率 610上来表达，但是对于某两个天线组合，如果其都成功收到了所有的帧数据，表明其误帧率是都是 0, 此时就要利用接收信号强度 620或者信噪比 630来判断这两个天线配置的差异了。如图 6表格中的组合 1和组合 4，在其误帧率都是 0的情况下，通过 RSSI的不同可以判断出组合 4的性能优于组合 1。这个参数表格在系统刚刚开始运行的时候，是由处理器来进行初始化的。这个初-始化的值—可-以全为零,—也可以是上次 -关闭系统时—的值，具体选择哪 ,一可以根据系统的存储器来决定，如果系统设置有非易失性存储设备（如 EEPROM或 FLASH闪存）等，那么在上次关闭系统后这个表格也可以被保存起来，已备系统再次运行的时候使用，这样的好处是可以减少系统运行时初次搜索网络的时间。但是如果系统中没有上述存储设备，则这个参数表格只能是被初始 b为全零。步骤 S406, 移动终端根据性能参数表格选择一个天线或多个天线的组合进行网^ ^入。本发明的方法选择天线配置的过程，如图 7所示，包括如下步骤：步骤 S702，选定某一个初始的天线配置，与基站进行同步，这个初始的天线配置选择是依据参数表格的，如果参数表格中包含了上次使用的天线配置，则从这个配置开始，如果表格中没有这个信息，则从系统定义的初始天线方向（如 0度方向上单一定向天线等）上开始扫描。步骤 S704, 判断是否进行参数表格的更新排序。一般情况下，参数表格的更新排序是周期性进行的，但是根据当前终端所处的工作状况不同，其更新的方式也有所不同。步骤 S706至步骤 S708 , 系统初始化时，如果当前参数表格中没有保存有上次运行的参数，为了快速接入网络，不进行参数更新，当扫描到某一种天线配置能够正常工作后，就选择这个天线配置开始工作，在下一个扫描周期的时候才会更新参数表格并排序。初始化成功，参数表格被更新排序成如图 6B所示的天线组合表格，对天线配置的选择依赖与这个参数表格的排序，但不完全是依照这个排序，需要考虑干扰的情况，在保证终端工作正常的情况下，一定程度上避免频繁的切换天线配置。为了达到这个目的，可以设置两个指针向量：性能最好指针以及当前使用指针。性能最好指针指向排序最靠前的天线配置，当前使用指针指向当前使用的天线配置。这两个指针所指天线配置可以一样，也可以不一样。在一样的情况下，表明当前使用的天线配置就是排序最靠前的天线配置。而当不一样时，蕞靠夫^ 不是^ 使用 ό ϊί¾，表其^^ ¾配置生 ί ¾ 于当前的天线配置，需要注意的是，就是在这种情况下，也不是立即将当前使用指针指向排序最前的天线配置，而是设有一个阈值（如误帧率的差值 <3% ), 只有当排序最前的天线配置的某个参数性能高于当前使用天线配置这个阈值之后，才会将当前使用指针指向排序最前的天线配置。在这种情况下，可以保证在工作正常的情况下尽量少的切换天线配置，避免干扰。这样一来，就将天线参数更新排序和选择天线配置联系起来，在每次终端执行参数更新并排序之后，重新设置当前使用天线配置指针和性能最好天线配置指针。而当终端工作时，就依据这两个指针来选择天线配置。步骤 S710至步骤 S712, 不论是否进行了参数更新排序过程，一旦选定了某个天线配合，就又处理器对其控制进行开关，执行扫描下行信道的操作。参数表格更新排序虽然是周期性的，但根据终端工作状态不同，更新排序的操作也有所不同。总的原则是在不影响终端当前工作状态的情况下，及时的更新参数表格。参数更新的操作流程，如图 8所示：步骤 S802, 选择一个当前没有使用的天线配置。步骤 S804, 扫描下行信道，尝试与基站同步。步骤 S806, 接下来判断是否能与基站同步，如果能够与基站同步，则进行步骤 S808至步骤 S816的操作，从基站获取信息，分别计算误帧率、接收信号强度 RSSI和信噪比并进行更新排序，在这些动作完成之后，进入步骤 S818, 选择下一个没有使用的天线配置，从步骤 S804开始执行。而如果本次的天线配置无法与基站同步，则执^ "步骤 S810, 在清除当前参数之后，直接进入 S818, 选择下一个天线配置重新开始。在每一个未用天线配置都被扫描过后，就能得到一个如图 6Β所示的排过序后的表格，这个表格可以作为终端选择天线配置的直接依据。需要说明的是，尽管每次更新的过程是一样的，但是根据终端状态不同，更新的天线配置数目是不同的。这个依据就是本次扫描时终端是否处于工作过程之中，如果处于工作之中，正在发送或者接收数据，此时为了保证更新过程不影响当前的工作状态，可以只选取当前可以接入网络的天线配置进行更新，菜可以接词络的配置比 ¾多，也可 K选取 ^―几个# ¾靠箭^― 进行更新。表现在如图 6B所示的表格中，则是仅仅更新前 4个天线组合的参数。如果当前终端处于空闲模式，没有工作，那么就可以进行全部天线组合参数的更新操作，对所有的天线组合都进行图 8的操作，形成一个完整的参数更新以及排序表格。表现在如图 6B所示的表格中，则是更新全部天线组合的参数。本发明所述方法和技术具有较大的通用性，除了可以应用在 WiMAX 网络下，对其他提供无线接入功能的 GSM、 CDMA. PHS、 WCDMA、 TD-SCDMA 等网络都是可以的。并且无线数字终端产品可以是手机、 CPE( Customer Premise Equipment ) 设备、 PCMCIA卡等一系列无线数字接入设备。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 i或的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的 4'奇神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1. 一种用户终端设备，其特征在于，包括：

天线模块，包括多个定向天线，用于通过所述多个定向天线中的一个或多个来接入网络；以及

处理器，用于设定所述定向天线的方向， »据所述每个定向天线的性能参数，选择所述多个定向天线的一个定向天线或多个定向天线的组合来接入网络。

2. 根据权利要求 1所述的用户终端设备，其特征在于，所述性能参数包括以下至少之一：误帧率、接收信号强度以及信噪比。

3. 一种用于权利要求 1或 2所述的用户终端设备的网络接入方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一，所述用户终端以预定时间间隔扫描所述用户终端设备的每个定向天线方向上的下行信道，以获取每个定向天线的性能参数；步骤二，所述用户终端构造所述每个定向天线及其组合方向上的性能参数表格并对所述性能参数表格中的性能参数进行排序和更新；以及步骤三，所述移动终端根据所述性能参数表格选择所述一个天线或多个天线的组合进行网络接入。

4. 根据权利要求 3所述的网络接入方法，其特征在于，所述性能参数包括以下至少之一：误帧率、接收信号强度以及信噪比。

5. 根据权利要求 4所述的网络接入方法，其特征在于，如果所述用户终端设备不具有非易失性存储设备，则所述性能参数表格中的性能参数的初始化值均为零。

6. 根据权利要求 4所述的网络接入方法，其特征在于，如果所述用户终端设备包括非易失性存储设备，则所述性能参数表格中的性能参数的初始化值均为零或为存储在所述非易失性存储设备中的上次关闭所述用户终端设备时的性能参数的值。

7. 根据权利要求 5或 6所述的网络接入方法，其特征在于，在当前使用的 - 定向天线或多个定向天线的组合不是性能最好的定向天线或多个定向夫线的组合的情况下，当性能最好的定向天线或多个定向天线的组合的一个或多个性能参数优于所述当前使用的定向天线或多个定向天线的组合性能参 ^定阈 ,— 择 ¾¾最^ ^ 线或多—^ 向天线的组合。

8. 根据权利要求 7所述的网络接入方法，其特征在于，根据所述用户终端设备的工作状态，周期性地更新所述性能参数表格。

9. 根据权利要求 8所述的网入方法，其特征在于，根据所述用户终端设备的工作状态，周期性地更新所述性能参数表格中的一部分性能参数。

10. 根据权利要求 9所述的网络接入方法，其特征在于，所述预定时间间隔为 100毫秒。