[发明专利]基于智能天线的移动台切换基站的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线接入网通信技术，尤其涉及一种在无线接入网中，基于智能天线的移动台切换基站的方法。

背景技术

在无线接入网中，当移动台从一个基站覆盖的小区移动到另一个基站覆盖的小区时，需要进行基站切换。在目前802.16e协议公布的技术方案中，公布了关于无线正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)接入网的三种切换方式，分别是硬切换(HHO，Hard Handover)、宏分集切换(MDHO，Macro Diversity Handover)和快速基站切换(FBSS，Fast Base Station Switching)。所述OFDM接入网技术是一种特殊的多载波传输技术，它可以被看作一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。其基本原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输，可以极大的提高频谱效率。

以目前OFDM接入网中的FBSS过程为例，移动台切换基站的过程主要包括以下步骤(1)至(3)：

(1)扫描和关联：基站会周期性的发送广播消息，其中包含了相邻基站的一些信息，比如基站的ID等等，移动台通过对广播消息的接收解码后得到相邻基站信息，然后移动台就安排扫描间隔或者在睡眠间隔进行扫描、测距，即关联过程，以分析移动台与潜在目标基站之间切换的可能性，将当前信号较好的相邻基站确定为可能切换的候选基站。在以后的实际切换中，就会使用关联时记录的参数。本扫描和关联过程并不需要移动台中断与服务基站的已有连接。

(2)切换决定及启动：在进行FBSS的过程中，移动台和基站将保留一份与移动台进行FBSS的基站的列表，叫做宏分集序列，在宏分集序列中包含当前信号较好的相邻基站即候选基站，移动台通过对相邻基站的扫描，实时更新宏分集序列，丢弃信号不好的基站，或加入信号好的基站。在当前服务基站已经不能提供满意的通信服务或目标基站可以提供更好的通信服务时，就会做出切换决定。移动台可快速在这个宏分集序列中选择一个更好的基站来替换当前的服务基站，进行正式的切换处理。启动切换的决定可能来自多个方面，包括移动台、服务基站或者网络管理者。

(3)业务终止：切换的最后一步是移动台与先前的服务基站终止业务。业务终止是指服务基站断开所有与该移动台相关的连接，并清除其它相关信息。

目前已经出现了智能天线技术，即智能天线可以调整对目标信号的接收和发送方位，从而提高信号质量，同时减少对其它用户的干扰。在802.16e协议中的智能天线技术是指协议中的自适应天线系统(Adaptive antennasystem简称AAS)，它作为一项可选增强性技术，在增加系统容量、提高通信质量和扩大小区覆盖面积都能达到很好的效果。自适应波束形成是自适应天线系统实现的关键技术。

自适应波束形成是利用天线阵列对波束的形成和指向的控制，产生多个独立的波束，可以自适应地调整其方向图以跟踪信号的变化。在接收模式下，根据到达的信号，实时(通常以信道相干时间为单位)计算波束形成的权值，调节各阵元的加权幅度和加权相位，来改变阵列的方向图，使阵列天线的主瓣对准期望用户；同时阵列天线的零点和副瓣对准其他用户，对干扰源信号进行抑制，从而提高接收信噪比，满足在某一信号检测准则下的最佳接收，达到天线阵系统所能得到的最优性能。在发射模式下，根据获得的目标用户的信息得到相应的方位图，通过自适地调整每个辐射振元的幅度和相位，使得它们的输出在空间同相叠加，产生指向目标用户的赋形波束，能使期望目标用户接收的信号功率最大，同时使得窄波束照射范围以外的非目标用户受到的干扰最小。

自适应波束形成的一个关键技术问题是对用户入射角度进行估计，也就是所谓的波达方向(DOA，Directions Of Arrival)估计问题。各个用户的DOA作为反映用户空间特征的重要参量在自适应天线技术中具有很重要的作用，只有先进行精确的DOA估计，即首先获得各个用户的入射角度，也就是用户的空间特征，才有可能通过自适应波束形成技术来实现空间滤波，从而充分发挥自适应天线的优势。

在目前802.16e协议公开的技术方案中，AAS用户和基站之间可以建立AAS连接进行通信，即通过在基站预先指定的上行帧区域上发送所需要的探测序列，基站接收到此探测序列后，根据探测序列的相关特性估计出用户的入射角度，再根据入射角度得出相应的加权矢量，完成波束形成，对准用户进行通信。