信道扫描方法 本发明涉及无线通信系统，具体涉及无线通信系统的信道扫描。
在无线通信系统(例如蜂窝电话系统)中，无线电话在与蜂窝系统进行连接或从蜂窝系统接收寻呼之前必须对信道进行扫描。如在EIA/TIA-553中描述的国内模拟蜂窝系统(这种EIA/TIA标准由电子工业协会发表，该协会地址为2001 Pennsylvania Ave.，N.W.，Washington，D.C.20006)及其派生系统都使用了控制信道和话音信道。控制信道为该系统提供了一种识别自身、发送寻呼(用以向用户设备指示带内呼叫的消息)、发送短电文等的手段。控制信道还为蜂窝电话用户设备(一般称作“移动台”)提供了一种向系统识别它们自身(通常称作“登记”)、始发电话呼叫、响应寻呼等的手段。话音信道提供了话音通信手段。
国内模拟蜂窝系统提供了一组专用控制信道和任选的附加寻呼和访问信道。虽然蜂窝业务提供者典型地分配21个信道作为专用控制信道，但业务提供者能够增加控制信道的数量从21到32。此外，现在还有两种其它方法可使业务提供者能够构造控制信道以提供更大的控制信道容量。第一种方法涉及使用一个信道区段用于寻呼，另外一个信道区段用于访问功能。第二种方法涉及使用一个信道区段用于本地移动寻呼，而另一个信道区段用于漫游移动寻呼。
为使移动台确定应该使用哪个控制信道接收寻呼，它必须执行两个扫描过程。第一个过程通常称作“初始信道扫描”，而第二个过程通常称作“寻呼信道扫描”。虽然执行两次扫描，但因为移动台正改变信道频率，所以该移动台不可能接收到寻呼或其它带外消息。这可能导致用户丢失呼叫或其它重要消息诸如电文。
这个问题在如EIA/TIA IS-54B中描述的TDMA蜂窝系统中是非常重要的。TDMA蜂窝系统使用两个寻呼信道区段用于A移动台和两个寻呼信道区段用于B移动台。TDMA移动台可能需要执行多到三次扫描，包括在专用控制信道上的初始信道扫描、TD-MA寻呼信道上的寻呼信道扫描和模拟寻呼信道上的寻呼信道扫描。类似的问题也存在于EIA/TIA IS-95所描述的CDMA移动台中。
由于对个人通信系统(PCS)(例如在EIA/TIA IS-94中描述的使用800MHZ蜂窝频谱的蜂窝辅助个人通信系统)的需求，正在开发使用800MHZ蜂窝频谱无绳系统，以及最近开发地指定频谱从1.8至2.2GHZ的业务，上述问题在模拟、TDMA，和CDMA各系统中被进一步加重了。大量的扫描导致移动台操作变慢，这令用户不满意。在初始信道扫描和寻呼信道扫描中不必要地扫描每个信道会导致增加扫描时间。
当对一个信道连续地扫描确定其不是所需信道之后，伴随扫描信道的另一个问题产生了。一个新的蜂窝无线电话规程用于包括TDMA话音信道的数字控制信道工作，目前正在开发中。这个规程是EIA/TIA PN3011，并且作为两卷册PN3011-1和PN3011-2出版。它提供了当对-DCCH扫描时确定一数字控制信道(DCCH)和一数字业务信道(DTC)之间不同的方法，如在PN3011-1的6.3.12和4.4.8节中所描述的。DCCH被用于控制信令诸如寻呼移动台，而DCH被用于数字话音传送。如果移动台找到一个DTC，它可以询问编码数字信道定位(CDL)域。该定位域在PN3011-2的1.2.6节中作了描述。描述了潜在包括一数字控制信道的信道区段的定位域可用于帮助确定-DCCH的位置。然而，这种在TDMA中使用的技术仅当所需和不需要信号使用相同类型的调制方案时才有用。这就是说，当所需信号是数字位号时，TDMA技术将不允许检测不需要的模拟信号。
据此，现在需要一种在无线通信系统中减少扫描时间的方法。尤其是，需要利用在第一次扫描步骤期间获得的信息使第二次扫描步骤最小化或将其取消。还需要当扫描一特定信道时，利用信息确定是否继续对信道进行扫描。
图1示出一个无线通信系统的方框图，该系统具有一个无线通信装置，适于与多个系统通信；
图2示出一个能与本发明结合的普通无线通信装置的方框图；
图3示出无线通信系统的控制信道配置图；
图4示出无线通信系统的寻呼信道配置图；
图5示出按照本发明的控制信道的第一实施例的优选方法的流程图；
图6示出在彼此范围内工作的蜂窝和微蜂窝系统的信道配置的流程图；
图7示出普通扫描技术的流程图；和
图8示出按照本发明的第二实施例的信道扫描方法的流程图。
本发明的方法一般通过减少扫描信道的所需时间改进了信道扫描。根据本发明的一个新颖的方面，使用扫描中先前获得的信息就能减少必须被扫描的信道的数量。例如，移动台能够使用第一次信道扫描获得的信息，以消除第二次信道扫描所需的时间。例如，如果一个蜂窝电话系统的专用控制信道和寻呼信道重叠，则在寻呼信道的扫描期间不必扫描重叠的信道。这就是说，在寻呼信道的信道扫描期间所获得的信息能够在专用控制信道的信道扫描期间获得。
首先参考图1，该图示出一个无线通信网的一般性方框图，该网络具有一个运于与多个网络通信的无线通信装置，诸如移动或便携式手机。图中示出一个手机101，它能够与一个普通蜂窝无线电话系统103通信，该蜂窝无线电话系统103具有多个位于不同地理位置的蜂窝基站105、107，选取各种地理位置以为无线电话提供宽的地理范围。每个蜂窝基站被耦合到一个控制终端109上，控制终端109在多个蜂窝基站之间提供协调，包括用户蜂窝移动和便携式设备的过区切换和提供呼叫交换和与公共电话交换网(下面被标记为“TELCO”)111互连。
手机101还具有与一微蜂窝基站113通信的能力，微蜂窝基站113是一个具有较低能量和有限容量但能向特殊区域诸如超级市场和机场提供公共无线电话业务的蜂窝附助网孔。微蜂窝基站113耦合到TELCO111陆地线电话系统，以便呼叫能够被接入TELCO。
最后，该手机可以具有与无绳基站115通信的能力，该无绳基站115为手机101的用户提供与TELCO111连接的专用电话线路。最好该无绳通信系统使用一个授权和呼叫路由设备(ACRE)117，以向一电话交换系统提供呼叫路由信息。这样，交换系统在蜂窝、微蜂窝和无绳系统之间自动地为电话呼叫选择路由。ACRE117还向无绳基站115授权使用各信道。ACRE117可以是TELCO的一部分或可以是一个独立的装置。虽然图1的方框图示出了一个具有适于与多个通信网通信的手机的无线通信系统，但该通信系统是作为一个能使用本发明的典型系统示出的。本发明的新颖方案可以适用于需要扫描信道的任何无线通信系统，包括但不限于无绳、蜂窝、个人通信业务(PCS)或其它未来的无线系统。
参考图2，手机101是一个便携无线电话收发信机，该图示出其方框图。便携无线接收器201和便携无线发射器203通过一个双工器207耦合到手机101的天线205。由发射器203和接收器201使用的特定无线频率由微处理器209确定，并从接口电路213传递给频率合成器211。由接收器201接收的数据信号被解码并通过接口电路213耦合到微处理器209，而由发射器203发射的数据信号由微处理器209产生，并在发射器203发射之前由接口213格式化。发射器203和接收器201的工作状态由接口213启动或关闭。该接口还控制发光二极管215和217，该发光二极被用来向用户指示手机101正接收哪个系统。用户声频的控制、麦克风输出和扬声器输入由声频处理电路219控制。
在本优选实施例中，微处理器209是一个可从摩托罗拉公司买到的68HC11微处理器，并在普通ROM221中存储的程序控制下执行必要的处理功能。手机101的特性特征存储在EEPROM219中(也可存储在微处理器中，即机载EEPROM)，并包括在普通蜂窝系统中工作所需的号码赋值(NAM)和用户自己的无绳基站工作所需的基站标识(BID)。
手机101的发射器203具有在普通蜂窝系统中工作所需的整个输出功率范围内发射的能力。输出功率的范围由六组输出功率值组成，其范围约以600毫瓦的高输出功率电平到6毫瓦的低输出功率电平。当手机101处于蜂窝系统方式时能够实现这六组输出功率范围。
参考图3和4，该图示出了一个普通无线系统例如蜂窝无线电话系统的所指定的控制信道和寻呼信道。例如，在美国的普通蜂窝系统中，在每个区域由两个不同的业务提供者提供蜂窝覆盖范围。图3示出了A系统的专用控制信道(包括信道313到333)和B系统的专用控制信道334到354。虽然A系统中的21个信道和B系统中的21个信道是专用于全国范围作为控制信道使用，但是每个系统提供者都可以使用不同数量的信道。系统操作者也可以指定额外的控制信道区域，例如从A系统的信道302至313或从B系统的信道354至365。
图4示出了为A系统和B系统的“本地”移动台和“漫游”移动台指定的寻呼信道的结构。本地移动台是处于一系统边界内的移动台，在该系统中用户预定了蜂窝业务，而漫游移动台是处于该区域外侧的移动台，用户在该区域中预定了蜂窝业务。具体地说，所示的A系统本地移动台的寻呼信道包括信道279到300。所示的A系统漫游移动台的寻呼信道包括信道313至333。B系统漫游移动台的寻呼信道包括信道334到354，而B系统本地移动台的寻呼信道包括信道350到371。虽然所示的B系统漫游移动台和本地移动台的寻呼信道部分地重叠，但可以理解B系统的寻呼信道可以彼此独立，可以完全重叠，或者相同。‘A’系统漫游移动台的寻呼信道313至333也作为‘A’系统本地和漫游移动台的专用控制信道。‘B’系统本地和漫游移动台的寻呼信道334至354也作为‘B’系统本地和漫游移动台的专用控制信道。虽然示出的‘B’系统本地移动台的寻呼信道与‘B’系统专用控制信道重叠，但可以理解这些信道的范围可以彼此独立，可以完全重叠，或者相同。
参考图5，图中示出按照本发明的第一实施例改进系统信道扫描的方法。在步骤502，移动台扫描每个专用控制信道，以确定和保存每个专用控制信道的信号强度。在步骤504，移动台区分最强到最弱的信道。在步骤506，移动台试图在最强的信道上获取一个字同步。如果在步骤508没有找到字同步，则在步骤510移动台将该信道号保存在一个坏信道表中，以指示在该信道上数据不能被接收。在步骤512，移动台确定是否还有信道尝试获取一个字同步。如果不再有这样的信道，则系统在步骤514停止工作。然而，如果还有这样的信道，由在步骤506移动台尝试在次最强信道获取一字同步。
如果在步骤508找到字同步，则在步骤516移动台尝试接收一附加消息。如果在步骤518没有发现附加消息，则在步骤510移动台将该信道保存在坏信道表中，以指示在该信道上数据不能被接收。然而，如果在步骤518找到附加消息，则在步骤520移动台根据在该附加消息中接收的系统标识(SID)、服务系统状态，附加消息中接收的N-1字段，FIRSTCHPS，和第一专用控制信道计算寻呼信道范围。寻呼信道的范围被定义为从FIRSTCHPS到LASTCHPS的信道范围，按照在EIA/TIA-553的2.6.1.1节中提到的下列算法进行计算：
·寻呼信道数(NS)：设定NS为1加上N-1字段的值。
·第一寻呼信道(FIRSTCHPS)：按照下列算法设定FIRSTCHPS：
-如果SIDS＝SIPP，则FIRSTCHPS＝FIRSTCHPP。
-如果SIDS≠SIPP和服务系统状态有效，则设定FIRSTCHPS为系统A的第一专用控制信道(834.990MHZ移动台，879.900MHZ陆地发射)。
-如果SIDS≠SIPP和服务系统状态无效，则设定FIRSTCHPS为系统B的第一专用控制信道(835.020MHZ移动台，880.020MHZ陆地发射)。
·最后寻呼信道(LASTCHPS)：按照下列算法设定LASTCHPS：
-如果服务系统状态有效，则LASTCHPS
＝FIRSTCHPS-NS+1
-如果服务系统状态无效，则LASTCHPS
＝FIRSTCHPS+NS-1
然后，在步骤522，移动台确定寻呼信道范围是否是专用控制信道的一个子组。如果该寻呼信道是专用控制信道的一个子组，在步骤524移动台确定当前信道是否是处在该寻呼信道范围内。如果当前信道是处在该寻呼信道范围内，在步骤526该寻呼信道被找到。此刻，该移动台准备接收呼叫(寻呼)，发出呼叫(始发)，或执行其它系统通信。这样，就节省了在寻呼信道扫描期间所需的扫描时间，字同步检测时间和附加接收时间。如果当前信道不是处在寻呼信道范围内，在步骤528，移动台根据存储的专用控制信道数据构造一个寻呼信道表。这样就节省了在寻呼信道扫描期间通常所需的扫描时间。
在步骤522，如果寻呼信道范围不是专用控制信道的一个子组，则在步骤530移动台确定和保存不是专用控制信道的每个寻呼信道上的信号强度。在步骤532，移动台还根据在步骤530保存的寻呼信道数据以及在步骤502保存的专用控制信道数据构造一个寻呼信道表(如果必要)。如果在专用控制信道范围和寻呼信道范围之间存在任何重叠，则将不再对这些信道的重叠进行扫描，这样就减少了所需的扫描时间。在步骤528或步骤532构造了寻呼信道表后，移动台在步骤534从最强至最弱存储各信道。在步骤536，该移动台从寻呼信道表中删除任何处于坏信道表中的信道。
在除去那些信道后，移动台在步骤538确定是否还有信道。如果没有要被扫描的信道，则在步骤540信道选择停止。然而，如果还有信道，则在步骤542移动台尝试在最强的信道上获取字同步。如果没有找到字同步，则在步骤538移动台确定是否还有信道。然而，如果字同步被找到，则在步骤546移动台尝试接收一附加消息。然后，在步骤548移动台确定是否找到一附加消息。如果没有发现附加消息，则在步骤538移动台确定是否还有信道存在。然而，如果一附加消息被找到，则在步骤550移动台确定是否在寻呼信道扫描中接收的SID与在初始扫描期间接收的SID相同。如果该SID相同，则在步骤552寻呼信道被找到。然而，如果该SID不同，则在步骤554信道选择停止。
虽然以上描述的第一实施例涉及特定信道的信道扫描，但本发明的新颖特征能够在具有不同使用目的的信道的各种系统中应用。本领域的技术人员可以将本发明使用在各种无线通信系统中而不脱离本发明的精神和范围。
按照本发明的另一新颖方面，当检测到一预定信号指示该信道不是应该被扫描的一特定类型的信道时，能够通过忽略扫描该信道来减少在无线通信系统中获得信道的扫描时间。当移动台必须扫描一系统中较多的信道时，扫描信道所需的时间会变得特别长。例如，如图6中所示，一个蜂窝和微蜂窝系统的信道配置包括从信道302扩展至信道333的A蜂窝系统的专用控制信道，和从信道334扩展至信道365的B蜂窝系统的专用控制信道。A系统微蜂窝信道包括信道174至301，而B系统微蜂窝信道包括信道366至493。
参考图7，该图示出一个普通的扫描信道方法。在步骤702，移动台调谐到另一信道并使定时器复位。在步骤704，如果一信号被找到，则在步骤706该方法结束。然而，如果没有信号被发现，则在步骤708移动台确定是否一定时器已经到期。如果该定时器还没有到期，则该移动台继续搜寻一信号。然而，如果该定时器已到期，则在步骤710移动台确定是否有额外的信道要扫描。如果存在额外要扫描的信道，则在步骤702移动台调谐到下一信道并复位该定时器。然而，如果没有额外要扫描的信道，该方法在步骤712结束。
参考图8，该图示出按照本发明的第二实施例的一种改进信道扫描的方法。在步骤804，移动台确定一种调制技术的信号是否被找到。如里信号没被找到，则在步骤808移动台确定是否找到由一不同调制技术发送的不需要的信号。如果未发现不需要的信号，则在步骤810移动台确定是否一定时器已期满到时，然后，该移动台继续搜索一信号，直到该定时器期满到时。然而，如果在步骤808发现了一不需要信号，则在步骤812移动台确定是否存在额外要扫描的信道。如果存在额外要扫描的信道，则在步骤802移动台调到下个信道并复位该定时器。然而，如果没有额外要扫描的信道，则该方法在步骤814结束。
当尝试找出一控制信道时，图8中所示的第二实施例的方法的应用能够在蜂窝无线电话系统中找到。在一个普通的蜂窝系统中，在模拟话音信道上发送的信号包括监控声频音(SAT)。SAT是三个频率5970、6000、或6030其中之一。如果检测到一个SAT信号，则该信道是一个话音信道而不是一个控制信道。因而，没有必要为一信号继续扫描该信道。当检测到该SAT音时，通过移到下一信道，可以大大地减少信道扫描时间。这种扫描时间的减少在具有诸如蜂窝和微蜂窝的多系统的网络中是特别重要的。
总之，本发明的实施例通过对各信道进行评价减少了扫描时间。按照第一实施例的新颖特征，在第一次扫描步骤中已在前扫描的信道没有必要在第二次扫描步骤中被第二次扫描。根据第二实施例，移动台在由两个不同调制技术发送的信号之间进行鉴别。例如，移动台检测一用10千比特/秒二进制频移键控(一种数字传输技术)发送的信号，和在解调器的输出端解调一模拟FM信号以及搜寻一个或多个固定音(SAT)。因此，两种调制技术的检测能够同时执行。虽然以上对本发明的具体实施例进行了描述，但是本领域的技术人员可以作出各种改变和改进，而不脱离本发明的精神和范围。本发明应由所附权利要求限定。