用于处理设备在无线链路之间的切换的方法和系统的制作方法

专利名称：用于处理设备在无线链路之间的切换的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及的是监视无线链路信号质量，并且尤其是涉及自 适应监视无线链路信号质量以便处理设备从第一无线链路到第二无 线链路的切换。
背景技术：
无线局域网(WLAN)、诸如基于IEEE 802.11标准或是基于 Bluetootl^标准的无线局域网已经成为了 一种普及的用于提供本地宽 带无线接入服务的技术。具备WLAN接入能力的移动手持机可以经 由本地宽带接入服务而向移动手持机用户提供对丰富资源、诸如因特 网内容的更加快速和更低价格的访问。通常，这种移动手持机可以自 发地执行从蜂窝运营商到WLAN的切换、从WLAN到蜂窝运营商的 切换、或是从一个WLAN到另 一个WLAN的切换，由此获取改进的 信号质量。
但是，由于WLAN信号强度的频繁波动，因此，与蜂窝网络或 有线网络相比，通常更加难以在WLAN中保持无线链路的令人满意 的信号质量。这意味着简单地周期性监视接入点频率控制信道 (FCCH)的接收信号强度指示符(RSSI)以及简单地将RSSI周期 性报告给接入点，通常是不适合于向移动手持机提供连至WLAN的 无线链路的可靠信号强度指示的。举例来说，如果移动手持机为了节 约电池寿命而以低的频率来监视信号强度，并且该移动手持机正在很 快地离开WLAN中的接入点，那么移动手持机有可能在可以出现下 一次的信号强度监视处理之前超出了接入点的无线电范围。这样可能 导致无线手持机在能够切换到另一个无线电链路之前丢失该无线链路，由此将会中断提供给用户的服务。
在WLAN中保持可接受的无线链路信号质量，以及在必要时提 供到更好的无线链路的及时切换，对于为用户保持整体的高服务质量 (QoS)而言是非常重要的。由此，通常需要警醒地监视和报告无线 链路状态。但是，过多地监视和报告信号质量会对资源造成不必要的 消耗，并且可能很快耗尽移动手持机的电池电量。


为了使本发明易于理解和投入实践，现在将对参照附图描述的例 示实施例加以参考，在附图中相同的参考数字在各个单独的视图中始 终都指示相同或功能相似的部件。这些附图连同以下的详细描述一起 被引入到说明书中并构成了说明书的一部分，并且这些附图和详细描 述用来进一步描述实施例，并对依照本发明的各种原理和优点进行了 说明，其中
图1是描述了根据本发明某些实施例的以移动电话形式的电子 设备的示意图2是描述了根据本发明某些实施例的用于处理设备从第一无 线链路到第二无线链路的切换的方法的图示；以及
图3是描述了根据本发明某些实施例的用于处理设备从第一无 线链路到第二无线链路的切换的方法的 一般流程图。
正如技术人员将会想到的那样，附图中的部件是为了简明的目的 而被描述的，并且这些部件不一定是按比例绘制的。举例来说，附图 中某些部件的尺寸相对于其他部件而言可能被放大了 ，由此有助于更 好地理解本发明的实施例。
具体实施例方式
在详细描述根据本发明的实施例之前，应该注意到的是，这些实 施例主要在于与用于处理设备从第一无线链路到第二无线链路的切 换相关联的方法步骤和设备组件的组合。因此，这些设备组件和方法步骤在附图中的适当位置处用常规符号来表示，并且只显示了与理解 本发明的实施例相关的这些具体细节，以免因对于受益于本描述的本 领域技术人员而言很显然的细节而模糊了本公开。
在本文中，诸如第一和第二、顶部和底部等关系术语只是用于将 一个实体或操作与另一个实体或操作区别开来，而不一定要求或暗示 在这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。术语"包 括"、"包含"或是其任何变体旨在涵盖非排它性的包含，由此使得包 含一系列要素的处理、方法、制品或设备不仅包含这些要素部件，而 是还可以包含未被明确列出的要素或是为此类处理、方法、制品或设 备所固有的要素。在没有更多约束条件的情况下，由"包含一个……" 限定的要素并不排除在包含该要素的处理、方法、制品或设备中还存 在另外的相同要素。
参考图1，该示意图描述了根据本发明某些实施例的以移动电话
100的形式的电子设备。移动电话100包括射频通信单元102，其被 耦合成与处理器103的公共数据地址总线117进行通信。此外，移动 电话100还具有小键盘106和被耦合成与处理器103进行通信的诸如 触摸屏之类的显示屏105。
处理器103还包括编码器/解码器111，与它相关联的码只读存储 器(ROM ) 112存储用于对移动电话100可以发射或接收的语音或其 他信号进行编码和解码的数据。该处理器103还包括微处理器113， 所述微处理器113经由公共数据地址总线117耦合到编码器/解码器 111、字符只读存储器(ROM) 114、随机存取存储器(RAM) 104、 可编程存储器116以及用户标识模块(SIM)接口 118。可编程存储 器116和SIM以可操作的方式耦合到SIM接口 118，并且它们中的 每一个尤其可以存储一个电话号码数据库(TND),该数据库包含用 于电话号码的号码字段以及用于与号码字段中的电话号码唯一关联 的标识符的名称字段。
射频通信单元102可以包含一个或多个无线电模块，其中每一个 模块都是一个组合式接收机和发射机。举例来说，通信单元102可以包括一个用于无线局域网(WLAN)的无线电模块，以及另一个用于 蜂窝网络的无线电模块。该通信单元102的每一个无线电模块都具有 经由射频放大器109耦合到天线107的收发信机108。此外，该收发 信机108还与耦合到编码器/解码器111的组合式调制器/解调器110 相耦合。
微处理器113具有用于耦合到小键盘106以及显示屏105的端 口。该微处理器113还具有用于耦合到报警模块115、麦克风120以 及通信扬声器122的端口，其中该报警模块115通常包含报警扬声器、 振动马达以及相关联的驱动器。字符ROM 114存储用于编码或解码 数据的代码，所述数据例如是可以由通信单元102发射或接收的控制 信道消息。在本发明的某些实施例中，字符ROM 114、可编程存储 器116或SIM还可以存储用于微处理器113的操作码(OC )以及用 于执行与移动电话100相关联的功能的代码。例如，可编程存储器116 可以包括无线链路切换服务程序代码组件125,它被配置成使得执行 一种用于对移动电话100从第 一无线链路到第二无线链路的切换进行 处理的方法。
由此，本发明的某些实施例包含了一种用于处理诸如移动电话 100之类的设备从第一无线链路到第二无线链路的切换的方法。例如， 第一无线链路可以是移动电话IOO与WLAN接入点之间的无线链路， 第二无线链路可以是移动电话IOO与蜂窝网络之间的无线链路。该方 法包括确定第一无线链路的第一信号质量。根据第一信号质量，使用 第一信号质量轮询速率。在使用了第一信号质量轮询速率之后，确定 第一无线链路的第二信号质量，其中第二信号质量低于第一信号质 量。根据第二信号质量，使用第二信号质量轮询速率。在使用了第二 信号质量轮询速率之后，确定第一无线链路的第三信号质量，其中第 三信号质量低于第二信号质量，并且还低于切换阈值。最后，响应于 确定第一无线链路的第三信号质量低于切换阈值，而对所述设备从第 一无线链路到第二无线链路的切换进行处理。
由此，本发明的某些实施例能够通过使用自适应轮询速率方法来处理设备从第 一无线链路到第二无线链路的切换，其中该自适应轮询 速率方法根据第一无线链路的当前无线信号质量来调整轮询速率。
参考图2，该图示描述了根据本发明的某些实施例而对诸如移动 电话100之类的设备从第一无线链路210到第二无线链路215的切换 进行处理的方法。图表200描述了第一接入点220与第二接入点225 在该笫一接入点220与笫二接入点225之间的距离上的相对信号质 量。曲线230描述了来自第一接入点220的、作为与第一接入点220 之间距离的函数的信号质量，曲线235描述了来自第二接入点225的、 作为与第二接入点225之间距离的函数的信号质量。正如本领域中公 知的那样，这种信号质量通常与两个设备之间的距离平方成反比。
如图2的底部所示，设想下述这样的情形移动电话100经由具 有第一接入点220的第一无线链路210连接到无线局域网(WLAN )， 然后，移动电话100从左向右离开第一接入点220，并且朝着第二接 入点225移动。在第一位置240上，移动电话IOO确定将该移动电话 100连接到第一接入点220的第一无线链路210的第一信号质量245。 然后，该移动电话100根据第 一信号质量245来使用第一信号质量轮 询速率250。例如，由于移动电话100最初处于非常接近第一接入点 220的第一位置240上，因此，第一信号质量245可能很高。这意味 着可以使用相对低的轮询速率，而不会遭遇到在轮询事件之间丢失第 一无线链路210的风险。
接下来，当移动电话IOO移动到较为远离第一接入点220的第二 位置255时，该移动电话100确定第一无线链路210的第二信号质量 260。当移动电话100进一步远离第一接入点220时，第一无线链路 210的无线信号质量将会降低，由此，第二位置255上的第二信号质 量260将会低于第一位置240上的第一信号质量245。
在第二位置255上，移动电话100根据笫二信号质量260来使用 第二信号质量轮询速率265。例如，移动电话100可以增大其轮询速 率，以便提供更为警醒的信号质量监视和报告处理。这样做有助于避 免在轮询事件之间丢失连至网络的无线链路。根据本发明的某些实施例，轮询速率可以采用各种方式确定，例 如，通过使用信号质量的反函数或是通过使用预定阈值来确定。举例
来说，第二信号质量轮询速率265可以根据低于预定信号质量阈值的 第二信号质量260来设置。特别地，在第一接入点220是WLAN接 入点类型的情况下，该预定信号质量阈值可以是15dB (分贝)，第 一信号质量轮询速率250可以是每2秒一次，第二信号质量轮询速率 265则可以是每500ms—次。信号质量可以用一个或多个无线信号量 度、例如信噪比、帧差错率或接收信号强度量度来确定。举个例子， 移动电话100可以确定第一无线链路210的帧差错率，并且将这个帧 差错率映射成信噪比，然后可以将该信噪比用作信号质量。作为替换， 移动电话100可以使用射频通信单元102来测量笫一接入点220的频 率控制信道(FCCH)，以便产生第一接入点220的接收信号强度指 示符(RSSI)。然后，该移动电话100可以将RSSI经由射频通信单 元102报告给第一接入点220。
接下来，在移动电话100进一步远离第一接入点220而移动到第 三位置270时，该移动电话100确定第一无线链路210的第三信号质 量275。如图所示，这个第三信号质量275低于被设置在预定信号质 量上的切换阈值280。由此，响应于确定第三信号质量275低于切换 阈值280，移动电话100对从第一无线链路210到第二无线链路215 的切换进行处理。在第三位置270上，移动电话100继续使用第二信 号质量轮询速率265，这个轮询速率265高于第一信号质量轮询速率 250。这个较高的轮询速率意味着，移动电话100通常具有更多的时 间来检测到已经穿越了切换阈值280,以及在承受因较差信号质量所 导致的丢失第一无线链路210的风险之前处理到第二无线链路215的 切换。
根据本发明的某些实施例，帧差错率可以作为用于确定切换阈值 280的标准来使用。例如，在某些情况下，如果在帧差错率高于5% 时移动电话100的音频信号质量不能接受，那么根据经验分析，可以 规定将切换阈值280设置为用于典型家庭环境的7dB信噪比，用于典型办公室环境的6dB信噪比，或是用于典型热点环境的5dB信噪比。 第一接入点220和第二接入点225可以提供与诸如无线局域网 (WLAN)和/或蜂窝网络之类的网络的连接。例如，第一接入点220 可以是WLAN接入点，第二接入点225可以包括全球移动系统(GSM ) 移动网络的基站收发信机(BTS)。然后，移动电话100可以通过在 第一接入点220上与WLAN断开连接，并且在第二接入点225上经 由BTS来建立与GSM移动网络的连接，来执行切换处理。
对于根据第一信号质量245来使用第一信号质量轮询速率250 的处理而言，它可以在移动电话IOO正工作于非实时模式中时执行， 例如，它可以在移动电话100与网络相连但是未传送或接收任何实时 语音或视频信号的时候执行。如果移动电话100进入实时模式，例如， 当接收到语音呼叫时，那么移动电话100可以使用第二信号质量轮询 速率265来轮询第一无线链路210的信号质量，其中该轮询速率265 可以是一个恒定的快速轮询速率，例如，每480ms—次。由此，根据 本发明的某些实施例，第一信号质量轮询速率250和第二信号质量轮 询速率265可以自适应地根据多个参数来确定，其中举例来说，该参 数包括接收信号质量、移动电话100的工作模式、移动电话100的剩 余电池电量、移动电话100的可用处理器资源、或是移动电话100的 可用存储器资源。这样做允许移动电话100继续根据当前情况来优化 轮询速率
根据本发明的某些实施例，轮询速率可以是监视无线链路信号质 量和/或向网络报告无线链路信号质量的频率。例如，轮询信号质量的 处理可以包括测量网络接入点的信号强度或是测量与接入点相连的 无线链路的帧差错率。改变轮询速率的自适应轮询处理可以减少所需 要的轮询数量，由此可以通过减少对诸如移动电话100的射频通信单 元102之类的通信模块的使用来提高设备的电池寿命。
参考图3，该一般流程图描述了根据本发明的某些实施例用于处 理设备从第一无线链路到第二无线链路的切换的方法。在步骤305， 确定第一无线链路的第一信号质量。例如，在第一位置240上，移动电话100确定将移动电话100连接到第一接入点220的第一无线链路 210的第一信号质量245。
在步骤310，根据第一信号质量来使用第一信号质量轮询速率。 例如，由于可以使用相对低的轮询速率而不会出现在轮询事件之间丢 失第一无线链路210的很大风险，因此，移动电话100可以根据相对 高的第一信号质量245来使用相对低的第一信号质量轮询速率250。
在步骤315，在使用了第一信号质量轮询速率之后确定第一无线 链路的第二信号质量的，其中第二信号质量低于第一信号质量。例如， 在移动电话100移动到更为远离第一接入点220的第二位置255时， 该移动电话100确定第一无线链路210的第二信号质量260。在移动 电话IOO进一步远离第一接入点220时，第一无线链路210的无线信 号质量将会降低，由此，第二位置255上的第二信号质量260将会低 于第一位置240上的第一信号质量245。
在步骤320,根据第二信号质量来使用第二信号质量轮询速率。 例如，在第二位置255上，移动电话IOO使用高于第一信号质量轮询 速率250的第二信号质量轮询速率265，由此在信号质量降低时提供 更为警觉的信号质量监视和报告。
由此，根据本发明的某些实施例，第一信号质量轮询速率是慢于 第二信号质量轮询速率的。例如，第一信号质量轮询速率可以小于第
二信号质量轮询速率的一半。此外，由于第二信号质量低于根据实验 分析确定的预定阈值，因此，移动电话IOO可以将其轮询速率从第一 信号质量轮询速率250增大到第二信号质量轮询速率265。例如，第 一信号质量轮询速率250可以是每2秒轮询一次，第二信号质量轮询 速率265可以是每500ms轮询一次，而预定阈值则可以是15dB信噪 比。
在步骤325，在使用了笫二信号质量轮询速率之后确定第一无线 链路的第三信号质量，其中笫三信号质量低于切换阈值。例如，在移 动电话100进一步远离第一接入点220而移动到第三位置270时，该 移动电话100确定第一无线链路210的第三信号质量275。如图所示，该第三信号质量275低于被设置在预定信号质量上的切换阈值280。
笫一、第二或笫三信号质量可以使用一个或多个无线信号量度、 例如信噪比、帧差错率或是接收信号强度指示符来确定。例如，移动 电话100可以在位置240、 255、 270上确定第一无线链路210的帧差 错率，并且将这些帧差错率映射成信噪比，然后，将该信噪比分别用 作第一、笫二和第三信号质量245、 260、 275。
在步骤330，响应于确定第三信号质量低于切换阈值，而对从第 一无线链路到第二无线链路的切换进行处理。例如，响应于确定笫三 信号质量275低于切换阈值280，移动电话100对从第一无线链路210 到第二无线链路215的切换进行处理。该切换处理可以包括与第一无 线链路210断开连接，并且连接到第二无线链路215。本领域技术人 员将会理解，该切换处理可以采用不同方式控制，例如，可以通过包 含第一接入点220和第二接入点225的网络基础架构来控制，通过与 网络基础架构协作的移动电话100来控制，或是单独地由移动电话100 控制。
由此，本发明某些实施例的优点包括改进了移动无线i殳备的资 源管理。例如，在诸如移动电话IOO之类的移动设备上执行无线信号 质量的自适应轮询处理，可以减少移动设备上的电池使用率，并且可 以需要较少的可用通信信道带宽。举例来说，当很少发送接收信号强 度指示符(RSSI)报告时，移动电话100的射频通信单元102可以较 低的轮询速率使用较少的电能以及较少的带宽。由此，总的电池寿命 可以提高，尤其是在诸如移动电话、个人数字助理(PDA)和笔记本 计算机之类的资源受限的手持式设备中更是如此。
应该预料到的是，这里描述的本发明的实施例可以包含一个或多 个常规处理器以及独特的存储程序指令，这些程序指令对一个或多个 处理器进行控制，以便结合某些非处理器电路来执行这里描述的某 些、大多数或所有这些用于处理设备从第 一无线链路到第二无线链路 的切换的功能。所述非处理器电路可以包括但不局限于无线电接收 机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电路以及用户输入设备。同样地，这些功能可被理解成是用于处理设备从第一无线链路 到第二无线链路的切换的方法步骤。作为替换，其中的某些或所有功 能也可以由未存储有程序指令的状态机实施，或者在一个或多个专用
集成电路(ASIC)中实施，其中在专用集成电路中每个功能或是某些 功能的某些组合是作为定制逻辑实现的。当然，上述这两种方法的组 合同样是可以使用的。由此，在这里描述了用于这些功能的方法和装 置。此外，还可以预期的是，尽管可能会付出相当多的劳动，并且可 能受到例如可用时间、当前技术以及经济考虑因素的推动而需要做出 众多设计选择，但是对本领域普通技术人员来说，在受到这里所公开 的概念和原理的指导的情况下，他们很容易就能以最少的试验来产生 这种软件指令、程序和IC。
在以上的说明书中已经公开了本发明的具体实施例。但是，本领 域普通技术人员将会了解，在不背离所附权利要求阐述的本发明范围 的情况下，各种修改和变更都是可行的。因此，本说明书和附图应被 视为说明性的而不是限制性的，并且所有这种修改全都应该被包含在 本发明的范围以内。这里给出的益处、优点、问题解决方案以及任何 一个或多个可能产生任何益处、优点、解决方案或是使之更为明显的 要素都不应当被解释成是任何一个或所有权利要求的重要、必要或基 本的特征或要素。本发明仅仅由所附权利要求定义，这些权利要求包 含在本申请的未决过程中的任何修改以及这些权利要求的所有等效 内容。
权利要求
1.一种用于处理设备从第一无线链路到第二无线链路的切换的方法，该方法包括确定第一无线链路的第一信号质量；根据第一信号质量而使用第一信号质量轮询速率；在使用了第一信号质量轮询速率之后，确定第一无线链路的第二信号质量，其中第二信号质量低于第一信号质量；根据第二信号质量而使用第二信号质量轮询速率；在使用了第二信号质量轮询速率之后，确定第一无线链路的第三信号质量，其中第三信号质量低于第二信号质量并且低于切换阈值；以及响应于确定第一无线链路的第三信号质量低于切换阈值，对设备从第一无线链路到第二无线链路的切换进行处理。
2. 根据权利要求l的方法，其中，第一信号质量轮询速率慢于 第二信号质量轮询速率。
3. 根据权利要求l的方法，其中，第一、第二或第三信号质量 是使用信噪比确定的。
4. 根据权利要求l的方法，其中，第一、第二或第三信号质量 是使用帧差错率确定的。
5. 根据权利要求l的方法，其中，第一、第二或第三信号质量 是使用接收信号强度指示符确定的。
6. 根据权利要求l的方法，其中，第一无线链路是连至无线局 域网的无线链路。
7. 根据权利要求l的方法，其中，第二无线链路是连至蜂窝网 络的无线链路。
8. 根据权利要求l的方法，其中，第一信号质量轮询速率或第 二信号质量轮询速率是基于设备的电池电量状态的。
9. 根据权利要求l的方法，其中，所述根据第一信号质量而使用第一信号质量轮询速率的步骤是在设备正工作在非实时模式下的 时候执行的。
10. 根据权利要求l的方法，其中，第一信号质量轮询速率小于第二信号质量轮询速率的一半。
11. 根据权利要求l的方法，其中，第一信号质量轮询速率慢于每两秒一次。
12. 根据权利要求l的方法，其中，第二信号质量轮询速率快于 每半秒一次。
13. 根据权利要求l的方法，其中，第一信号质量轮询速率和第 二信号质量轮询速率是根据多个参数而自适应地确定的，其中该参数 包括接收信号质量、设备的工作模式、设备的剩余电池电量、设备的 可用处理器资源、或者设备的可用存储器资源。
全文摘要
一种通过使用自适应轮询速率来处理设备从第一无线链路到第二无线链路的切换的方法，改善了移动无线设备的资源管理。所述方法包括确定第一无线链路的第一信号质量(步骤305)。根据第一信号质量，使用第一信号质量轮询速率(步骤310)。然后，在使用了第一信号质量轮询速率之后，确定第一无线链路的第二信号质量，其中第二信号质量低于第一信号质量(步骤315)。然后，使用第二信号质量轮询速率(步骤320)。之后，确定第一无线链路的第三信号质量，其中第三信号质量低于第二信号质量并且低于切换阈值(步骤325)。然后，对设备从第一无线链路到第二无线链路的切换进行处理(步骤330)。
文档编号H04L12/28GK101321374SQ20071011022
公开日2008年12月10日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者吴兴昊, 杨亦斌, 柳俊中 申请人:摩托罗拉公司