CN101431781B - 无线通信系统、无线通信系统的切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统、无线通信系统的切换方法和装置，其中，该无线通信系统包括终端和多个小区，且该多个小区中的每个小区均采用单极化方向天线，每个小区与其相邻小区的天线的极化方向不同；终端采用多个不同方向的单极化方向天线，其中，不同极化方向的天线对应不同的搜索器。借助于本发明的技术方案，在空中蜂窝无线通讯系统中，通过将终端和系统侧的小区采用单极化方向天线的设计，能够减小空中蜂窝无线通讯系统在小区切换过程中的吞吐量。

Description

无线通信系统、无线通信系统的切换方法和装置 

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无线通信系统、无线通信系统的切换方法和装置。 

背景技术

空中蜂窝无线通信系统与地面蜂窝无线通讯系统存在很大的差别，例如，由于空中蜂窝无线通信系统的小区半径较大，使得其对终端的发射功率具有更高的要求，对由于切换引起的吞吐量损失更敏感，在小区的更软切换区域要求的载干比与实际地面蜂窝要求更高等。 

目前，在地面蜂窝无线通讯系统中，基站与手机使用的天线多为普通的极化天线，同时发射水平与垂直极化方向的信号，会在切换区域造成严重的干扰，终端接收的信号的信噪比低，导致在切换区域性能差。也即目前的地面蜂窝无线通讯系统的普通切换方法及系统无法满足空中蜂窝无线通讯的要求。 

由于空中蜂窝无线通讯系统在小区切换过程中会导致较大的吞吐量损失，而目前的空中蜂窝无线通讯系统的设计无法解决该问题。

发明内容

考虑到相关技术中存在的空中蜂窝无线通讯系统在小区切换过程中会导致较大的吞吐量损失的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种无线通信系统、无线通信系统的切换方法及装置，以解决上述问题。 

根据本发明的一个方面，提供一种无线通信系统，该系统包括终端和多个小区。 

根据本发明的无线通信系统包括：多个小区中每个小区采用单极化方向天线，且每个小区与其相邻小区的天线的极化方向不同；终端采用多个不同方向的单极化方向天线，其中，不同极化方向的天线对应不同的搜索器，终端根据搜索器的搜索结果确定需要进行切换的小区。 

根据本发明的另一个方面，提供一种无线通信系统的切换方法，用于终端在空中无线通信系统中进行小区切换。 

根据本发明的无线通信系统的切换方法包括：终端将其接收信号最强的第一小区作为当前服务小区，并确定第一小区的天线的第一极化方向；终端的多个搜索器搜索与第一小区的天线的第一极化方向相同的其他小区的接收信号、以及与第一小区的天线的第一极化方向不同的第二极化方向的其他小区的接收信号，并根据搜索结果确定需要进行切换的小区，其中，多个搜索器与终端的每个单极化方向天线一一对应。 

根据本发明的又一个方面，提供一种无线通信系统的切换装置，该装置可以位于终端侧，且终端采用多个不同方向的单极化方向天线。 

根据本发明的无线通信系统的切换装置包括：第一确定模块，用于终端将其接收信号最强的第一小区作为当前服务小区，并确定第一小区的天线的第一极化方向；搜索器，用于搜索与第一小区的天线的第一极化方向相同的其他小区的接收信号，并搜索与第一小区的天线的第一极化方向不同的第二极化方向的其他小区的接收信号；第二确定模块，用于根据第一搜索器和第二搜索器的搜索结果确定需要进行切换的小区。 

通过本发明的上述至少一个技术方案，在空中蜂窝无线通讯系统中，通过将终端和系统侧的小区采用单极化方向天线的设计，相比于现有技术，能够减小空中蜂窝无线通讯系统在小区切换过程中的吞吐量。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1是根据本发明方法实施例的无线通信系统的切换方法的流程图； 

图2是根据本发明实施例的双极化天线通讯系统的结构框图； 

图3是根据本发明实施例的无线通信系统的切换方法的详细处理流程图； 

图4是根据本发明实施例的无线通信系统的切换装置的结构框图。

具体实施方式

功能概述 

由于目前的地面蜂窝无线通讯系统中，终端的发射功率一般为200毫瓦，但在空中蜂窝无线通信系统中，由于其小区半径较大，按照目前链路预算的要求，空中蜂窝无线通信系统的终端的最大发射功率需要达到3瓦，可以看出，地面蜂窝无线通讯系统中200毫瓦的发射功率是无法满足空中蜂窝无线通信系统的链路预算要求的。 

在地面蜂窝无线通讯系统中，各扇区之间使用的是普通的极化天线，由于使用普通的极化天线无法做到完全的定向，会使得切换区域的干扰严重，由于空中无线通讯系统的空口资源非常宝贵，切换区域所产生的干扰会造成较大的吞吐量损失。基于此，考虑使用完全正交的极化方向天线来解决上述问题，在系统侧的小区使用不同的单极化方向天线后，终端侧同时需要使用不同的单极化方向天线以与系统侧的极化天线匹配，而且切换算法也需要进行相应的修改。 

下面将结合附图详细描述本发明。 

系统实施例 

根据本发明实施例，提供一种无线通信系统。 

根据本发明实施例的无线通信系统包括终端和多个小区，多个小区中每个小区采用单极化方向天线，且每个小区与其相邻小区的天线的极化方向不同，每个小区与其相邻小区的天线的极化方向彼此垂直；终端采用多个不同方向的单极化方向天线，在具体实施过程中，终端上的单极化天线的数量优选为4个，其中，不同极化方向的天线对应不同的搜索器，在应用过程中，每个小区的单极化天 线和终端采用的单极化方向天线包括以下之一：水平极化方向的天线、垂直极化方向的天线。 

由于本发明主要是通过提高终端的发射功率来解决链路预算不足的问题，并在系统的不同小区使用不同的极化方向的极化天线，例如，在A小区使用单极化方向的垂直极化(Vertical)方向的天线，在其相邻小区B小区用单极化方向的水平极化(Horizontal)方向的天线，由于两个相邻小区的天线极化方向相互垂直，两个相邻小区之间的信号基本上正交，也即两相邻小区之间的干扰理论上为零。为了配合系统不同的极化方向天线的选择，终端需要使用双功放双极化接收天线设计，同时不同的功率放大器对应不同的极化方向的天线。 

方法实施例 

根据本发明实施例，提供了一种无线通信系统的切换方法。 

需要说明的是，为了便于描述，在下文中以步骤的形式示出并描述了本发明的方法实施例的技术方案，在下文中所示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在相关的附图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。 

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 

图1是根据本发明实施例的无线通信系统的切换方法的流程图，该方法可以用于终端在空中无线通信系统中进行小区切换，如图1所示，该方法包括以下步骤(步骤S102至步骤S104)。

步骤S102，终端将其接收信号最强的第一小区作为当前服务小区，并确定第一小区的天线的第一极化方向； 

步骤S104，终端的多个搜索器搜索与第一小区的天线的第一极化方向相同的其他小区的接收信号、以及与第一小区的天线的第一极化方向不同的第二极化方向的其他小区的接收信号，并根据搜索结果确定需要进行切换的小区，其中，多个搜索器与终端的每个单极化方向天线一一对应。 

在步骤S104的具体的实施过程中，多个搜索器中，对应于第二极化方向的搜索器(为了描述方便，以下将该搜索器称为第一搜索器)可以根据第一时间比例搜索第一极化方向的其他小区，该第一搜索器还根据第二时间比例搜索第二极化方向的其他小区，其中，第一时间比例与第二时间比例之和小于或等于一，例如，可以将第一时间比例设置为90％，将第二时间比例设置为10％。在第一搜索器进行搜索的过程中，将搜索结果为采用第一极化方向且接收信号强度大于或等于预定切换加门限的小区作为需要进行切换的小区，以及，将搜索结果为采用第二极化方向且接收信号强度大于或等于预定切换加门限与预定阈值之和的小区作为需要进行切换的小区，优选地，该预定阈值可以取值为3dB。另外，多个搜索器中对应于第一极化方向的搜索器(为了描述方便，以下将该搜索器称为第二搜索器)可以搜索采用第一极化方向的其他小区的接收信号。 

将需要进行切换的小区保存在候选集中，系统完成激活集的指派，在切换过程中，如果不同的极化方向的小区同时存在于激活集中，则不同极化方向的搜索由相同极化方向天线的搜索器来完成，也即H极化方向天线对应的搜索器完成H极化方向的小区的无线信号的搜索，V极化方向天线对应的搜索器完成V极化方向的小区的无线信号的搜索，并将接收信号最强的小区作为终端的当前服务小区；如果相同的极化方向同时存在于激活集中，则按照单一导频区 域的搜索原则进行搜索，并将接收信号最强的小区作为终端的当前服务小区。 

通过本发明实施例提供的技术方案，在空中蜂窝无线通讯系统中，通过将终端和系统侧的小区采用单极化方向天线的设计，利用该空中蜂窝无线通讯系统进行小区切换，能够减小小区切换过程中的吞吐量。 

根据本发明实施例提供的上述无线通信系统和无线通信系统的切换方法，下面以码分多址(Code Division Multiple Access，简称为CDMA)制式的EVDO REVB为例对本发明实施例进行详细说明。 

图2示出了根据本发明实施例的双极化天线通讯系统的结构框图，如图2所示，该系统包括基站收发信机(Base Transceiver Station，简称为BTS)和终端，即包括BTS1、BTS2和终端，BTS1包括3个扇区：扇区A、扇区B和扇区C，其中，扇区A与扇区C使用H极化方向天线，扇区B使用V极化方向天线，BTS2包括3个扇区：扇区D、扇区E和扇区F，其中，扇区E与扇区F使用V极化方向天线，扇区D使用H极化方向天线。终端采用4个天线，其中的2个天线为H极化方向天线，另外2个为V极化方向天线。下面结合图3所示的流程图对本发明的无线通信系统的切换方法进行详细说明，如图3所示，主要包括以下处理。 

步骤S301，终端进入网络覆盖范围，在BTS1的扇区A下开机。 

步骤S302，终端接收到扇区A的信号最强，锁定扇区A的信号，并判断出扇区A使用的是H极化方向的天线，终端计算出V极化方向天线的信号强度比H极化方向天线的信号强度小于15dB 以上，确定扇区A为终端的当前服务小区(对应于上述的步骤S102)。 

步骤S303，终端的搜索器中不同的搜索引擎对不同的天线端口进行搜索，例如，搜索引擎A(即，上文所述的第二搜索器)搜索扇区A的H极化方向天线的接收信号，搜索引擎B(即，上文所述的第一搜索器)90％的时间搜索除扇区A之外的其他小区的H极化方向天线信号，搜索引擎B10％的时间搜索除扇区A之外的其他小区的V极化方向天线的信号。 

步骤S304，终端向扇区B移动，搜索引擎B计算扇区B的信号强度是否大于切换加门限，如果判断结果为是则进入到步骤S305；否则返回到步骤S303。 

步骤S305，搜索引擎B判断扇区B的极化方向与扇区A是否一致，如果判断结果为是，进入到步骤S306，否则进入到步骤S307。 

步骤S306，保持扇区B的信号强度不变，并进入到步骤S308。 

步骤S307，将扇区B的信号强度减去3dB，并进入到步骤S308。 

步骤S308，在终端向扇区B移动的过程中，终端的搜索器继续搜索扇区B的信号强度，并计算扇区B的信号强度是否大于切换加门限，如果判断结果为是，则将扇区B加入到激活集(对应于步骤S104)，并进入到步骤S309；否则返回到步骤S303。 

步骤S309，如果终端发现激活集中有2个不同极化方向的激活小区，变换搜索准则，搜索引擎A集中搜索H极化方向信号，搜索引擎B集中搜索V极化方向无线信号；同样，如果终端发现激活集中有3个不同极化方向的激活小区，也按照终端与系统极化方向一 致的原则进行搜索，即终端的H极化搜索器集中搜索H极化方向信号的小区，终端的V极化搜索器集中搜索V极化方向信号的小区； 

如果终端发现激活集中有2个相同极化方向的激活小区的信号，则搜索引擎B90％的时间搜索H极化方向天线信号，搜索引擎B10％的时间搜索V极化方向天线的信号。 

步骤S310，小区切换完成。 

装置实施例 

根据本发明实施例，提供一种无线通信系统的切换装置，该装置可以位于终端侧，其中，终端采用多个不同方向的单极化方向天线。 

图4是根据本发明实施例的无线通信系统的切换装置的结构框图，如图4所示，该装置包括第一确定模块10、搜索器20和第二确定模块30。 

第一确定模块10，用于终端将其接收信号最强的第一小区作为当前服务小区，并确定第一小区的天线的第一极化方向；搜索器20，连接至第一确定模块10，用于搜索与第一确定模块10中的第一小区的天线的第一极化方向相同的其他小区的接收信号，并搜索与第一确定模块10中的第一小区的天线的第一极化方向不同的第二极化方向的其他小区的接收信号；第二确定模块30，连接至搜索器20，用于根据搜索器20的搜索结果确定需要进行切换的小区。 

根据上述装置，在实施过程中，终端为了能够同时搜索到不同极化方向的信号，在单一导频区域中，第一确定模块10首选选择信号最强的第一小区，并判断第一小区的接收信号的极化方向，搜索器20中与第一小区的极化方向相同的天线对应的搜索器跟踪该第 一小区的极化方向的接收信号，同时搜索器20中与第一小区的极化方向不同的天线对应的搜索器跟踪该第一小区的极化方向的接收信号，具体地，利用10％的时间来搜索与第一小区的极化方向不同的其他小区的接收信号，利用90％的时间搜索与第一小区的极化方向相同的其他小区的接收信号。当10％的搜索时间内发现小区的接收信号的强度达到要求的切换加门限时，减去此时该导频的信号强度3dB，随着另外小区信号强度越来越强，直至该小区的实际信号强度减去3dB后再次达到切换加门限时，第二确定模块30将该小区确定为需要进行切换的小区，放入候选集中；当90％的搜索时间内发现小区的接收信号的强度达到要求的切换加门限时，第二确定模块30将该小区确定为需要进行切换的小区，放入候选集中。 

将需要进行切换的小区保存在候选集中，系统完成激活集的指派，在切换过程中，如果不同的极化方向的小区同时存在于激活集中，则不同极化方向的搜索由相同极化方向天线的搜索器来完成，也即H极化方向天线对应的搜索器完成H极化方向的小区的无线信号的搜索，V极化方向天线对应的搜索器完成V极化方向的小区的无线信号的搜索，并将接收信号最强的小区作为终端的当前服务小区；如果相同的极化方向同时存在于激活集中，则按照单一导频区域的搜索原则进行搜索，并将接收信号最强的小区作为终端的当前服务小区。 

如上，借助于本发明提供的无线通信系统、无线通信系统的切换方法和/或装置，在空中蜂窝无线通讯系统中，通过将终端和系统侧的小区采用单极化方向天线的设计，利用设计的空中蜂窝无线通讯系统在小区切换方法和装置，能够减小小区切换过程中的吞吐量。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无线通信系统的切换方法，用于终端在空中无线通信系统中进行小区切换，其特征在于，包括：

所述终端将其接收信号最强的第一小区作为当前服务小区，并确定所述第一小区的天线的第一极化方向；

所述终端的多个搜索器搜索与所述第一小区的天线的所述第一极化方向相同的其他小区的接收信号、以及与所述第一小区的天线的所述第一极化方向不同的第二极化方向的其他小区的接收信号，并根据搜索结果确定需要进行切换的小区，其中，所述多个搜索器与所述终端的每个单极化方向天线一一对应，其中，

所述终端根据搜索结果确定需要进行切换的小区的处理具体包括：

将对应于所述第二极化方向的搜索器搜索的采用所述第一极化方向且接收信号强度大于或等于预定切换加门限的小区作为所述需要进行切换的小区；或者

将所述对应于所述第二极化方向的搜索器搜索的采用所述第二极化方向且接收信号强度大于或等于预定切换加门限与预定阈值之和的小区作为所述需要进行切换的小区。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个搜索器搜索与所述第一小区的天线的所述第一极化方向相同的其他小区的接收信号、以及与所述第一小区的天线的所述第一极化方向不同的所述第二极化方向的其他小区的接收信号的处理包括：

所述多个搜索器中对应于所述第二极化方向的搜索器根据第一时间比例搜索第一极化方向的其他小区，并根据第二时间比例搜索第二极化方向的其他小区，其中，所述第一时间比例与所述第二时间比例之和小于或等于一。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个搜索器进行接收信号搜索的处理进一步包括：

所述多个搜索器中对应于所述第一极化方向的第一搜索器搜索采用所述第一极化方向的其他小区的接收信号。

4.一种无线通信系统的切换装置，位于终端侧，其中，所述终端采用多个不同方向的单极化方向天线，其特征在于，所述装置包括：

第一确定模块，用于终端将其接收信号最强的第一小区作为当前服务小区，并确定所述第一小区的天线的第一极化方向；

搜索器，用于搜索与所述第一小区的天线的所述第一极化方向相同的其他小区的接收信号，并搜索与所述第一小区的天线的所述第一极化方向不同的第二极化方向的其他小区的接收信号；

第二确定模块，用于根据所述搜索器的搜索结果确定需要进行切换的小区，具体包括：

将对应于所述第二极化方向的搜索器搜索的采用所述第一极化方向且接收信号强度大于或等于预定切换加门限的小区作为所述需要进行切换的小区；或者

将对应于所述第二极化方向的搜索器搜索的采用所述第二极化方向且接收信号强度大于或等于预定切换加门限与预定阈值之和的小区作为所述需要进行切换的小区。

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