专利名称：移动通信系统的物理层快速切换方法
技术领域：
本发明为一种适用于分布式蜂窝移动通信系统的物理层快速切换技术，属于无线蜂窝移动通信系统中无线资源管理的技术领域。
背景技术：
切换技术是蜂窝移动通信系统中的关键技术之一，有效的切换算法可以维持链路质量、抑制干扰、提高蜂窝系统的系统容量和服务质量(QoS)。根据切换时是否中断现有的呼叫连接，切换技术可分为硬切换(Hard Handoff)技术和软切换(Soft Handoff)技术。硬切换是指在新的呼叫建立前，先断开现有正在进行的通话，时分多址接入/频分多址接入(TDMA/FDMA)使用硬切换技术。软切换是指移动用户不中断于原来基站的通话连接，而是同时与多个基站进行通信，按照一定的切换算法建立一个新的连接，并将信道切换到与其通信质量最好的基站，再断开原有的连接，频分多址接入(CDMA)使用软切换技术，该技术已经在IS-95、cdma2000和WCDMA(宽带频分多址接入)系统中被广泛采用。
根据基站(BS)和移动台(MS)在链路质量评估和切换过程中所完成的功能来划分，可将切换算法分为基于网络控制的切换(NCHO)、基于移动辅助的切换(MAHO)和基于移动控制的切换(MCHO)。AMPS、IS-54B和PACS中采用切换技术分别属于NCHO、MAHO、MCHO类。全球移动通信系统(GSM)采用的切换技术在许多方面与IS-54B类似，但是其性能优于IS-54B，也属于MAHO类。
在GSM系统中，移动台每0.5s向服务基站发送测量报告，测量报告参数包括移动台测量的接收功率强度指示(RSSI)和接收信号质量以及基站与移动台间的绝对距离。RSSI是指基站发送的广播信道的信号强度，基站在所有时隙发送的广播信道的功率电平都是相等的。RSSI包括来自服务小区的和来自临近小区的两部分，将这些测量结果在15s内进行平均，并量化成64电平。接收信号质量是通过估计信道译码前的比特误码率(BER)而得到的，基站和移动台都要进行该项测量，将结果量化成8电平。
WCDMA的软切换算法使用导频信道的信干比(Eo/Io)作为切换测量参数，它与IS-95系统类似，也有激活导频集、监测导频集、相邻导频集和剩余导频集的概念。WCDMA系统中的软切换过程包括测量、测量过虑、测量结果的报告、软切换算法以及切换执行五部分。
传统的蜂窝小区中，移动终端的切换首先需要由当前服务基站收发器(BTS)向基站控制器(BSC)发送切换控制信令，基站控制器(BSC)再向目标基站收发器(BTS)发送控制信令，因此增加了整个切换过程的时延和网络信令负荷。而传统的分扇区小区中扇区间更软切换发生在终端移动到小区内相邻扇区的边缘，虽然更软切换过程可以在物理层实现，但移动终端在某一扇区内无法通过多天线获得分集增益。
发明内容
技术问题本发明的目的是提出一种移动通信系统的物理层快速切换方法，该方法可以充分利用信道的时变特性提高系统的吞吐量，同时，移动终端始终保持与信道条件较优的若干天线通信，结合快速有效的功率控制方法，使得各射频天线在最大程度上降低发送功率，从而减小系统干扰，提高系统容量。
技术方案本发明的物理层快速切换算法是指移动终端在广义小区(由连接在同一个基站收发器的一组射频天线构成的无线信号覆盖范围)内部运动时，基站收发器(BTS)根据终端与周围射频天线的无线链路质量，为其选择信道质量较好的天线进行通信。
在分布式蜂窝移动通信系统中，当移动终端在广义小区内运动时，基站收发器根据各个天线接收到的移动终端信号强度直接实现物理层快速切换过程；物理层快速切换的基本规则是针对广义小区内不同天线的覆盖范围，使移动终端始终与信道条件较好的天线进行通信，从切换的测量、判决到切换的执行，整个过程均在物理层完成，基站收发器不需要向高层传递信令。
物理层快速切换(L1 Handover)过程包括以下三个步骤a、基站收发器周期性地测量广义小区内各个射频天线所接收的移动终端信号，测量参数选择载干比、平均接收信号功率、接收信号平均能量，b、基站收发器依据对各移动终端的测量结果，选择信道条件较好的若干射频天线，更新小区内各移动终端对应的射频天线列表，
c、基站收发器针对不同的移动终端的天线列表，选择相应的射频天线与移动终端进行通信。
所述的物理层快速切换过程中，基站收发器与基站控制器(BSC)之间无需信令交换，基站收发器(BTS)以最小的时延为移动终端完成天线空间资源的调配，多天线采用空时处理技术使移动终端获得相应的分集增益。
有益效果本发明提出了一种物理层快速切换(L1 Handover)方法，可用于蜂窝移动通信系统的无线资源管理。
本发明通过射频天线间的切换，有效地降低了平均发射功率，减小了下行链路干扰并提高系统容量，与传统的小区切换相比，本发明减少了系统信令负荷，降低了切换时延。
由于物理层快速切换算法能够以较小的时延完成移动终端在各个射频天线间的切换，因此，可以充分利用信道的时变特性提高系统的吞吐量。同时，移动终端始终保持与信道条件较优的若干天线通信，结合快速有效的功率控制方法，使得各射频天线在最大程度上降低发送功率，从而减小系统干扰，提高系统容量。
一方面，由于物理层快速切换过程中基站收发器(BTS)不需要向基站控制器BSC和上层传递信令，因此，减小了网络的信令负荷。另一方面，利用广义小区的多天线结构可以获得更高的分集增益。
图1为广义小区内部物理层快速切换过程和广义小区之间切换过程示意图。
具体实施例方式
在分布式蜂窝移动通信系统中，移动终端在广义小区内部时，采用物理层快速切换(L1 Handover)算法为移动终端分配射频天线与终端保持通信。由于移动终端与系统网络之间无需信令交换，降低了切换时延。一方面，快速的切换执行过程有效的减小了小区内天线的平均发送功率，减少了系统内干扰；另一方面，基于快速切换的选择性多天线发送技术能够提高信息传输速率，采用空时处理技术在有效的抵抗信道衰落的同时获得了更高的分集增益。
本发明的移动通信系统的物理层快速切换方法在于在分布式蜂窝移动通信系统中，当移动终端在广义小区内运动时，基站收发器根据各个天线接收到的移动终端信号强度直接实现物理层快速切换过程；物理层快速切换的基本规则是针对广义小区内不同天线的覆盖范围，使移动终端始终与信道条件较好的天线进行通信，从切换的测量、判决到切换的执行，整个过程均在物理层完成，基站收发器不需要向高层传递信令。
所述的物理层快速切换过程包括以下步骤a、基站收发器周期性地测量广义小区内各个射频天线所接收的移动终端信号，测量参数选择载干比、平均接收信号功率、接收信号平均能量，b、基站收发器依据对各移动终端的测量结果，选择信道条件较好的若干射频天线，更新小区内各移动终端对应的射频天线列表，c、基站收发器针对不同的移动终端的天线列表，选择相应的射频天线与移动终端进行通信。
所述的物理层快速切换过程中，基站收发器(BTS)与基站控制器(BSC)之间无需信令交换，基站收发器以最小的时延为移动终端完成天线空间资源的调配，多天线采用空时处理技术使移动终端获得相应的分集增益。
整个物理层快速切换(L1 Handover)过程基于无线链路质量的测量，基站收发器(BTS)根据测量结果为不同的移动终端分配信道质量较好的天线，在保证较小切换时延的同时提高了系统容量。
权利要求
1.一种移动通信系统的物理层快速切换方法，其特征在于在分布式蜂窝移动通信系统中，当移动终端在广义小区内运动时，基站收发器根据各个天线接收到的移动终端信号强度直接实现物理层快速切换过程；物理层快速切换的基本规则是针对广义小区内不同天线的覆盖范围，使移动终端始终与信道条件较好的天线进行通信，从切换的测量、判决到切换的执行，整个过程均在物理层完成，基站收发器不需要向高层传递信令。
2.根据权利要求1所述的移动通信系统的物理层快速切换方法，其特征在于所述的物理层快速切换过程包括以下步骤a、基站收发器周期性地测量广义小区内各个射频天线所接收的移动终端信号，测量参数选择载干比、平均接收信号功率、接收信号平均能量，b、基站收发器依据对各移动终端的测量结果，选择信道条件较好的若干射频天线，更新小区内各移动终端对应的射频天线列表，c、基站收发器针对不同的移动终端的天线列表，选择相应的射频天线与移动终端进行通信。
3.根据权利要求1所述的移动通信系统的物理层快速切换方法，其特征在于所述的物理层快速切换过程中，基站收发器(BTS)与基站控制器(BSC)之间无需信令交换，基站收发器以最小的时延为移动终端完成天线空间资源的调配，多天线采用空时处理技术使移动终端获得相应的分集增益。
全文摘要
移动通信系统的物理层快速切换方法是一种无线蜂窝移动通信系统中无线资源管理的技术，当移动终端在广义小区内运动时，基站收发器根据各个天线接收到的移动终端信号强度直接实现物理层快速切换过程；物理层快速切换的基本规则是针对广义小区内不同天线的覆盖范围，使移动终端始终与信道条件较好的天线进行通信，从切换的测量、判决到切换的执行，整个过程均在物理层完成，物理层快速切换过程包括以下步骤a.基站收发器周期性地测量广义小区内各个射频天线所接收的移动终端信号，b.基站收发器依据对各移动终端的测量结果更新各移动终端的射频天线列表，c.基站收发器针对不同的移动终端的射频天线列表，选择相应的射频天线与移动终端进行通信。
文档编号H04W36/30GK1635819SQ200510037620
公开日2005年7月6日 申请日期2005年1月6日 优先权日2005年1月6日
发明者尤肖虎, 赵新胜 申请人:东南大学