CN101341771A - 使用自适应天线的通信越区切换 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实施方案，所述实施方案提供一种使用自适应或定向天线的新颖的站对站越区切换。定向天线产生多个定向搜寻波束以从新基站搜寻导频信号。一次一个波束地扫描所述搜寻波束，以获得所有检测到的新基站的相对方向。从所检测基站中选择具有最强信号强度的新基站，并将其与当前使用的基站进行比较。如果新基站的信号强度比当前基站的强，则发起从当前基站到新基站的通信越区切换。在本发明的一个特征中，使用两个定向波束与当前及新基站进行通信。一旦建立了与新基站的通信链路，便终止对当前基站的定向波束。

Description

使用自适应天线的通信越区切换

根据35U.S.C§119主张优先权

本专利申请案主张基于2005年3月29日提出申请且名称为“使用定向性天线在基站之间进行越区切换(Handoff Between Base Stations Using A Directional Antenna)”的第60/666,417号临时申请案的优先权，所述临时申请案受让于本申请案的受让人并以引用的方式明确地并入本文中。

参照同在申请中的专利申请案

本专利申请案涉及下列与本文同时提出申请且名称为“天线阵列图案失真缓解(Antenna Array Pattern Distortion Mitigation)”的同在申请中的第“____”号美国专利申请案，所述美国专利申请案受让于本发明受让人且以引用的方式明确地并入本文中。

技术领域

本发明的各种实施例涉及无线通信系统。本发明的至少一个实施例涉及一种用于使用定向天线从移动通信装置将通信从第一基站传送至第二基站的系统及方法。

背景技术

无线通信网络使得通信装置能够在移动时发射及/或接收信息。这些无线通信网络可以通信方式耦合至其他公用或专用网络，以实现与移动通信装置之间的信息传送。这种通信网络通常包括多个向移动通信装置提供无线通信链路的基站。所述基站可以是固定式(例如，固定至地面)或移动式(例如，安装于卫星上等)，且经分割以在移动通信装置在不同覆盖区域上穿行时提供广阔的区域覆盖范围。

在移动通信装置来回移动时，其与基站的通信链路可能降级。在这一情形中，通信装置交换或与另一基站连接，以在其第一链路仍然有效时获得更好质量的通信链路。建立与另一基站的通信链路的这一过程称为“越区切换”。越区切换过程通常会面对在交换基站时维持与无线通信网络的可靠通信链路的问题。软越区切换与硬越区切换是两种常用的越区切换类型。软越区切换是其中在终止现有通信链路之前建立与新基站的新通信链路的越区切换。在硬越区切换中，通常在建立新通信链路之前就终止现有的通信链路。

一些移动通信装置可利用定向或自适应天线。定向及/或自适应天线通常用于引导所需方向上的信号传输。这些天线类型在用于数据机通信系统中时在全向天线方面有许多优势。这些优势出现在带有信息的信号的发射及接收两方面。在发射期间，辐射能量波束朝向接收机的定向集中会显著增加每发射功率单位的接收功率量。这一般会改进发射机对接收机链路的通过率，并允许较高的信息传送率。此外，在干扰受限系统中，朝向指定接收机的功率集中会减少发射机对系统其他部分产生的干扰，因此增加其总容量。然而，使用自适应或定向天线执行有效的越区切换具有数个挑战，因为定向波束使在接收机(例如，基站)之间进行交换同时维持可靠链路变得困难。

发明内容

本文提供一种通信装置，其具有经配置以操作为定向天线的第一天线，及以通信方式耦合至所述第一天线的控制电路。所述控制电路经配置以(a)建立经由所述第一天线与第一基站的第一通信链路，(b)搜寻第二基站，及(c)确定是否应执行从第一基站到第二基站的通信越区切换。所述控制电路还经配置以(a)发起从所述第一基站到第二基站的通信越区切换，(b)通过所述第一天线将信息发射至所述第一基站，及(c)通过所述第一天线接收来自所述第一基站的信息。另外，所述控制电路建立与第二基站的第二通信链路，并终止与第一基站的第一通信链路。控制电路可通过以周期方式、连续方式或不规则方式扫描来自基站的导频信号并存储在搜寻期间找到的基站的定向及信号强度信息来搜寻第二基站。搜寻第二基站可包括配置第一天线以产生多个定向搜寻波束，及扫描每一定向搜寻波束以查找来自基站的导频信号。可一次一个波束地扫描所述多个定向搜寻波束以获得基站的相对方向，及/或跨越第一天线的所有方向以获得基站的相对方向。所述多个定向搜寻波束可对应于第一天线的预定离散扇区。根据一个实施方案，搜寻第二基站包括获得一个或多个基站的已知位置，并配置第一天线以基于所述已知位置来搜寻所述一个或多个基站的至少一者。

在一个实施方案中，第二天线以通信方式耦合至控制电路，且经配置以搜寻第二基站。在通信越区切换期间，经由第二天线建立与第二基站的第二通信链路。如果接收到指示第二基站已准备好在第二通信链路上进行通信的信号，则控制电路进一步经配置以将第二通信链路交换至在第一天线上被引导至第二基站的定向波束。

确定是否应执行从第一基站到第二基站的通信越区切换可包括：确定第一基站的信号强度、确定第二基站的信号强度、及如果第二基站的信号强度大于第一基站的信号强度则发起从第一基站到第二基站的通信越区切换。在一个实例中，如果第一基站的信号强度低于阈值则发起从第一基站到第二基站的通信越区切换。通信装置可使用不同的定向波束同时发射至第一基站及第二基站二者。控制电路可经配置以重配置第一天线以在通信越区切换期间操作为全向天线，且一旦建立与第二基站的第二通信链路便重配置所述第一天线以操作为定向天线。在一个实施方案中，第一基站及第二基站是航空通信网络的一部分。

可发起从第一基站到第二基站的硬越区切换，其包括终止与第一基站的第一通信链路，且随后建立与第二基站的第二通信链路。建立第二通信链路可包括在通信装置与第二基站之间设立物理层呼叫。

另一实施方案提供一种无线通信装置，其包括自适应无线通信第一装置，及耦合至所述自适应无线通信第一装置的控制装置。控制装置可经配置以建立与第一基站的第一通信链路，搜寻新基站，并确定是否应执行从第一基站到第二基站的通信越区切换。如果批准通信越区切换，则控制装置发起从第一基站到第二基站的通信越区切换，建立与第二基站的第二通信链路，且如果接收到指示第二基站准备好在第二通信链路上进行通信的信号，则在第二通信链路上进行传输并终止第一通信链路。所述无线通信装置还可以包括用于以通信方式耦合至控制装置的无线通信第二装置，其中所述无线通信第二装置用于搜寻新基站。无线通信装置可进一步经配置以重配置所述自适应无线通信第一装置以在通信越区切换期间操作为全向天线，及一旦建立与第二基站的第二通信链路便重配置自适应无线通信第一装置以操作为定向天线。

另一特征提供一种用于使用自适应天线在基站之间交换通信的方法，其包括下列步骤：(a)通过自适应天线建立与当前基站的第一通信链路，(b)搜寻新基站，(c)确定是否应执行从当前基站到新基站的通信越区切换，(d)发起从当前基站到新基站的通信越区切换，(e)建立与新基站的第二通信链路，及(f)维持与当前基站的第一通信链路，直至新基站准备好通过第二通信链路进行通信。所述用于在基站之间交换通信的方法可进一步包括通过自适应天线在第二通信链路上进行传输，且一旦新基站开始在第二通信链路上接收便终止第一通信链路。第一通信链路及第二通信链路二者均可由自适应天线执行。另外，自适应天线可经配置以产生多个定向搜寻波束，并以周期方式、连续方式或不规则方式扫描每一定向搜寻波束以查找来自基站的导频信号，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所检测基站的相对方向。在另一实施方案中，可经由自适应天线的第一定向波束建立第一通信链路，且可经由第二天线的第二定向波束来建立第二通信链路。此外，自适应天线可经重配置以在通信越区切换期间操作为全向天线，且经重配置以一旦建立与第二基站的第二通信链路便操作为定向天线。一个或多个基站的已知位置可获得并用于配置自适应天线以搜寻一个或多个基站的至少一者。

本发明的另一实施方案提供一种机器可读媒体，其包括可由处理器执行以实施使用自适应天线在基站之间进行通信越区切换的指令，所述指令在由处理器执行时使得处理器执行包括下列的操作：(a)建立与当前基站的第一通信链路，(b)配置自适应天线以产生多个定向搜寻波束来搜寻新基站，(c)以周期方式、连续方式或不规则方式扫描每一定向搜寻波束以查找来自基站的导频信号，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所检测基站的相对方向，(d)及确定是否应执行从当前基站到新基站的通信越区切换。如果将要执行通信越区切换，则处理器执行包括下列的操作：(a)使用不同的定向波束同时传输至当前基站及新基站二者，(b)建立与新基站的第二通信链路，及(c)维持与当前基站的第一通信链路直至新基站准备好通过第二通信链路进行通信。确定是否应执行通信越区切换可包括下列步骤：(a)确定所检测的新基站的信号强度，(b)对新基站的信号强度与当前基站的信号强度进行比较，及(c)如果新基站的信号强度大于当前基站的信号强度则发起从当前基站到新基站的通信越区切换。在一个实例中，通信越区切换是其中在终止与当前基站的第一通信链路之后建立与新基站的第二通信链路的硬越区切换。建立第二通信链路可包括在通信装置与新基站之间设立物理层呼叫。

本发明的另一实施方案提供一种包括下列的通信系统：(a)包括第一基站及第二基站的多个联网基站，及(b)移动通信收发机，其包括以无线方式将通信收发机耦合至基站的自适应天线及以通信方式耦合至自适应天线的控制电路。控制电路可经配置以：(a)建立与第一基站的第一通信链路，(b)配置自适应天线以产生多个定向搜寻波束供搜寻新基站之用，及(c)以周期方式、连续方式或不规则方式扫描每一定向搜寻波束以超着来自其他基站的导频信号，其中一次一个波束地扫描搜寻波束以获得所检测基站的相对方向。另外，通信系统可进一步经配置以：(a)确定是否批准从第一基站到第二基站的通信越区切换，及(b)如果批准这种通信越区切换，则同时传输至第一基站及第二基站。通信系统随后建立与第二基站的第二通信链路，并在第二基站准备好在第二通信链路上通信时终止与第一基站的第一通信链路。

在一个实施方案中，通信系统包括基站控制器，其以通信方式耦合至第一及第二基站且经配置以促进将通信链路从第一基站传送至第二基站。基站控制器可经配置以经由第一通信链路将信号传输至移动通信收发机，以指示第二基站准备好在第二通信链路上通信。

移动通信收发机可确定是否批准从第一基站到第二基站的通信越区切换，且如果批准这种通信越区切换，则通过将自适应天线指引至第二基站来执行硬越区切换，及通过在移动通信收发机与第二基站之间设立物理层呼叫来建立与第二基站的第二通信链路。移动通信收发机可在建立与第二基站的第二通信链路之前终止与第一基站的第一通信链路。

在一个实例中，通信系统包括以通信方式耦合至第一及第二基站的基站控制器，且其中基站控制器经配置以辨识移动通信收发机从第一基站交换至第二基站的时间，并将寻址至移动通信收发机的未确认分组投送至第二基站。基站控制器可通过监控寻址至移动通信收发机的未确认分组来辨识将移动通信收发机从第一基站交换至第二基站的时间。

本发明的另一实施方案提供包括(a)与自适应天线通信的输入接口及(b)电路的处理器。所述电路经配置以：(a)建立与当前基站的第一通信链路，(b)引导自适应天线产生多个定向搜寻波束以搜寻新基站，(c)以周期方式、连续方式或不规则方式针对来自基站的导频信号扫描每一定向搜寻波束，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所检测基站的相对方向，及(d)确定是否应执行从当前基站到新基站的通信越区切换。另外，所述电路还可以经配置以：(a)使用不同的定向波束同时传输至当前基站及新基站二者，(b)建立与新基站的第二通信链路，及(c)维持与当前基站的第一通信链路，直至新基站准备好在第二通信链路上进行通信。

附图说明

图1图解说明一无线通信系统，其具有根据本发明的一个实施方案执行基站搜寻及越区切换的通信装置。

图2图解说明一无线通信系统，其具有根据本发明的一个实施方案与当前基站通信的同时搜寻更好的基站的通信装置。

图3图解说明具有两个定向波束以实现根据本发明的一个实施方案的通信越区切换的通信装置。

图4图解说明一种根据本发明的一个实施方案在基站之间实施通信越区切换的方法。

图5是图解说明根据本发明的一个实施方案在基站之间进行单个收发机通信越区切换的另一途径的流程图。

图6图解说明一种根据本发明的一个实施方案执行基站搜寻及越区切换的方法。

图7显示可实施为通信装置的实例性装置700。

具体实施方式

在下文说明中，为提供对所述实施例的透彻了解而给出具体细节。然而，所属技术领域的技术人员应了解，所述实施例可在不具有这些具体细节的情况下实行。例如，可以方块图形式显示各电路以避免以不必要的细节淡化各实施例。在其他示例中，熟知的电路、构架及技术可详细显示以避免淡化所述实施例。

同样，应注意，所述实施例可阐述为描绘为流程图、流程图式、结构图式或方块图的过程。尽管流程图可将各操作阐述为连续过程，但许多操作可并行或同时执行。另外，可重新安排各操作的次序。在过程的操作完成时，所述过程便终止。过程可对应于方法、功能、程序、子例程、子程序等。当过程对应于功能时，其终止对应于所述功能返回至呼叫功能或主功能。

此外，存储媒体可代表一个或多个用于存储数据的装置，包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁碟存储媒体、光学存储媒体、闪存装置及/或其他用于存储信息的机器可读媒体。术语“机器可读媒体”包括但不限于便携式或固定式存储装置、光学存储装置、无线信道及各种其他能够存储、含有或携载指令及/或数据的媒体。

而且，各实施例可由硬件、软件、固件、中间件、微代码或其任一组合。在实施于软件、固件、中间件或微代码中时，执行必需任务的程序代码或代码片段可存储于例如存储媒体或其他存储器等机器可读媒体中。处理器可执行必需任务。代码片段可代表程序、功能、次程序、程序、例程、子例程、模块、软件包装、类或指令、数据结构或程序说明的任一组合。代码片段可通过传送及/或接收信息、数据、变元、参数或存储器内容而耦合至另一代码片段或硬件电路。信息、变元、参数、数据等可经由包括存储器共享、消息传送、令牌传送、网络传输等任一适合手段进行传送、转发或传输。

本发明的一个特征提供一种确定通信装置是否应发起从第一基站到第二基站的通信越区切换的方式。一般来说，通信装置使用定向天线与其当前基站通信，且以周期方式、连续方式或不规则方式使用多个定向波束扫描更好的基站。一次一个波束地扫描所述定向波束以获得所检测基站的相对方向及/或信号强度。

本发明的另一特征提供一种用于执行使用定向天线在不同的基站之间进行通信越区切换的系统及方法。例如，以最小中断或无中断方式将从通信装置到第一基站的通信有效交换至第二基站，其中通信装置使用一个或多个定向天线。一般来说，可配置两个定向收发机以产生两个定向波束，一个用于第一基站且一个用于第二基站。另一选择为，自适应天线经配置以在越区切换过程期间操作为全向天线，且一旦建立与新基站的通信链路便使用定向波束交换回定向天线。

图1图解说明一无线通信系统，其具有根据本发明的一个实施例执行基站搜寻及越区切换的通信装置102。在本发明的一个实施方案中，通信装置102可以是具有自适应或定向天线的收发机。无线通信装置102可包括处理单元或控制电路，以管理通信功能及/或配置定向天线(经由加权向量，例如)以形成所需的定向波束。存储装置或存储器装置可耦合至处理单元或控制单元以存储天线设定、基站定位信息等。在本发明的某些实施例中，自适应或定向天线可经配置以形成一个或多个连续或离散的定向波束及/或操作为全向天线。根据本发明的各种实施方案，无线通信装置102可以是消费者装置(例如蜂窝式电话、个人助理、或计算机)及/或网络装置(例如有线/无线网关、中继器及/或数据机)。

无线通信装置102可与第一基站104通信，其中第一基站104可以是无线网络的一部分。例如，多个基站104、108、110及112可以是航空通信网络的一部分，其中航空通信网络使得通信装置102(其可安装于飞机上)能够从飞机外的其他装置接收信息及/或将信息发射至飞机外的其他装置。基站控制器(BSC)114可以通信方式耦合至所述多个基站以管理通信设立及基站之间的转发。

通信装置102可包括自适应或定向天线，所述自适应或定向天线准许通信装置102向第一基站104集中其传输波束106。使用自适应或定向天线具有下列优势：将波束106集中到所需接收机(例如基站104)，减少传输信号s₁(t)所需的功率量，及减少对其他装置的不必要干扰。

在通信装置102从第一位置(例如位置A)移至第二位置(例如位置B)时，其可以移动远离第一基站104并接近其他基站(例如基站108)。这可能发生在(例如)安装所述通信装置的飞机正在飞行时。随通信装置与第一基站104之间的距离增加，通信装置102与第一基站104之间的通信链路可能降级。本发明的各种特性提供以最小中断或无服务中断方式将通信交换或越区切换至第二基站的有效方式。

在通信装置102在无线网络的覆盖区域(例如基站104、108、110及112)内来回移动时，其可以进入其他基站的范围内，这可能会提供比其与第一基站104的现有链路更好的通信链路。因此，通信装置102可能具有以周期方式、连续方式或不规则方式监控是否存在比其当前基站(也就是基站104)更好的基站的机构。除使用信号强度相关度量外，通信装置102还可以使用其本身及/或基站104、108、110及112的位置定位来确定是否批准越区切换及/或越区切换应发生在哪一基站处。

图2图解说明一无线通信系统，所述无线通信系统具有根据本发明的一个实施方案与当前基站206进行通信同时搜寻更好的基站的通信装置202。为使通信装置202快速确定是否存在可用的更好基站，通信装置202可以周期方式、连续方式或不规则方式在与通信装置202相关的每一方向或扇区内搜寻所有可用基站。这可以许多方式来完成。

在最普通的情形中，通信装置202可在任一方位角及仰角方向上形成具有给定波束宽度的接收定向波束204。首先，通信装置202形成覆盖所有扇区(例如扇区1-N)的定向波束204，并选择其接收用以通信的最高信干噪比(SINR)率的扇区/波束。波束204可通过配置定向天线以在任一所需方向上创建波束204来形成。一次一个波束地扫描定向波束204(在扇区1-N中)以获得所检测基站的相对方向及/或信号强度。也就是说，收发机的操作被划分为若干时槽以搜寻更好的基站，且与其当前基站进行发射及/或接收。

实际上，通信装置的定向天线可能不能形成任一方向上的波束，而是形成几个离散方向上的波束。因此，待选择的最好基站可根据提供最高SINR的最好波束位置或扇区来界定。例如，通信装置202可利用具有N个固定波束位置的定向天线，其中N是大于1的整数。通信装置202可扫描通过所述N个固定位置的每一者，以确定其他基站是否位于通信距离内。

作为无线网络通信系统的一部分，基站206、208、210及212可以周期方式广播信标或导频信号(例如导频A、导频B、导频C及导频D)以互相通知其存在。通信装置202可追踪其在每一波束位置或扇区处找到的基站。所述导频信号也可以用于确定由通信装置202在每一扇区扫描到的信号强度或SINR。在所有的扇区或波束位置上测量SINR，并基于所述SINR值来对各扇区或波束位置进行分级。如果新扇区或波束的SINR更好(例如更高)，或位于当前所使用波束(例如向基站104的波束)的阈值内，则向新基站发起越区切换。

如果在正用于与当前基站通信的同一扇区或光束中识别出更好的基站，则也可以发起越区切换。例如，如果在与当前所使用基站相同的波束上识别出属于新基站的导频信号，则所使用波束或扇区仍保持原样且使用信令改变基站。可基于单个波束上的两个基站或导频信号的不同频率、基站ID、导频信号签名或与基站控制器的信令来区分二者。

存在数个其中通信装置202可搜寻更好基站的不同方式。在一个方法中，通信装置202调度某些时间周期以在其不从网络(例如从当前基站206)接收数据的时间期间进行搜寻。在这个时间期间，通信装置202在其天线或扇区(例如扇区1-N)内的所有可能的接收波束位置之间进行交换，并测量天线波束可见的所有基站导频波束(例如导频A、导频B、导频C及导频D)的SINR。这一方法的缺点是，在搜寻时间周期期间，通信装置202停止从当前基站(例如基站206)接收及/或发射至所述当前基站，从而导致可能引起延迟敏感型应用程序的数据丢失的通信延迟。然而，如果搜寻完成的足够快(例如几秒或更少)，或应用(例如使用通信装置202与网络及网络外进行通信的系统)可容忍某种程度的延迟，则这一方法相当可行。

搜寻更好基站的另一方法是使通信装置202使用两个接收机，其中一个接收机用于以周期方式、连续方式或不规则方式搜寻新基站，而另一接收机用于维持与当前基站206的通信。

通信装置202搜寻新基站的另一选择是使用其对其相对于通信装置202的当前位置(例如飞机的地理位置)及/或基站在网络中的已知位置的了解来确定用以进行通信的天线扇区或波束。例如，通信装置202可具有或接收关于其当前位置以及相邻基站的信息，并使用这一信息创建向所选基站的定向波束。

一旦已确定新的扇区或定向波束可向当前基站206提供比当前所使用扇区或波束更好的性能，通信装置202便向与新扇区或天线波束相关联的新站208发起越区切换。如果在与当前基站相同的扇区或接收波束上找到新基站，则可在同一扇区或波束内完成越区切换。

一旦已标识更好的基站，困难便在于使用定向天线实现对新基站的越区切换。在所述越区切换期间，维持与当前基站的通信链路以提供不中断的服务，同时建立与新基站的新通信链路。当前基站与新基站二者在越区切换过程期间均应接收来自通信装置的信号。使用定向天线来完成是相当有挑战性的。在各种实施方案中，可使用一个或两个收发机实现越区切换。

图3图解说明通信装置302，其具有两个定向波束以根据本发明的一个实施方案实现通信越区切换。为维持当前所使用基站304与新基站306之间的平滑传送，这一方法使用两个收发机(分别对应于波束308及310)。在这一方法中，通信装置302使用第二收发机310向新基站306发起越区切换，同时其使用第一收发机308继续从当前基站304进行发射及接收。通信装置302向其想要进行越区切换的扇区指引一个波束310，且向其正在进行通信的当前扇区指引另一波束308。这允许新基站306从通信装置302获取信号，同时通信装置302继续与其当前的基站304发射及接收数据。一旦通知通信装置302新基站306已从通信装置302成功获取信号，通信装置302便将通信从当前基站304交换至新基站306，且停止向旧扇区(例如向基站304)传输。例如，使用第一收发机形成对当前基站304的波束308，同时可使用第二收发机形成对新基站306的波束310。一旦已使用第二收发机建立与新基站306的通信，便可使用第一收发机搜寻新波束。因此，第一及第二收发机的用途可替换搜寻及通信功能。在本发明的另一实施方案中，一旦建立与新基站306的通信，便可将新波束310传送或交换至第一收发机，从而释放第二收发机供将来搜寻新基站。

在另一方法中，通信装置302可使用仅一个收发机执行从当前基站到新基站的通信越区切换。在这一实施方案中，存在至少两个不同方法来实施越区切换。

图4图解说明一种用以根据本发明的一个实施方案实施基站之间的通信越区切换的方法。通信装置402将其定向天线波束404交换至全向或宽波束宽度天线波束406，并开始越区切换过程。这可以通过使用可经配置以操作为定向天线或全向天线的自适应天线、或使用两个单独天线(例如一个定向天线及一个全向天线)来实现。在这一方案中，由于通信装置402上的全向或宽波束宽度天线具有较低增益且比定向天线接收更多干扰，则通信装置的数据率可能较低。因此，一旦通信装置402开始越区切换过程，其便可能降低其在正向链路(从通信装置402发射)及反向链路(在通信装置402处接收)上的数据率，以避免增加帧误差率。

一旦通信装置402从其当前基站408接收到越区切换已完成的通知(例如，新基站412已从通信装置402获取信号)，其便可交换至定向天线波束410，定向天线波束410向其中越区切换已完成的新基站412指引窄的波束。较窄波束410增加天线增益并减少从系统中其他扇区接收的干扰以支持较高速率。

图5是图解说明根据本发明的一个实施方案在基站之间进行单个收发机通信越区切换的另一方法的流程图。一般来说，这一越区切换方法使用硬越区切换及通信系统的上层误差恢复机构。一旦通信装置已确定最好新基站及将要在其上进行通信的最好扇区或波束(502)，其便可停止在当前波束上向当前基站进行传输(504)。通信装置随后通过以基本方式对新扇区设立物理层连接来开始使用新天线波束传输至新基站或扇区(506)。这可以通过履行常见的物理层呼叫设立过程而完成。

一旦通信装置向新基站设立物理层连接，基站控制器(BSC)实体(见图1中的114)-其针对例如越区切换等功能来控制所述基站且还接合至线路核心网络-便可通过新基站508将所有未确认分组传输至通信装置。BSC一般维持已由通信装置正确接收及确认的分组状态。BSC辨识出具有唯一标识符的通信装置就是停止在不同的扇区或波束上进行传输的同一通信装置。BSC开始将未确认的分组投送至新基站。也就是说，在已经由当前基站连接至BSC的通信装置努力设立通过新基站对BSC的新连接时，BSC将对通信装置的通信交换至新基站同时停止对当前基站的传输。在这一方案中，重新建立物理层但在通过BSC的上层有效实行越区切换。

图6图解说明一种根据本发明的一个实施方案执行基站搜寻及越区切换的方法。这一方法概述执行于基站搜寻及越区切换过程期间的步骤，所述步骤已在上文更详细阐述。在通信装置与当前基站之间建立并维持第一通信链路(602)。随通信装置移动，其可以进入其他基站的范围内。通信装置以周期方式、连续方式或不规则方式搜寻更好的基站(604)。随后根据所检测基站的信号强度对所述基站进行分级(606)。如果所检测基站的任一者比当前基站更好(例如具有更大的信号强度)(608)，则发起通信越区切换。否则，通信装置继续在通信装置上进行发射及/或接收并搜寻更好的基站。如果发起通信越区切换，则从所检测基站中选择具有最大信号强度的新基站。通信装置将其信号传输至当前基站及新基站二者(610)。对两个基站的这些传输可以任一先前所述方式来执行。这使得在当前基站继续提供通信链路时新基站能够标识所述信号并设立与通信装置的链路。一旦建立与新基站的通信链路(612)，便终止对当前基站的所述链路及传输。通信装置随之重复在基站上进行发射及接收同时搜寻更好基站的过程。

图7显示实例性装置700，其可包括如上文所述经配置以执行从第一基站到第二基站的通信越区切换的天线710及控制电路720。处理电路720可包括用于执行通信越区切换的输入接口及电路。装置700还可以包括存储媒体730，其可包括可由处理电路820执行以使用天线710在基站之间执行通信越区切换的指令。

本文所述本发明的各种特征可实施于不同系统中而不背离本发明。例如，本发明的某些实施方案可使用移动或固定通信装置及多个移动或固定基站来执行。例如，所述基站可以是卫星，且所述通信装置可以在移动车辆或固定位置上。

应注意，前述实施例仅是实例，而不应视为限定本发明。对所述实施例的说明是例证性的，而并非限定权利要求书的范畴。因此，本教示也可以容易地应用于其它类型的装置，且所属技术领域的技术人员将易于了解许多替代、修改及变化形式。

Claims (37)

1、一种通信装置，其包括：

第一天线，其经配置以操作为定向天线；及

控制电路，其以通信方式耦合至所述第一天线，所述控制电路经配置以

经由所述第一天线建立与第一基站的第一通信链路，

搜寻第二基站，

确定是否应执行从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换，及

发起从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换。

2、如权利要求1所述的通信装置，其中所述控制电路进一步经配置以

建立与所述第二基站的第二通信链路，及

终止与所述第一基站的所述第一通信链路。

3、如权利要求1所述的通信装置，其中搜寻所述第二基站包括

以周期方式、连续方式或不规则方式扫描来自基站的导频信号，及

存储在所述搜寻期间找到的所述基站的定向及信号强度信息。

4、如权利要求1所述的通信装置，其中搜寻所述第二基站包括配置所述第一天线以

产生多个定向搜寻波束，及

针对来自基站的导频信号扫描每一定向搜寻波束。

5、如权利要求4所述的通信装置，其中所述多个定向搜寻波束对应于所述第一天线的预定离散扇区，且一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所述基站的相对方向。

6、如权利要求1所述的通信装置，其中搜寻所述第二基站包括

获得一个或多个基站的已知位置，及

配置所述第一天线以基于所述已知位置来搜寻所述一个或多个基站中的至少一者。

7、如权利要求1所述的通信装置，其进一步包括：

第二天线，其以通信方式耦合至所述控制电路，且经配置以搜寻所述第二基站，

其中在所述通信越区切换期间，经由所述第二天线建立与所述第二基站的第二通信链路。

8、如权利要求7所述的通信装置，其中如果接收到指示所述第二基站准备好在所述第二通信链路上通信的信号，则所述控制电路进一步经配置以

将所述第二通信链路交换至在第一天线上被引导至所述第二基站的定向波束。

9、如权利要求1所述的通信装置，其中确定是否应执行从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换包括

确定所述第一基站的信号强度，

确定所述第二基站的信号强度，及

如果所述第二基站的信号强度大于所述第一基站的信号强度，则发起从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换。

10、如权利要求9所述的通信装置，其中如果所述第一基站的信号强度低于阈值，则发起从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换。

11、如权利要求1所述的通信装置，其进一步包括：

使用不同的定向波束同时传输至所述第一基站及所述第二基站二者。

12、如权利要求1所述的通信装置，其中所述控制电路进一步经配置以

在所述通信越区切换期间，重配置所述第一天线以操作为全向天线，及

一旦建立了与所述第二基站的第二通信链路，便重配置所述第一天线以操作为定向天线。

13、如权利要求1所述的通信装置，其中所述第一基站及第二基站是航空通信网络的一部分。

14、如权利要求1所述的通信装置，其中发起从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换是硬越区切换，其包括

首先终止与所述第一基站的第一通信链路，及

其次建立与所述第二基站的第二通信链路。

15、如权利要求14所述的通信装置，其中建立所述第二通信链路包括在所述通信装置与所述第二基站之间设立物理层呼叫。

16、一种无线通信装置，其包括：

第一装置，其用于自适应无线通信；及

控制装置，其耦合至所述用于自适应无线通信的第一装置，所述控制装置经配置以

建立与第一基站的第一通信链路，

搜寻新基站，

确定是否应执行从所述第一基站到第二基站的通信越区切换，

发起从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换，

建立与所述第二基站的第二通信链路，且

其中如果接收到指示所述第二基站准备好在所述第二通信链路上通信的信号，则所述控制装置

在所述第二通信链路上传输，及

终止所述第一通信链路。

17、如权利要求16所述的无线通信装置，其进一步包括：

第二装置，其用于无线通信，所述第二装置以通信方式耦合至所述控制装置，其中所述用于无线通信的第二装置用于搜寻所述新基站，

经由所述用于自适应无线通信的第一装置建立所述第一通信链路，及经由所述用于无线通信的第二装置建立所述第二通信链路，及

所述控制装置进一步经配置以如果接收到指示所述第二基站准备好在所述第二通信链路上通信的信号，则将所述第二通信链路交换至所述用于自适应无线通信的第一装置。

18、一种用于使用自适应天线在基站之间交换通信的方法，其包括：

通过所述自适应天线建立与当前基站的第一通信链路；

搜寻新基站；

确定是否应执行从所述当前基站到所述新基站的通信越区切换；

发起从所述当前基站到所述新基站的通信越区切换；

建立与所述新基站的第二通信链路；及

维持与所述当前基站的第一通信链路，直至所述新基站准备好在所述第二通信链路上进行通信。

19、如权利要求18所述的方法，其进一步包括：

通过所述自适应天线在所述第二通信链路上进行传输，及

一旦所述新基站开始在所述第二通信链路上进行接收，便终止所述第一通信链路。

20、如权利要求18所述的方法，其进一步包括：

配置所述自适应天线以产生多个定向搜寻波束，及

以周期方式、连续方式或不规则方式针对来自基站的导频信号扫描每一定向搜寻波束，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所述检测到的基站的相对方向。

21、如18所述的方法，其中经由所述自适应天线的第一定向波束建立所述第一通信链路，及经由第二天线的第二定向波束建立所述第二通信。

22、如权利要求18所述的方法，其进一步包括：

获得一个或多个基站的已知位置；

配置所述自适应天线以基于所述已知位置搜寻所述一个或多个基站中的至少一者；及

存储在所述搜寻期间找到的基站的所述定向及信号强度信息。

23、一种机器可读媒体，其包括可由处理器执行以使用自适应天线执行基站之间的通信越区切换的指令，所述指令在由处理器执行时，致使所述处理器执行包括下列的操作：

建立与当前基站的第一通信链路；

配置所述自适应天线以产生多个定向搜寻波束来搜寻新基站；

以周期方式、连续方式或不规则方式针对来自基站的导频信号扫描每一定向搜寻波束，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所述检测到的基站的相对方向；及

确定是否应执行从所述当前基站到所述新基站的通信越区切换。

24、如权利要求23所述的机器可读媒体，其中如果应执行通信越区切换，则所述处理器执行包括下列的操作：

使用不同的定向波束同时传输至所述当前基站及所述新基站二者，

建立与所述新基站的第二通信链路，及

维持与所述当前基站的第一通信链路，直至所述新基站准备好在所述第二通信链路上通信。

25、如权利要求24所述的机器可读媒体，其中所述通信越区切换是硬越区切换，其包括

在终止与所述当前基站的第一通信链路之后建立与所述新基站的第二通信链路，其中建立所述第二通信链路包括在所述通信装置与所述新基站之间设立物理层呼叫。

26、一种通信系统，其包括：

多个联网的基站，其包括

第一基站，及

第二基站；及

移动通信收发机，其包括

自适应天线，其以无线方式将所述通信收发机耦合至基站，及

控制电路，其以通信方式耦合至所述自适应天线，

其中所述控制电路经配置以

建立与所述第一基站的第一通信链路，

配置所述自适应天线以产生多个定向搜寻波束来搜寻新基站，

以周期方式、连续方式或不规则方式针对来自基站的导频信号扫描每一定向搜寻波束，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所检测到的基站的相对方向。

27、如权利要求26所述的通信系统，其中所述控制电路进一步经配置以

确定是否批准从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换，且如果批准所述通信越区切换，则

同时传输至所述第一基站及所述第二基站二者，

建立与所述第二基站的第二通信链路，

在所述第二基站准备好在所述第二通信链路上通信时，终止与所述第一基站的第一通信链路。

28、如权利要求27所述的通信系统，其中同时传输至所述第一基站及所述第二基站包括

配置所述自适应天线以产生第一定向波束来与所述第一基站通信，

配置第二天线以产生第二定向波束来与所述第二基站通信，及

一旦建立了与所述第二基站的第二通信链路，便重配置所述自适应天线以操作为具有向所述第二基站的单个定向波束的定向天线。

29、如权利要求27所述的通信系统，其进一步包括：

基站控制器，其以通信方式耦合至所述第一及第二基站，且经配置以经由所述第一通信链路将信号传输至所述移动通信收发机，所述信号指示所述第二基站准备好在所述第二通信链路上进行通信。

30、如权利要求26所述的通信系统，其中所述控制电路进一步经配置以

确定是否批准从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换，且如果批准所述通信越区切换，则通过下列步骤来执行硬越区切换

将所述自适应天线指向所述第二基站，及

通过在所述移动通信收发机与所述第二基站之间设立物理层呼叫来建立与所述第二基站的第二通信链路。

31、如权利要求30所述的通信系统，其中所述控制电路进一步经配置以

在建立与所述第二基站的第二通信链路之前，终止与所述第一基站的第一通信链路。

32、如30所述的通信系统，其进一步包括：

基站控制器，其以通信方式耦合至所述第一及第二基站，且其中所述基站控制器经配置以

辨识所述移动通信收发机何时已从所述第一基站交换至所述第二基站，及

将寻址至所述移动通信收发机的未确认分组投送至所述第二基站。

33、如权利要求32所述的通信系统，其中所述基站控制器通过针对寻址至所述移动通信收发机的未确认分组而对所述第一基站进行监控来辨识所述移动通信收发机何时已从所述第一基站交换至所述第二基站。

34、一种处理器，其包括：

输入接口，其与自适应天线通信；及

电路，其经配置以

建立与当前基站的第一通信链路；

引导所述自适应天线产生多个定向搜寻波束以搜寻新基站；

以周期方式、连续方式或不规则方式针对来自基站的导频信号扫描每一定向搜寻波束，其中一次一个波束地扫描所述搜寻波束以获得所述检测到的基站的相对方向；及

确定是否应执行从所述当前基站到所述新基站的通信越区切换。

35、如权利要求34所述的处理器，其中所述电路进一步经配置以

使用不同的定向波束同时传输至所述当前基站及所述新基站二者，

建立与所述新基站的第二通信链路，及

维持与所述当前基站的第一通信链路，直至所述新基站准备好在所述第二通信链路上通信。

36、如权利要求34所述的处理器，其中所述电路进一步经配置以

确定所述第一基站的信号强度，

确定所述第二基站的信号强度，及

如果所述第二基站的信号强度大于所述第一基站的信号强度，则发起从所述第一基站到所述第二基站的通信越区切换。

37、如权利要求34所述的处理器，其中所述电路经配置以

在终止与所述当前基站的第一通信链路之后，建立与所述新基站的第二通信链路，

其中建立所述第二通信链路包括在所述通信装置与所述新基站之间设立物理层呼叫。

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