專利名稱：分布式天線通信系統(tǒng)及越區(qū)切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分布式天線通信系統(tǒng)及越區(qū)切換方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信業(yè)務(wù)幾何式的增長，未來的無線通信系統(tǒng)將主要面臨高傳輸速率及頻譜效率方面的挑戰(zhàn)，這也使得未來無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要得到創(chuàng)新性的改進(jìn)與發(fā)展。同時，隨著信息與通信技術(shù)(ICT)在溫室氣體等空氣污染物排放方面扮演者越來越重要的角色，綠色通信已成為通信技術(shù)發(fā)展的必然，能效已成為了未來無限通信系統(tǒng)的重要評價指標(biāo)。分布式天線系統(tǒng)(DAS)頻譜效率高、系統(tǒng)容量大，因此，近期受到越來越多的研究與應(yīng)用，第三代合作伙伴計劃(3GPP)先進(jìn)長期演進(jìn)(LTE-A)在標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中已經(jīng)引入分布式天線系統(tǒng)技術(shù)，并命名為多點協(xié)作技術(shù)(CoMP)。分布式天線系統(tǒng)最初用于商場、隧道等 通信盲點覆蓋，后續(xù)漸漸被引入到宏小區(qū)、微小區(qū)等場景中的應(yīng)用，同時，基于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)架構(gòu)及分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，很多改進(jìn)型的無線通信系統(tǒng)也先后被提出，如1994年Hwa-JongKim和Jeal-Paul Linnaxtz提出了虛擬小區(qū)(VCN)的概念、2001年北京郵電大學(xué)的陶小峰和張平等提出了群小區(qū)架構(gòu)(Group Cell)、2003年清華大學(xué)的周世東和王京等提出了面向公共接口的分布式無線通信系統(tǒng)(DWCS)，這些小區(qū)的構(gòu)建方法靈活，在一定程度上提高了系統(tǒng)容量以及覆蓋范圍，代表了未來無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)方向。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的分布式天線通信系統(tǒng)抗干擾能力低，移動終端在越區(qū)切換時接入到目標(biāo)小區(qū)的難度大。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高無線通信系統(tǒng)的抗干擾能力，減少移動終端在越區(qū)切換時接入到目標(biāo)小區(qū)的難度。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種分布式天線通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個小區(qū)，每個小區(qū)包括相互連接的中心處理單元和拉遠(yuǎn)天線單元，所述中心處理單元用于執(zhí)行信號處理和無線資源管理，所述拉遠(yuǎn)天線單元用于發(fā)送信號和接收信號。優(yōu)選地，所述拉遠(yuǎn)天線單元包括n組天線，其中一組天線布置在所述小區(qū)的中心，稱為中心天線，另外n-1組天線分別布置在所述小區(qū)各個邊緣的中界點處，稱為邊緣天線，n為大于I的正整數(shù)。優(yōu)選地，布置在所述小區(qū)的中心的天線為全向天線；所述另外n-1組天線為180度天線，且發(fā)送信號和接收信號的方向指向相鄰小區(qū)，信號覆蓋范圍為半圓，所述半圓的直徑為所覆蓋的小區(qū)的半徑。優(yōu)選地，所述中心處理單元和拉遠(yuǎn)天線單元通過光纖或微波鏈路連接。
優(yōu)選地，所述n組天線共享所有的無線資源。優(yōu)選地，所述n組天線為天線陣列，或者，將所述n組天線替換為n個單天線。優(yōu)選地,所述小區(qū)為蜂窩小區(qū),相應(yīng)地，n = 7。本發(fā)明還提供了一種利用所述的系統(tǒng)執(zhí)行越區(qū)切換的方法，包括以下步驟SI、移動終端從小區(qū)BSl的中心移動到其邊緣，此過程中，移動終端保持與小區(qū)BSl的通信鏈路連接；S2、移動終端從小區(qū)BSl的邊緣移動到相鄰小區(qū)BS2的邊緣，此過程中移動終端保持同時與小區(qū)BS1、BS2的通信鏈路連接；S3、移動終端從小區(qū)BS2的邊緣移動到其中心，此過程中移動終端保持同時與小 區(qū)BS1、BS2的通信鏈路連接，移動到B2S中心后斷開與小區(qū)BSl的通信鏈路連接。優(yōu)選地，移動終端從小區(qū)BSl的邊緣移動到相鄰小區(qū)BS2的邊緣的過程中發(fā)生小區(qū)內(nèi)切換。優(yōu)選地，移動終端從小區(qū)BSl的邊緣移動到相鄰小區(qū)BS2的邊緣的過程中，當(dāng)移動終端處于此相鄰的兩個小區(qū)的邊緣同時覆蓋的位置時，移動終端同時由所述兩個小區(qū)共同服務(wù)，移動終端所在的小區(qū)為主小區(qū)，另一小區(qū)為輔小區(qū)，移動終端所處的位置按照如下原則判斷當(dāng)移動終端接收到的中心天線的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度減去其所接收到的邊緣天線的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度所得的差值小于預(yù)設(shè)閾值時，判斷所述移動終端處于所述兩個小區(qū)的邊緣同時覆蓋的位置。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點通過將180度天線應(yīng)用到無線通信技術(shù)中從而構(gòu)建出一種協(xié)作式180度天線分布式通信系統(tǒng)，由于本小區(qū)的180度拉遠(yuǎn)天線服務(wù)于相鄰小區(qū)邊緣用戶，本小區(qū)在對小區(qū)內(nèi)移動終端進(jìn)行資源調(diào)度時能夠清楚相鄰小區(qū)邊緣用戶的資源占用情況，因此，可以有效避免小區(qū)間干擾，提高無線通信系統(tǒng)的抗干擾能力。同時，移動終端在越區(qū)時，由于移動終端在當(dāng)前服務(wù)小區(qū)邊緣時，已經(jīng)開始由下一個接入小區(qū)的拉遠(yuǎn)天線服務(wù)，因此，可以減少移動終端在越區(qū)時接入到目標(biāo)小區(qū)的難度，減少越區(qū)切換次數(shù)，提高系統(tǒng)容量。


圖I是兩組方向相反的180度天線陣列角度增益圖；圖2是本發(fā)明的⑶SAS中小區(qū)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的⑶SAS中的小區(qū)覆蓋示意圖；圖4是本發(fā)明的⑶SAS中，越區(qū)切換過程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明利用180度天線提出了一種新的分布式無線通信系統(tǒng)，本發(fā)明中稱為協(xié)作式 180 度天線分布式通信系統(tǒng)(Cooperative Distributed Semi-directional AntennaSystem, CDSAS)。
在⑶SAS的小區(qū)中，信號處理、無線資源管理等過程和無線電信號接收/發(fā)送過程完全分開，由不同的獨立單元專門處理，中心處理單元執(zhí)行信號處理、無線資源管理，無線電信號接收/發(fā)送的處理由拉遠(yuǎn)天線單元完成，拉遠(yuǎn)天線單元包括全向天線或180度天線(可以為單天線也可以為天線陣列)，如圖I所示是2組方向相反的180度天線陣列角度增益圖。其中，中心處理單元布置于小區(qū)的中心，I個全向天線布置于小區(qū)中心,稱為中心天線，6個180度天線布置于小區(qū)邊緣的中界點處，稱為邊緣天線，180度天線的發(fā)送信號和接收信號的方向指向相鄰小區(qū)，信號覆蓋范圍為半圓，所述半圓的直徑為所覆蓋的小區(qū)的半徑，如圖2所示。另外，所述中心處理單元和拉遠(yuǎn)天線單元通過光纖或微波鏈路連接，所有天線共享所有頻率資源。在⑶SAS相鄰的多個小區(qū)中，當(dāng)移動終端處于不同的地理位置時，移動終端可以與單個或者多個小區(qū)進(jìn)行通信，其中，在與多個小區(qū)進(jìn)行通信時，這些小區(qū)采用同一套頻率資源。當(dāng)移動終端所處位置被多個小區(qū)覆蓋時，該移動終端即與多個小區(qū)進(jìn)行通信，并且各小區(qū)在通信時所采用的天線為覆蓋該區(qū)域的全向天線或者180度天線。當(dāng)移動終端從本小區(qū)移動到相鄰小區(qū)時，移動終端首先通過相鄰小區(qū)的180度天 線接入，當(dāng)移動終端完全移動到相鄰小區(qū)，并且超出先前小區(qū)180度邊緣天線的覆蓋區(qū)域時，移動終端才與之前的小區(qū)斷開連接。在⑶SAS相鄰的多個小區(qū)中，當(dāng)移動終端處于相鄰小區(qū)邊緣覆蓋位置時，移動終端所在的小區(qū)為主小區(qū)，其他小區(qū)為輔小區(qū)。當(dāng)移動終端處于相鄰兩小區(qū)邊緣覆蓋位置時，該移動終端同時由這兩個小區(qū)共同服務(wù)；當(dāng)移動終端處于相鄰三個小區(qū)邊緣覆蓋位置時，該移動終端可由三個小區(qū)服務(wù)。其中，移動終端所處位置的判斷，可按照接收到的中心天線和邊緣天線的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度(RSRP)決定，當(dāng)移動終端接收到的中心天線導(dǎo)頻信號強(qiáng)度減去邊緣天線導(dǎo)頻信號強(qiáng)度小于某個閾值時，該移動終端處于該兩小區(qū)的邊緣覆蓋位置；兩小區(qū)服務(wù)或三小區(qū)服務(wù)的具體通信技術(shù)方案可為協(xié)作多點技術(shù)。如圖2所示，UE1由BSl和BS2共同服務(wù)，其中BSl為主小區(qū)，服務(wù)天線為中心天線A1, BS2為輔小區(qū)，服務(wù)天線為邊緣天線Au2 ；UE2由BS1、BS2和BS3共同服務(wù)，其中BSl為主小區(qū)，服務(wù)天線為A1, BS2、BS3為輔小區(qū)，服務(wù)天線分別為AU2、Au30 BS1、BS2、BS3在本發(fā)明中既代表小區(qū)，也可以代表小區(qū)中的基站。在⑶SAS系統(tǒng)架構(gòu)中，單小區(qū)的覆蓋區(qū)域定義為中心天線及所有拉遠(yuǎn)邊緣天線的服務(wù)區(qū)域，共分為三種類型小區(qū)中心、本小區(qū)邊緣和相鄰小區(qū)邊緣。單小區(qū)的覆蓋區(qū)域被擴(kuò)展，但多個小區(qū)實際總覆蓋的區(qū)域并沒有增加。如圖3所示，左圖中有陰影區(qū)域為BSl的小區(qū)覆蓋區(qū)域，其小區(qū)邊緣和相鄰小區(qū)邊緣由多個小區(qū)共同覆蓋，所以BSl BS7的實際總覆蓋并沒有增加。右圖為左圖中虛線框的放大圖。在⑶SAS中，當(dāng)移動終端從一個小區(qū)移動到相鄰小區(qū)時，移動終端通過相鄰小區(qū)的拉遠(yuǎn)邊緣天線接入到相鄰小區(qū)，在移動終端從本小區(qū)邊緣移動到相鄰小區(qū)邊緣的過程中經(jīng)過小區(qū)內(nèi)切換過程保持與兩小區(qū)的通信鏈路連接，最終當(dāng)移動終端移動到相鄰小區(qū)的中心小區(qū)時斷開與本小區(qū)的通信鏈路，從而完成越區(qū)切換。CDSAS中，越區(qū)切換過程如圖4所示，移動終端在進(jìn)行越區(qū)切換時整體表現(xiàn)為先接入下一個小區(qū)，再斷開上一個小區(qū)通信鏈路連接，從接入到斷開的過程中，由兩小區(qū)共同服務(wù)，移動終端同時保持與兩小區(qū)的通信鏈路連接。詳細(xì)通信過程總共分為三個過程第一，當(dāng)移動終端從BSl的小區(qū)中心移動到BSl的小區(qū)邊緣時，UE準(zhǔn)備接入BS2，在接入過程中，移動終端保持與BSl的通信鏈路不中斷，此過程中服務(wù)天線單元集合由A1變?yōu)锳1和Au2 ;第二，當(dāng)移動終端從BSl的小區(qū)邊緣移動到BS2的小區(qū)邊緣時，BSl和BS2都發(fā)生小區(qū)內(nèi)切換(由各小區(qū)中心處理單元完成)，BSl的服務(wù)天線單元從A1切換至A2,5，BS2的服務(wù)天線單元從Au2切換至A2 ;第三，當(dāng)移動終端從BS2的小區(qū)邊緣移動到BS2的小區(qū)中心時，移動終端斷開與BSl之間的通信連路，同時保持與BS2的通信不中斷，此過程中服務(wù)天線集合從A2,5和A2變?yōu)锳2。由以上實施例可以看出，本發(fā)明通過將180度天線應(yīng)用到無線通信技術(shù)中從而構(gòu)建出一種協(xié)作式180度天線分布式通信系統(tǒng)，能夠提高無線通信系統(tǒng)的抗干擾能力，減少移動終端在越區(qū)時接入到目標(biāo)小區(qū)的難度，減少越區(qū)切換次數(shù)，提高系統(tǒng)容量。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種分布式天線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個小區(qū)，每個小區(qū)包括相互連接的中心處理單元和拉遠(yuǎn)天線單元，所述中心處理單元用于執(zhí)行信號處理和無線資源管理，所述拉遠(yuǎn)天線單元用于發(fā)送信號和接收信號。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述拉遠(yuǎn)天線單元包括n組天線，其中一組天線布置在所述小區(qū)的中心，稱為中心天線，另外n-1組天線分別布置在所述小區(qū)各個邊緣的中界點處，稱為邊緣天線，n為大于I的正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，布置在所述小區(qū)的中心的天線為全向天線；所述另外n-1組天線為180度天線，且發(fā)送信號和接收信號的方向指向相鄰小區(qū)，信號覆蓋范圍為半圓，所述半圓的直徑為所覆蓋的小區(qū)的半徑。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中心處理單元和拉遠(yuǎn)天線單元通過光纖或微波鏈路連接。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述n組天線共享所有的無線資源。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述n組天線為天線陣列，或者，將所述n組天線替換為n個單天線。
7.如權(quán)利要求2、3、5、6中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述小區(qū)為蜂窩小區(qū)，相應(yīng)地，n = 7。
8.一種利用權(quán)利要求I 7中任一項所述的系統(tǒng)執(zhí)行越區(qū)切換的方法，其特征在于，包括以下步驟 51、移動終端從小區(qū)BSl的中心移動到其邊緣，此過程中，移動終端保持與小區(qū)BSl的通信鏈路連接； 52、移動終端從小區(qū)BSl的邊緣移動到相鄰小區(qū)BS2的邊緣，此過程中移動終端保持同時與小區(qū)BS1、BS2的通信鏈路連接； 53、移動終端從小區(qū)BS2的邊緣移動到其中心，此過程中移動終端保持同時與小區(qū)BS1、BS2的通信鏈路連接，移動到B2S中心后斷開與小區(qū)BSl的通信鏈路連接。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，移動終端從小區(qū)BSl的邊緣移動到相鄰小區(qū)BS2的邊緣的過程中發(fā)生小區(qū)內(nèi)切換。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，移動終端從小區(qū)BSl的邊緣移動到相鄰小區(qū)BS2的邊緣的過程中，當(dāng)移動終端處于此相鄰的兩個小區(qū)的邊緣同時覆蓋的位置時，移動終端同時由所述兩個小區(qū)共同服務(wù)，移動終端所在的小區(qū)為主小區(qū)，另一小區(qū)為輔小區(qū)，移動終端所處的位置按照如下原則判斷當(dāng)移動終端接收到的中心天線的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度減去其所接收到的邊緣天線的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度所得的差值小于預(yù)設(shè)閾值時，判斷所述移動終端處于所述兩個小區(qū)的邊緣同時覆蓋的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，開了一種分布式天線通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個小區(qū)，每個小區(qū)包括相互連接的中心處理單元和拉遠(yuǎn)天線單元，所述中心處理單元用于執(zhí)行信號處理和無線資源管理，所述拉遠(yuǎn)天線單元用于發(fā)送信號和接收信號。本發(fā)明還提供了一種利用該系統(tǒng)進(jìn)行越區(qū)切換的方法。本發(fā)明通過將180度天線應(yīng)用到無線通信技術(shù)中從而構(gòu)建出一種協(xié)作式180度天線分布式通信系統(tǒng)，能夠提高無線通信系統(tǒng)的抗干擾能力，減少移動終端在越區(qū)時接入到目標(biāo)小區(qū)的難度，減少越區(qū)切換次數(shù)，提高系統(tǒng)容量。
文檔編號H04W16/24GK102752766SQ20121018370
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者劉雅, 唐智靈, 張平, 王達(dá), 羅成金, 許曉東, 陳鑫, 陶小峰 申請人:北京郵電大學(xué)