[發明專利]基于智能天線的移動臺切換基站的方法

有效

• 申請號: 200810055982.9
• 申請日: 2008-01-03
• 公開（公告）號: CN101217819A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 董莉;郭振寧
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04Q7/38
• 分類號: H04Q7/38;H04B7/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司
• 代理人: 張穎玲

技術領域

本發明涉及無線接入網通信技術，尤其涉及一種在無線接入網中，基于智能天線的移動臺切換基站的方法。

背景技術

在無線接入網中，當移動臺從一個基站覆蓋的小區移動到另一個基站覆蓋的小區時，需要進行基站切換。在目前802.16e協議公布的技術方案中，公布了關于無線正交頻分復用(OFDM，Orthogonal?Frequency?DivisionMultiplexing)接入網的三種切換方式，分別是硬切換(HHO，Hard?Handover)、宏分集切換(MDHO，Macro?Diversity?Handover)和快速基站切換(FBSS，Fast?Base?Station?Switching)。所述OFDM接入網技術是一種特殊的多載波傳輸技術，它可以被看作一種調制技術，也可以被當作一種復用技術。其基本原理就是把高速的數據流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸，可以極大的提高頻譜效率。

以目前OFDM接入網中的FBSS過程為例，移動臺切換基站的過程主要包括以下步驟(1)至(3)：

(1)掃描和關聯：基站會周期性的發送廣播消息，其中包含了相鄰基站的一些信息，比如基站的ID等等，移動臺通過對廣播消息的接收解碼后得到相鄰基站信息，然后移動臺就安排掃描間隔或者在睡眠間隔進行掃描、測距，即關聯過程，以分析移動臺與潛在目標基站之間切換的可能性，將當前信號較好的相鄰基站確定為可能切換的候選基站。在以后的實際切換中，就會使用關聯時記錄的參數。本掃描和關聯過程并不需要移動臺中斷與服務基站的已有連接。

(2)切換決定及啟動：在進行FBSS的過程中，移動臺和基站將保留一份與移動臺進行FBSS的基站的列表，叫做宏分集序列，在宏分集序列中包含當前信號較好的相鄰基站即候選基站，移動臺通過對相鄰基站的掃描，實時更新宏分集序列，丟棄信號不好的基站，或加入信號好的基站。在當前服務基站已經不能提供滿意的通信服務或目標基站可以提供更好的通信服務時，就會做出切換決定。移動臺可快速在這個宏分集序列中選擇一個更好的基站來替換當前的服務基站，進行正式的切換處理。啟動切換的決定可能來自多個方面，包括移動臺、服務基站或者網絡管理者。

(3)業務終止：切換的最后一步是移動臺與先前的服務基站終止業務。業務終止是指服務基站斷開所有與該移動臺相關的連接，并清除其它相關信息。

目前已經出現了智能天線技術，即智能天線可以調整對目標信號的接收和發送方位，從而提高信號質量，同時減少對其它用戶的干擾。在802.16e協議中的智能天線技術是指協議中的自適應天線系統(Adaptive?antennasystem簡稱AAS)，它作為一項可選增強性技術，在增加系統容量、提高通信質量和擴大小區覆蓋面積都能達到很好的效果。自適應波束形成是自適應天線系統實現的關鍵技術。

自適應波束形成是利用天線陣列對波束的形成和指向的控制，產生多個獨立的波束，可以自適應地調整其方向圖以跟蹤信號的變化。在接收模式下，根據到達的信號，實時(通常以信道相干時間為單位)計算波束形成的權值，調節各陣元的加權幅度和加權相位，來改變陣列的方向圖，使陣列天線的主瓣對準期望用戶；同時陣列天線的零點和副瓣對準其他用戶，對干擾源信號進行抑制，從而提高接收信噪比，滿足在某一信號檢測準則下的最佳接收，達到天線陣系統所能得到的最優性能。在發射模式下，根據獲得的目標用戶的信息得到相應的方位圖，通過自適地調整每個輻射振元的幅度和相位，使得它們的輸出在空間同相疊加，產生指向目標用戶的賦形波束，能使期望目標用戶接收的信號功率最大，同時使得窄波束照射范圍以外的非目標用戶受到的干擾最小。

自適應波束形成的一個關鍵技術問題是對用戶入射角度進行估計，也就是所謂的波達方向(DOA，Directions?Of?Arrival)估計問題。各個用戶的DOA作為反映用戶空間特征的重要參量在自適應天線技術中具有很重要的作用，只有先進行精確的DOA估計，即首先獲得各個用戶的入射角度，也就是用戶的空間特征，才有可能通過自適應波束形成技術來實現空間濾波，從而充分發揮自適應天線的優勢。

在目前802.16e協議公開的技術方案中，AAS用戶和基站之間可以建立AAS連接進行通信，即通過在基站預先指定的上行幀區域上發送所需要的探測序列，基站接收到此探測序列后，根據探測序列的相關特性估計出用戶的入射角度，再根據入射角度得出相應的加權矢量，完成波束形成，對準用戶進行通信。