CN101043261B - 邻近通信小区的同步方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于移动通信单元同步邻近小区的方法，其包含依据一排程机制选择邻近小区；依据移动通信单元的通信状态决定针对邻近小区的同步窗格范围；以及在同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。本发明亦包含实现上述方法的装置。

Description

邻近通信小区的同步方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术，特别是涉及一种用于移动通信单元同步邻近小区(neighbor cell)的方法和装置。
背景技术
无线移动通信***日益普及，其不仅可用以做为语音交换的电信***，亦可以做为数字数据的传输媒介。无线移动通信***基本上包含诸如手机之类的移动通信单元(Mobile Communication Units)和基站(Base Stations)间的通信。基站涵盖的通信范围称为小区(cell，有时称为细胞，本文统称小区)。单一移动通信单元可能置身于多个小区范围可及的区域中。
为了确保对外通信的畅通，移动通信单元和其通信可及的小区、即邻近小区间必须保持同步。此处所谓的同步是指确认移动通信单元和邻近小区间的时间差，使得移动通信单元可以迅速地获取基站的识别码(Base StationIdentity Code或BSIC)以及其它同步信息以利必要的基站转换(handover)。
GSM(Global System for Mobile Communication)协议使用时分多址(Time-Division Multiple-Access)机制，其将每一持续4.615毫秒的帧(frame)分为8个时隙(time slots)。每一时隙均可以携带使用者数据或是控制数据。依据携带数据的种类可定义许多逻辑信道(Logic Channels)。基本上，携带使用者数据的逻辑信道称为TCH(Traffic Channel或运输信道)，而携带控制数据者称为控制信道(Control Channel)。控制信道包含FCCH(Frequency Correction Channel或频率校正信道)、SCH(Synchronization Channel或同步信道)、BCCH(Broadcast ControlChannel或广播控制信道)和CCCH(Common Control Channel或共享控制信道)。上述的BSIC信息位于SCH之内。移动通信单元对邻近小区的同步即在于搜寻和解译邻近小区的频率校正信道FCCH和同步信道SCH。
移动通信单元所在的环境可能有多达6至12个邻近小区，特别是在GSM协议中规定移动通信单元最多须处理6个邻近小区，其必须约在30秒之内扫描每一邻近小区，故约2至5秒即需完成单一邻近小区的同步。由于移动通信单元须在执行同步动作的状态和正常状态间切换，其耗用相当的电力在此等状态的切换。故其有必要提出一种有效率的邻近小区同步的方法，以能在节省电力的前提下迅速地监测邻近小区。
发明内容
本发明的一目的在于提出一种能有效减低电池耗电的用于移动通信单元同步邻近小区的方法。
本发明的另一目的在于提出一种选择邻近小区以兹进行同步的方法。
本发明的再一目的在于提出一种设定同步窗格以进行邻近小区同步的方法。
本发明的又一目的在于提出一种实现上述方法的移动通信单元。
依据一实施例，本发明提出一种用于移动通信单元同步邻近小区的方法，其包含以下步骤：判定移动通信单元是否是处于适宜以一特定宽同步窗格进行邻近小区同步的第一特定通信状态，其中的特定宽同步窗格范围涵盖多个连续帧(frames)；以及于此特定宽同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。
本发明亦提出一种用于移动通信单元同步邻近小区的方法，其包含以下步骤：判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定窄同步窗格进行邻近小区同步的第一特定通信状态，其中的特定窄同步窗格范围涵盖一特定帧的全部范围、此特定帧上一帧的第一部分范围以及此特定帧下一帧的第二部分范围；以及在前述特定窄同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。
本发明亦提出一种选择待同步的邻近小区的排程方法，此排程方法包含以下步骤：初始化一计数器至一第一特定值；当其它邻近小区被选择时，改变计数器一单位值；检视计数器以决定待同步的邻近小区可否被选择，其中，仅当计数器等于第一特定值时，待同步的邻近小区可以被选择；以及当待同步的邻近小区被选择时，将计数器设为一第二特定值。
本发明亦包含遂行上述方法的移动通信单元。
附图说明
图1显示依据本发明一实施例的移动通信单元同步邻近小区的方法。
图2显示依据本发明一实施例的邻近小区排程机制。
图3显示依据本发明一实施例的同步窗格范围的示意图。
图4显示一典型的GSM***多重帧逻辑信道配置图。
图5显示于GSM或其兼容***中依据本发明一实施例的邻近小区同步流程。
图6显示一移动通信单元的典型结构示意图。
具体实施方式
图1显示依据本发明一实施例的移动通信单元同步邻近小区的方法。在步骤102，依据一排程机制选择待同步的邻近小区。步骤104依据移动通信单元的通信状态决定针对待同步邻近小区的同步窗格(synchronizationwindow或简称sync window)范围。步骤106则于同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。以下进一步说明各步骤的细节。
参见步骤102。通常，移动通信单元所处的无线通信环境通常会同时存在多个邻近小区。步骤102依据分配予邻近小区的计数器的内容以判定是否可以选择此邻近小区进行同步。图2显示依据本发明一实施例的排程方法实例。此例中，遵循GSM协议的移动通信单元可同步的邻近小区的数目最多等于6。此排程方法包含以下不一定连续进行的步骤：首先给定一组依据信号强度排列的邻近小区序列(区块200)，熟悉此项技艺者可了解区块200所述步骤可定时或由其它信号驱动而进行，本发明实施例可提供的邻近小区的一序列，其不一定是依据信号强度来排列，可能是依据基站的动态无线电接取容量、规格、性能及其任意组合来排列其序列。接着当序列中各邻近小区不变时，分配一计数器予序列中的每一邻近小区(区块201)。在一实施例中，虽然各邻近小区的强度改变导致其在序列中的排名更动，其相对应的计数器仍然不动。在每次分配新的计数器时，将每一计数器初始值设为0(区块202)。当任一邻近小区被选择时，若其它邻近小区的计数器大于0，则将其减1(区块203)。选择序列中的第一个计数器为0的邻近小区以进行同步(区块204)。以及将被选择的邻近小区的计数器设为序列中最大的小区数减1，如在GSM协议的移动通信单元中为5，意即设为可同步的邻近小区的数目减1(区块205)。移动通信单元每一次得到一组新的邻近小区序列时，各计数器可以重新分配使其对应至新的邻近小区，且依据上述方式重新设定其初始值。依据以上排程方法，邻近小区序列中的每一小区均可以被选择以进行同步。被选择的邻近小区其无法同步的次数若超过一定的数目，例如2次，则其将被排除在之后的邻近小区选择程序，直到一组新的邻近小区序列出现，以节省电力。
本领域的普通技术人员应能理解，本发明的排程机制并不限于将上述各计数器设定为上述特定值或递减其内容。举例而言，其初始值可以设为任意特定值，其递减程序可以以改变一单位值代替，而被选择的邻近小区的计数器亦可以设为其它特定值。此等变异均包含在本发明的范畴的中并以申请专利范围为准。
回到图1，参见步骤104，其依据移动通信单元的通信状态决定针对待同步邻近小区的同步窗格范围。同步窗格是指一段移动通信单元用以进行邻近小区同步的时间。由于同步动作主要是在搜寻邻近小区的特定逻辑信道，例如FCCH(Frequency Correction Channel或频率校正信道)，故同步窗格有时亦称为搜寻窗格(search window)。移动通信单元于空闲模式(idle mode)和非空闲模式时可以用来进行邻近小区同步的帧(frames)密度相差极大。例如，当移动通信单元的通信状态处于空闲模式时，其和基站间无大量数据的往来，此时，可以有较大的弹性选择连续的帧对邻近小区进行监测。然而当移动通信单元处于通话模式时，其几乎所有帧均是包含数据接收时隙和数据传送时隙的运输信道TCH，此时可以用来进行邻近小区同步的帧密度极小。例如GSM***中，每26个帧仅包含一个空闲帧(idle frame)可用以进行邻近小区同步的动作。
任何通信状态下，由于移动通信单元和邻近小区可能存在时序上的差异以及状态切换需要的固定时间(overhead)，故同步窗格持续的时间必须超过一整个帧或至少涵盖9个时隙。依据本发明的方法，其同步窗格持续的时间会扩充至上一帧和下一帧的部分时间范围，以保证扣除上述状态切换固定时间和考虑时序差异之后，仍足以涵盖欲搜寻的特定突发(burst)。
图3显示依据本发明一实施例同步窗格范围的示意图。依据GSM***的协议，单一帧的持续时间可以用Q位(Quarter Bit)为单位，其中一个Q位占用的时间等于四分之一个位的时间。一个帧具有8个时隙，每一时隙或突发占156.25个位，故每一帧包含156.25×8＝1250位，意即5000个Q位。图3显示，同步窗格持续的时间除了涵盖帧N的5000个Q位，并扩充至上一帧N-1计X1个Q位和下一帧N+1计X2个Q位，其中X1和X2包含的Q位数目均介于312个(或625/2个)Q位至625个Q位之间，意即X1和X2的长度介于半个时隙到一个时隙之间。因此，同步窗格SW共涵盖5000+X1+X2个Q位，其至少包含9个时隙。
如前所述，当移动通信单元的通信状态处于空闲模式时，其和基站间无大量数据的往来，故几乎所有帧均可用以对邻近小区进行监测。图4显示一典型的GSM***多重帧(multi-frame)逻辑信道配置图，其中F表示频率校正信道FCCH，S表示同步信道SCH、I表示空闲帧而标示的数字则代表对应的逻辑信道涵盖的帧编号。例如，帧编号0是一频率校正信道帧FCCH，帧编号1是一同步信道帧SCH、帧编号2至5是一广播控制信道帧BCCH、帧编号6至9是一可以当成传呼信道帧PCH(Paging Channel)的共享控制信道帧CCCH(Common Control Channel)。由图4可知，由于先前所述需要9个时隙始能同步，本发明至少需要涵盖连续11个帧的同步窗格方足以保证频率校正信道帧FCCH被包含在内。在本发明一实施例中，若要解译下一个同步信道帧SCH，则可涵盖12个帧。再考虑邻近小区的时间差和移动通信单元的状态切换等因素，则同步窗格可包含13个帧。
依据本发明另一实施例，空闲模式时同步窗格的选择是使其尽可能靠近传呼信道帧PCH。例如，仍参见图4，若传呼信道帧PCH位于编号6至9的共享控制信道帧CCCH中，则可以使同步窗格位于编号10至21的帧范围内。若传呼信道帧PCH位于编号26至29的共享控制信道帧CCCH中，则可以使同步窗格位于编号30至41的帧范围内。如此可以减少移动通信单元状态切换的次数而达到省电的目的。
依据本发明另一实施例，移动通信单元处于包含特殊逻辑信道的非空闲模式，此时亦可以使用连续的帧做为同步窗格。例如，GSM***下，若非空闲模式的多重帧配置包含独立专用控制信道SDCCH(Standalone DedicatedControl Channel)逻辑信道，则依据独立专用控制信道帧SDCCH种类的不同，同步窗格会随之不同而为21个连续帧的范围。独立专用控制信道帧SDCCH的周期是102。下表给出了本发明实施例的不同独立专用控制信道帧SDCCH所对应的可能同步窗格位置。
    独立专用控制信道种类     同步窗格位置
    SDCCH4/0或SDCCH4/1     0-20
    SDCCH4/2或SDCCH4/3     61-81
    SDCCH8/0     74-94
    SDCCH8/1     78-98
    SDCCH8/2     82-0(82-101和0)
    SDCCH8/3     86-4(86-101和0-4)
    SDCCH8/4     41-61
    SDCCH8/5     45-65
    SDCCH8/6     49-69
    SDCCH8/7     53-73
通话模式是移动通信单元最繁忙的状态，如前所述，在GSM***下，每26个帧仅包含一个空闲帧可兹以进行邻近小区的同步。依据本发明另一实施例，同步窗格在通话模式下可以包含不连续的窗格，每一窗格均符合图3所述的条件。如同上述的原理，只要此等不连续的窗格加总的范围只要超过11个帧，即可以保证不会漏失欲搜寻的频率校正信道帧FCCH。
回到图1，步骤106在同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道，如前所述，此步骤在搜寻邻近小区的频率校正信道帧FCCH及/或解译同步信道帧SCH。视邻近小区目前同步状态和移动通信单元目前通信状态的不同，依据本发明的邻近小区同步方法会设定诸如上述各种同步窗格并试图搜寻频率校正信道帧FCCH及/或解译同步信道帧SCH，并视搜寻或解译的结果改变邻近小区的同步状态。图5较为详细地归纳GSM***中的上述各种状况，详如下述。
图5显示在GSM或其兼容***中依据本发明一实施例的邻近小区同步流程。步骤501选择一邻近小区NC，其可以如同步骤102一样利用诸如图2所示的排程机制选择此邻近小区NC。步骤502判断此邻近小区NC的同步状态。当移动通信单元曾成功定位此邻近小区NC的频率校正信道帧FCCH，且未经过任一次失败的同步信道帧SCH解译，则此邻近小区NC的状态为已同步，否则则为未同步。步骤503对于已同步的邻近小区NC设定对于同步信道帧SCH的同步窗格并试图对其解译，若解译同步信道帧SCH失败，则将邻近小区NC的同步状态设为未同步，否则则设为已同步。如前所述，已同步的邻近小区NC的频率校正信道帧FCCH已定位(且未经过任一次失败的SCH解译)，故可以依据同步信道帧SCH和频率校正信道帧FCCH的相对位置，推知下一个同步信道帧SCH在目前同步窗格内的位置。步骤504依据移动通信单元的通信状态决定同步窗格的宽窄。当移动通信单元处于空闲模式或是处于配置有独立专用控制信道SDCCH的非空闲模式，则可以较有弹性地选择连续的帧做为同步窗格，此种模式本文称为宽窗格模式或宽同步窗格模式。反之，当移动通信单元处于诸如通话模式的繁忙状态，则仅能在诸如每26个帧中选取一个帧以做为同步窗格，此种模式本文称为窄窗格模式或窄同步窗格模式。当然，依据本发明，此等窄同步窗格可以符合图3所示的条件。步骤505以宽同步窗格模式搜寻邻近小区NC的频率校正信道帧FCCH并解译同步信道帧SCH，若二者皆成功则将邻近小区NC的同步状态设为已同步，否则则设为未同步。步骤506以窄同步窗格模式搜寻邻近小区NC的频率校正信道帧FCCH，若搜寻成功则跳至步骤503准备进行同步信道帧SCH的解译(步骤507)，若搜寻失败且失败的次数超过11次则跳至步骤501选择下一个邻近小区(步骤508)。
本发明亦包含遂行上述方法的装置，诸如移动通信单元。图6显示一移动通信单元600的典型结构示意图，其包含处理模块602、人机接口604、存储模块606、数字信号处理模块608以及射频收发模块610。处理模块602可以是包含诸如微处理器结构的中央处理单元，其配合存储在存储模块606内的程序或指令码执行特定的动作，例如揭示于上的依据本发明的同步邻近小区的方法。此等程序或指令码亦可以包含数字信号处理模块608可以执行的指令。存储模块606可以包含但不限于动态随机内存(Dynamic Random AccessMemory或DRAM)或他种形式的随机存取存储器(Random Access Memory或RAM)、电性可抹除可程序只读存储器(Electrically-Erasable ProgrammableRead Only Memory或EEPROM)或其它形式的只读存储器(Read Only Memory或ROM)、以及诸如智慧卡(Smart Card)或用户识别卡(Subscriber InterfaceCard或SIM)等可移除外部内存。存储模块606可以存储特定的操作***(Operating System)以及实现依据本发明的同步邻近小区方法的程序。人机接口604可以包含按键、显示器、麦克风和喇叭(均未显视在图中)等使用者输出入模块。射频收发模块610可以包含或连接至射频天线模块(未显视在图中)，并负责射频信号的接收和传送。
依据本发明一实施例，处理模块602可包含一判定单元以判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定宽同步窗格进行邻近小区同步的一特定通信状态，其中，该特定宽同步窗格范围涵盖多个连续帧(frames)，以及一宽搜寻单元以在该特定宽同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。依据本发明另一实施例，处理模块602可包含一判定单元以判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定窄同步窗格进行邻近小区同步的一特定通信状态，其中，该特定窄同步窗格范围涵盖一特定帧(frame)的全部范围、该特定帧上一帧的第一部分范围以及该特定帧下一帧的第二部分范围，以及一窄搜寻单元以在该特定窄同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。依据本发明另一实施例，处理模块602可包含一小区选择单元以执行图2标的流程图选择一待同步的邻近小区。
以上实施例仅是可能的实作范例。许多变异或修改均可在不脱离本揭示的原理下达成。所述变异或修改均应视为在本揭示范畴之内而为本发明的申请专利范围所保护。

Claims (10)

1.一种移动通信单元同步邻近小区的方法，其包含以下步骤：
判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定宽同步窗格进行邻近小区同步的第一特定通信状态，其中该特定宽同步窗格范围涵盖多个连续帧；以及
在该特定宽同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道，
其中，所述方法更包含一选择待同步的邻近小区的排程步骤，该排程方法包含以下步骤：
初始化一计数器至一第一特定值；
当其它邻近小区被选择时，改变该计数器一单位值；
检视该计数器以决定该待同步的邻近小区可否被选择，其中，仅当该计数器等于该第一特定值时，选择该待同步的邻近小区；以及
当该待同步的邻近小区被选择时，将该计数器设为一第二特定值。
2.如权利要求1所述的用于移动通信单元同步邻近小区的方法，其中，该第一特定通信状态是包含独立专用控制信道的非空闲状态。
3.如权利要求1所述的用于移动通信单元同步邻近小区的方法，更包含以下步骤：
判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定窄同步窗格进行邻近小区同步的第二特定通信状态，其中，该特定窄同步窗格范围涵盖一特定帧的全部范围、该特定帧上一帧的第一部分范围以及该特定帧下一帧的第二部分范围；以及
在该特定窄同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。
4.如权利要求3所述的用于移动通信单元同步邻近小区的方法，其中，该第一特定通信状态是空闲状态，和其中，该第二特定通信状态是通话状态。
5.如权利要求3所述的用于移动通信单元同步邻近小区的方法，其中，该第一部分范围和该第二部分范围均介于312个四分之一位至625个四分之一位之间。
6.一种移动通信单元中用于同步邻近小区的处理模块，该处理模块包含：
一第一判定单元，以判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定宽同步窗格进行邻近小区同步的第一特定通信状态，其中，该特定宽同步窗格范围涵盖多个连续帧；以及
一宽搜寻单元，以在该特定宽同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道；
该处理模块更包含一小区选择单元执行以下步骤以选择一待同步的邻近小区：
初始化一计数器至一第一特定值；
当其它邻近小区被选择时，改变该计数器一单位值；
检视该计数器以决定该待同步的邻近小区可否被选择，其中，仅当该计数器等于该第一特定值时，选择该待同步的邻近小区；以及
当该待同步的邻近小区被选择时，将该计数器设为一第二特定值。
7.如权利要求6所述的处理模块，其中，该第一特定通信状态是包含独立专用控制信道的非空闲状态。
8.如权利要求6所述的处理模块，更包含：
一第二判定单位，以判定该移动通信单元是否是处于适宜以一特定窄同步窗格进行邻近小区同步的第二特定通信状态，其中，该特定窄同步窗格范围涵盖一特定帧的全部范围、该特定帧上一帧的第一部分范围以及该特定帧下一帧的第二部分范围；以及
一窄搜寻单元，以在该特定窄同步窗格范围内搜寻或解译邻近小区的特定逻辑信道。
9.如权利要求8所述的处理模块，其中，该第一特定通信状态是空闲状态，和其中，该第二特定通信状态是通话状态。
10.如权利要求8所述的处理模块，其中，该第一部分范围和该第二部分范围均介于312个四分之一位至625个四分之一位之间。
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