专利名称：用于减少无线接收机中的扫描时间的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线接收机，更具体地说，涉及在无线接收机中使用的扫描操作。
背景技术：
扫描是这样一种技术，在信道上出现合格的(qualified)信号活动的时候，许多通信接收机装置通过它来检测和锁定(1ock on)频道。在大多数具有扫描能力的双向无线装置或其它FM调谐器(tuner)中，按照递增的顺序对在扫描列表中的每个信道频率进行查看信道活动的扫描，直到达到扫描列表中列在最后的频率为止。然后扫描就从列表开始处继续进行下去。在这种典型的扫描技术中，锁相回路(PLL)中的压控振荡器(VCO)就调谐(tune)到扫描列表中的每一个频率/信道，每次一个信道，这样就可以进行信道检测了。只要在信道上检测到合格的信号(即，信道活动)，扫描操作就停止在这个信道上。
现有扫描技术的一个很大的局限在于VCO/PLL需要延时(timedelay)来锁定扫描列表中的每个频率。VCO/PLL的锁定时间通常是扫描功能(function)最主要的延时。每个信道的锁定时间通常是10毫秒(ms)数量级，这还不包括信号检测时间或信道活动搜索时间。
典型的无线接收机的整个扫描列表通常覆盖跨越若干兆赫的频率范围。大的频率扫描列表会导致包括遗漏呼叫(missed call)、遗漏信道活动检测、和在建立通信链路过程中的延迟等通信问题。遗漏呼叫、延迟、和链路故障会给用户带来烦恼和不便。
相应地，将延迟最小化的改进的扫描技术在当今的通信环境中是有益的。
图1是本发明的优选实施例中扫描技术的流程图；图2是图1中显示的本发明的优选实施例中的流程图的续图；图3是图1中显示的本发明的优选实施例中的流程图的续图；图4是图1中显示的本发明的优选实施例中的流程图的续图；图5是描述使用在优选实施例中描述的扫描技术的系统的不同基带滤波器带宽(频率对信号幅度)的图表的例子；图6是本发明的优选实施例中的无线设备的方框图。
优选实施例描述尽管认为包括定义本发明的特征的权利要求书中的说明书是新颖的，但是相信通过下面结合附图的描述可以更好的理解本发明。
简单地说，本发明提供了一种多信道信号检测的方法，它扫描包含多个信道的频段(blocks of frequency)以检测在频段中的任何信道上是否有信号出现。如果在特定的频段中没有检测到信号，就扫描下一个频段。通过提供可编程的基带滤波器频率带宽和跨越若干频道的足够宽的设置，就可以实现多重信道信号检测所带来的好处。当在频段中识别出信号的时候，为了锁定到用来接收这个信号的适当的相应信道，可编程的带宽是可变的。本发明的扫描方法可以同时对不止一个信道进行扫描。通过同时扫描多个信道，本发明的这个方法就可以显著地缩短具有大的扫描列表的产品的平均扫描时间。
图1，2，3，和4显示了本发明的优选实施例中的扫描技术的流程图100。图5显示了图表500的例子，图表500显示了相应于图1-4的优选实施例的多个基带滤波器带宽(BW1，BW2，BW3)。图表500显示了不同的基带滤波器带宽(频率)和信号幅度之间的相互关系。可以从图表500中看到，BW1＜BW2＜BW3。
对于优选实施例来说，作为例子，这里将使用具有14个信道(CH1-CH14)的家用无线服务(Family Radio Service)(FRS)无线设备。对于这个例子来说，在CH1-CH7之间和CH8-CH14之间的每个信道间隔都是25kHz；在CH1和CH8之间的间隔是5MHz，在CH2和CH9之间的间隔是5MHz，依此类推。参看图1，无线设备在上电时或结合到无线设备中的用户可选的扫描特征在步骤104处开始它的扫描操作。在本发明中，扫描操作在步骤104处的待机模式下激活，待机模式表示无线设备处于接收模式并且是音频静音(audio mute)的。在本发明中，一旦激活了扫描操作，就把无线设备编程到某个预定的信道，优选地是由用户先前给无线设备设置的最后使用的频道，且将基带滤波器的带宽(BW)设置为初始带宽设置。对于优选实施例来说，假设在步骤106处初始上电信道是信道1(CH1)，并且初始的基带滤波器带宽设置为BW3。在本发明中，在步骤106处基带滤波器的带宽被选择得比标准的接收机基带滤波器的带宽要宽，并且要选择成足够跨越预定义数量的信道的带宽。如图5所示，BW3502要比标准的接收机基带滤波器的带宽(BW1)504要宽，并且在这个具体的例子中，它所选择的宽度足够跨越三个信道(原始信道和两个邻近的信道)。在步骤108处执行信号检测。如果在步骤108处没有在BW3所覆盖的三个信道中的任何一个上检测到接收机的活动，那么就在步骤110处将无线设备的VCO/PLL编程到与这三个信道频率不同的新频率如CH4上，并且将带宽设置为原始宽带宽(BW3)。
同样，在步骤112处进行信号检测(见图2)，并且如果没有检测到信号，这项技术就在步骤114处将VCO/PLL编程到下一个频段。在这个例子中，由于FRS无线设备的信道间隔的缘故，这个频段只覆盖7个信道，其带宽就设置为最窄的设置BW1。由于优选的实施例的例子中描述的是一种FRS无线设备，其中CH7和CH14都是它们各自频段中的孤立信道，就可以通过在较窄的带宽BW1上扫描这些特殊的信道来实现快速的扫描。然后在步骤116处执行对新的频段中的信号活动的检测，并且如果检测到活动，那么在步骤120处信道7上的信号就是非静音(unmute)的。如果在步骤116处没有检测到活动，这项扫描技术就在步骤118处把VCO/PLL编程到下一个信道(CH8)，并且将带宽设置为原始带宽设置(BW3)，这个带宽覆盖这个信道及CH9和CH10。如果在步骤122处没有检测到信号(见图3)，那么就在步骤124处将VCO/PLL重新编程到下一个信道并且具有原始带宽设置。因此，在这个例子中，将VCO/PLL重新编程到CH11，并将带宽设置为BW3以覆盖这个信道及CH12和CH13。如果在步骤126处没有检测到信号，就为下一个信道设置重新编程VCO/PLL，在这个例子中，就在步骤128处设置为CH14，并且带宽设置为BW1。同样，由于CH14这个是频段中的孤立信道，就可以通过在较窄的带宽设置BW1上扫描来减少扫描时间。如果在步骤130处检测到信号(见图4)，那么在步骤132处，无线设备在CH14上就是非静音的。如果在步骤130处没有检测到信号，这项扫描技术就回到步骤106处再次扫描整个频段。
本发明的扫描技术只要求开始时让VCO/PLL锁定单一的初始频率，然后，在本发明中，将基带滤波器带宽设置为适当的设置值。如果在任何的VCO/PLL设置(即，无线信道)中检测到信号，那么基带BW将减少到较窄的带宽，例如，从BW3到BW2。BW2在图5的图表中由标志506表示。在这个FRS无线设备的例子中，对于给定的VCO/PLL设置，要将BW2选择得足够宽以覆盖两个信道频率(所编程的频率和一个邻近的信道)。因此，如果在步骤108处检测到信号，那么就在步骤140处将基带带宽设置为较窄的带宽BW2。如果在步骤142处带宽设置为BW2的时候没有检测到信号活动，那么这项技术就在步骤144处通过将VCO/PL编程到这些信道中的第三个信道(CH3)并将基带带宽设置回原始/正常值BW1来得到答案，并且此时无线设备是非静音的。
如果在步骤142处检测到信号活动，那么基带带宽就在步骤146处缩窄到BW1。如果在步骤148处判断出在这点上有信号活动，扫描搜索就在步骤150处结束，并且无线设备在信道1(CH1)上是非静音的，这时信道1的基带带宽设置为最窄的带宽设置值(BW1)。如果在步骤148处没有检测到信号，就将VCO/PLL编程到第二信道(CH2)，而且基带带宽设置为最窄的带宽值(BW1)，并且无线设备是非静音的，从而在步骤152处结束搜索。
进程在步骤110处转到下一个频段，如同在步骤160、162、164、166、168、170、和172中看到的，类似的步骤与步骤112完全一样。因此，一旦在较宽的带宽中检测到信号，带宽接着就缩窄(步骤160、166)，并重复信号检测的步骤(步骤162、168)，直到判断出造成无线设备非静音的适当信道为止。因此，如果在步骤112处进行信号检测，无线设备最终将在最窄的带宽设置BW1下，在CH6、CH5、或CH4中的任何一个上是非静音的(步骤164、172、或170)。
如同在步骤180、182、184、186、188、190、和192中看到的，类似的步骤同样与步骤122完全一样。因此，一旦在较宽的带宽中检测到信号，带宽接着就缩窄了，信号检测步骤就重复进行，直到判断出造成无线设备非静音的适当信道为止。因此，如果在步骤122处进行信号检测，无线设备最终将在最窄的带宽设置BW1下，在CH10、CH9、或CH8中的任何一个上是非静音的(步骤184、192、或190)。
如同在标记198中所显示的，类似的步骤同样与步骤126完全一样。一旦在较宽的带宽中检测到信号，带宽接着就缩窄了，信号检测步骤就重复进行，直到判断出造成无线设备非静音的适当信道为止。因此，如果在步骤126处进行信号检测，无线设备最终将在最窄的带宽设置BW1下，可以在CH13、CH12、或CH11中的任何一个上是非静音的。
根据本发明，基带滤波器带宽处于它的最宽带宽设置(BW3)的时候，即使在检测到信号之后，无线设备就持续编程在相同的信道上。然后无线设备就缩窄基带滤波器设置，同时仍然编程在这个信道中，只要信号仍然被检测。一旦在具有最小可能带宽设置的信号检测步骤中判断出信号，那么无线设备就编程这个相应的信道。因此，通过改变基带滤波器带宽的设置，就能够扫描不止一个信道频率，而不需要将无线设备重新编程到新的信道。
总之，在本发明中，通过创建单一的信道频段来实现同时进行的信道扫描，这个频段具有覆盖频段中的多个信道频率的可选带宽设置。在每个频段中的扫描包括在将无线设备编程到最宽的可用带宽的时候锁定信道，和持续将带宽缩窄到在其上检测到信号的最窄可用带宽。通过让VCO/PLL持续锁定一个信道，并且改变带宽设置使得可检查可变带宽包含的其它信道的活动性来减少扫描时间。如果在最宽的带宽设置所覆盖的频段中没有检测到信道活动，本发明的这项扫描技术就会转到一个全新的频段，因此可以一次移动若干个服务信道。
通过优选实施例所描述的覆盖三个信道间隔(CH1，具有覆盖CH1，2，3的带宽BW3)，(CH4具有覆盖CH4，5，6的带宽BW3)，(CH8具有覆盖CH8，9，10的带宽BW3)，(CH11具有覆盖CH11，12，13的带宽BW3)的预定义的带宽，可以为不同的带宽设置编程基带滤波器以根据需要覆盖较宽或较窄的频段。因此，本发明的扫描技术可以很好地用于各种通信系统中，但是它最适合于家用无线服务(FRS)系统，这是因为在FRS的频带中只有有限数量的频段。如同在前面提及的，对于FRS波段的例子来说，在信道1-7和8-14中的每个信道只间隔25kHz；CH8与CH1间隔5MHz，CH9与CH2间隔5MHz，依此类推。在具有12.5或6.25kHz的信道间隔中，本发明的扫描技术同样可以很好地用于覆盖初始基带带宽中的若干信道，这是因为其中信道的频率间隔不是特别大。根据扫描列表中的信道数量和这些信道之间的间隔，许多系统都可以从本发明的扫描技术中获得好处。
本发明中的在多信道信号检测无线设备中使用的VCO(或VCO)只需要有足够宽的频率范围以覆盖所希望的频率扫描列表的本地振荡器(L.O.)的需要。此外，根据系统设计中的信道间隔和信道数量，可以减少VCO/PLL电路的数量或者可以减少VCO/PLL频率覆盖的带宽，从而减少对扫描时间的影响。相应地，本发明的扫描过程带来的好处是，可以使用比其它现有技术的扫描过程通常所需要的VCO/PLL编程步骤要少。现有技术的扫描过程需要VCO/PLL在搜索信号活动的时候为频率列表中的每个信道编程，这花费了相当多的时间。
图6是本发明中的无线接收机600的方框图。在本发明中，接收机600包括用于将射频(RF)信号处理成基带信号626的装置，并包括具有可编程的基带滤波器628，基带滤波器628具有覆盖相应的邻近频道的多种带宽设置，从而可以一次扫描不止一个信道频率而不用为每个信道的扫描重新编程VCO/PLL。
接收机600(优选地，是直接转换接收机)包括用于接收RF信号的天线620、用于将RF信号处理成处理过的RF信号的接收机前端604、用于产生本地振荡器信号608的结合了VCO电路的锁相回路606、以及用于在接收机中控制各种功能的控制器610。接收机前端604可以用本技术领域中已知的各种电路(诸如谐波和带通滤波器、低噪放大器、等等(没有显示))来实现。混频器620将从接收机前端604接收的处理过的RF信号和(由分频器622分频的)分频LO信号624结合在一起来提供基带信号626。基带信号626通过基带滤波器628进行滤波，然后通过基带接收放大器630放大，通过解调器640解调，并最终作为音频信号632发送到扬声器634。控制器610(优选地，由微处理器构成)通过编程线636用本发明的扫描技术中的合适的信道信息对VCO/PLL编程。此外，在本发明中，控制器通过控制线638来设置基带滤波器628的带宽。
在本发明中，无线接收机600进入操作的扫描模式(优选地，是在前一次操作的信道上)，并且控制器确保VCO/PLL606用正确的信道信息来编程，且基带滤波器被用适当的带宽信息设置。由于无线设备是非静音的，因此可以通过扬声器634听到任何检测到的音频信号。在扫描技术的其它步骤中，无线设备保持静音状态(即，不把任何检测到的RF信号和音频信号广播到扬声器上)。静音可以用本技术领域中各种已知的方法(诸如，通过让控制器向音频放大器612发送信号来禁止音频信号，从而防止将音频信号传送到扬声器634)来实现。
本发明的扫描技术对信道设置编程、设置带宽、并监视信号活动。如果基带带宽需要按照图1-4的判断重新设置，控制器600就经控制线638向基带滤波器628发送相应的基带信息。通过控制线636的控制将VCO/PLL606编程到新的信道频段。只要检测到信号，VCO/PLL不需要重新编程。这很重要，因为在大多数扫描过程中通常可以看到，将VCO/PLL编程到新的信道是花费时间最长的步骤。
本发明中的扫描技术通过使用可编程的基带滤波器带宽，就不需要为每个信道的扫描重新对VCO/PLL606的频率编程。只有在这个过程中需要扫描新的频段(例如，在步骤110处)和同样在信号检测扫描过程缩小检测到信号的范围(到确切的信道)的时候，VCO/PLL606才需要重新编程到新的信道设置。同样，这明显的节省了时间，特别是在扫描开始于CH1上而最终在最后的信道上检测到信号的情况下。现有的扫描方法可能需要大约十四个VCO/PLL重新编程步骤来检测在这个例子中描述的FRS无线设备的所有十四个信道。相比较而言，本发明的扫描技术将只需要六个重新编程步骤。
本发明的扫描方法通过允许无线设备更快地锁定检测频率而提高了无线设备的性能。本发明的扫描方法特别适用于需要用短的扫描时间扫描多个信道的家用无线服务(FRS)无线设备、扫描器、和零售业无线设备中。
尽管这里图解说明和描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并不局限于此。对于在本领域普通技术人员来说，在不背离由附加的权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、改变、变化、替代和产生等价物。
权利要求
1.一种无线接收机，其包括用于接收和处理射频(RF)信号的接收机前端；用于产生本地振荡器(LO)信号的、结合了压控振荡器的锁相回路(PLL)；用于混合所述处理过的RF信号和所述LO信号并产生基带信号的混频器；用于对所述基带信号滤波的基带滤波器；用于用RF信道设置来编程所述PLL和VCO的控制器，所述控制器用于设置和改变所述基带滤波器的带宽，每个基带滤波器的带宽都代表信道设置的一个预定义的频段。
2.一种无线接收机，其包括用于将射频信号处理成基带信号的装置；和具有多个带宽设置的可编程的基带滤波器，所述多个带宽设置覆盖相应的频段从而可以一次扫描不止一个信道频率而不需要将所述无线设备重新编程到新的信道。
3.一种无线接收机中的信道扫描方法，包括如下步骤在处于待机模式下使用初始带宽设置激活预定义的信道上的扫描操作，所述初始带宽设置覆盖多个频道；在所述初始带宽设置中扫描信道活动；当检测到信道活动的时候将所述带宽缩窄；在所述更窄的带宽设置中扫描信道活动；重复所述“缩窄”和“在所述更窄的带宽设置中扫描”的步骤直到不再检测到信道活动或直到达到所述最窄带宽设置为止；和锁定与所述最窄带宽设置相对应的、在其上检测到信道活动的信道频率。
4.如权利要求3中所述方法，其中，所述初始带宽设置覆盖扫描列表中的一部分频段，所述初始带宽设置是根据所述扫描列表中的信道频率数量和所述信道频率之间的所述信道间隔选择的。
5.如权利要求3中所述的方法，其中所述无线设备是家用无线服务(FRS)无线设备，所述初始带宽设置覆盖初始信道和两个邻近的信道。
6.如权利要求3中所述的方法，还包括如下步骤如果在所述预定义的信道上没有检测到信道活动，就将所述无线设备重新编程到新的信道；和使用所述新的信道频率来重复所述“用初始带宽设置激活扫描”到“锁定”的步骤。
7.一种用于无线设备的扫描方法，包括如下步骤将所述无线设备设置到预定义的频道上；使用初始设置得足够宽以覆盖多个频道的一个频段的可编程带宽设置来扫描信道活动；当出现信道活动的时候将所述带宽缩窄；重复“缩窄”所述带宽设置直到不再检测到信道活动或直到达到所述预定义的最窄带宽设置为止；和锁定在其上检测到信道活动的在所述最窄带宽设置的频道；和如果在前面所述任何步骤都没有检测到信道活动，就使用另一个预定义的频道重复所述扫描到锁定的步骤。
8.如权利要求7中所述的方法，其中所述无线设备在所述扫描步骤期间处于待机模式。
全文摘要
接收机(600)使用扫描技术(100)来最小化扫描时间。选择覆盖多个信道频率的初始带宽设置(步骤106)。执行信号检测步骤(步骤108)来查看信道活动。在检测到信道活动的时候，基带滤波器628的所述带宽就缩窄(步骤140、146)。当所述带宽是变化时，所述无线设备维持编程在所述相同信道上。一旦判断出达到具有所述最窄的可能带宽设置的最后的信号检测(步骤144、150、152)，所述无线设备就编程到这个信道。因此，就可以扫描不止一个信道频率而不用为每次扫描将所述无线设备重新编程到新的信道上。
文档编号H03J7/28GK1488197SQ02803958
公开日2004年4月7日 申请日期2002年1月16日 优先权日2001年1月19日
发明者韦恩M·庞, 约翰K·迈肯尼, 当·于, ぢ蹩夏, 韦恩M 庞 申请人:摩托罗拉公司