CN110636574A - 利于蜂窝切换的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本文提供了利于高多普勒环境中的蜂窝切换的方法和设备。该方法包括从一个或多个天线接收输入，该输入包括通过第一通信路径从服务基站接收的第一分量和通过不同于第一通信路径的第二通信路径接收的第二分量。该方法还包括通过通信分支对第一分量执行信号补偿，通过通信分支测量第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示，并与服务基站无线通信；以及与通信分支并行地，通过测量分支对第二分量执行信号补偿，并测量第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示，以便协助关于将通信切换到第二通信路径的决定。

Description

利于蜂窝切换的方法和设备

技术领域

本公开涉及用于在无线网络中进行通信的方法和系统。

背景技术

预计对飞机的更高数据速率的需求将以与对地面移动系统所观察到的相同的方式增加。目前，大多数飞行中的解决方案都使用卫星链路，然而备选解决方案是利用具有充足带宽的直接空对地(A2G)链路。正在研究的一种这样的解决方案利用经调适的4G蜂窝长期演进(LTE)技术。该技术应以更低的成本提供更高的带宽。

在空中环境中采用这种技术并非没有挑战。机载系统的重大挑战在于由于飞机速度高，用户所经历的多普勒频移更大。这种较大的多普勒频移产生了许多在地面系统中相同程度下不存在的问题。一个这样的问题是相邻小区具有显著不同的多普勒频率偏移，这与地面系统不同，在地面系统中由于多普勒引起的频率差小到足以假设可以以其标称频率观测到相邻小区。这一点很重要，原因有很多，尤其是在测量相邻小区的信号质量时。在具有很小的或没有多普勒频移的地面环境中，移动设备可以测量相邻小区的传输而无需获取多普勒偏移，这节省了大量时间且降低了复杂性。相比之下，在通信经历大的多普勒频移的空中环境中，设备需要更多时间来准确地获取正确的频率。除了相邻小区测量的准确性之外，这种增加的获取时间还可能会不利地影响网络的吞吐量。

在包括LTE的许多通信系统中，小区选择和切换是基于针对相邻小区测量的信号功率和信号质量。因此，不准确的测量可能会阻止小区选择和切换按预期进行；导致间歇性服务、信号中断和数据丢失。

由第三代合作伙伴计划(3GPP)定义的LTE规范包含用于测量小区功率和质量的具体规定。通过将从相邻基站接收的信号与预期参考信号相关联，可以测量相邻小区的信号质量或信号功率。

在相邻小区处于相同频率的情况下，可以在仍然向服务小区传输的同时进行测量。相反，当相邻小区处于不同频率时，通信必须停止并且用户设备(UE)必须重新调谐到相邻小区的频率。出于此目的，LTE标准每40ms或80ms中包括6ms的短间隔。该间隔称为“测量间隙”。

在测量间隙期间，UE必须重新调谐到相邻小区的标称频率，获取实际小区传输并随后执行适当的测量。以这种方式测量相邻小区可以是处理器密集型活动。此外，在存在大的多普勒频移的环境中，可以预见测量间隙的持续时间的长度可能不足以准确地获取相邻小区的传输，从而影响测量的准确性。

鉴于上述情况，需要一种特别是用于高多普勒环境的管理通信的改进装置。

发明内容

根据第一方面，提供了一种方法，包括从一个或多个天线接收输入，该输入包括：通过第一通信路径从服务基站接收的第一分量；和通过不同于第一通信路径的第二通信路径接收的第二分量。该方法还包括通过通信分支对第一分量执行信号补偿，通过通信分支测量第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示，并与服务基站无线通信。该方法还包括与通信分支并行地，通过测量分支对第二分量执行信号补偿，并测量第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示，以便协助关于将通信切换到第二通信路径的决定。

这是特别有利的，因为使用独立的测量分支来处理信号允许在不影响通信分支的情况下补偿和测量信号。此外，独立的信号补偿确保每个分支上的测量更准确，从而利于更有效的切换。例如，在需要测量相邻小区的情况下，通过使用第二独立路径，该方法可以测量和校正相邻小区的频率偏移，而不必中断被应用于通信分支的校正和跟踪。当需要通信分支来测量相邻小区时(例如，当使用测量间隙时)，由测量分支记录的测量可用于实现快速且准确地获取相邻小区传输。另外，测量分支还可以用于向通信分支报告相邻小区的测量，从而不再需要停止服务小区通信以执行测量。这在一个或多个天线以高速移动的情况下特别有利，因为多普勒效应可能使得两个分量信号相对于彼此具有大的频移。

通信可以通过无线通信信道，诸如LTE信道。切换可以是从服务基站切换到另一基站。切换可以包括将通信信道从服务基站转移到另一基站，然后与另一基站无线通信。另一基站可以是相邻基站。或者，如稍后将讨论，切换可以是切换到不同的接收天线或天线元件。

由测量分支测量的第二分量的频率可以被传送到通信分支。第一分量和第二分量可以源自包括连接到一个或多个天线的双调谐器的设备。第一分量和第二分量可以是相同或不同的标称频率上的传输。

在另一实施例中，信号补偿包括频率补偿或信道均衡中的一个或多个。

以这种方式独立地补偿信号是特别有利的，因为它允许更多时间用于准确的信号获取，从而确保更准确地测量各个分量的强度、频率或质量以评估切换。此外，通过使用独立的信号补偿装置，信号的获取不限于中断与服务小区的通信。因此，可以提高系统的吞吐量。

在另一实施例中，该方法包括协助关于将通信切换到第二通信路径的决定。协助决定包括：将第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示与第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示进行比较；并且基于该比较做出决定以将输入的第一分量从通过第一通信路径接收的信号切换到通过第二通信路径接收的信号。

通过使用独立的测量分支，针对第二分量的强度、质量或频率获得的测量结果可以更准确，尤其是在可能存在大的频率偏移的高多普勒环境中。因此，可以做出关于是否切换通信的更准确的决定。

在另一实施例中，将所测量的一个或多个强度或质量指示中的每个指示传送到服务基站，以允许服务基站确定是否发起到第二通信路径的通信切换。这允许服务基站确定是否应该进行切换，并将该决定传送给系统。

或者，该方法可以确定是否发起切换。

在另一实施例中，第一通信路径是服务基站与一个或多个天线之间的路径；并且第二通信路径是另一基站与一个或多个天线之间的路径。这意味着从不同的基站接收这两个分量。这允许该方法利于基站之间的切换。

使用第二独立补偿路径是特别有利的，其中由于多普勒，在与其标称频率不同的频率上观测到另一基站。

在另一实施例中，一个或多个天线包括第一天线和第二天线，第一通信路径是服务基站与第一天线之间的路径；并且第二通信路径是服务基站与第二天线之间的路径，或者是另一基站与第二天线之间的路径。即，可以经由不同的天线接收两个分量，因此可以利于切换在天线之间进行切换。这允许该方法利用空间分集。

这是有利的，因为它使得测量分支能够用于获取相邻小区的准确测量以及空间分集。通过测量来自服务基站的信号，该方法能够选择第一天线和第二天线中的哪个天线更适合与服务小区的通信。另外，在第二分量经由第二天线来自另一基站的情况下，该方法能够利于天线之间和基站之间的切换。

一个或多个天线中的每个天线可以与不同的远程无线电头端相关联。第一天线和第二天线可以在空间上不同。第一天线和第二天线也可以连接到包括双调谐器的单个远程无线电头端。

在另一实施例中，一个或多个天线中的每个天线包括第一天线元件和第二天线元件。在该实施例中，第一通信路径是服务基站与第一天线元件之间的路径；并且第二通信路径是服务基站与第二天线元件之间的路径，或者是另一基站与第二天线元件之间的路径。

这是有利的，因为它使得能够确定最有效的天线元件(或天线元件组)来用于通信。这可以在不中断服务小区通信的情况下实现。这特别适用于MIMO通信。

一个或多个天线中的每个天线可以包括多个天线元件。所选择的天线元件在同一天线内可切换，或者在切换天线的情况下，可以将所选择的天线元件切换到新配置以在新选择的天线上使用。

在另一实施例中，一个或多个强度或质量指示包括接收信号功率的指示和接收信号质量的指示中的一个或多个。

在LTE系统中，强度指示可以是参考信号接收功率(RSRP)，并且质量指示可以是参考信号接收质量(RSRQ)。

在另一实施例中，测量第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示包括测量输入信号的第二分量的频率偏移。

这是有利的，因为频率偏移可以有助于准确和及时地从另一基站获取信号，以测量来自另一基站的信号的一个或多个强度或质量指示。

频率偏移可以是来自另一基站的信号与来自服务基站的信号之间的频率差。频率偏移可以是来自另一基站的信号的观测频率与另一基站的标称频率之间的差。可以将频率偏移的测量传送到通信分支。

在另一实施例中，通信分支包括第一调制解调器，并且测量分支包括第二调制解调器，其中由第一调制解调器执行与服务基站的无线通信并且由第二调制解调器执行对第二分量的一个或多个强度或质量指示的测量。

无线通信可以在长期演进(LTE)网络中进行。来自另一基站的信号可以是参考信号，其可以包括另一基站的标识符(例如，小区特定参考信号)。第二调制解调器可以由频率获取功能代替。

根据第二方面，提供了一种用于在无线网络中通信的设备，该设备包括：用于从无线网络接收信号的输入端，该信号包括通过第一通信路径从服务基站接收的第一分量和通过不同于第一通信路径的第二通信路径接收的第二分量；用于向无线网络输出信号的输出端；通信分支，连接到输入端和输出端，并被配置成对第一分量执行信号补偿，测量第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示，并经由输入端和输出端与服务基站无线通信；以及测量分支，与通信分支并行连接到输入端和输出端，并被配置成对第二分量执行信号补偿，并测量第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示，以便协助关于将通信切换到第二通信路径的决定。

在另一实施例中，信号补偿包括频率补偿或信道均衡中的一个或多个。

在另一实施例中，协助关于将通信切换到第二通信路径的决定包括：将第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示与第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示进行比较；并且基于该比较做出决定以将输入的第一分量从通过第一通信路径接收的信号切换到通过第二通信路径接收的信号。

在实施例中，该设备还被配置成经由输出端将所测量的一个或多个强度或质量指示中的每个指示传送到服务基站，以允许服务基站确定是否发起到第二通信路径的通信切换。

在另一实施例中，第一通信路径是服务基站与一个或多个天线之间的路径；并且第二通信路径是另一基站与一个或多个天线之间的路径。

在另一实施例中，一个或多个天线包括第一天线和第二天线。在该实施例中，第一通信路径是服务基站与第一天线之间的路径；并且第二通信路径是服务基站与第二天线之间的路径，或者是另一基站与第二天线之间的路径。

在另一实施例中，一个或多个天线中的每个天线包括第一天线元件和第二天线元件。在该实施例中，第一通信路径是服务基站与第一天线元件之间的路径；并且第二通信路径是服务基站与第二天线元件之间的路径，或者是另一基站与第二天线元件之间的路径。

在另一实施例中，一个或多个强度或质量指示包括接收信号功率的指示和接收信号质量的指示中的一个或多个。

在另一实施例中，测量第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示包括测量输入信号的第二分量的频率偏移。

在另一实施例中，通信分支包括第一调制解调器，并且测量分支包括第二调制解调器，其中由第一调制解调器执行与服务基站的无线通信，并且由第二调制解调器执行对第二分量的一个或多个强度或质量指示的测量。

附图说明

通过以下仅作为示例并结合附图进行的详细描述，将更全面地理解和认识本发明的布置，在附图中：

图1示出了可以采用实施例的场景；

图2示出了LTE系统中测量间隙的视觉表示；

图3示出了根据一个实施例的用于控制切换的方法，其中测量了相邻小区；

图4示出了根据一个实施例的用于控制切换的方法，其中测量了相邻小区频率偏移；

图5示出了根据一个实施例的用于选择用于与服务小区通信的天线单元的方法；

图6示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备；

图7示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中无线网络的测量由频率获取功能执行；

图8示出了示例性LTE UE接收器架构；

图9示出了根据实施例的包括用于实现频率获取功能的附加组件的接收器架构；

图10示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中每个调制解调器由不同的远程无线电头端来服务；

图11示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中频率获取功能由不同的远程无线电头端馈送到调制解调器；

图12示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中交换机用于控制哪个远程无线电头端用于馈送每个调制解调器；以及

图13示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中远程无线电头端(RRH)包括多个独立的信道调谐器。

具体实施方式

图1示出了可以采用实施例的示例性情况。图1示出了与服务小区101通信的用户设备UE 103设备。除了与服务小区102通信之外，UE还从UE当前不与其通信的相邻基站105接收信号104。

在说明书的其余部分中，“相邻小区”被认为是指能够与UE通信的基站。在本说明书的上下文中，字母“UE”可以涉及移动设备或能够无线连接到基站的任何其他设备。与本领域技术人员使用的术语一致，首字母缩略词eNodeB表示基站。上行链路意味着移动设备到基站的通信，而下行链路意味着从基站到移动设备的通信。

当UE相对于基站移动时，引入多普勒频移。这种多普勒频移可以显著影响观测到的相邻小区的操作频率。被称为“多普勒”、“多普勒扩展”或“多普勒频移”的多普勒效应是用于描述当发射器和接收器之间的距离随时间变化时，在发送测量和接收测量之间的波(机械、声学、电磁等)的频率偏移的术语。

在无线环境中，常常可能在eNodeB和UE之间具有多条路径，因此沿不同路径(因此距离不同)行进的信号将具有不同的多普勒频移。在空对地(A2G)信道的情况下，飞机通常处于基站的直接视野或LOS(视线)中，因此存在所有通信已被移位的主要多普勒频移。

在通信网络中，服务小区通常了解附近小区，并且在切换过程开始之前，服务小区将相邻小区信息传送给UE。在一些网络中，UE进行的测量用于通知UE是否应该从服务小区断开并连接到相邻小区，换句话说，UE执行的测量可以决定切换。

如背景部分所述：情况可能是当从UE设备的角度观察时，相邻小区似乎并非以其指定的操作频率进行操作。当试图准确测量相邻小区的功率或质量时，这尤其成问题。

为了解决该问题，本文提出了用于在无线网络中进行通信的各种方法和设备。然而为了避免疑问，下面描述的实施例是在第三代合作伙伴计划(3GPP)提供的标准的背景下呈现的；下面给出的方法和系统同样适用于任何其他无线网络。

3GPP提供的示例技术包括长期演进(LTE)和先进LTE(LTE Advanced)。这包括频分双工(FDD)模式和时分双工(TDD)模式。如整个申请中所描述，除了频率间测量之外，本文给出的方法和设备可以用于频率内测量，其中相邻小区在与服务小区相同的频率上传输；其中相邻小区使用与服务小区不同的载波频率。

有许多不同的方法可以测量无线网络中的信号强度和信号质量。在LTE网络中，测量服务小区和相邻小区的功率的一种方式是使用参考信号接收功率(RSRP)。在LTE网络内，存在两个单独的信道，上行链路和下行链路。LTE下行链路中包含小区特定参考信号(CRS)，该信号包含其源自的小区专用的信息，并且可用于在与服务小区相同频率或不同频率上测量相邻小区(和服务小区)。

技术规范(TS)3GPP 36.211提供了小区特定参考信号的图形表示以及如何计算它的细节。同一技术规范详述了用于计算序列的参数，其中包括基站的小区标识(小区ID)以及其他参数。因此，(504个物理标识中)每个小区使用不同的序列，使得可以以独特方式区分相邻小区。

RSRP在3GPP 36.214中定义为在携带小区特定参考信号的资源块(RB)上花费的以瓦特为单位的功率贡献的线性平均值。

除了参考信号的功率之外，还可以使用接收信号的质量(例如，参考信号接收质量(RSRQ))来测量下行链路信号的质量。RSRQ在3GPP TS 36.214中定义为(N×RSRP)/RSSI，其中N是执行测量的资源块的数量，RSRP是参考信号接收功率，而RSSI(参考信号强度指示符)是接收的无线电信号中存在的所有功率的测量。RSSI是解调之前的度量，而RSRP和RSRQ需要解调信号以便从数据流中提取参考信号。

可以将这些测量传送到服务小区基站。以这种方式传送测量使得服务小区基站能够做出关于UE切换的决策。在另一实施例中，可以由UE做出切换决策。

图2示出了LTE系统中测量间隙的视觉表示。在LTE标准中，每当相邻基站使用与服务基站不同的频率时，使用测量间隙。LTE标准规定测量间隙每40ms或80ms 202中包括6ms的短间隔201用于测量相邻小区。尽管如此，可以根据替代方法使用具有任何长度和根据任何合适频率重复的任何测量间隙。在测量间隙期间，UE停止传输以避免与来自相邻小区的信号的测量冲突并且允许调谐到相邻小区的频率。

图3示出了根据一个实施例的用于控制切换的方法，其中测量了相邻小区。该方法开始于：与新服务小区建立无线通信301。无线通信可以采用多种形式，并且可以包括根据任何适当的通信标准的任何通信。除了从服务小区接收信号之外，还从相邻小区接收信号302。

接收信号的与服务小区信号相关的分量可能经受与接收信号的与相邻小区相关联的分量不同的多普勒频移。在接收到该信号之后，该方法随后调谐到相邻小区传输303，并且并行地调谐到服务小区传输304。调谐涉及调整接收电路(例如，下变频器)的接收频率以匹配相关传输的频率。准确调谐可以分两步进行：调谐到标称频率，然后通过获取实际频率来补偿任何相对较小的频率偏移。一旦获取实际频率，通常就监视频率，以便可以跟踪和补偿任何小的变化，这通常被称为自动频率控制。

调谐是一种信号补偿形式。除频率调谐之外或作为其替代，可以实现其他信号补偿机制。例如，可以将信道均衡独立地应用于两个信号。这进一步有助于提高测量精度。

随后基于从相邻基站接收的补偿信号进行一个或多个测量305。在一个实施例中，仅在服务基站指示时进行对相邻小区的测量。在替代实施例中，相邻小区的测量由诸如服务小区参考信号功率变得比阈值差之类的事件来触发。

一个或多个测量可以包括相邻小区的信号质量和/或信号强度的指示。在本实施例中，可以测量信号质量和信号强度。这些测量和与服务小区的无线通信306并行发生，确保不中断与服务小区的通信。

通过以单独的并行功能测量相邻小区，可以减少主通信功能上的处理器负载。这也允许连续地执行测量。连续地并且与通信并行地测量相邻小区在具有大的多普勒偏移的系统中是特别有利的。与用于服务小区处理的多普勒频率误差校正相比，使用并行处理功能允许在测量之前校正不同的多普勒频率误差。这提供了更准确的测量，因此确保了基站之间更准确的切换。

根据上述实施例，一旦测量了相邻小区，就将测量传输到服务小区基站307，并随后用于通知关于从服务小区到相邻小区的无线连接切换的决定308。在LTE系统中，在UE已经将测量传输到基站307之后，将由服务小区的基站做出决定。测量用于确定是否应该进行无线通信切换，例如，可以在测量到相邻小区的参考信号功率或质量超过服务小区的参考信号功率或质量达阈值时发起通信切换。如果服务基站发起切换，则它向系统传输指令以开始切换。切换指令包括对通信要切换到的相邻小区的指示。然后，系统与服务小区断开连接并切换到相邻小区309，使相邻小区成为新的服务小区。该方法随后建立到新服务小区的通信301。

如果确定不应进行切换，则维持与服务小区的通信信道，并且该方法循环回到步骤302，并且该方法重复以基于新信号确定是否应进行切换。

图4示出了根据一个实施例的用于控制切换的方法，其中测量了相邻小区频率偏移。图4的方法类似于图3的方法；然而，测量来自相邻小区的信号的步骤305被替换为确定一个或多个相邻小区中的每个的频率偏移的步骤405。在该步骤中，和与服务小区的通信406并行地，UE计算一个或多个相邻小区中每个的频率偏移405。然后，UE在测量间隙期间使用频率偏移以使得能够迅速获取相邻小区的传输。通过预先计算频率偏移以应用于UE的调谐设备，该方法能够迅速获取相邻小区的信号。这确保了UE可以在服务小区通信中断期间快速且准确地测量相邻基站。显然，也可以测量和记录一个以上的相邻小区频率偏移，以允许在测量间隙期间测量多于一个相邻小区的选项。

上述方法还可以适用于其中存在一个或多个天线单元以提供空间分集的通信系统。在这样的实施例中，测量由每个天线单元接收的服务小区信号。

在通信过程中，信道质量可能会降低或降级。在空中环境中，当飞机正在航行时，这种情况可能会发生，导致诸如发动机之类的机身的一部分阻挡与服务小区的视线通信。

图5示出了根据一个实施例的用于选择用于与服务小区通信的天线单元的方法。从不同天线单元接收的测量用于通知关于用于与服务小区通信的天线单元的选择。根据上述实施例，用于比较由不同天线单元接收的信号的测量可以包括RSRQ和RSRP。

图5开始于与服务小区建立通信501。随后接收源自第一天线单元的第一信号502，并且测量该信号的强度和质量504。与502和504并行地，从第二天线单元接收第二信号503，也对该信号进行测量以确定信号强度和质量505。一旦测量了来自两个天线单元的信号，该测量就用于确定当前是否选择了合适的天线单元用于进行通信506。如果当前选择了最合适的天线单元用于通信，则维持当前天线配置，并且处理器继续接收和测量来自不同天线单元的信号502、503。如果当前没有选择最合适的天线单元用于通信，则将用于与服务小区通信的天线单元切换为最合适的天线单元507。

可以基于许多因素来决定何时改变用于与服务小区通信的天线单元。这些因素可以包括来自不同天线单元的瞬时或平均测量。决定何时切换的一种方法是将使用当前天线单元/RRH记录的服务小区的信号功率或信号质量与使用目标天线单元/RRH记录的等效值进行比较。在测量这些值时，如果针对目标天线单元记录的值超过针对当前天线单元记录的值达阈值，则可以做出切换的决定。为了提高测量的可靠性，可以对来自多个子帧的结果进行平均。

在另一实施例中，两个并行的信号强度和质量单元可以由单个单元代替，该单个单元在时间基础上在通信路径之间被共享。在这种情况下，测量间隙用于测量第二天线，同时在测量间隙之外使用第一天线单元进行通信。

在另一实施例中，该方法包括确定改进的通信设置，诸如改进的天线配置。在包含多个天线的通信系统(例如，MIMO系统)中，可以在任何时间控制哪些天线元件用于通信。

在一个实施例中，该方法与服务小区的通信并行地计算用于与服务小区通信的最佳天线配置。最佳天线配置是与其他配置相比，提供改善性能的天线配置。例如，天线单元可以包括两个天线元件，每个天线元件具有不同的极化并且可以允许MIMO操作。如果有两个天线单元并且系统仅需要两个元件用于与服务小区通信，则可以选择四个元件中的最佳两个以获得最佳性能。在该示例中，可以与用于服务小区通信的两个元件并行地测量不用于通信的两个元件，以便决定选择最佳的两个天线元件以支持MIMO性能。

在另一实施例中，除了测量服务小区之外，为了小区切换的目的，当前未被选择用于与服务小区通信的每个天线单元可用于测量相邻小区的信号质量和功率。

图6示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备。该设备可以被配置为执行上述方法中的一个或多个。远程无线电头端RRH 601用作接收和发送射频信号的装置。术语RRH用于描述包括将数字信号变换成适于传输的RF信号所需的组件，同时还包含将接收的RF信号变换为数字信号所需的组件的设备。组件可包括放大器、滤波器、RF到基带转换器和数字转换器。虽然参考RRH描述了后面的实施例，但是本领域技术人员将理解，RRH可以由适合于将数字信号转换为电磁波(反之亦然)的任何设备代替。远程无线电头端也可以被认为是一种天线单元。

除了远程无线电头端601之外，图6还示出了包括多个调制解调器602、603的设备。在以下实施例中，调制解调器用作表征以下设备的术语：该设备能够调制和解调信号，在常规操作期间获取和跟踪信号，以及执行信号测量。

图6的两个调制解调器602、603以主从关系示出。远程无线电头端601连接到主调制解调器602和从属调制解调器603。主调制解调器602也连接到从属调制解调器603。

术语主和从用于描述两个调制解调器之间的信息流。在图6中，主调制解调器602向从属调制解调器603提供关于相邻基站的信息。该信息可以可选地包括标称操作频率和小区ID。从属调制解调器603接收该信息，并作为响应向主调制解调器通知它进行的测量。

在图6中，主调制解调器602被配置为经由远程无线电头端601与服务基站通信。除了主调制解调器602之外，从RRH 601接收的信号还连接到从调制解调器的输入端。该接收信号不仅包含来自服务小区的下行链路信号，还包含来自相邻小区的下行链路信号。

RRH 601将接收信号从射频转换到基带。当相邻小区使用与服务小区相同的标称传输频率时，RRH的输出将被调谐到服务小区和相邻小区的标称频率。由于针对每个信号存在不同的多普勒偏移，因此需要获取每个信号的频率以便准确地与服务小区通信并测量相邻小区信号。这分别使用主调制解调器602和从属调制解调器603来实现。

和主调制解调器602与服务小区进行通信并行地，从属调制解调器603获取相邻小区的传输并测量其功率和质量。随后将这些测量的结果传送到主调制解调器602，以便通过传输到服务小区或由UE本地通知关于小区切换的决定。

在实施例中，信号功率和信号质量的测量可以经由RRH从主调制解调器传输到另一设备。可选地，其他设备可以是基站(eNodeB)。然后，基站可以做出关于是否应该进行切换的确定。如果应该，则基站可以将该信息传达给UE以告知它开始切换。或者，在非LTE系统中，主调制解调器(或从属调制解调器)可以做出关于是否应该进行切换的确定，并且如果是，则可以将该决定传送给相关基站。

通过使用具有单独频率校正功能的单独调制解调器，从属调制解调器能够独立于主调制解调器602为了与服务小区通信而应用的频率校正，对所接收的相邻小区信号应用频率校正。这提供了各个信号的正确测量，特别是在频率偏移很大的情况下，例如在两个小区信号之间存在大的相对多普勒频移的情况下。

图7示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中由频率获取功能703、704执行无线网络的测量。在图7中，由一个或多个频率获取功能703、704代替从属调制解调器。在图6的实施例中，单独的从属调制解调器603用于测量相邻小区，其中从属调制解调器与主调制解调器具有相同的功能。相比之下，图7利用专门设计用于测量信号的频率偏移的频率获取功能。这些功能可以通过包括专用硬件、调制解调器或处理器的任何合适的技术来执行。

调制解调器702在测量间隙期间使用测量的频率偏移来实现对相邻小区传输的快速获取。通过预先计算相邻小区的频率，可以准确地将UE调谐到相邻小区的传输，而不必首先在测量间隙中获取信号。这在高多普勒环境中特别有用，在该高多普勒环境中，小区的传输可能与标称传输频率相差很大。作为预先计算相邻小区的频率偏移的结果，可以使用测量间隙来快速测量相邻小区的信号，而不是在可以进行测量之前花费部分测量间隙来获取信号。

图8示出了示例性LTE UE接收器架构。在图8中，信号输入端连接到旋转器频率偏移组件801。旋转器频率偏移组件801用于校正由发射器和接收器的本地振荡器之间的差异引起的载波频率偏移。除了振荡器差异补偿之外，旋转器频率偏移还可用于校正由于多普勒频移引起的观测到的小区频率的变化。

旋转器频率偏移801的输出被馈送到：频率测量组件803和质量测量块804以及经由循环前缀移除组件802被馈送到调制解调器的其余部分。循环前缀移除块802、FFT 805、RB映射器806以及信道估计和跟踪807是标准LTE调制解调器组件，并且假设本领域技术人员将理解其操作的细节。来自此功能的输出是服务小区流量。

频率测量组件803的输入馈送自旋转器频率偏移组件801的输出。该组件测量输入信号的频率偏移。然后将测量的频率偏移馈送到旋转器，以便补偿频率偏移。补偿应将频率偏移降低至零。频率随时间的任何变化都将导致与旋转器的非零频率偏移，这将允许自动调适。

801的频率补偿输出也被馈送到P/S同步质量测量组件804。当正确的频率偏移被应用于旋转器时，该组件使用与本地码序列相关的两个接收的LTE同步信号(主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS))，以给出最大值。该过程是迭代的，并且可以采用许多子帧以收敛于正确的频率测量。

如前所述，在高多普勒环境中操作时，使用具有该配置的单个调制解调器可能导致不正确的测量。通过如上所述使用第二调制解调器(或另一信号监视组件)；本文描述的实施例提供了辅助路径，其可以获取和跟踪相邻小区的信号，而不会影响用于与服务小区通信的组件。

图9示出了根据实施例的包括用于实现频率获取功能的附加组件的接收器架构。该系统类似于图8的系统，但还包括频率获取功能，其包括用于测量相邻小区的附加旋转器频率偏移组件902、频率测量组件909和PSS(主同步信号)/SSS(辅同步信号)质量测量组件905。

图9中所示的频率测量功能904和909被示为两个单独的组件，但是它们同样可以实现为在服务小区和相邻小区测量之间分时的一个组件。

图9示出了频率获取功能，其具有馈送频率测量功能909的第二旋转器902。具有频率(偏移)测量功能的第二旋转器902用于移除相邻小区的频率偏移，而单独的分支继续同时使用第一旋转器来移除服务小区频率偏移并馈送剩余的调制解调器功能(例如，循环前缀(CP)移除903和资源块(RB)解映射907)，以便产生流量数据。

频率获取功能可以在多种技术上实现，包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或用软件实现。可选地，可以记录测量的频率偏移，其在适当的时间由主调制解调器访问。

出于多种原因，使用特定频率获取功能是有利的。本质上，频率获取功能并非旨在用于特定通信标准。这是有利的，因为频率获取功能可以被设计为容许比标准调制解调器所预期的更大的频率偏移，该标准调制解调器被设计为满足相关通信标准所规定的限制。这在飞机速度常常超过LTE中规定的极限的机载场景中尤为重要。

图10示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中每个调制解调器1003、1004由不同的远程无线电头端1001、1002服务。图10类似于图6；然而，在该实施例中，从属调制解调器1004连接到第二远程无线电头端1002，而不是服务于主调制解调器的远程无线电头端1001。该配置使得主调制解调器1003和从属调制解调器1004能够分别独立地控制每个RRH。这种布置的优点是每个RRH可以调谐到不同的频率，这允许当由于多普勒相邻小区与服务小区处于不同频率时，以及在相邻小区与服务小区处于不同的标称频率的情况下，从属调制解调器测量相邻小区。

图11示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中频率获取功能1104、1105由不同的远程无线电头端1102馈送到调制解调器1103。图11的实施例以类似于图7的方式操作；然而，与图7不同，一个或多个频率获取功能1104、1105由单独的RRH 1102馈送到主调制解调器1103。这种布置的优点是每个RRH可以调谐到不同的频率，这允许从属调制解调器测量相邻小区频率偏移，然后可以在测量窗口期间将其馈送到主调制解调器，以允许快速测量相邻小区信号，而不必等待主调制解调器获取相邻小区频率。

在空中环境中，具有远程无线电头端的第二天线也可用于提供空间分集。如前所述，在正常操作期间可能发生主天线单元被阻挡或信号突然衰减的情况。图12的远程无线电头端可以位于不同的物理位置，使得如果在任何时间一个天线及其远端RRH被阻挡，则不会阻挡另一天线及其RRH。

图12示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中交换机1203用于控制哪个远程无线电头端1201、1202用于馈送两个调制解调器1204、1205。类似于图6和图10的实施例，图12示出了包含能够在彼此之间交换信息的两个调制解调器1204、1205的设备。除了图10中所示的设备的元件之外，本实施例还包括交换机1203，其连接到两个调制解调器和两个远程无线电头端。

术语“交换机”用于描述具有多个输入端口和输出端口的可重新配置设备，其中交换机可以被配置为将来自任何输入端口的信号路由到任何输出端口。

在操作期间，两个调制解调器通过它们相应的远程无线电头端1201、1202测量服务小区的信号质量和功率。如果从第二RRH 1202获得的服务小区的测量超过了来自RRH1201的测量达预定义的裕量，则主调制解调器将指示交换机1203改变状态并将当前主调制解调器连接到另一RRH。为了避免过度切换，可以使用测量的平均值。在上述实施例中，可以通过比较由每个调制解调器进行的对服务小区的瞬时测量来发起切换远程无线电头端的决定。这些测量可以是服务小区的信号和/或质量。在LTE系统中，这些可以是RSRP和RSRQ。或者，当服务小区的测量信号质量被记录为在预定义阈值以下时，可以发起切换RRH的决定。此外，该决定可以基于任何测量的一个或多个平均。

在上述实施例中，切换远程无线电头端的决定由主调制解调器1204做出，但在不同的实施例中，从属调制解调器1205负责重新配置该切换。

作为上述天线切换的补充或替代，系统可以被配置为还在远程无线电头端1201、1202内的天线元件之间切换。可以实现与关于图12所讨论的切换机制类似的切换机制；然而，不是在远程无线电头端之间切换，而是系统监视不同的天线元件或天线元件组上的服务小区信号，并切换到最有效的天线元件或天线元件组。

包括交换机也可以用于另一实施例中，其中未使用的RRH(即，未用于服务小区通信的RRH)可以连接到从属调制解调器，然后可以用于测量相邻小区，这种布置的优点在于每个RRH可以调谐到不同频率，因此这允许在当相邻小区由于多普勒测量而与服务小区处于不同的频率时，以及在相邻小区与服务小区处于不同的标称频率的情况下，从属调制解调器测量相邻小区。

图13示出了根据一个实施例的用于无线通信的设备，其中RRH包括多个独立的信道调谐器。在图13中，RRH 1301包括多个独立的信道调谐器1304、1305。每个独立的信道调谐器由单独的调制解调器1302、1303控制。这种配置允许，当相邻小区使用与服务小区不同的标称频率时，从属调制解调器能够独立地补偿和测量来自相邻小区的信号。作为多个独立信道调谐器的结果，仅需要单个RRH来实现该功能。但是在提供特殊分集的替代实施例中，可以存在两个RRH，每个RRH具有多个调谐器和交换机以选择最佳天线/RRH组合。

本文描述的系统和方法允许准确测量和选择无线通信系统的通信路径。通信路径可以是到/自特定基站的通信，或者可以是经由特定天线、天线元件、天线组或天线元件组的通信。通过针对每个通信路径实现独立的信号补偿机制(例如，独立的频率补偿功能)，可以更有效地校正两个路径之间的差异。因此，可以更准确地测量来自每个路径的信号。这允许关于是否在两条路径之间切换通信的更有效的决定。因此，本文描述的实施例允许相邻基站之间或不同天线或天线元件之间的更有效切换。

虽然已经在空对地通信的背景下描述了用于选择基站的上述实施例，但是这些实施例同样适用于任何场景，特别是具有较大相对速度差的两方试图相互通信的场景。因此，本文描述的实施例在通信的多普勒效应相对较大的任何场景中都是有效的。此外，虽然在LTE标准的背景下描述了以上实施例，但是本文描述的实施例同样适用于任何无线通信标准。

本说明书中描述的主题和操作的实施可以在数字电子电路中实现，或者在包括本说明书中公开的结构及其结构等效物的计算机软件、固件或硬件中实现，或者在其一个或多个的组合中实现。例如，硬件可以包括处理器、微处理器、电子电路、电子组件、集成电路等。本说明书中描述的主题的实施可以使用一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或多个模块来实现，该一个或多个计算机程序被编码在计算机存储介质上以便由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。可替代地或另外地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，例如机器生成的电信号、光信号或电磁信号，其被生成以对信息进行编码以便传输到合适的接收器装置以由数据处理装置执行。计算机存储介质可以是以下各项或包括在以下各项中：计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备、或其中一个或多个的组合。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是被编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是或包括在一个或多个单独的物理组件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储设备)中。

虽然已经描述了某些布置，但是这些布置仅作为示例呈现，并且不旨在限制保护范围。本文描述的发明构思可以以各种其他形式实现。另外，在不脱离所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对本文描述的特定实施方式进行各种省略、替换和改变。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

从一个或多个天线接收输入，所述输入包括通过第一通信路径从服务基站接收的第一分量和通过不同于所述第一通信路径的第二通信路径接收的第二分量；

通过通信分支对所述第一分量执行信号补偿，通过所述通信分支测量所述第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示，并与所述服务基站无线通信；以及

与所述通信分支并行地，通过测量分支对所述第二分量执行信号补偿，并测量所述第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示，以便协助关于将通信切换到所述第二通信路径的决定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中信号补偿包括频率补偿或信道均衡中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的方法，其中协助关于将通信切换到所述第二通信路径的决定包括：

将所述第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示与所述第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示进行比较；并且

基于所述比较做出决定以将所述输入的所述第一分量从通过所述第一通信路径接收的信号切换到通过所述第二通信路径接收的信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所测量的一个或多个强度或质量指示中的每个指示被传送到所述服务基站，以允许所述服务基站确定是否发起到所述第二通信路径的通信切换。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一通信路径是所述服务基站与所述一个或多个天线之间的路径；并且

所述第二通信路径是另一基站与所述一个或多个天线之间的路径。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个天线包括第一天线和第二天线，并且其中：

所述第一通信路径是所述服务基站与所述第一天线之间的路径；并且

所述第二通信路径是所述服务基站与所述第二天线之间的路径，或者是另一基站与所述第二天线之间的路径。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个天线中的每个天线包括第一天线元件和第二天线元件，并且其中；

所述第一通信路径是所述服务基站与所述第一天线元件之间的路径；并且

所述第二通信路径是所述服务基站与所述第二天线元件之间的路径，或者是另一基站与所述第二天线元件之间的路径。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个强度或质量指示包括接收信号功率的指示和接收信号质量的指示中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示包括测量输入信号的所述第二分量的频率偏移。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信分支包括第一调制解调器，并且所述测量分支包括第二调制解调器，其中由所述第一调制解调器执行与所述服务基站的无线通信，并且由所述第二调制解调器执行对所述第二分量的一个或多个强度或质量指示的测量。

11.一种用于在无线网络中通信的设备，所述设备包括：

用于从所述无线网络接收信号的输入端，所述信号包括通过第一通信路径从服务基站接收的第一分量和通过不同于所述第一通信路径的第二通信路径接收的第二分量；

用于向所述无线网络输出信号的输出端；

通信分支，连接到所述输入端和所述输出端，并被配置为对所述第一分量执行信号补偿，测量所述第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示，并经由所述输入端和所述输出端与所述服务基站无线通信；以及

测量分支，与所述通信分支并行连接到所述输入端和所述输出端，并被配置为对所述第二分量执行信号补偿，并测量所述第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示，以便协助关于将通信切换到所述第二通信路径的决定。

12.根据权利要求11所述的设备，其中信号补偿包括频率补偿或信道均衡中的一个或多个。

13.根据权利要求11所述的设备，其中协助关于将通信切换到所述第二通信路径的决定包括：

将所述第一分量的一个或多个强度、质量或频率指示与所述第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示进行比较；并且

基于所述比较做出决定以将所述信号的所述第一分量从通过所述第一通信路径接收的信号切换到通过所述第二通信路径接收的信号。

14.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备还被配置为经由所述输出端将所测量的一个或多个强度或质量指示中的每个指示传送到所述服务基站，以允许所述服务基站确定是否发起到所述第二通信路径的通信切换。

15.根据权利要求11所述的设备，其中：

所述第一通信路径是所述服务基站与所述一个或多个天线之间的路径；并且

所述第二通信路径是另一基站与所述一个或多个天线之间的路径。

16.根据权利要求11所述的设备，其中所述一个或多个天线包括第一天线和第二天线，并且其中：

所述第一通信路径是所述服务基站与所述第一天线之间的路径；并且

所述第二通信路径是所述服务基站与所述第二天线之间的路径，或者是另一基站与所述第二天线之间的路径。

17.根据权利要求11所述的设备，其中所述一个或多个天线中的每个天线包括第一天线元件和第二天线元件，并且其中；

所述第一通信路径是所述服务基站与所述第一天线元件之间的路径；并且

所述第二通信路径是所述服务基站与所述第二天线元件之间的路径，或者是另一基站与所述第二天线元件之间的路径。

18.根据权利要求11所述的设备，其中所述一个或多个强度或质量指示包括接收信号功率的指示和接收信号质量的指示中的一个或多个。

19.根据权利要求11所述的设备，其中测量所述第二分量的一个或多个强度、质量或频率指示包括测量输入信号的所述第二分量的频率偏移。

20.根据权利要求11所述的设备，其中所述通信分支包括第一调制解调器，并且所述测量分支包括第二调制解调器，其中由所述第一调制解调器执行与所述服务基站的无线通信，并且由所述第二调制解调器执行对所述第二分量的一个或多个强度或质量指示的测量。