CN1409574A - 用于在无线终端中执行测量的方法和无线终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在无线终端(1)中执行测量的方法，所述无线终端(1)包括：用于接收射频信号的一个接收器(9)、用于从接收信号中产生抽样(i，q)的装置(6)和用于根据所述抽样(i，q)执行测量的装置(3)，从接收信号中产生的抽样被存储。在一组抽样(i，q)已经被存储之后，对于所述存储抽样(i，q)计算(301)测量值。

Description

用于在无线终端中执行测量的方法和无线终端

技术领域

本发明涉及一种用于在无线终端中执行测量的方法，所述无线终端包括一种用于接收射频信号的接收器，用于从接收信号中产生抽样的装置和根据所述抽样用于执行测量的装置。本发明也涉及一种无线终端，所述无线终端包括一种用于接收射频信号的接收器，用于从接收信号中产生抽样的装置和根据所述抽样用于执行测量的装置。此外，本发明涉及一种包括无线终端的系统，所述无线终端包含：用于接收接收器的射频信号的装置，用于从接收信号中产生抽样的装置和根据所述抽样用于执行测量的装置。

背景技术

在移动通信系统中，无线终端经一个或多个基站而被连接到一个移动通信网，从而例如接收并进行电话呼叫。无线终端和移动通信网还在激活连接期间之外的其它时间上交换消息，从而例如选择在所述无线终端和该移动通信网之间用于通信的最适当的基站。一个基站通常被称为一个服务基站，所述无线终端通过该基站与移动通信网通信。通常，服务基站是离无线终端最靠近的这样一个基站，但是在某些情形中，对于连接，可能通过另外一个基站会获得一个更好的质量。这种情形例如可能在盲点发生，例如，其结果是由建筑物和/或地理引起的信号衰减。此外，当无线终端移动到基站范围的边界或该基站边界之外时，连接质量可能被减弱到这样一个程度以致于进行尝试以便把服务基站改变到移动通信网的另一基站。

为了估计连接质量，为了找出在无线终端附近地区中的一个或多个基站所发射的信号强度以及另外可能的噪声电平的目的，在该无线终端中执行测量。无线终端能够把此测量数据发射给移动通信网，其中，测量信息被用来选择用于连接的最适当的基站，并且如果有必要，则服务基站被改变。

在GSM系统中，根据GSM系统的时分/频分多址系统(TDMA/FDMA)被使用于物理层(无线信道)中。基本传输单元被称作一个猝发，它由发射给无线信道的预确定数目的比特组成。八个猝发(即，时隙)构成一个TDMA帧。这些帧被利用来用于形成一个更宽的51复帧，其包括51个TDMA帧。这些复帧被用于逻辑信道的实现。复帧包含所谓的频率控制信道(FCCH)和同步信道SCH。在频率控制信道中，以一定时间相隔发射一个频率校正猝发(FCB)，通过它，无线终端的接收器可以实施它的频率合成器频率的精细调谐。在频率校正猝发中，一个纯正弦波(PSW)(即一种载波)被发射，其频率为67.71kHz。在同步信道中，以一定时间相隔发射一个同步猝发SB，通过它接收器可以实施与复帧的同步。频率校正猝发和同步猝发在连续帧中同一时隙中被发射，其中，这些猝发之间的时间是八个时隙(＝1帧)。图1说明了简化方式的此复帧结构。此外，GSM系统的复帧也包括其它逻辑信道，比如一个广播控制信道BCCH。其它信道也已经被确定，但是不需要在此说明书中被更详细地讨论。在其它移动通信系统中，相应的帧结构和逻辑信道也已经被确定。

当例如在无线终端没有登录到网络或者对服务基站的连接已经被终止的情形中，无线终端正在搜索无线信道时，无线终端搜索被该基站发射的正弦波。此正弦波例如是SCH帧之前的一个同步信号。无线终端的接收器每间隔大约30微秒就提供天线信号的抽样(Rx抽样)。从这些抽样中计算出一个测量值，此测量值可以被利用用于确定被检查的信道中是否能够发现正被讨论的正弦波。现有技术的无线终端中一种测量的持续时间属于大于2μs，这取决于数字信号处理单元的计算效率。这个时间被无线终端的数字信号处理单元使用来计算测量值，在此时间期间，数字信号处理单元原则上是不能执行其它操作的。实际上，数字信号处理单元在测量之间的时间期间是在等待方式中，因为这个时间实际上不足以用于执行要求的信号处理测量。这例如使在无线终端中执行其它要求的信号处理测量的动作变复杂。

因此，在搜索基站信号的过程期间，现有技术的无线终端不能执行例如与声控用户接口相关的功能，比如语音识别，语音记录，播放录音，改变用户概况等等，这是因为在计算之间的短等待时间对于执行音频控制应用来说太短了。例如，总是在无线终端搜索移动通信网时执行基站信号的搜索。如果无线终端是在这样一个位置：在该位置中，来自移动通信网的基站中的接收很差，则无线终端可以频繁地搜索基站信号。这意味着为了能够使用所述声控用户接口，无线终端必须被登录到移动通信网中。可是，可以出现这样的情形：其中，无线终端用户意欲与无线终端是不是被登录到移动通信网中的这一事实无关地执行声控用户接口的功能。例如，也可在无线终端未被登录到移动通信网中时收听录音。

当无线终端被登录到移动通信网中时它还可以搜索基站信号。因此，如果需要改变服务基站，则相邻小区被监视。因此，根据相邻小区的这些测量，可做出结论：哪一基站被选择作为移动通信网中的一个新的服务基站。

在无线终端的发展之中有各种音频应用，比如上述声控用户接口。这要求例如为了声音命令的识别而实施声音识别测量。在开发之中的某些无线终端中，意图是来实现录音和收听录音功能以及其它相应操作。这种声音识别应用需要大的实时处理能力。然而，特别是在传统便携式无线终端中，只有一个数字信号处理单元是可用的，它被使用于许多信号处理功能中。对于此有限处理能力的一种解决方案是：在执行音频应用的时候阻止搜索基站。然而，音频应用的执行不应该持续几秒钟以上，因为存在着无线终端丢失与移动通信网的连接的这样一种危险。所述时间限制可足以用于短声音命令的识别，但是这一段时间例如常常不足以用于存储和收听录音。

在上文，把音频应用仅仅作为一种示例而呈现出，但是相应的问题也可能出现在其它应用中：在这些其它应用中，在基站信号的测量期间需要大量的实时处理。

发明内容

本发明的一个目的是：实现一种用于在无线终端中执行基站信号测量的改良方法以及一种无线终端，在此无线终端中，当与现有技术的解决方案相比时，执行基站信号测量的动作被改良。本发明是以从接收(天线)信号中产生的抽样被存储并且对于好几个抽样接连着计算出一个测量值的这种想法为基础的。因此，在这些计算之间的时间能够被大大增加并在此时间期间数字信号处理单元能够完成其它测量。更准确地，根据本发明的方法的主要特征在于：从接收信号中产生的抽样被存储，并且在一组抽样已经被存储之后对于存储的抽样计算出测量值。根据本发明的无线终端的主要特征在于：它包括：用于存储从接收信号中产生的抽样的装置和在一组抽样已经被存储之后用于开始测量值计算的装置。根据本发明的系统的主要特征在于：它包括：用于存储从接收信号中产生的抽样的装置和在一组抽样已经被存储之后用于开始测量值计算的装置。

与现有技术的解决方案相比，本发明示出了显著的优点。当根据本发明的方法被应用时，可在一个计算阶段中计算好几个测量值，其中，这些计算阶段之间的时间能够被显著地增加。因此，这个时间足够长以用于执行数字信号处理单元中的其它功能。特别地，不显著地妨碍基站信号的测量就执行需要大处理能力的音频应用和其它功能的动作变成可能。对无线终端的连接不容易被终止，这是因为在计算阶段之间的时间可以被选择以使非常频繁地执行基站信号的测量。

附图说明

在下面，将参考附图描述本发明，附图中：

图1以一种简化的方式示出了使用于GSM移动台系统中的复帧结构；

图2在一个简化框图中示出了如本发明的优选实施例所述的无线终端，和

图3在一个简化时序图中示出了按照本发明优选实施例的方法执行测量的动作。

具体实施方式

在简化框图中，图2示出了遵守本发明优选实施例的一个无线终端1。无线终端1包括一个控制决2，控制块2有利地包含一个数字信号处理单元3(DSP)和诸如微控制单元(MCU)之类的一个处理器4。控制块2还能够包含：一个存储器5，一个或多个模拟数字转换器6(ADC)和接口逻辑20(I/O，输入输出)。控制块例如通过一个专用集成电路(ASIC)等等而被实现。可是，很明显，控制块还可以被实现为分开的功能块。无线终端1还包含移动台装置7，比如一个发射器8和一个接收器9。无线终端1另外包含一个用户接口10，该用户接口10有利地包括一个显示器11，一个键区12，一个送话器13与一个耳机14。很明显，代替或者除了耳机之外，用户接口可以包含一个扬声器(未示出)。还有已知的无线终端，比如Nokia 9210通信装置，其包含两个键区和两个显示设备。

处理器4被使用于依据此优选实施例的无线终端1中以便控制例如无线终端1各个块的功能，比如：用户接口10，移动台装置7和数字信号处理单元3。

当无线终端1被激活时，处理器按照已知为设置无线终端1准备用于操作的这样一种方式来执行初始化功能。在无线终端1开始登录到移动通信网的过程时的这个阶段，在接收器中开始经天线15被接收的射频信号的接收。接收器目的是接收好几个接收信道的信号并且对在不同信道中接收的信号执行信号强度测量。接收信道根据信号强度被排序，并且在那之后接收器被调谐到具有最大信号强度的那个无线信道。其后，通过检查接收信号来开始频率控制信道的搜索以便发现在其中是否能够检测到一个纯的正弦波信号(频率67.71kHz)。在此说明书中，执行检查的动作将在下面被描述。如果发现频率控制信道，那么尝试接收在同步信道上发射的信息例如以便把接收器与复帧同步。可是，如果没有找到频率控制信道，则具有次最大信号强度的无线信道被选择作为一个接收信道，并且开始那一频率控制信道的搜索。搜索继续直到已经找到一个无线信道(其中，频率控制信道被发射)为止或者直到所有的无线信道已经被检查为止。在某些应用中，可为信号强度设置一个门限值，其中，低于门限值的信号强度不被考虑。用这种方式，可避免太差质量连接的建立。

下列是根据本发明优选实施例的方法的描述，用于执行与频率控制信道的搜索有关的测量。处理器4引导数字信号处理单元来执行基站信号的测量功能。以这样一种方式来设置频率合成器16的频率以使接收器接收在给定时刻检查之中的那个无线信道的信号。被转换成中频或基带的那些信号被引导到模拟数字转换器6用于取样处理。数字信号处理单元3有利地激活模拟数字转换器6，其开始从接收信号中进行抽样。此外，数字信号处理单元把存储器5(优选地，一个随机访问存储器(RAM))的抽样缓存器19初始化。在不同的应用中以及在不同的情形下，抽样缓存器19的长度可以变化。抽样缓存器19的长度决定在需要实施计算之前能够被存储的抽样数目。在已经开始取样功能之后，数字信号处理单元3能够开始执行其它功能。

模拟数字转换器6开始取样。抽样所过去的时间取决于模拟数字转换器6的抽样速度。在抽样已经被完成之后，模拟数字转换器有利地形成一个中断信号给一个中断线路17(INT)，其被发送给数字信号处理单元3。在数字信号处理单元中，下一步骤是：执行有关的服务程序，其中，中断处理的状态首先按照同样已知的方式而被存储。在中断服务程序中，从模拟数字转换器的数据总线18中读取一个数值，此数值描述了在抽样时刻处接收信号的值。这个值被存储在抽样缓存器19中，随后在数字信号处理单元中检查一个预确定数目的抽样是否已经被存储。如果还没有存储预确定数目的抽样，则信息被设置来表示下一抽样要被存储的位置。这例如可以以此种方式被实施以使数字信号处理单元在它的内部寄存器或存储器5中包含指示此抽样存储位置地址的一个指示符。因此，此指示符的值以这样一种方式被增加以使它指示抽样的下一空闲存储位置，其同样是已知的。在中断服务的最后，中断过程的状态被恢复并且中断过程继续。

抽样在抽样缓存器中的上述存储还可以以这样一种方式被实现以使模拟数字转换器6把抽样存储到一个临时缓存器或者直接存储到抽样缓存器。在此实施例中，在每个抽样已经被完成之后，对于数字信号处理单元3不需要开始执行中断服务程序，但是这可以在临时缓存器满了或者一个预确定数目的抽样已经被存储在抽样缓存器中时的那个阶段被执行。当临时抽样缓存器被使用时，例如数字信号处理单元3把抽样传送给实际的抽样缓存器。

实际上，抽样有利地是复合的抽样，即，抽样是从两个不同信号(I/Q，同相/正交)中同时获得的。因此，根据所述抽样存储I分量和Q分量(i，q)。

在一个预确定数目抽样已经被存储时的那个阶段，系统开始执行计算阶段。在图3中用参考数字301表示的这个计算阶段能够在同一中断服务程序中被实现，或者以在中断服务程序中设置一个标记的这样一种方式而被实现。这个标记在数字信号处理单元的操作系统程序中或者在一个相应程序中被检查，其中，根据这个标记的设置来开始该计算阶段。在计算阶段，两个或多个测量值被计算出。因此，根据抽样缓存器的第一抽样，数字信号处理单元3有利地从抽样缓存器19中取出一个第一抽样，根据它计算第一测量值并将其存储在存储器5中。其后，数字信号处理单元3有利地从抽样缓存器19中取出第二个值，计算第二测量值并将其存储在存储器5中。然后对于下一抽样继续上述操作，直到对于所有的存储抽样已经计算出测量值。其后，数字信号处理单元3分析计算出的测量值并确定基站是不是已经在预确定信道上发射了一个纯正弦波。如果这样一个纯正弦波被检测到，则无线终端有利地开始接收303要在这个无线信道上发射的同步信道。如果一个正弦波未被检测到，则再一次开始上述测量功能，并且如果有必要，要被收听的信道被改变。信号处理单元3可用于执行其它过程的时间在图3中用箭头302来说明。

能够根据测量值确定频率控制信道存在的那种方式取决于正被讨论的应用以及测量值被计算的方法。例如可能检查测量值的变化以及搜索某些种类的变化点，例如，最大点，零点等等。

在已经检测到正被讨论的信号是频率控制信道(载波)的信号之后，可能确定根据这个信号的时间发射同步猝发的那个阶段。当根据本发明的方法被应用时，当正确的定时被确定时还要考虑在抽样之后但是在一个稍后阶段没有立即实施抽样的计算。根据确定的定时信息，可能设置接收器来接收在同步信道上在时间的一个适当瞬时处发射的同步猝发。如果同步信道的接收成功，则例如可根据在同步信道上发射的信息确定在复帧的哪一点中发射是在进行中。其后，无线终端1与基站信号同步。

在无线终端1中，也可能执行相邻小区的基站信号的测量并以一种相应的方式搜索一个纯正弦波。这些测量通常不如服务基站的信号测量执行得频繁，其中，未必必须执行上面的抽样缓存。然而，如果有必要，本发明也可以被应用在这些测量中。

在上述抽样存储阶段之后，数字信号处理单元3可以因此开始实施其它信号处理功能。因此，例如可能开始声音识别功能，其中，用户例如可以改变他/她在该无线终端中的用户概况，记录一个命令或者收听一个存储录音。这样一个功能可以持续得比抽样之间的时间间隔更久，其中，在存储抽样的持续时间内该功能被中断。然而，这没有不便，因为用于存储的时间相对短，这是由于在每个抽样的存储之后不实施实际计算。在抽样之间实施的信号处理功能能够持续得比计算阶段之间的时间间隔还要长。这没有显著妨碍执行信号处理功能的动作，因为它们可以在计算阶段之后继续。然而，在现有技术的解决方案中，经常出现的计算阶段意指信号处理功能会经常被中断，其中，计算阶段之间的大部分时间将用于信息的存储和返回。因此，剩下来用于实际信号处理功能的时间将不足以担保那些功能将实时发生。此外，因为数字信号处理单元不具有一个操作系统，并因此根据优先级等等的过程和自动调度不存在其中，在数字信号处理单元的程序代码中语音识别计算将被分裂为非常短的计算周期。

在根据本发明的无线终端1中，需要实时操作的其它功能也是可能的。可在上下文中提到的这些功能的示例包括MIDI播放器功能和MP3播放器功能。因此，对于将阻碍收听的这样一个长时间周期，以MP3格式存储的音乐的收听在所述测量功能的持续时间内未被中断。

也可能在计算测量值之前合并一个预确定数目的存储抽样(i，q)，其中，合并的抽样被用于计算测量值。该合并例如可以通过计算预确定数目的存储抽样的一个平均值、通过把预确定数目的存储抽样进行总和等等来执行。

本发明例如可以被应用在GSM系统中，但是本发明不仅仅限制于这种系统。本发明还可以被应用在其它系统中，特别是在重复相对短过程的系统中，其中，需要等待诸如抽样的另一过程的完成，并且其中等待时间对于实施其它过程来说太短了。

本发明相当程度地可以在数字信号处理单元3的应用软件中被有利地执行。

很明显，本发明不单独地限制为上面的实施例，而是可以在附加权利要求的范围之内被修改。

Claims (16)

1.一种用于在无线终端(1)中执行测量的方法，所述无线终端(1)包括：用于接收射频信号的一个接收器(9)、用于从接收信号中产生抽样(i，q)的装置(6)和用于根据所述抽样(i，q)执行测量的装置(3)，所述方法其特征在于：从接收信号中产生的抽样被存储并且在一组抽样(i，q)已经被存储之后对于所述存储抽样(i，q)计算出(301)测量值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：每隔一段时间重复抽样的存储和测量值的计算，其中，在所述测量值的每个连续计算之间产生并存储两个或多个抽样。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述一组抽样中的抽样(i，q)数目被选择。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：在计算所述测量值之前，一个预确定数目的存储抽样(i，q)被合并，其中，所述合并抽样被用于计算所述测量值。

5.如权利要求1到4任何一个所述的方法，其特征在于：除了抽样和存储之外，用于执行测量的所述装置(3)在所述测量值的不同计算(301)之间执行一个或多个其它应用。

6.如权利要求1到5任何一个所述的方法，其特征在于：计算出的测量值被用于从所述接收信号中搜索一个载波。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述接收信号是被移动通信网的一个基站发射的一个信号，其中，在一个频率控制信道上发射频率校正猝发，并且要被搜索的载波是使用于频率校正猝发的发射中的一个正弦波信号。

8.一种无线终端(1)，包括：用于接收射频信号的一个接收器(9)、用于从接收信号中产生抽样(i，q)的装置(6)和用于根据所述抽样(i，q)执行测量的装置(3)，所述无线终端的特征在于：它包括：用于存储从接收信号中产生的抽样(i，q)的装置(5，19)；和用于在一组抽样(i，q)已经被存储之后开始所述测量值计算的装置(3)。

9.如权利要求8所述的无线终端(1)，其特征在于：它包括：用于每隔一段时间重复抽样存储和测量值计算的装置(3，16)，其中，两个或多个抽样被安排来在所述测量值的每个连续计算之间产生和存储。

10.如权利要求8或9所述的无线终端(1)，其特征在于：它包括用于选择在所述一组抽样中的抽样(i，q)数目的装置(3，4)。

11.如权利要求8、9或10所述的无线终端(1)，其特征在于：它包括在所述测量值被计算出之前用于合并一个预确定数目的存储抽样(i，q)的装置(3，5)和用于把所述合并抽样使用在所述测量值的计算中的装置(3)。

12.如权利要求8、9、10或11所述的无线终端(1)，其特征在于：除了抽样和存储之外，用于执行测量的所述装置(3)被安排来在所述测量值的不同计算(301)之间执行一个或多个其它应用。

13.如权利要求8到12任何一个所述的无线终端(1)，其特征在于：它包括用于根据从所述接收信号中计算出的测量值搜索一个载波的装置(3)。

14.如权利要求13所述的无线终端(1)，其特征在于：所述接收信号是被移动通信网的一个基站发射的一个信号，其中，在一个频率控制信道上发射频率校正猝发，并且要被搜索的载波是使用于频率校正猝发的发射中的一个正弦波信号。

15.一种包括无线终端(1)的系统，包括：用于接收射频信号的一个接收器(9)、用于从接收信号中产生抽样(i，q)的装置(6)和用于根据所述抽样(i，q)执行测量的装置(3)，其特征在于：所述系统包括：用于存储从接收信号中产生的抽样(i，q)的装置(5，19)；和用于在一组抽样(i，q)已经被存储之后开始所述测量值计算的装置(3)。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于：除了抽样和存储之外，一个或多个其它应用还被安排来在所述测量值的计算(301)之间执行。

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