CN1633823B - 用于无线通信系统的有效选择和捕获的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

移动站适用于回避系统捕获期间不可用的无线通信系统。移动站包括处理电路以及保存优选漫游列表和系统回避数据的存储器。系统回避数据标识了不可用的系统并且包括相应的回避标准。处理电路适用于按照预定的系统捕获过程从优选漫游列表中选择一系统。如果满足相应的回避标准，就跳过所选的系统。如果所选的系统不可用，移动站可以尝试捕获所选的系统并且向其注册。处理电路还适用于响应于通信失败而把系统添加到系统回避数据，并且当不再满足相应的回避标准时从系统回避数据中删除系统。回避标准可以包括一时间段，在该时间段期间相应的系统不可用。

Description

用于无线通信系统的有效选择和捕获的方法和装置
发明背景
发明领域
本发明一般涉及无线通信，尤其涉及用于有效地选择和捕获优选无线通信系统的方法和装置。
相关技术描述
移动设备通常能接入在其地理区域中的不止一个无线通信系统。对移动设备可用的无线服务的质量会根据每个系统所使用的设备、移动设备的特性、移动设备和本地基站间的距离、诸如建筑和山坡这样的物理障碍、以及每个系统上通信话务的容量，从而对于每个系统都是不同的。无线通信系统还可以支持不同的多址无线通信协议，比如码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、高级移动电话服务(AMPS)、全球移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)或高数据速率(HDR)技术(例如1xEV技术)。此外，记在移动设备用户帐上的费用会随着时刻、与无线通信系统的连接持续时间、以及移动设备是否被列出作为无线通信系统的订户而变化。
为了支持理想无线通信系统的选择，常规的移动设备把描述已知系统的数据保存在优选的漫游列表(PRL)中。PRL一般包括一系统表，该系统表存储每个已知无线通信系统的系统标识符(SID)和网络标识符(NID)，还包括一捕获表，该捕获表保存已知无线通信系统的频带、频率和模式等捕获参数。在系统表内，无线通信系统可以通过地理区域成组，并且在每个区域中从最理想到最不理想地排列。特定地理区域中最理想的系统一般是一订户系统，但也可以是向移动设备提供低成本和高服务质量的有利组合的漫游系统。漫游系统通常以远高于预订服务的费用向非订户移动设备提供无线服务，并且在以下时间是理想的：当移动设备进入在移动设备预订服务的覆盖区域外的地理区域时、当预订服务被锁定或不可用时、或者当预订服务仅在不可接受的质量水平下可用时。
在移动设备的加电顺序期间，尝试捕获并注册在其当前地理区域中对移动设备可用的最理想的无线通信系统。一种方法中，移动设备标识其当前地理区域，然后按步经过系统表中的项目，从所标识地理区域中最理想的系统到所标识地理区域中最不理想的系统，直到系统捕获和注册尝试成功为止。移动设备还会尝试在操作期间捕获并注册一新的无线通信系统。例如，移动设备和当前无线通信系统间的连接会丢失，要求由移动设备捕获新系统。此外，当移动设备的位置及其周围环境改变时，对移动设备可用的无线通信系统也会改变。为了向移动设备的用户提供高质量和低成本的最佳组合，许多移动设备周期性地尝试捕获并注册一个比移动设备当前使用的无线通信系统更为理想的无线通信系统。移动设备一般在系统表中搜索在其地理区域中比移动设备当前使用的系统更为理想的无线通信系统。如果在系统表中找到更为理想的系统，移动设备就会从当前通信信道移开，并尝试捕获并注册更为理想的系统之一。
系统捕获序列，比如上述的系统捕获序列，通常包括为了捕获信号并向相应的无线通信系统注册的一系列失败的尝试，随后是单个成功的系统捕获和注册。这些失败的注册/捕获尝试是普通的、耗时的(例如每个失败尝试会利用多达20秒)并且由多种因素造成。例如，如果导频信号被物理障碍物锁定或削弱，或如果移动设备在基站的覆盖区域外，那么移动站就不能检测从系统基站发出的导频信号。如果移动设备和系统使用不兼容的协议版本和硬件，或如果系统拒绝移动设备的注册尝试，那么向系统的注册就会失败。
考虑到上述问题，本领域中需要一种用于有效地选择和捕获无线通信系统的方法和装置。
发明概述
本发明是一种用于有效地选择和捕获无线通信系统的方法和装置。在一优选实施例中，移动站适用于回避系统捕获期间不可用的无线通信系统。移动站包括处理电路以及保存优选漫游列表和系统回避数据的存储器。系统回避数据标识了不可用的系统并且包括相应的回避标准。处理电路最适用于按照预定的系统捕获过程从优选漫游列表中选择一系统。如果满足相应的回避标准，就跳过所选的系统。如果所选的系统可用，移动站可以尝试捕获所选的系统并且向其注册。处理电路还适用于响应于通信失败而把系统添加到系统回避数据，并且当不再满足相应的回避标准时从系统回避数据中删除系统。
移动站最好包括处理电路、存储器、通信收发机和天线。处理电路包括用于控制移动站操作的控制处理器、信号处理器、搜索器、系统判决单元和时钟。存储器保存优选漫游列表(PRL)，该列表包括移动站在尝试捕获并注册无线通信系统期间所使用的无线通信系统列表。PRL最好包括一系统表，该系统表保存系统标识符和相应的理想性和地理信息的列表，还包括一捕获表，该捕获表保存对于捕获系统表中所列的无线通信系统所必要的捕获参数列表。在一优选实施例中，PRL由一外部源维持，比如移动站的无线服务提供商。
处理电路适用于创建并维持一不可用系统的列表，该列表保存在存储器中并且包括多个系统标识符和相应的回避标准。每个系统标识符都标识了一个或多个无线通信系统，并且可以包括SID/NID组合、频率或其它标识符。如果无线通信系统被该不可用系统列表中的系统标识符所标识并且满足相应的回避标准，则该无线通信系统被视为不可用。处理电路还适用于检测与当前所选无线通信系统的通信失败，并且向该不可用系统列表添加一记录，包括基于所检测的通信失败的失败系统标识符和相应的回避标准。
在一优选实施例中，回避标准包括回避时间，回避时间等于当前时间加上回避持续时间。回避持续时间可以在查找表中找到，查找表包括多个通信失败和相应的回避标准的每一个的项目。当系统捕获/注册尝试失败时，移动站标识失败的起因并且在查找表中定位相应的回避持续时间。然后把相应的回避持续时间加到当前时间以产生失败系统的回避时间。回避时间标识了相应的无线通信系统在其间不可用的时间段。在回避时间期满后，系统变回可用，并且可以从不可用系统列表中被删除。
操作中，移动站尝试按照预定的系统捕获过程来捕获无线通信系统。由于每个系统都是从PRL中选择的，因此移动站在不可用系统列表中搜索所选的系统，如果找到，就分析相应的回避标准以确定所选的系统是否不可用。如果所选的系统不可用，它就被移动站回避，并且按照预定的系统捕获过程从PRL中选择下一系统。如果选择了可用的系统，在尝试捕获信号并向所选的系统注册。在成功的系统捕获/注册后，移动站可以为将来的无线通信服务使用该系统。如果捕获/注册尝试不成功，则把所选的无线通信系统与相应的回避标准一起加入不可用系统列表。
通过考虑下列优选实施例的详细描述，本领域的技术人员能更完整地理解“用于无线通信系统的有效选择和捕获的方法和装置”、以及该申请的其它优点和目标的实现。将参照附图进行说明，下面先简要介绍一下附图。
附图简述
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，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：
图1说明了本发明的优选实施例；
图2是按照本发明一优选实施例的移动站；
图3a是按照本发明一优选实施例的系统表；
图3b是按照本发明一优选实施例的捕获表；
图3c是按照本发明一优选实施例的回避数据表；
图3d说明了回避数据表的另一实施例；
图4是说明一优选系统捕获过程的流程图；
图5说明了按照本发明一优选实施例的回避持续时间查找表。
优选实施例的详细描述
图1-5说明了本发明的一优选实施例。参照图1，移动站2在由至少一个基站6所服务的地理区域4中操作。每个基站6连到一网络8，网络8是支持至少一个多址无线通信协议的较大无线通信系统的一部分，所述多址无线通信协议比如：码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、高级移动电话服务(AMPS)、全球移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)或高数据速率(HDR)技术(例如1xEV技术)。移动站2可以是任何无线设备，无论静止还是移动，其适用于与至少一个基站6的无线通信，基站6比如蜂窝电话、寻呼机、个人数字助理(PDA)、车辆导航系统或便携式计算机。
移动站2最好包括优选的漫游列表(PRL)10和系统回避数据12。PRL 10保存在移动站2的非易失性存储器中，并且包括移动站2在尝试捕获并注册无线通信系统期间所使用的无线通信系统和相应的捕获参数的列表。在一优选实施例中，PRL10由移动站的无线服务提供商更新，并且包括一无线通信服务的列表，所述无线通信服务通过其无线服务提供商或者同意向移动站2提供漫游服务的其它无线服务提供商而对于移动站2是可用的。系统回避数据12由移动站2维持，并且包括无线通信系统和相应的回避标准的列表。在一优选实施例中，回避数据12中列出的每个无线通信系统都不可用，并且只要满足相应的回避标准就会被移动站2所回避。
操作中，移动站2尝试按照预定的系统捕获过程来捕获无线通信系统。系统捕获过程最好包括：以移动站当前地理区域4中的理想性顺序从PRL 10中选择无线通信系统。在选择每个系统时，移动站2在回避数据12中搜索所选的系统，如果找到，就分析相应的回避标准以确定所选的系统是否不可用。如果所选的系统不可用，则它会被移动站2所回避，并且按照系统捕获过程从PRL 10中选择下一系统。如果选择了一可用的系统，则尝试捕获相应的信号并且向所选的系统注册。在成功地捕获/注册后，移动站1可以为将来的无线通信服务使用所选的系统。如果捕获/注册尝试不成功，则把所选的无线通信服务与相应的回避标准一起添加到回避数据12。
参照图2，将描述移动站2的一优选实施例。移动站2包括处理电路80、存储器82、通信收发机84以及天线86。处理电路80最好包括用于控制移动站2的操作的控制处理器90、信号处理器92、搜索器94、系统判决单元96以及时钟98。存储器82最好包括易失性和非易失性随机存取存储器，它们保存一优选的漫游列表，包括系统表100和捕获表102以及回避数据104。存储器82还可以保存一个或多个查找表106。
搜索器94适用于标识有效信号，比如收发机84通过天线86接收到的导频信号、同步信道和寻呼信道。CDMA捕获的搜索器硬件的设计和实现在美国专利5109390中描述，该专利题为“DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONESYSTEM”，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。系统判决单元96适用于从系统表100中选择一个或多个无线通信系统，并且从捕获表102中检取相应的捕获参数。系统判决单元96还适用于把捕获参数转发到搜索器94，搜索器94尝试捕获所选系统之一。在一替代实施例中，系统判决单元96确定当前的无线通信系统是否是移动站当前地理区域中最理想的系统，并且当更理想的系统可用时，移动站2开始尝试获取更理想的系统。能在多个地理区域中操作的用于执行移动站中的优选系统选择的方法和装置在美国专利6085085中公开，该专利题为“METHODAND APPARATUS FOR PERFORMING PREFERRED SYSTEM SELECTION”，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
参照图2和3a，将描述系统表100的优选实施例。系统表100包括移动站1在尝试捕获无线通信系统并向其注册期间使用的一无线通信系统列表。如图所示，系统表100中的每个记录都最好包括系统标识符(SID)、网络标识符(NID)、系统是优选还是非优选的指示(P/N)、地理区域的标识符(区域)以及到捕获表102中记录的指针(AT指针)。系统表100中列出的每个无线通信系统都通过唯一的SID/NID对来标识，并且或者被指定为移动站2在漫游期间可使用的优选系统，或者被指定为不应由移动站2在漫游期间使用的非优选系统。在替代的实施例中，系统表100中列出的无线通信系统可以用其它系统标识符来标识，比如因特网协议版本6(IPV6)地址或公共陆线移动网(PLMN)标识符。无线通信系统最好根据地理区域成组，并且在每个区域中以最理想的系统到最不理想的系统的顺序被保存在系统表100中。每个系统的理想性可以用以下标准来确定，比如使用系统的成本、系统所提供的通信服务的质量、系统所使用的协议、对唯一特性的支持、以及移动站2是否是该无线通信系统的订户。在替代的实施例中，系统表100可以包括其它信息，比如每个系统的理想性等级(例如数字打分)和捕获参数。
参照图3b，将描述捕获表102的优选实施例。捕获表102包括对于捕获系统表100中列出的无线通信系统所必须的一参数列表。如图所示，捕获表102中的每个记录最好包括模式、频带和频率。然而可以理解，也可以使用其它系统捕获参数。系统表100和捕获表102最好被保存在非易失性存储器中，并且由外部源周期性地更新，外部源比如移动站的无线服务提供商，更新可通过经由无线连接的下载或者通过其它数据传输方法来完成。
现在将参照图2和3c描述回避数据104的优选实施例。回避数据104在移动站2的易失性或非易失性存储器中被保存作为一表格。回避数据104中的每一项都包括一个或多个无线通信系统的标识符(比如唯一的SID/NID对或频率)以及相应的回避标准(比如回避时间Avoidance_Time)。在一优选实施例中，Avoidance_Time是时钟98测得的时间，在该时间后可允许尝试捕获相应的无线通信系统。在第一替代实施例中，如图3d所示，回避数据表106中的每一项都包括要在将来的系统捕获尝试期间回避的模式、频带和频率、以及Avoidance_Time，所述Avoidance_Time定义了在此期间应回避所述模式、频带和频率的时间段。在第二替代实施例中，回避数据可以包括历史信息，比如每个无线通信系统的最近捕获/注册失败的标识。
现在将参照图2和图4的流程图来描述移动站2的优选的系统捕获顺序。所示的系统捕获顺序最好由处理电路80在尝试捕获无线通信系统并向其注册以前实行。在步骤150中，移动站2按照预定的系统捕获顺序从系统表100选择一系统。在一优选的实施例中，从优选漫游列表中选择移动站的当前地理区域中的最理想系统。在步骤160中，移动站2在回避数据104中搜索所选的系统，如果找到，则分析相应的回避标准以确定所选的系统是否不可用。在一优选实施例中，回避标准包括Avoidance_Time，所述Avoidance_Time与时钟98测得的当前时间相比较。如果Avoidance_Time大于当前时间，则所选的系统不可用并且应当回避，控制返回到步骤150，其中从优选漫游列表中选择下一最理想的系统。
如果在回避数据104中未找到所选的系统，或如果在回避数据104中找到所选的系统而Avoidance_Time小于当前时间，则所选的系统可用，控制继续到步骤170。在一优选实施例中，处理电路80从回避数据104中删除不可用的系统。在步骤170中，尝试捕获所选的系统并向其注册。如果系统捕获/注册尝试成功(步骤180)，移动站2就为将来的无线通信服务使用所选的系统。在步骤190中，如果捕获/注册尝试不成功，则把所选的系统与相应的Avoidance_Time一起添加到回避数据104中。Avoidance_Time最好通过向时钟98测得的当前时间添加一Avoidance_Duration(回避持续时间)来计算。在更新了回避数据104后，控制返回到步骤150，其中从优选漫游列表中选择下一最理想的系统。
在一优选实施例中，用于计算Avoidance_Time的Avoidance_Duration值是从查找表获得的，比如图5所示的回避持续时间查找表200。查找表200包括多个通信失败的每个的项目，比如项目202-214中列出的所标识的系统捕获的注册失败，且每个项目包括一相应的Avoidance_Duration。当系统捕获/注册尝试失败时，移动站2标识失败的原因并且在查找表200中定位相应的Avoidance_Duration。在一优选实施例中，通过确定捕获/注册过程所失败的点来标识失败的原因。然后把相应的Avoidance_Duration添加到当前时间以产生失败系统的Avoidance_Time。在替代的实施例中，Avoidance_Duration可以是应用一回避数据104中每个新项目的预定常数或函数。
回避持续时间查找表200最好包括一记录，该记录对应于可由移动站2检测的每个系统捕获/注册失败。例如，如果移动站2不能捕获系统的导频信号(记录202)、同步信道(记录204)或寻呼信道(记录206)，则对捕获/注册所选的CDMA系统的尝试会失败。即使移动设备2能捕获必要的信号，注册也会被所选的系统拒绝(记录208)。此外，对接入所选系统的尝试会由于接入拒绝、接入超时、所发送的最大接入探头或者不支持的信道分配而失败。移动设备2会经受频繁的信号衰落(记录210)或者确定接收到的信号质量不足够。如果移动站2和所选的系统使用不兼容的协议版本和硬件，捕获/注册尝试也会失败(记录212)。通信失败也会在移动站2捕获所选系统并向其注册后发生。例如，移动站2可以在导频信道上接收无效的重定向消息(记录214)。
这样描述了“用于无线通信系统的有效选择和捕获的方法和装置”的优选实施例后，对于本领域技术人员显而易见的是，已经实现了所述系统内的特定优点。还应该理解，可以在本发明的范围和精神内作出各种修改、适用和替代实施例。例如，可构想移动站2会超越回避数据4并尝试捕获一不可用的系统。
本发明的范围由权利要求所定义。

Claims (21)

1.在包括优选漫游列表的移动站中，一种系统捕获方法包括以下步骤：
维持一不可用无线通信系统的列表，所述不可用无线通信系统列表中的每一项都包括一系统标识符和相应的回避时间；
按照预定的系统捕获顺序从所述优选漫游列表中选择一无线通信系统，并且重复选择步骤直到选择一可用的系统为止；以及
尝试捕获所选的可用无线通信系统并向其注册，
其中如果所述不可用无线通信系统列表包括一相应的系统标识符并且所述相应的回避时间大于当前时间，则所选的无线通信系统不可用并且回避所选的无线通信系统。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个系统标识符都标识了至少一个无线通信系统。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每个无线系统标识符都包括一频率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个无线系统标识符都包括唯一地标识无线通信系统的系统标识符/网络标识符的对。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述维持步骤包括以下步骤：
检测无线通信系统的通信失败；以及
向所述不可用无线通信系统列表添加一新项目，其中所述新项目包括所述失败的无线通信系统的标识符以及相应的回避时间。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述维持步骤还包括以下步骤：
为所检测的系统失败指定一回避持续时间；以及
计算一回避时间，所述失败的无线通信系统在该回避时间之前不可用，所述回避时间等于当前时间加上所述回避持续时间。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所保存的回避时间大于当前时间，则满足所述回避时间。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述指定回避持续时间的步骤包括以下步骤：
维持一可检测的无线通信失败的列表，每个可检测的无线通信失败都有一相应的回避持续时间；
在所述无线通信失败列表中定位所检测的系统失败；以及
在所述计算步骤中使用所述相应的回避持续时间。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述检测步骤包括以下步骤：检测为捕获和注册所选无线通信系统的失败尝试。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，重复所述选择和尝试步骤，直到移动设备成功地捕获所选无线通信并向其注册为止。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统以预定的理想性顺序从所述优选漫游列表中选择出来。
12.在移动站中，一种将无线通信系统标记为不可用的方法包括以下步骤：
维持一不可用的无线通信系统列表，所述不可用无线通信系统列表中的每一项都包括一系统标识符和相应的回避时间；
检测与当前选择的无线通信系统相关的一通信失败；以及
向所保存的不可用系统列表添加一记录，所添加的记录包括基于所检测的通信失败的当前所选无线通信系统的标识符和相应的回避时间，其中当前所选的无线通信系统在满足所述相应的回避时间时不可用，
其中，如果在不可用无线通信系统列表中找到所选的系统，而不满足所述回避时间，则所选的系统可用，并且从不可用无线通信系统列表中删除该系统。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，每个系统标识符都与至少一个无线通信系统相关。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述添加步骤包括以下步骤：
为所检测的通信失败指定一回避持续时间；
计算一回避时间，失败的无线通信系统在该回避时间之前不可用，其中所述回避时间等于当前时间加上所述回避持续时间；以及
保存所述回避时间作为所述相应的回避时间。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述指定回避持续时间的步骤包括以下步骤：
维持一所标识的无线通信失败的列表，每个无线通信失败都有一相应的回避持续时间；
在所述无线通信失败的列表中定位所检测的系统失败；以及
在所述计算步骤中使用所述相应的回避持续时间。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述所标识的无线通信失败列表中保存的至少两个回避时间有不同的值。
17.一种移动站，包括：
保存优选漫游列表的存储器，所述优选漫游列表包括第一组系统标识符和相应的捕获参数；以及
适用于创建并维持一不可用系统列表的处理电路，所述不可用系统列表被保存在存储器中，并且包括第二组系统标识符和相应的回避时间，
其中如果无线通信系统被所述不可用系统列表中的一系统标识符标识并且满足所述相应的回避时间，则所述无线通信系统不可用。
18.如权利要求17所述的移动站，其特征在于，所述处理电路包括：
系统判决单元，其适用于按照预定的系统捕获过程从所述优选漫游列表中选择无线通信系统，并且尝试捕获可用的所选无线通信系统。
19.如权利要求18所述的移动站，其特征在于，所述处理电路还适用于检测所选无线通信系统的通信失败，并且响应于所检测的通信失败，向所述不可用系统列表添加一项，所述项目包括所选无线通信系统的系统标识符和回避时间。
20.如权利要求19所述的移动站，其特征在于还包括一时钟，其中所述存储器还包括一通信失败列表，每个通信失败都有一相应的回避持续时间，以及
其中所述回避时间等于时钟所测得的当前时间加上所述相应的通信失败的回避持续时间。
21.如权利要求20所述的移动站，其特征在于，所述处理电路还适用于当所述相应的回避时间小于当前时间时，从所述不可用通信系统列表中删除一项。
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