专利名称：一种终端大范围移动下可靠的通信方法
技术领域：
本发明属于无线通信领域，在移动终端大范围移动情况下，采用分布式天线进行移动通 信上行链路接收方法，在中心处理节点进行多信号联合选择及处理，从而达到覆盖和可靠通 信的目的。
背景技术：
在无线通信系统中，频谱资源是有限的，而用户对于高速数据通信需求迅速增长。 一方 面，由于高频率下信号的路径损耗很大，覆盖在移动通信向更高频段发展过程中成为突出问 题。另一方面，随着信号处理和编码技术的发展，频谱效率提高的空间越来越小。蜂窝化的 通信结构体系已经很难在容量上有所突破。在用户大范围移动情况下，蜂窝化组网结构使得用户一般情况下由一个基站进行服务，由此带来了小区边缘通信质量严重下降，用户大范围 移动情况下跨区切换频繁，掉话率增加等问题。根本问题是目前蜂窝体制下的小区是根据 地理位置划分，而不是面向用户的。我们急需一种在移动终端大范围移动情况下通过灵活的 组网进行覆盖和可靠通信的方法。从一定角度上讲空间资源与时频资源相比几乎是无限可利用的，或者说是取之不尽的。 开发空间资源的角度来进一步提高无线系统的频谱利用率。历史上，移动通信的蜂窝化就是 一场利用空间资源的革命。为了提高空间资源的利用率，人们进行了广泛而深入的研究，智 能天线、时空编码，分布式天线等新兴研究领域正是因此而蓬勃发展起来。分布式天线系统(Distributed Antenna System)利用了MIM0 (多输入多输出)思想，利用空间分集特性， 提供了很好的覆盖，提高了系统容量。分布式天线系统采用分布式放置天线。天线通常具有 低成本特点，因此可以高密度敷设，以充分利用空间资源，并通过天线之间信号的联合处理， 避免切换，提高通信可靠性和有效性。东南大学与都科摩(北京)通信技术研究中心有限公司专利"分布式天线系统及其通信 方法"提出了在小区化结构下，采用分布式天线在一个小区内与用户进行通信，送至中央处理单元进行信号处理的一种组网结构。这种方法类似于小区分裂和采用微小区提高系统容量 的方式。其另一专利"一种分布天线移动通信系统中的上行链路接收方法及设备"提出了在 接收天线采用MIMO技术条件下，通过计算接收信号的自相关矩阵，经特征值分解判断子信道 增益，从而选择通信质量较好的多信道进行上行信号接收和解调的方法，从而利用了空间分 集的好处。这种方法没有充分利用多路信号空间自由度和信号联合处理增益。在用户移动过 程中仍然存在切换问题。本发明涉及的网络结构突破传统蜂窝小区概念，采用分布式天线，天线和处理节点由有 线网络相连，中心处理节点联合处理多根天线数据，如图1所示。 一个系统可以包括一个或 多个中心处理节点。移动终端可以同时与所有N根天线进行通信，多用户之间采用其他复用 方式如频分、时分等进行多用户接入。发明内容本发明提出一种在移动终端大范围内移动情况下，进行可靠通信的方法。该方法突破小 区化的结构分布式放置天线，采用联合信号处理的方法进行上行信号的接收。 所述方法依次含有一下步骤步骤(1)在移动终端的可能移动范围内，采用N根天线进行分布式覆盖，联合接收移动终端的上行信号，再利用至少一个中心处理节点通过有线网络与所述N根天线连接以及中心 处理节点之间连接；步骤(2)在每一个所述中心处理节点上，设置信号选择模块和多信号联合检测模块，其中信号选择模块设有信号选择所需门限值，选择至少一个满足所述门限值的信号进行合并；多信号联合检测模块从所述信号检测模块输入合并后的满足所述门限值的至少一个信号 进行多信号联合检测，解调原始信号；所述的门限值是路径损耗门限值，移动终端与N个天线地理位置远近的距离的门限值， 或N个信道相关性特征的门限值中的一种。依次所实现的系统，可以在终端大范围移动情况下，有效灵活地提供覆盖。并通过联合 处理多天线信号，克服了终端大范围移动情况下传统蜂窝小区中频繁切换和在小区边缘通信 质量难以保证的缺点。
图1表示本发明所述的在移动终端大范围移动情况下，可靠通信系统的结构示意图。图 l-a为所述分布式系统处理概念，图l-b为传统蜂舞小区信号单独处理结构，图l-c为多信 号联合处理结构。图2表示本发明所述的在移动终端大范围移动情况下，可靠通信系统信号处理流程图。
具体实施方式
本发明分布式天线系统包含N根分布式放置的天线(Al， A2,， AN)，不采用小区结构， 根据覆盖和用户密度，通信需求量等调整天线数量及放置密度，可以方便进行覆盖面积的扩 展和密度的调整。移动终端可以同时与N根天线进行通信，多用户之间采用频分或时分等复 用方式避免干扰。随着移动台运动，各天线接收信号随之变化，在物理层利用信号处理的方 式在N根天线的N个接收信号中选择n路(1《ri《N)进行合并和信号的解调，避免了蜂窝系 统中进行功率比较触发切换的过程，简少了物理层与高层之间的开销。图l比较了传统小区 化结构信号处理方式和分布式天线中信号联合处理方式。根据信息论的观点，分布式天线系 统中联合信号处理方式最大程度地保留了各路信号的信息，具有更好的性能。信号选择模块主要完成从N个信号中选择n路(lSn《N)的功能。选择规则有(1) 通过接收N路信号的载噪比；或，(2) 通过路径损耗；或，(3) 通过移动终端与N个天线地理位置的远近；或，(4) N个信道相关性特征选择n路信号；通过上述规则，可以减小信号联合检测的数据处理量，选择通信质量好(信噪比较高， 或干扰较小或地理位置更集中)的一簇信号进行解调，得到原始信号。这里当n=l时，分布式结构退化为小区化的结构，即选择一个通信质量最好的信号进行 解调；当n=N时，分布式结构相当于MIM0系统中Blast结构的通信方案。这里我们指出这两 种情况并予以排除。下面结合附图2进行进一步的说明。例如系统中包括50根天线， 一个中心处理节点，由于用户间在空间复用上不进行相互干 扰，因此，以一个移动终端为例。当终端在大范围内移动并且进行上行数据传输时，50根天线均可接收到移动终端的上行信号。当由于路径损耗，天线接收机由于灵敏度限制无法接收 到该信号时，接收到信号为0。在时刻A:， 50根天线将接收信号y,.(" ("l,2，3,…,AO传入 中心处理节点。中心处理节点包括信号选择模块和多信号联合检测模块。50个信号在信号选择模块中， 通过联合信号处理的方法进行选择，合并。例如，采用设定信噪比门限值准则如果5AW,.〉^S7W ,r选择第/路信号进行多路信号的 合并。SiV/^为预设的信噪比门限。也可以将信号信噪比进行排序，按大小顺序取固定数目n 个信号。或，采用地理距离准则在存在定位辅助设施的情况下，可以以一定精度得到移动终端的地 理位置，中心处理单元中存储天线分布的定位信息。根据就近原则，以移动终端为中心，落 入一定半径形成的圆形中天线的信号，由信号选择模块选出n路信号合并。以上为信号选择模块的几种实现方法。通过信号选择模块得到的n路信号，多信号处理模 块算法不在专利保护范围之内，可以采用任何现存的多天线信号检测方案。
权利要求
1. 一种终端大范围移动下可靠的通信方法，其特征在于，所述方法依次含有一下步骤步骤(1)在移动终端的可能移动范围内，采用N根天线进行分布式覆盖，联合接收移动终端的上行信号，再利用至少一个中心处理节点通过有线网络与所述N根天线连接以及中心处理节点之间连接；步骤(2)在每一个所述中心处理节点上，设置信号选择模块和多信号联合检测模块，其中信号选择模块设有信号选择所需门限值，选择至少一个满足所述门限值的信号进行合并；多信号联合检测模块从所述信号检测模块输入合并后的满足所述门限值的至少一个信号进行多信号联合检测，解调原始信号；
2. 根据权利要求l，所述的一种终端大范围移动条件下可靠的通信方法，其特征在于， 所述的门限值是路径损耗门限值，移动终端与N个天线地理位置远近的距离的门限值，或N 个信道相关性特征的门限值中的一种。
全文摘要
一种终端大范围移动条件下可靠的通信方法涉及一种移动终端在大范围移动情况下，采用分布式天线进行可靠通信的方法，其特征在于在移动终端大范围移动情况下，采用N根天线进行覆盖，分布式放置，进行上行信号的联合接收，利用一个或多个中心处理节点集中进行信号联合处理及解调。中心处理节点包括信号选择和多信号联合检测模块。信号选择模块根据设定的门限值，从N个天线获得的N路信号中选择n(1≤n≤N)路，送入多信号联合检测模块，最终解出原始信号。
文档编号H04Q7/38GK101272629SQ20081010617
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者丁国鹏, 丁宗睿, 张秀军, 朱正航, 肖立民, 许希斌, 赵熠飞, 高群毅 申请人:清华大学;北京久华信信息技术有限公司