专利名称：为一个通信设备注册通信服务的方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信服务，并且更特别地，涉及在一个新的区域内对一个提供服务的网络进行定位的方法。
背景技术：
在全世界，无线通信设备，例如蜂窝电话，主要是用于大城市区域内。但是，传统的通信设备不能够进行很好的移动。当一个用户从世界的一个地区移动到世界的另一个地区时，很有可能，他或者她在家所习惯使用的通信设备不能够在国外进行很好的工作。最简单的可能是，因为在不同的国家，无线通信所使用的频率是不同的，并且在一个区域所购买的和所使用的一个通信设备不是针对在另一个使用不同频率的区域来进行设计的。
某些通信设备制造商已经解决了这个问题。例如，某些蜂窝电话已经被设计成使用一个可更换的存储器卡，这个存储器卡除了保存其它的内容外，还保存了在一特定区域内所使用的频率列表。这个方法是很有效的，但是也给用户产生了一个工作负担，即必须针对他或者她将访问的每一个区域购买附加的存储器卡。进一步，这些卡很容易丢失。所以，很多人认为使用存储器卡的方法很笨拙，并且希望使用另一个解决方法。
替代存储器卡的一个方法是简单地在这个通信设备内保存在全世界所有使用工作频率的列表，并且每一次开机这个通信设备时就开始扫描这个列表。但是，这个方法是不实际的，因为无疑地将有上千个使用频率，特别是在线性调制数字通信系统中，因为信道间隔是非常窄的。通过扫描整个列表来登记通信服务所需要的时间将会有几分钟。这对消费者市场来说，将是不可接受的。这样，就需要一个方法，通过将所有可能的频率包括在这个通信设备中而消除对存储器卡的需要，但是也不会有很长的注册时间。
图1显示了根据本发明，包括一系列频谱图的一个无线通信设备；图2显示了根据本发明，用于注册一个通信设备服务的一个方法的一个流图；图3显示了根据本发明，包括位于到一个通信设备的信号中的控制信道和一个提供服务小区的一个系统图。
图4显示了根据本发明，用于管理一个当前频谱图的一个流图。
实施方式描述虽然本发明说明的结论是定义了被认为是新的、本发明的特征的权利要求书，但是，应认为，从下面的描述并参考附图，可以更好地理解本发明，在附图中，类似的标号表示类似的对象。
通过减少这个通信设备寻找一个合适载波和登记服务器所需要的时间，本发明解决了长注册时间的问题，同时又包括了全世界所使用所有频率的一个全世界频谱图。减少这个时间的实现方法是这样的，在加电开机这个通信设备后，它通常在一个熟知的提供服务的区域内。如果它不在一个熟知的服务区域内，它通常就在其最后所使用的相同世界区域内。如果在开始的时候，看起来不可能发现与最后知道的世界区域相关的载波，通常是因为某些干扰或者缺乏足够的信号强度。但是，然后，也可能这个通信设备位于使用了不同载波频率集合的一个新区域。在发生了这个条件后，这个通信设备在扫描最后所使用区域频谱图和扫描完整全世界频谱图连续部分之间进行交替。当发现了一个载波时，从相关控制信道读取信息，来判断当前的通信系统是否是在最后已知的工作区域内的一个通信系统，或者是在一个新区域内的通信系统。
现在参考图1，图1显示了包括在其中保存了多个频率列表或者频谱图的一个存储器102的一个无线通信设备100。每一个频谱图基本上是一个载波频率的值的列表，当试图访问这些频率上的通信资源时，这个通信设备将其收发器调谐到这些频率上。在这个通信设备的正常、例行工作中，这个用户不会跑出一给定子区域的外面，并且这个小区域的载波被保存在一个学习频谱图104中。学习频谱图是一个动态存储器列表，它进行改变，以使最近所访问的提供服务小区的频率能够很容易地被获得。在共同转让的美国专利申请序列号No.08/957,277、题为“使用一个较少的时间来建立一个无线通信链路的方法”可以发现一个更完整的学习频谱图的描述，在这里，这个专利被用作参考。这里，学习频谱图被称作一个“优选”的频谱图，并且不应与一个优选的服务提供者的已分配频率进行混淆。它是最近所访问的提供服务的小区频率的一个列表，当这个通信设备从一个提供服务的小区移动到另一个提供服务的小区时，这个频率列表被更新。在最可能的情形下，当一个通信设备被进行加电开机时，它将在一个最近访问的提供服务的小区中。
学习频谱图总是由一个当前区域频谱图106中所列的频率组成。当前区域频谱图是在世界的这个特定区域内所使用的频率的一个完全列表，这个特定的区域是这个通信设备最后关机的位置。它也可以是在一特定区域内一个特定服务提供者所使用的频率，如果在这个区域内有多于1个的服务提供者。如果在加电开机，并且扫描了学习频谱图的所有频率后，仍然没有发现合适的载波频率，这个通信设备就开始扫描当前的区域频谱图。即，将扫描所有被列表在当前区域频谱图中的频率，优选地，排除已经被列表在学习频谱图中的频率。如果在扫描了当前区域频谱图后仍然没有发现合适的载波频率，优选对当前区域频谱图重复至少1次扫描，因为，例如，这个通信设备的用户可能是在一个弱信号覆盖的区域内，例如一个电梯内加电打开了这个通信设备。典型地，与这个用户在使用一个不同的区域频谱图的一个新区域内开机的情形相比，一个弱信号覆盖情形是更普遍的。
但是，在扫描了当前区域频谱图后，并且优选地重复扫描了几次后，如果仍然没有发现合适的载波频率，然后，很有可能，这个通信设备不再位于与这个当前区域频谱图相应的区域中。很可能，这个通信设备仍然在与这个当前区域频谱图相应的区域中，但是在一个弱信号区域内。这个存储器也包括一个全世界频谱图108，这是在全世界内所使用的频率的一个综合列表。
全世界频谱图具有1500-2000个频率，或者更多的频率。该领域内的技术人员很容易理解，这些频率与这个通信设备将在其上发现一个基本控制信道的载波相应，如果这个载波被在这个通信设备附近的一个服务提供者的基础设备所发送。为了能够被这个通信设备所访问，这个信号所使用的格式必须与这个通信设备匹配，这意味着它有正确的调制方法，数字编码方法，等等。在这个优选实施方式中，这个通信设备使用一个正交幅度调制方法(QAM)来发送和接收数字信息。更具体地，一个正交QAM方法用于其中4个QAM基带信号被频率复用到一起，并且用于调制中频信号和载波频率信号。这样一个系统的一个示例是摩托罗拉公司所销售的商标为iDEN的系统。
因为在扫描了当前区域频谱图几次后，很可能这个通信设备位于一个新的区域内，或者仍然在与当前区域频谱图相应的区域内但是位于一个弱信号覆盖区域，这个通信设备将继续扫描当前区域频谱图和扫描其它区域频谱图中的载波。一个方法是交替扫描当前区域频谱图和全世界频谱图，除了在当前区域频谱图中已经被扫描的频率外。但是，扫描全世界频谱图所列表的所有频率将需要一个不可接受的长时间，特别地，如果这个通信设备仅仅是在一个弱信号区域内，但是然后又进入了一个信号强度足够大的区域时。
所以，根据本发明，试图在一个载波上定位一个合适的基本控制信道(PCCH)的优选方法是交替地扫描当前区域频谱图频率和全世界频谱图上连续的段。一个基本控制信道是一个提供服务的小区所发送的一个通信资源，用于向在其附近的通信设备通知特定的系统参数，例如在哪里定位一个广播控制信道(BCCH)来实现注册。如果在扫描当前频谱图的期间，检测到了一个PCCH，然后，就使用传统的方法来开始进行注册。但是，如果在扫描全世界频谱图的另一个频率段时检测到了一个PCCH，然后就定位这个BCCH，并且从这个BCCH读取一个公众陆地移动网络(PLMN)代码。这个PLMN代码包括一个移动国家代码(MCC)和一个移动网络代码(MNC)。如这样，在这样一个示例中，PLMN将有可能表示出这个通信设备在不同于与这个当前区域频谱图相应的区域的一个不同区域中，并且需要一个新的区域频谱图。
这个存储器102进一步包括一个索引110和多个区域频谱图112。每一个区域频谱图列表出了在世界上一个特定区域内所使用的频率，并且可能更具体地，列表出了在世界上一个特定区域内的一个特定服务提供者所使用的频率。一般来说，MCC指出了一个国家或者地理区域，而MNC指出了一个特定的服务提供者。服务提供者意味着拥有或者控制固定设备的公司或者组织，这些固定设备允许无线通信设备进行通信服务。一旦这个通信设备已经判断出，所检测到的频率或者多个频率是来自一个不同的区域频谱图，这个通信设备就读取PLMN代码并且对索引110进行交叉索引，以确定与这个新的PLMN代码相应的区域频谱图。一旦完成了上面这个步骤，这个设备就重新将这个新的区域频谱图分配为当前区域频谱图，并且开始进行注册。
现在参考图2，图2显示了根据本发明，用于为一个通信设备注册通信服务的一个方法的流图200。开始，这个通信设备被提供了一个学习频谱图，一个世界频谱图，和多个区域频谱图。在制造这个设备时，可以将这些信息编程到这个设备中，或者在制造好了这个设备后的某个时间完成这个编程过程。在对这个设备进行加电开机后(202)，这个设备开始扫描学习频谱图(204)。在优选实施方式中，这个设备试图在一个或者多个学习频谱图中的列表频率上检测(206)一个PCCH，它表示出现了使用足够信号强度来提供通信服务的一个提供服务小区。如果没有发现合适的PCCH，然后这个通信设备开始扫描当前区域频谱图(208)。在优选实施方式中，这个步骤被重复至少2次，并且也可以多达20次。在第一次扫描完成后，其中它忽略了在学习频谱图中所列表出的频率，在随后对当前区域频谱图进行扫描的过程期间，这个设备扫描整个当前区域频谱图中的列表频率。另外，这个设备试图检测(210)在当前区域频谱图中所列表出的一个频率上的PCCH，优选地，仅那些没有被在学习频谱图中进行扫描的频率。如果在扫描了当前区域频谱图后，没有检测到合适的PCCH，这个设备扫描列表在全世界频谱图中的一个频率段或者频率子集(212)。如前面所描述的，这个设备试图检测(214)一个合适的PCCH。如果没有发现任何PCCH，然后，这个设备再扫描当前区域频谱图(208)。这个设备继续交替扫描全世界频谱图的随后频率段和扫描整个区域频谱图。如果在扫描从全世界频谱图中选择出来的频率时，发现了一个PCCH，就读取(216)发送这个PCCH的提供服务小区的BCCH来获得PLMN代码，并且使用多个区域频谱图112中这个PLMN代码所指示的区域频谱图来更新(218)这个当前的区域频谱图。一旦更新了当前区域频谱图，随后就进行(220)一个正常的扫描来更新学习频谱图，并且选择该区域中信号最强的提供服务小区。如果在对当前区域频谱图(208，210)进行扫描的期间，发现了一个PCCH，就放弃(222)这个多频谱图方法，并且开始(224)正常的注册过程。当然，如果在扫描学习频谱图时发现了一个PCCH，这个过程也被执行。
子集的大小优选是通过在例如通知这个用户没有可用的服务以前，确定需要被执行的总扫描次数来决定的。这个选择取决于执行一个扫描所需要的时间。段或者子集的大小说明了扫描当前区域频谱图所需要的时间。例如，如果子集大小被设置成全世界频谱图中频率数的一半，然后全世界频谱图的所有频率被进行扫描(扫描整个全世界频谱图一次)，并且当前区域频谱图将被扫描两次。如果所选择的数目等于10分之一，然后，将扫描当前区域频谱图至少10次，而全世界频谱图中余下的频率将被扫描一次。
例如，如果一个制造商确定一个典型的用户希望等待获得服务或者出现一个“无服务”消息的最长时间等于它执行2500次扫描所需要的时间，这就是将消息频谱图中频率的数目，加上当前区域频谱图中剩余频率的数目乘以被扫描的次数，加上全世界频谱图的一次扫描。从这个角度来说，总数将比2500次约小。在当前总的扫描次数和最大扫描次数，在这个示例中是2500，之间的剩余数目可以除以当前区域频谱图中的频率数目。典型地，这个数目将是大约80-100个频率。其结果N将是当前区域频谱图可以被扫描的次数，除了到目前为止上面提到的所有其它扫描外。所以，全世界频谱图将被分成N段。将这个总的频率数目减去当前区域频谱图中的频率数目，再除以N，所以，可以确定每一次在重复对当前区域频谱图进行扫描之间需要扫描的频率数目。这样，在全世界频谱图的每一个频率子集中选择需要被扫描的频率数目的方法包括选择一个需要执行的最大的总频率扫描次数，和根据需要执行的最大总频率扫描次数，选择需要被包括在下一个子集中的一个最佳频率数目。需要被执行的最大总频率次数取决于一个主观选择时间，主观选择时间取决于一个用户可能认为太长的一个时间。
现在参考图3，显示了根据本发明，在一个通信设备302和一个提供服务的小区304之间的一个信号中包括控制信道的一个系统图300。这个提供服务的小区是其中有一个基站的一个地理区域，并且提供空中通信资源306。在优选实施方式中，这个提供服务的小区发送一个时分信号，在这个时分信号中，是组成一个PCCH 308和一个BCCH 310的一个时隙，如传统技术中的。在BCCH中的信息包括含一个MCC312和一个MNC 314的一个PLMN代码。这些资源可以被这个通信设备所使用来确定当前区域频谱图是否可以被使用。除了在注册前检测这个外，这个设备也可能检测新的提供服务小区的PLMN代码，当它在正常工作期间从一个提供服务小区移动到另一个提供服务小区时。如果一个新的提供服务小区的PLMN代码指示需要一个新的区域频谱图，就通过索引110来发现这个新的区域频谱图，并且将其设置为当前区域频谱图。
在图4中，在流图400中显示了管理当前区域频谱图的一个方法。在开始(402)时，在检测到一第二提供服务小区后，这个通信设备从一第一提供服务小区切换到这个第二提供服务小区。在小区切换期间所执行的很多事件中，这个设备读取目标小区的BCCH(404)。这个设备将BCCH的MCC和MNC与当前区域频谱图的MCC和MNC进行比较(406)。如果不需要进行改变(408)，然后就保持当前的区域频谱图不变。如果这个设备发现MCC是与当前区域频谱图的MCC不同的一个MCC，然后这个设备决定(410)哪一个区域频谱图与新的MCC/MNC相应，并且载入(412)或者否则设置新的区域频谱图作为当前区域频谱图。然后，这个设备使用新的当前区域频谱图继续正常的工作。
这样，本发明解决了在通信设备被加电开机后，开始没有检测到合适的信号时，需要进行长的注册时间的问题。本发明提供了两个可能的情形在一个熟知的区域内开机，但是在一个弱信号覆盖区域内，和在一个新的区域内开机。提供交替扫描全世界频谱图的频率段和扫描当前区域频谱图，为这个通信设备注册通信服务所需要的时间平均来说是降低了。本发明也允许通过选择段的大小，在一预定时间内扫描所有已知的频率。
虽然已经显示和描述了本发明的这个优选实施方式，但是很清楚，本发明不局限于该优选实施方式。对该领域内的技术人员来说，可以有很多的修改，改变，变化，替代和等价的方法，而不会偏离本发明后附权利要求书所定义的精神和范围。
权利要求
1.用于为一个通信设备注册通信服务的一个方法，包括在这个通信设备中提供一个全世界频谱图，这个全世界频谱图包括这个通信设备可能在其中发现一个基本控制信道(PCCH)的所有频率的列表；在这个通信设备中提供多个区域频谱图，每一个区域频谱图包括全世界频谱图中、在一特定区域内所使用的一个频率子集；在这个通信设备中提供一个学习频谱图，这个学习频谱图包括一个最近访问的PCCH列表，并且是从一个当前区域频谱图中推导出来的；加电开机这个通信设备；扫描这个学习频谱图，来试图发现一个PCCH；在扫描了学习频谱图而没有发现任何PCCH后，扫描当前区域频谱图来试图发现一个PCCH；在扫描了当前区域频谱图而没有发现任何PCCH后，从全世界频谱图中选择下一个频率子集；和扫描下一个频率子集来试图发现一个PCCH。
2.如权利要求1的用于注册一个通信设备的一个方法，进一步包括从与在扫描下一个频率子集时发现的一个PCCH相应的一个广播控制信道(BCCH)中读取一个公众陆地移动网络(PLMN)代码；确定与这个PLMN代码相应的一个新的区域频谱图；和将这个新的区域频谱图设置为当前区域频谱图。
3.如权利要求1的用于注册一个通信设备的一个方法，进一步包括重复扫描这个当前区域频谱图，从这个全世界频谱图中选择下一个频率子集，和扫描下一个频率子集。
4.如权利要求1的用于注册一个通信设备的一个方法，其中在对从全世界频谱图中选择出的下一个频率子集进行第一次扫描以前，至少重复扫描当前区域频谱图两次。
5.如权利要求1的用于注册一个通信设备的一个方法，其中从全世界频谱图中选择出下一个频率子集包括选择需要执行的一最大总频率扫描次数；和根据这个需要被执行的最大总频率扫描次数，选择需要被包括在下一个子集中的一个最佳频率数目。
6.如权利要求1的用于注册一个通信设备的一个方法，其中扫描当前区域频谱图包括排除在执行学习频谱图扫描期间已经被扫描的频率。
7.如权利要求1的用于注册一个通信设备的一个方法，其中选择下一个子集包括排除在执行学习频谱图扫描和当前区域频谱图扫描期间已经被扫描的频率。
8.在一个无线通信系统中发现一个基本控制信道(PCCH)的一个方法，在一个无线通信设备被加电后，这个方法需要被这个通信设备所执行，这个无线通信设备已经在一个存储器中保存了包括其上可以发送PCCH的所有频率的一个全世界频谱图和多个区域频谱图，每一个区域频谱图包括全世界频谱图中列表的与世界上一特定区域相应的一个频率子集，这个方法包括扫描一个当前区域频谱图来试图发现一个PCCH，这个当前区域频谱图是在无线通信设备被开机以前最近被使用的区域频谱图；从这个全世界频谱图中选择一个频率子集，该子集排除了被包括在当前区域频谱图中的频率；在扫描了当前区域频谱图而没有发现任何PCCH后，扫描频率子集；和重复扫描当前区域频谱图，从全世界频谱图中选择一个频率子集，从全世界频谱图中可以选择出下一个频率子集；和扫描下一个频率子集，并且重复执行至少一次。
9.如权利要求8的发现一个PCCH的一个方法，其中从全世界频谱图中选择下一个频率子集包括选择需要被执行的一最大总频率扫描次数；和根据这个需要被执行的最大总频率扫描次数，选择需要被包括在下一个子集中的一个最佳频率数目。
10.如权利要求8的发现一个PCCH的一个方法，其中在一第一实例中，扫描区域频谱图被执行至少2次，并且在以后，每一实例被执行一次。
全文摘要
一个通信设备(100)在一个存储器(102)中包括多个频谱图。在这个设备开机后,这个设备首先扫描被列表在一个学习频谱图(104)中的频率。如果没有检测到合适的载波信号,这个设备扫描列表在当前区域频谱图(106)中的频率,并且这个扫描可以被重复多次。在当前区域频谱图所列表的任何一个频率上没有发现一个合适的载波信号后,这个设备交替扫描当前区域频谱图和一个全世界频谱图(108)的频率段,全世界频谱图是这个设备可以工作的所有可能频率的一个综合列表。如果检测到一个载波,并且指示这个设备位于一个新的区域中,与这个新的区域相应的区域频谱图被设置成用作当前区域频谱图。
文档编号H04W48/16GK1343434SQ00804777
公开日2002年4月3日 申请日期2000年3月2日 优先权日1999年3月8日
发明者米切尔·E·林克, 戴维·S·瑟金斯, 帕布勒·马赛拉 申请人:摩托罗拉公司