CN102752766A - 分布式天线通信系统及越区切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，开了一种分布式天线通信系统，所述系统包括多个小区，每个小区包括相互连接的中心处理单元和拉远天线单元，所述中心处理单元用于执行信号处理和无线资源管理，所述拉远天线单元用于发送信号和接收信号。本发明还提供了一种利用该系统进行越区切换的方法。本发明通过将180度天线应用到无线通信技术中从而构建出一种协作式180度天线分布式通信系统，能够提高无线通信系统的抗干扰能力，减少移动终端在越区时接入到目标小区的难度，减少越区切换次数，提高系统容量。

Description

分布式天线通信系统及越区切换方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种分布式天线通信系统及越区切换方法。
背景技术
随着无线通信业务几何式的增长，未来的无线通信系统将主要面临高传输速率及频谱效率方面的挑战，这也使得未来无线网络架构需要得到创新性的改进与发展。同时，随着信息与通信技术(ICT)在温室气体等空气污染物排放方面扮演者越来越重要的角色，绿色通信已成为通信技术发展的必然，能效已成为了未来无限通信系统的重要评价指标。
分布式天线系统(DAS)频谱效率高、系统容量大，因此，近期受到越来越多的研究与应用，第三代合作伙伴计划(3GPP)先进长期演进(LTE-A)在标准化进程中已经引入分布式天线系统技术，并命名为多点协作技术(CoMP)。分布式天线系统最初用于商场、隧道等通信盲点覆盖，后续渐渐被引入到宏小区、微小区等场景中的应用，同时，基于现有的蜂窝网架构及分布式网络架构，很多改进型的无线通信系统也先后被提出，如1994年Hwa-Jong Kim和Jeal-Paul Linnaxtz提出了虚拟小区(VCN)的概念、2001年北京邮电大学的陶小峰和张平等提出了群小区架构(Group Cell)、2003年清华大学的周世东和王京等提出了面向公共接口的分布式无线通信系统(DWCS)，这些小区的构建方法灵活，在一定程度上提高了系统容量以及覆盖范围，代表了未来无线通信网络架构的演进方向。
然而，现有技术中的分布式天线通信系统抗干扰能力低，移动终端在越区切换时接入到目标小区的难度大。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提高无线通信系统的抗干扰能力，减少移动终端在越区切换时接入到目标小区的难度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种分布式天线通信系统，所述系统包括多个小区，每个小区包括相互连接的中心处理单元和拉远天线单元，所述中心处理单元用于执行信号处理和无线资源管理，所述拉远天线单元用于发送信号和接收信号。
优选地，所述拉远天线单元包括n组天线，其中一组天线布置在所述小区的中心，称为中心天线，另外n-1组天线分别布置在所述小区各个边缘的中界点处，称为边缘天线，n为大于1的正整数。
优选地，布置在所述小区的中心的天线为全向天线；所述另外n-1组天线为180度天线，且发送信号和接收信号的方向指向相邻小区，信号覆盖范围为半圆，所述半圆的直径为所覆盖的小区的半径。
优选地，所述中心处理单元和拉远天线单元通过光纤或微波链路连接。
优选地，所述n组天线共享所有的无线资源。
优选地，所述n组天线为天线阵列，或者，将所述n组天线替换为n个单天线。
优选地，所述小区为蜂窝小区，相应地，n＝7。
本发明还提供了一种利用所述的系统执行越区切换的方法，包括以下步骤：
S1、移动终端从小区BS1的中心移动到其边缘，此过程中，移动终端保持与小区BS1的通信链路连接；
S2、移动终端从小区BS1的边缘移动到相邻小区BS2的边缘，此过程中移动终端保持同时与小区BS1、BS2的通信链路连接；
S3、移动终端从小区BS2的边缘移动到其中心，此过程中移动终端保持同时与小区BS1、BS2的通信链路连接，移动到B2S中心后断开与小区BS1的通信链路连接。
优选地，移动终端从小区BS1的边缘移动到相邻小区BS2的边缘的过程中发生小区内切换。
优选地，移动终端从小区BS1的边缘移动到相邻小区BS2的边缘的过程中，当移动终端处于此相邻的两个小区的边缘同时覆盖的位置时，移动终端同时由所述两个小区共同服务，移动终端所在的小区为主小区，另一小区为辅小区，移动终端所处的位置按照如下原则判断：当移动终端接收到的中心天线的导频信号强度减去其所接收到的边缘天线的导频信号强度所得的差值小于预设阈值时，判断所述移动终端处于所述两个小区的边缘同时覆盖的位置。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：通过将180度天线应用到无线通信技术中从而构建出一种协作式180度天线分布式通信系统，由于本小区的180度拉远天线服务于相邻小区边缘用户，本小区在对小区内移动终端进行资源调度时能够清楚相邻小区边缘用户的资源占用情况，因此，可以有效避免小区间干扰，提高无线通信系统的抗干扰能力。同时，移动终端在越区时，由于移动终端在当前服务小区边缘时，已经开始由下一个接入小区的拉远天线服务，因此，可以减少移动终端在越区时接入到目标小区的难度，减少越区切换次数，提高系统容量。
附图说明
图1是两组方向相反的180度天线阵列角度增益图；
图2是本发明的CDSAS中小区结构图；
图3是本发明的CDSAS中的小区覆盖示意图；
图4是本发明的CDSAS中，越区切换过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明利用180度天线提出了一种新的分布式无线通信系统，本发明中称为协作式180度天线分布式通信系统(Cooperative DistributedSemi-directional Antenna System，CDSAS)。
在CDSAS的小区中，信号处理、无线资源管理等过程和无线电信号接收/发送过程完全分开，由不同的独立单元专门处理，中心处理单元执行信号处理、无线资源管理，无线电信号接收/发送的处理由拉远天线单元完成，拉远天线单元包括全向天线或180度天线(可以为单天线也可以为天线阵列)，如图1所示是2组方向相反的180度天线阵列角度增益图。其中，中心处理单元布置于小区的中心，1个全向天线布置于小区中心，称为中心天线，6个180度天线布置于小区边缘的中界点处，称为边缘天线，180度天线的发送信号和接收信号的方向指向相邻小区，信号覆盖范围为半圆，所述半圆的直径为所覆盖的小区的半径，如图2所示。另外，所述中心处理单元和拉远天线单元通过光纤或微波链路连接，所有天线共享所有频率资源。
在CDSAS相邻的多个小区中，当移动终端处于不同的地理位置时，移动终端可以与单个或者多个小区进行通信，其中，在与多个小区进行通信时，这些小区采用同一套频率资源。当移动终端所处位置被多个小区覆盖时，该移动终端即与多个小区进行通信，并且各小区在通信时所采用的天线为覆盖该区域的全向天线或者180度天线。
当移动终端从本小区移动到相邻小区时，移动终端首先通过相邻小区的180度天线接入，当移动终端完全移动到相邻小区，并且超出先前小区180度边缘天线的覆盖区域时，移动终端才与之前的小区断开连接。
在CDSAS相邻的多个小区中，当移动终端处于相邻小区边缘覆盖位置时，移动终端所在的小区为主小区，其他小区为辅小区。当移动终端处于相邻两小区边缘覆盖位置时，该移动终端同时由这两个小区共同服务；当移动终端处于相邻三个小区边缘覆盖位置时，该移动终端可由三个小区服务。其中，移动终端所处位置的判断，可按照接收到的中心天线和边缘天线的导频信号强度(RSRP)决定，当移动终端接收到的中心天线导频信号强度减去边缘天线导频信号强度小于某个阈值时，该移动终端处于该两小区的边缘覆盖位置；两小区服务或三小区服务的具体通信技术方案可为协作多点技术。如图2所示，UE1由BS1和BS2共同服务，其中BS1为主小区，服务天线为中心天线A1，BS2为辅小区，服务天线为边缘天线A1，2；UE2由BS1、BS2和BS3共同服务，其中BS1为主小区，服务天线为A1，BS2、BS3为辅小区，服务天线分别为A1，2、A1，3。BS1、BS2、BS3在本发明中既代表小区，也可以代表小区中的基站。
在CDSAS系统架构中，单小区的覆盖区域定义为中心天线及所有拉远边缘天线的服务区域，共分为三种类型：小区中心、本小区边缘和相邻小区边缘。单小区的覆盖区域被扩展，但多个小区实际总覆盖的区域并没有增加。如图3所示，左图中有阴影区域为BS1的小区覆盖区域，其小区边缘和相邻小区边缘由多个小区共同覆盖，所以BS1～BS7的实际总覆盖并没有增加。右图为左图中虚线框的放大图。
在CDSAS中，当移动终端从一个小区移动到相邻小区时，移动终端通过相邻小区的拉远边缘天线接入到相邻小区，在移动终端从本小区边缘移动到相邻小区边缘的过程中经过小区内切换过程保持与两小区的通信链路连接，最终当移动终端移动到相邻小区的中心小区时断开与本小区的通信链路，从而完成越区切换。CDSAS中，越区切换过程如图4所示，移动终端在进行越区切换时整体表现为：先接入下一个小区，再断开上一个小区通信链路连接，从接入到断开的过程中，由两小区共同服务，移动终端同时保持与两小区的通信链路连接。详细通信过程总共分为三个过程：第一，当移动终端从BS1的小区中心移动到BS1的小区边缘时，UE准备接入BS2，在接入过程中，移动终端保持与BS1的通信链路不中断，此过程中服务天线单元集合由A1变为A1和A1，2；第二，当移动终端从BS1的小区边缘移动到BS2的小区边缘时，BS1和BS2都发生小区内切换(由各小区中心处理单元完成)，BS1的服务天线单元从A1切换至A2，5，BS2的服务天线单元从A1，2切换至A2；第三，当移动终端从BS2的小区边缘移动到BS2的小区中心时，移动终端断开与BS1之间的通信连路，同时保持与BS2的通信不中断，此过程中服务天线集合从A2，5和A2变为A2。
由以上实施例可以看出，本发明通过将180度天线应用到无线通信技术中从而构建出一种协作式180度天线分布式通信系统，能够提高无线通信系统的抗干扰能力，减少移动终端在越区时接入到目标小区的难度，减少越区切换次数，提高系统容量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式天线通信系统，其特征在于，所述系统包括多个小区，每个小区包括相互连接的中心处理单元和拉远天线单元，所述中心处理单元用于执行信号处理和无线资源管理，所述拉远天线单元用于发送信号和接收信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拉远天线单元包括n组天线，其中一组天线布置在所述小区的中心，称为中心天线，另外n-1组天线分别布置在所述小区各个边缘的中界点处，称为边缘天线，n为大于1的正整数。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，布置在所述小区的中心的天线为全向天线；所述另外n-1组天线为180度天线，且发送信号和接收信号的方向指向相邻小区，信号覆盖范围为半圆，所述半圆的直径为所覆盖的小区的半径。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中心处理单元和拉远天线单元通过光纤或微波链路连接。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述n组天线共享所有的无线资源。
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述n组天线为天线阵列，或者，将所述n组天线替换为n个单天线。
7.如权利要求2、3、5、6中任一项所述的系统，其特征在于，所述小区为蜂窝小区，相应地，n＝7。
8.一种利用权利要求1～7中任一项所述的系统执行越区切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、移动终端从小区BS1的中心移动到其边缘，此过程中，移动终端保持与小区BS1的通信链路连接；
S2、移动终端从小区BS1的边缘移动到相邻小区BS2的边缘，此过程中移动终端保持同时与小区BS1、BS2的通信链路连接；
S3、移动终端从小区BS2的边缘移动到其中心，此过程中移动终端保持同时与小区BS1、BS2的通信链路连接，移动到B2S中心后断开与小区BS1的通信链路连接。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，移动终端从小区BS1的边缘移动到相邻小区BS2的边缘的过程中发生小区内切换。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，移动终端从小区BS1的边缘移动到相邻小区BS2的边缘的过程中，当移动终端处于此相邻的两个小区的边缘同时覆盖的位置时，移动终端同时由所述两个小区共同服务，移动终端所在的小区为主小区，另一小区为辅小区，移动终端所处的位置按照如下原则判断：当移动终端接收到的中心天线的导频信号强度减去其所接收到的边缘天线的导频信号强度所得的差值小于预设阈值时，判断所述移动终端处于所述两个小区的边缘同时覆盖的位置。
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