基于位置矩阵的用户设备频带扫描的制作方法

背景技术：

本文中提供的背景技术描述是为了大体上呈现本公开的上下文。在此背景技术部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能原本不具有作为现有技术的资格的描述的各方面既不明确地也不隐含地被认作是针对本公开的现有技术。

通过无线网络通信的电子装置必须评估什么网络可供用于连接。此外，电子装置必须确定是否可获得比使用中的网络更有利的网络。例如，支持蜂窝和wifi连接的移动装置在广域蜂窝网络上操作时可连续扫描查找可用的wifi网络。当优选的wifi网络可用时，移动装置可从蜂窝网络切换到wifi网络。

技术实现要素：

在实施例中，一种移动电子装置可在由多于一个网络覆盖的地理区域中操作，所述多于一个网络在不同频带中操作。一个网络可能提供例如半径约几公里的相对广域覆盖范围。另一网络可能提供仅数百米的覆盖半径但可提供显著更快的连接速度，并且从性能角度看，表示更合需要的网络。然而，电子装置要确定对较小覆盖区域网络的连接是否可用可能需要频繁检查该网络的无线电频带，即使在统计上处于覆盖区域中的机率相对较小也如此。结果可能是，大量能量消耗可能投入于确定更合需要的网络是否可用。因需要与较小覆盖范围网络相关联的无线电装置频繁地通电以检查该频带中的信号，这种频繁检查对移动单元的电池寿命有负面影响。

通过经由更广覆盖区域网络向电子装置发送地理指示符，可减少盲目检查信号的需要，并相应地增加电池寿命。这些地理指示符描述较小覆盖区域网络信号可用的位置。这样，电子装置可仅在其处于或即将进入指定覆盖区域时才激活对应的无线电装置。地理指示符可呈具有指定中心和半径的圆形形式，或呈具有地理坐标顶点的多边形等形状的形式。

附图说明

仅出于说明的目的，各图描绘了优选实施例。所属领域的技术人员可从以下论述中容易地认识到，在不脱离本文描述的原理的情况下，可使用在本文中示出的结构和方法的替代实施例。

图1是根据本公开的在具有不同覆盖区域的两个频带中操作的电子装置的实施例的系统图示；

图2是根据本公开的在具有不同覆盖区域的两个频带中操作的电子装置的另一实施例的系统图示；

图3是根据本公开的在具有不同覆盖区域的两个频带中操作的电子装置的第三实施例的系统图示；

图4是根据本公开的受限空间覆盖区域描述的图示；

图5是根据本公开的另一受限空间覆盖区域描述的图示；

图6是根据本公开的被配置成用于在双频带无线电系统中操作的基站的框图；

图7是根据本公开的被配置成用于在双频带无线电系统中操作的电子装置的框图；

图8是在图1到5中所示的双频带系统中操作电子装置的方法的流程图；以及

图9是在图1到5中所示的双频带系统中操作基站的方法的流程图。

具体实施方式

一段时间以来，电子装置能够在具有不同覆盖区域的频带上通信。例如，一些蜂窝电话在授权广播频率上以及通过较小覆盖范围wifi网络操作。然而，电子装置可能几乎毫无搜索间隔地重复搜索两个频带的合适网络。此搜索需要在两个频带中操作的无线电装置监测信号，所述信号来自可与之建立通信的基站或接入点。在一些情况下，电子装置可能例如基于成本、安全或数据速率而偏好一个网络而非另一网络，使得尽管一个频带上的信号强度充足，但会优选在另一频带上操作。此外，搜索可能需要电子装置以较高功率电平传送以尝试定位额外频带，这可进一步耗竭电子装置上的电源。

图1示出根据本公开的支持在具有覆盖区域的双频带通信系统中操作的电子装置102的操作的系统100。在此示范性实施例中，第一基站104可具有由中心点x1、y1限定并具有第一半径108的覆盖区域106。第一基站104可包括支持通过在第一频带下操作的无线电装置与电子装置102通信的第一无线电装置。第二基站110可具有大体上由中心点p1、p2和半径114限定的覆盖区域112。第二基站110可具有支持在第二频带上与电子装置102通信的第二无线电装置。尽管任何无线电系统的覆盖区域可因地形和其它条件而改变，但在各种实施例中，与第二基站110相比，第一基站104的无线电装置可在较低功率下操作和/或可具有受限覆盖区域。

在电子装置102处于第二(较大)覆盖区域中并与第二基站110通信时，第二基站110可将第一覆盖区域106的描述符发送到电子装置102。如此处所示，描述符可呈位置和半径形式，或可以是个别点或位置，或呈其它预定格式，如下文进一步论述。

如图1中所示，电子装置102可从覆盖区域112中仅由第二基站110覆盖的一部分移动到由第一基站104和第二基站110两者覆盖的区域。电子装置102中的位置装置，例如gps接收器，可提供由电子装置102用以标识电子装置102何时处于如描述符标示的第一覆盖区域106中的信息。当电子装置102确定与第一基站104的通信应可用时，电子装置102中的电源管理单元可启用与第一基站110通信的无线电装置，然后尝试联系第一基站104。在进行联系之后，任何正在进行的与电子装置102的通信可从第二基站110切换到第一基站104。

在一些实施例中，第一基站104和第二基站110可共址，而在其它实施例中，如此处所示，两个基站104、110可在不同位置。在许多情况下，第一覆盖区域106可包含在第二覆盖区域112中，但如图2所示，这并非必要。如图1的实施例中所示，第一覆盖区域106可被第二覆盖区域112完全涵盖。即，电子装置102可在第一频带上操作时的任何时间在第二频带上操作。

图2示出位置矩阵频带扫描的另一实施例，其中覆盖区域106和112未重叠。在此类实施例中，尽管电子装置102在离开覆盖区域112之后仅可连接到第一基站104，但第二基站110仍可传送第一基站104的覆盖区域106的描述符。

位置矩阵频带扫描的另一实施例可在图3中示出。此处，第一基站104的覆盖区域106可仅部分重叠第二覆盖区域112。如上，即使电子装置102在与第一基站104通信时可能离开了覆盖区域112，第二基站110也可提供对第一覆盖区域106的描述。图3还示出在一些实施例中，描述符可能不呈如上所示的中心点和半径形式，而是可呈多边形的角坐标形式。尽管所示多边形具有四个角，但有效描述符可具有多于二的任何数目的点。例如，可存在其中覆盖区域106的形状因地形或城市峡谷而可能极不规律的区域。

位置矩阵频带扫描所支持的另一架构可在图4中示出。在此图示中，可在体积方面描述第一基站104(为了清楚起见，未在图4中示出)的覆盖区域120。覆盖区域120可通过具有角c1到c8的形状描述。这些角可在一般意义上表示其中覆盖范围可用的房间或多个房间的形状。例如，一些极高频率的信号可能会被预应力混凝土墙阻挡，使得覆盖范围可能限于视距。在一个实施例中，可通过用于地理经纬度的x、y坐标来描述角。z坐标可以是高度。在图5中所示的类似实施例中，可在三维位置和半径方面表达覆盖区域122。例如，第一基站104可具有允许基于缺少位置和天线类型的障碍计算覆盖范围的输出信号功率电平。

图6示出根据本公开的基站110的示范性框图。基站110可包括与存储器132通信的处理器130。存储器132可包括操作系统和公用程序134，所述操作系统和公用程序用于管理基站的操作，包括启动、存储器管理、通信、错误处理、软件更新等。存储器132还可存储可执行指令136和数据144。

基站110可具有在一定频带下操作的无线电装置150，所述频带提供比第一基站104使用的另一频带的覆盖区域大的覆盖区域112。例如，基站110可在700mhz频率范围中的频带中操作，覆盖半径114多达7公里。在许多现有技术系统中，广域覆盖范围由在高达2.5ghz下操作但具有类似覆盖区域的类似频带无线电装置的重叠网络提供。4glte是此类示例。在此类系统中，电子装置102可在其从另一基站获得更强信号时告知一个基站，使得可执行基站之间的切换。

然而，在新5g(第五代蜂窝)标准中，低频带的混合系统(例如700mhz基站)可与在大约50ghz的频带中操作的毫米波无线电装置互混。取决于地形和其它障碍，这些所谓的nr(新无线电)无线电装置可能具有500米或更少的覆盖半径。不同于先前系统，5g实施方案混合这些具有显著不同的覆盖区域的频带。如上文所论述，这种覆盖区域上的不匹配可能导致操作这些不同频带的电子装置102的电池寿命缩减，仅仅因为电子装置102即使可能不在nr覆盖区域106、120、122附近也可能需要不断激活其nr无线电装置以搜索信号。

基站110还可包括用于路由来自陆上开关装置(未描绘)的业务的网络接口152。网络接口152还可与外部数据源154通信，如下文进一步论述。

可执行指令136可包括用于基于位置矩阵的频带扫描的各种模块或例程。例如，在实施例中，存储器132可包括坐标传送模块138、覆盖范围检测模块140和覆盖范围计算模块142。数据144可包括第一基站104的覆盖区域106的覆盖范围坐标146或描述符。数据144还可包括具有与第二基站110的覆盖区域相比较小的覆盖区域的其它基站(未描绘)的覆盖范围坐标148。

坐标传送模块138可负责确定电子装置102何时处于基站110的覆盖区域112中并将一个或多个较小覆盖区域106的坐标传送到电子装置102。如上文所论述，如果存在的话，覆盖区域106可能仅部分处于基站自身的覆盖区域112内。坐标传送可作为数据通过广播信道进行，或可在带宽准许时通过控制信道传送。

另一代码模块可以是覆盖范围检测模块140。覆盖范围检测可涉及在电子装置102切换到第一基站104或从第一基站104切换出来时从电子装置102接收位置信息。此位置信息可在覆盖范围计算模块142处与来自其它装置的位置信息组合以形成限定覆盖范围边界106、120、122的点的轨迹。接着，可相应地更新坐标数据146。尤其在其中一些大气条件、临时构造等可能影响广播范围的毫米波系统的情况下，更新的位置信息可能非常有用。在另一实施例中，可在基站110处从外部数据源154接收覆盖范围坐标146。基站110可将来自电子装置102的关于覆盖范围边界的位置信息提供到外部数据源154以用于优化覆盖区域106的描述符。在其它实施例中，覆盖范围坐标146可通过安装第一基站104时的勘测来确定，或可独立于电子装置102的实时使用而单独更新。

电子装置102的实施例可在图7中示出。电子装置102可以是蜂窝电话、平板电脑、笔记本电脑等。在其它情况下，电子装置102可以是越发依赖于网络连接性的许多项目中的任一种，例如车辆或物联网(iot)装置。

电子装置102可包括处理器160和存储器162，所述存储器包括操作系统和公用程序164、可包括本机的和下载的应用的可执行代码166以及数据存储器168。数据存储器168可包括小覆盖区域频带的覆盖范围信息，例如上文所描述的坐标或描述符。

电子装置102还可包括本身可并入有显示器172和键盘或触摸屏等输入装置174的用户接口170。用户接口170可用于向用户提供关于第一频带的可用性和/或活动的信息。例如，在5g网络中，视觉或听觉指示器可在电子装置102在5g毫米波小区上操作时发送信号。在另一示例中，当用户接近5gnr小区时，可通过显示器172显示地图，向用户示出nr小区的位置以及用户的位置。这样，如果nr小区提供所要性能或成本益处，则用户可决定是否移到nr小区。

位置单元176可包括gps接收器，但还可依赖小区信号塔三角测量、wifi定位(wps)或其它位置技术。不同于当前公开的系统，wifi定位可能需要移动装置不断监测wifissid和mac地址并使用那些地址结合外部数据库来从wifi接入点的位置推断装置的位置。可能需要移动装置以可能很大的电池寿命代价来重复不断地寻找和标识wifi接入点。

电子装置102可具有至少两个无线电单元。第一无线电装置180可在对应于第一基站104的频带下操作。在5g示例中，这可以是在大约50ghz的范围中操作的毫米波无线电装置。第二无线电装置182可在较低频率下操作，例如在大约700mhz、上至约2700mhz等更常规4g频带中操作。当然，也可存在其它无线电装置，包括蓝牙、wifi、nfc或更多。

电源管理器178可基于操作模式来控制递送到电子装置102中的各种装置的电力，以便使电池寿命最大化。例如，当电池电量低时，电源管理器178可减小显示器172的亮度。在当前示例中，电源管理器178可在处理器160确定电子装置102不处于很可能覆盖的地理区域中时关断第一无线电装置180。关断电力的此结论可基于对以下方面的分析：存储在数据存储器168中的覆盖范围坐标，以及基于来自位置单元176的信息的电子装置102的当前位置。当确定电子装置102处于或很可能将进入高频带下的覆盖区域106时，电源管理器178可激活第一无线电装置180，使得可发起建立与第一基站104的通信的尝试。

为了方便和易于理解，简化了上文所示示例。应理解，很可能有广域覆盖范围和小区域覆盖范围的更复杂布置，包括：具有相对小的覆盖区域的多个高频小区处于一个覆盖区域112中，或小区域覆盖范围与大覆盖区域边界重叠。

图8是在双频带无线环境中操作电子装置102的方法200的流程图。在实施例中，电子装置102可具有在50到60ghz频带中操作的高频无线电装置180。电子装置102还可具有在例如700mhz与2700mhz之间的一个或多个常规蜂窝频带中操作的低频无线电装置182。

在框202处，可产生第一基站104的覆盖区域106的描述符。描述符可呈二维或三维地理坐标形式，如上文所论述，但还可通过咖啡店的地址等位置进行描述。在一个实施例中，描述符可由初始覆盖范围勘测产生。在另一实施例中，可通过观测进入和离开覆盖区域106的电子装置来产生和/或优化描述符。覆盖区域106的这种观测可从电子装置102转送到基站110。在其它实施例中，电子装置102在处于覆盖范围内时的位置可被转送到基站104。在任一情况下，覆盖区域106内的点的轨迹可允许随着时间推移生成覆盖区域106的准确描述符。

在框204处，电子装置102可接收描述符并将其存储在数据存储器168中。在框204处接收到描述符之前或之后，在框206处，电子装置102可将第一无线电装置180置于低功率或关闭模式，所述第一无线电装置即被配置成结合较小覆盖区域基站104使用的无线电装置。在实施例中，电源管理器178可使第一无线电装置180断电。

在框208处，代码模块166可使用来自位置单元176的数据在覆盖区域106的描述符与电子装置102的实际位置之间进行周期性比较。在一个实施例中，此检查可以是一分钟一次。在另一实施例中，代码模块166可在与覆盖区域106的当前接近度以及电子装置102的方向和速度方面使用更复杂的方法和因子来确定对接近覆盖区域的检查频率。例如，如果速度和方向预测指示覆盖区域106可能在附近或将接近，则位置检查的频率可增大。反之，由于甚至进行位置比较也需要一些电力，因此在附近没有覆盖区域106时，位置比较的频率可减小。

当在框208处的比较指示附近没有覆盖区域106时，第一无线电装置可维持在低功率状态，并且继续框206处的执行。当在框208处的比较指示电子装置102接近或处于覆盖区域106内时，在框210处，电源管理器178可激活第一无线电装置180，使得可遵循通信协议以建立与相关联基站104的数据通信。

在框212处，可继续与第一基站104的通信。当该通信停止并且电子装置102不再处于第一覆盖区域106中时，可选取框212的‘是’分支到框214。通常结合通信切换到第二基站110，电子装置102可对第一无线电装置180解除激活或断电。任选地，在框216处，电子装置102可向第二基站110发送位置数据，指示电子装置102失去第一基站104的覆盖范围的位置。或者，电子装置102可按常规转送第一基站105的信号强度以及位置数据，使得可产生覆盖区域106的更稳健地图。在任何情况下，从电子装置102接收的数据可供第二基站110或外部数据源154用于根据需要更新第一覆盖区域106的覆盖范围描述符。可继续框206处的执行，并且重复过程。

图9可以是操作在覆盖区域112中广播的基站110以及在较小覆盖区域106中广播的基站104的方法240的流程图。在框242处，可捕获基站104的覆盖区域106的描述符。如上文所论述，此过程可使用若干静态和动态方法中的任一种。在框244处，可将覆盖区域106的描述符存储在基站110处，例如在存储器144中。

在框246处，基站110可将覆盖区域106的描述符发送到电子装置102。上文已论述电子装置对描述符的使用。取决于电子装置102具有结合较小覆盖区域基站104操作的能力，可确定是否将描述符发送到电子装置102。任选地，在框248处，基站110可从电子装置102接收位置指示符。位置指示符可对应于电子装置102在失去与基站104的通信时的位置，所述位置指示覆盖区域106的边界。

本发明的各种技术方面可包括以下中的一个或多个。

1.一种改进双频带无线环境中的性能的系统，所述系统包括：

第一基站，其在具有第一覆盖区域的第一频带下操作；

第二基站，其在具有第二覆盖区域的第二频带下操作，所述第二频带低于所述第一频带，并且所述第二覆盖区域大于所述第一覆盖区域，所述第二基站包括：

站存储器，其存储可执行指令和数据，所述数据包括所述第一覆盖区域的描述符；

站处理器，其执行存储在所述站存储器中的指令；以及

网络接口，其在所述第二频带下发送和接收数据；以及

电子装置，其包括：

装置存储器；

第一无线电装置，其使用所述第一频带与所述第一基站通信；

第二无线电装置，其使用所述第二频带与所述第二基站通信，其中所述电子装置通过所述第二无线电装置接收所述第一覆盖区域的所述描述符，所述第一覆盖区域的所述描述符存储在所述装置存储器中；

位置单元，其确定所述电子装置的地理位置；以及

电源控制单元，其耦合到所述位置单元，所述电源控制单元在所述电子装置处于由所述第一覆盖区域的所述描述符指示的所述第一覆盖区域内时激活所述第一无线电装置。

2.根据方面1的系统，其中当在所述第一频带上操作时，所述电子装置报告其位置，所述位置用于确定所述第一覆盖区域。

3.根据方面1到2的系统，其中在失去来自所述第一基站的信号时，所述电子装置报告其位置，所述位置用于确定所述第一覆盖区域。

4.根据方面1到3的系统，其中在失去来自所述第一基站的信号时，所述电子装置通过所述第二频带报告其位置。

5.根据方面1到4的系统，其中所述第一覆盖区域被所述第二覆盖区域完全涵盖。

6.一种基站，其结合在第一频带下操作并具有第一覆盖区域的第一基站用于双频带通信系统中，所述基站包括：

无线电装置，其在第二频带下操作，所述第二频带低于所述第一频带并且具有大于所述第一基站的覆盖区域，所述无线电装置与可在所述第一频带或所述第二频带上操作的电子装置通信；

处理器，其耦合到所述无线电装置以结合所述电子装置发送和接收数据；以及

存储器，其存储数据和可执行指令，所述数据包括描述所述第一基站的覆盖区域的地理坐标，所述可执行指令使所述基站将描述所述第一基站的所述覆盖区域的所述地理坐标传送到所述电子装置以供所述电子装置用于确定所述第一基站的可接入性。

7.根据方面6的基站，其中所述可执行指令还使所述基站捕获所述电子装置的对应于所述电子装置与所述第一基站通信的位置。

8.根据方面6到7的基站，其中响应于捕获所述电子装置与所述第一基站通信的位置，所述可执行指令使描述所述第一基站的所述覆盖区域的所述地理坐标更新。

9.根据方面6到8的基站，还包括提供与数据源的通信的网络接口，所述基站通过所述网络接口将所述第一基站的所述覆盖区域的所述地理坐标传达到所述数据源。

10.根据方面6到9的基站，其中响应于捕获所述电子装置的对应于所述电子装置不与所述第一基站通信的位置，所述可执行指令使描述所述第一基站的所述覆盖区域的所述地理坐标更新。

11.根据方面6到10的基站，还包括与数据源通信的网络接口，所述数据源提供描述所述第一基站的所述覆盖区域的所述坐标。

12.一种电子装置，其结合在第一频带下操作并具有第一覆盖区域的第一基站以及在第二频带下操作的具有第二覆盖区域的第二基站用于双频带通信系统中，所述电子装置包括：

第一无线电装置，其在第一频带下操作；

第二无线电装置，其在第二频带下操作；

位置单元，其提供所述电子装置的位置；

存储器，其存储数据和可执行指令；

电源管理单元，其选择性地控制至少所述第一无线电装置的电力；以及

处理器，其耦合到所述第一无线电装置、所述第二无线电装置、所述位置单元和所述存储器，所述处理器响应于指令而进行以下操作：

接收和存储在所述第一频带下操作的第一基站的覆盖区域的描述符；

通过所述位置单元基于所述第一基站的所述覆盖区域的所述描述符来确定所述电子装置处于所述第一基站的覆盖区域中；以及

使所述电源管理单元向所述第一无线电装置供电。

13.根据方面12的电子装置，其中所述可执行指令还使所述处理器向所述第二基站通知所述第一无线电装置接通并与所述第一基站通信。

14.根据方面12到13的电子装置，其中其它可执行指令使所述处理器：

通过监测所述第一基站的信号强度并比较所述电子装置的位置与所述覆盖区域的所述描述符来确定所述第一覆盖区域的更新的覆盖范围边界。

15.根据方面12到14的电子装置，其中其它可执行指令使所述处理器：

在确定所述电子装置的所述位置与所述覆盖区域的所述描述符之间不匹配时将所述位置传送到所述第一基站或第二基站中的一个。

16.根据方面12到15的电子装置，其中所述覆盖区域的所述描述符是地理点和半径。

17.根据方面12到16的电子装置，其中所述覆盖区域的所述描述符还包括所述地理点的高度。

18.根据方面12到17的电子装置，其中所述覆盖区域的所述描述符是描述多边形的地理点。

19.根据方面12到18的电子装置，其中所述覆盖区域的所述描述符包括描述所述多边形的所述地理点的至少一部分的高度。

20.一种在双频带无线环境中操作电子装置的方法，所述方法包括：

在电子装置处接收在第一频带下操作的第一基站的覆盖区域的描述符，所述描述符是通过所述电子装置中的第二无线电装置接收的，所述第二无线电装置与在不同于所述第一基站的频带中操作的第二基站通信；以及

确定所述电子装置处于由所述覆盖区域的所述描述符指示的所述覆盖区域中；以及

响应于确定所述电子装置处于所述覆盖区域中，在所述电子装置处激活在所述第一频带下操作的第一无线电装置。

上文所描述的系统和方法的至少一个技术效果是电子装置102的电力节省，这通过不出于轮询以查看第一基站104是否处于范围中的目的而使第一无线电装置180通电来实现。在5g实施例的情况下，另一技术效果是，当因附近没有nr基站而不存在可能的连接时，来自轮询与nr无线电装置的连接的电子装置的毫米波干扰得以减小。另一技术效果是，基于来自电子装置开始以及结束与nr基站的通信的实时反馈而实时更新nr基站的覆盖范围描述符。将此数据保存在另一频带上的基站110处的能力使得此类信息的捕获更稳健，因为例如4g基站110的较宽范围实现对nr覆盖范围边缘的位置的更稳健报告。

当前系统和方法可使系统操作者以及电子装置102的用户受益。系统操作者可因明确限定的nr无线电覆盖区域而提高整个系统性能，以及因电池寿命的增加而提高客户满意度，电池寿命的增加通过使电子装置102的无线电装置180仅在连接机率极高时才通电来实现。装置用户可在处于覆盖区域106时受益于提高的电池寿命，同时仍享有高性能nr无线电装置的益处。

仅出于说明的目的，各图描绘了优选实施例。所属领域的技术人员将从所附论述中容易地认识到，在不脱离本文描述的原理的情况下，可使用在本文中示出的结构和方法的替代实施例。

在阅读本公开后，所属领域的技术人员将通过本文公开的原理了解本文中描述的系统和方法的额外替代结构设计和功能设计。因此，虽然已示出和描述了特定实施例和应用，但应理解，所公开的实施例不限于本文中公开的精确构造和部件。在不脱离任何所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可对本文公开的系统和方法的布置、操作和细节做出各种修改、改变和变化，这对于所属领域的技术人员来说是显而易见的。