一種在小區間消除幹擾的方法及系統的製作方法
2023-04-23 23:08:11
專利名稱：一種在小區間消除幹擾的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及在小區間消除幹擾的方法及系統。
背景技術：
現有的商用無線通信系統，可以支持上行和下行的多用戶接入。上行指的是終端向基站發送數據，下行指的是基站向終端發送數據。不同的用戶可以同時和基站進行通信，不同用戶的數據採用頻分、時分或碼分等方式復用在一個鏈路上，以保證各自使用的信道相互正交，也就是說各用戶間不會相互幹擾。
由於每個基站的覆蓋範圍有限，為了使系統能夠容納更多的用戶，通常將無線通信覆蓋區域劃分為一個個小區，通常每個小區成六邊形，各小區相鄰，形成蜂窩狀，因此稱為蜂窩移動通信系統，如圖1所示。
在蜂窩移動通信系統中，每個小區與周圍六個小區相鄰。相鄰小區間的用戶如果使用相同的頻帶同時進行通信，就會形成相互間幹擾。也就是說小區間的用戶使用的信道是非正交的。通常的方法是將整個頻帶劃分為多個子帶，每個相鄰的小區使用不同的子帶。不相鄰的小區使用相同的子帶，如圖1中，小區1使用子帶1，小區2、4、6使用子帶2，小區3、5、7使用子帶3。這樣就使各相鄰小區的用戶在頻率上實現了正交，從而減少了相互間的幹擾。但是對於這樣的系統，由於每個小區只使用了整個頻帶的一部分，使系統的頻率使用效率大大降低，從而使系統的性能下降。
對於小區間的幹擾，其中最大的幹擾來自於相鄰小區的邊緣用戶間的幹擾。由於此類用戶離基站較遠，基站和用戶都需要加大發送功率，所以，對相鄰小區的幹擾較大。而且此類用戶由於信道質量較差，接收到的信號較弱，受相鄰小區幹擾的影響也最大。因此，如何提高小區邊緣用戶的通信質量，成為提高通信系統整體性能，擴大每個小區覆蓋範圍的關鍵。
現有技術中提供了解決幹擾的方案，如圖2所示。在此方案中，在一個傳輸時隙TTI上定義兩種區域低小區間幹擾區域(LICI區域)和正常小區間幹擾區域(NICI區域)。LICI區域在時域上佔幾個正交頻分復用(OFDM)碼元，在該區域中使用部分頻率復用技術，即每個相鄰小區在這些時刻使用系統整個頻帶的一部分，頻率復用係數大於1。NICI區域是時域上除了LICI以外的OFDM碼元，在這些區域，每個小區使用整個頻帶，即頻率復用係數為1。在LICI區域，由於使用了部分頻率復用技術(參閱圖1)，相鄰小區間的幹擾較小，可以將這個區域分配給小區邊緣用戶，從而提高小區邊緣用戶的通信質量。也就是說，小區邊緣用戶的數據在LICI區域的時隙內傳輸。相對應的，NICI區域分配小區中心的用戶使用。由於相鄰小區的小區中心的用戶之間的距離較遠，相互間的幹擾較小，所以在這些時刻可以使用整個頻帶通信，即頻率復用係數為1。
雖然採用圖2所示的技術方案，能夠消除小區間的幹擾，但仍然無法避免使用部分頻率復用技術，即在LICI區域時，系統的頻率復用係數大於1。這樣，就大大降低了整個系統的頻率使用效率。
發明內容
本發明提供一種在小區間消除幹擾的方法及系統，以解決現有技術中存在消除小區間幹擾時使用部分頻率復用技術而影響整個系統的頻率使用效率的問題。
本發明提供以下技術方案一種在小區間消除幹擾的方法，包括如下步驟基站根據用戶設備的相關信號，將本小區用戶區分為小區中心用戶和小區邊緣用戶兩種類型；以及基站與本小區內的小區中心用戶和小區邊緣用戶之間使用配置信息中指定的時隙傳輸數據，並且對於相鄰小區，不同小區中的小區邊緣用戶使用不同的時隙傳輸數據。
其中通過用戶的導頻信號強弱值或者與導頻信號相關的其他信號的取值與閾值比較，將用戶劃分為小區中心用戶和小區邊緣用戶。
相鄰基站之間定時通告小區邊緣用戶情況，並根據相鄰小區中小區邊緣用戶數量變化幅度調整小區邊緣用戶使用的時隙數量。
在各基站中採用用戶時分復用表指定本小區的小區中心用戶和小區邊緣用戶所使用的時隙，並且，相鄰小區的各用戶時分復用表中所指定小區邊緣用戶使用的時隙不相同。
發送下行數據時包括步驟基站將待發送的用戶數據包分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包兩種類型；基站根據配置信息確定使用當前時隙的用戶類型；以及基站從待發送的數據包中選擇相應類型的用戶數據包在當前時隙裡發送。
基站在發送不同類型的用戶數據包時調整發射功能，使發送小區邊緣用戶數包的功率大於發送小區中心用戶數據包的功率。
基站將配置信息中指定小區邊緣用戶和小區中心用戶使用的時隙下發給用戶設備，用戶在相應的時隙發送上行數據。
一種通信系統，包括用於執行無線資源管理的多個基站設備；所述基站設備包括用於保存用戶時分復用表，該表中定義有小區邊緣用戶或小區中心用戶所使用的時隙，並且相鄰小區的各用戶時分復用表中定義小區邊緣用戶使用的時隙不相同的裝置；用於根據用戶屬於小區邊緣用戶或小區中心用戶，將待發送的用戶數據包分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包兩種類型的裝置；用於根據當前時隙索引查詢用戶時分復用表，確定當前時隙應當發送的用戶數據包的類型，並從待發送的數據包中選擇相應類型的用戶數據包的裝置；
用於在當前時隙發射選擇的用戶數據包的裝置。
所述基站設備還包括用於查詢所述用戶時分復用表，分別獲取小區邊緣用戶和小區中心用戶所使用的時隙並分配給相應的用戶設備的裝置。
一種通信系統，包括用於執行無線資源管理的多個基站設備；所述基站設備包括用於保存用戶時分復用表，該表中定義有小區邊緣用戶或小區中心用戶所使用的時隙，並且相鄰小區的各用戶時分復用表中定義小區邊緣用戶使用的時隙不相同的裝置；用於查詢所述用戶時分復用表，分別獲取小區邊緣用戶和小區中心用戶所使用的時隙並分配給相應的用戶設備的裝置。
本發明有益效果如下本發明在相鄰小區間，對於邊緣用戶使用不同的時隙傳送數據，在保證整個系統頻率復用率為1的前提下，大大減小了相鄰小區邊緣用戶之間的相互幹擾，提高了小區邊緣用戶的通信質量以及整個通信系統的整體性能。
圖1為現有技術中頻分復用的蜂窩小區示意圖；圖2為現有技術中時分復用的示意圖；圖3為本發明實施例中發送下行數據的流程圖；圖4為本發明實施例中基站的結構示意圖；圖5為本發明實施例中蜂窩小區邊界分布示意圖；圖6A、6B、6C為本發明實施例中各小區的邊緣/中心用戶時分復用示意圖。
具體實施例方式
在一個基站Node B所覆蓋的小區中，對於離服務基站較近、信道質量較好的用戶，基站和用戶設備均可以採用較低的發射功率，此時該小區對周圍相鄰小區的同頻幹擾較小；對於離服務基站較遠或信道質量較差的用戶，基站和用戶設備都需要使用較高的發射功率，此時，對周圍相鄰小區造成的同頻幹擾較大。
為了減少相鄰小區間的幹擾並提高系統頻率的復用率，本發明中將小區用戶劃分為小區中心用戶和小區邊緣用戶兩種類型，對於相鄰的小區而言，不同小區中的小區邊緣用戶使用不同的時隙傳輸數據，即將相鄰小區的小區邊緣用戶在時隙上相互錯開。
對小區中小區中心用戶和小區邊緣用戶的判別，可以通過在反向鏈路測量該用戶的導頻信號強弱，或者在前向鏈路由該用戶測量小區的導頻強弱，並將此信息反饋給基站來實現。小區基站可以直接根據用戶的導頻信號強弱來對用戶排序，並且通過將導頻信號強弱的取值與閾值比較，將導頻信號強弱的取值低於閾值的用戶劃分為小區邊緣用戶，將其餘的用戶劃分為小區中心用戶。另外，基站也可以利用與導頻信號相關的其他信號來判別小區中心用戶和小區邊緣用戶，如利用根據導頻信號強弱得到的信噪比或信道質量信息CQI等。
在每個小區的基站的配置信息指定該小區中心用戶和小區邊緣用戶使用的時隙。一種較佳的方式是在基站中建立用戶時分復用表，在表中分別指定小區中心用戶和小區邊緣用戶使用的時隙。時分復用表的建立，需要每個小區根據相鄰小區的狀況協調確定，對於相鄰小區，不同小區的用戶時分復用表中所指定小區邊緣用戶使用的時隙不相同，即將相鄰小區的小區邊緣用戶使用的時隙相互錯開。每個基站的時分復用表的建立可以在系統建立時形成。
表一和表二分別給出了相鄰的小區A和小區B的用戶時分復用表的示意，在小區A中，小區邊緣用戶與基站之間使用時隙1發送數據，而在小區B中，小區邊緣用戶與基站之間使用時隙3發送數據(當然，就該兩個小區而言在小區B中小區邊緣用戶也可以使用時隙2)。也就是說，當小區A的基站使用時隙1集中向該小區中的小區邊緣用戶發送信息時，其相鄰小區B在這個時隙裡只能向本小區的小區中心用戶發送數據。
表一(小區A)
表二(小區B)
由於用戶設備的移動會使小區中心用戶和小區邊緣用戶發生變化，因此，基站可以定時根據用戶的導頻信號強弱來重新區分用戶類型。進一步的，為了調整小區負荷，相鄰基站之間定時通告小區邊緣用戶情況，基站可以根據相鄰小區中小區邊緣用戶數量變化幅度，自動調整小區邊緣用戶使用的時隙數量。例如，經過相鄰小區通告小區邊緣用戶的數量情況後，其中一個小區的小區邊緣用戶數增加較多(可以通過給定閾值進行判斷)，則相應增加該小區邊緣用戶使用的時隙數，如從原來的一個時隙增加到兩個時隙，但進行時隙調整後，也必須使相鄰小區的小區邊緣用戶使用的時隙相互錯開。
基站在發送下行數據時，可以根據用戶類型的不同，將待發送的數據包區分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包兩種類型，然後通過查詢用戶時分復用表確定當前時隙由哪種用戶類型使用，並選擇相應類型的數據包。對於數據包的劃分，可以將數據包按照所屬的用戶的導頻信號強弱進行排序，將所屬用戶的導頻信號較弱的一部分數據包劃分為小區邊緣用戶數據包，將其餘的數據包劃分為小區中心用戶數據包。
參閱圖3所示，基站發送下行數據的過程如下在步驟300，基站對待發送的用戶數據包分類，將其劃分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包；在步驟310，查詢用戶時分復用表，確定使用當前時隙的用戶類型；在步驟320，根據使用當前時隙的用戶類型選擇相應類型的用戶數據包；在步驟330，發射用戶數據包。
本實施例中的一種基站結構如圖4所示，基站除了包括現有的編碼/調製單元10、映射單元15和逆快速傅立葉IFFT變換單元16及天線20外，還包括分類單元11、第一存儲單元12、第二存儲單元13、第三存儲單元17和數據包選擇單元14。
分類單元11用於將編碼/調製後的數據包區分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包，將小區邊緣用戶數據包保存到第一存儲單元12，將小區中心用戶數據包保存到第二存儲單元13；第三存儲單元1 7用於保存本小區的用戶時分復用表；數據包選擇單元14從第三存儲單元17查詢用戶時分復用表確定當前時隙由哪種用戶類型使用，並從第一存儲單元13或第二存儲單元13中選擇相應類型的數據包並輸出；映射單元14對數據進行正交頻復用OFDM載波映射；IFFT變換單元16對載波進行調製，並通過天線20發送調製後的載波。
用戶設備在相應的時刻對數據進行解調解碼，其處理方式與現有技術相同。
對於上行鏈路，基站根據用戶所屬的類型(即小區邊緣用戶或小區中心用戶)查詢用戶時分復用表，為用戶設備的上行信道分配相應的時隙，並通過控制信令下發到用戶設備，然後，用戶設備在規定的時隙裡向基站發送數據。相應的，在基站中包括一個用於查詢用戶時分復用表，分別獲取小區邊緣用戶和小區中心用戶所使用的時隙並下發給用戶設備的功能單元。
上述方法可以單獨在下行鏈路上使用，也可單獨在上行鏈路上使用，但最佳的方式是，在下行鏈路和上行鏈路均採用上述方法。
以下通過一個實例進一步說明本發明的技術方案，該實施例並不用於限定本發明。
圖5是典型的六角形蜂窩小區邊界示意圖，其中每個小區和六個小區相鄰。處於小區邊緣的用戶最多受兩個相鄰小區的幹擾，如該圖中小區1、3、4三個小區交界處的黑點位置的用戶，假設它的服務小區為小區1。當該用戶與小區1的基站通信時，會受到小區3、4的基站或用戶發射的信號的幹擾。
表三、表四和表五分別給出了各小區的用戶時分復用表，從三個用戶時分利用表可看出，相鄰小區的小區邊緣用戶使用不同的時隙。如小區1的小區邊緣用戶使用時隙1，小區3的小區邊緣用戶使用時隙3，小區4的小區邊緣用戶使用時隙2。這三個時隙相互交錯，互相間不覆蓋。
表三(小區1的時分復用表)
表四(小區3、5、7的時分復用表)
表五(小區2、4、67的時分復用表)
參閱圖6A、6B、6C所示，假設一個子幀由6個OFDM碼元組成，時隙1定義為第1和第2 OFDM碼元，即小區1的基站在發送每一子幀的第1、2兩個OFDM碼元時和小區邊緣用戶通信，而在其它時刻和處於小區中心用戶通信。各小區之間幀同步。時隙2定義為每個子幀的第3和第4 OFDM碼元，即小區3、5、7的基站在發送每一幀的第3和第4 OFDM碼元時和小區邊緣用戶通信，其他時刻基站和各自小區的小區中心用戶通信。時隙3的定義類似。從上可知，當服務小區和相鄰小區的小區邊緣用戶和小區中心用戶採用6A、6B、6C中的復用圖案時，各相鄰小區的小區邊緣用戶在和基站通信時的時隙相互錯開。也就是說，其中某個小區的小區邊緣用戶和其基站通信時，其相鄰小區的基站只和本小區的小區中心用戶通信。由於相鄰小區只和本小區的小區中心用戶通信，其信道的質量較好，因此，基站可以降低發射功率，同時保證該用戶的服務質量QoS。這樣，對當前小區的小區邊緣用戶造成的幹擾較小，從而提高了小區邊緣用戶的通信質量。如6A、6B、6C中所示，小區1的基站在時隙1和其小區邊緣用戶通信，而小區2、3、4、5、6、7的基站在時隙1時只和本小區的小區中心用戶通信。因此，小區1的小區邊緣用戶受到小區2、3、4、5、6、7的基站的幹擾減小，從而提高了小區1的小區邊緣用戶的通信質量。由於採用這種技術時，無論是小區邊緣用戶，還是小區中心用戶，其頻率復用都為1，這樣提高了頻譜的利用率。並且採用這種技術，小區邊緣用戶通信質量得到提高，而小區中心用戶不受影響，因此，能夠大幅度提高系統的整體性能。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種在小區間消除幹擾的方法，其特徵在於，包括如下步驟基站根據用戶設備的相關信號，將本小區用戶區分為小區中心用戶和小區邊緣用戶兩種類型；以及基站與本小區內的小區中心用戶和小區邊緣用戶之間使用配置信息中指定的時隙傳輸數據，並且對於相鄰小區，不同小區中的小區邊緣用戶使用不同的時隙傳輸數據。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過用戶的導頻信號強弱值或者與導頻信號相關的其他信號的取值與閾值比較，將用戶劃分為小區中心用戶和小區邊緣用戶。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，相鄰基站之間定時通告小區邊緣用戶情況，並根據相鄰小區中小區邊緣用戶數量變化幅度調整小區邊緣用戶使用的時隙數量。
4.如權利要求1所述的方法，在各基站中採用用戶時分復用表指定本小區的小區中心用戶和小區邊緣用戶所使用的時隙，並且，相鄰小區的各用戶時分復用表中所指定小區邊緣用戶使用的時隙不相同。
5.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特徵在於，基站向用戶發送下行數據時包括步驟基站將待發送的用戶數據包分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包兩種類型；基站根據配置信息確定使用當前時隙的用戶類型；以及基站從待發送的數據包中選擇相應類型的用戶數據包在當前時隙裡發送。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，基站在發送不同類型的用戶數據包時調整發射功能，使發送小區邊緣用戶數包的功率大於發送小區中心用戶數據包的功率。
7.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特徵在於，基站將配置信息中指定小區邊緣用戶和小區中心用戶使用的時隙下發給用戶設備，用戶在相應的時隙發送上行數據。
8.一種通信系統，包括用於執行無線資源管理的多個基站設備；其特徵在於，所述基站設備包括用於保存用戶時分復用表，該表中定義有小區邊緣用戶或小區中心用戶所使用的時隙，並且相鄰小區的各用戶時分復用表中定義小區邊緣用戶使用的時隙不相同的裝置；用於根據用戶屬於小區邊緣用戶或小區中心用戶，將待發送的用戶數據包分為小區邊緣用戶數據包和小區中心用戶數據包兩種類型的裝置；用於根據當前時隙索引查詢用戶時分復用表，確定當前時隙應當發送的用戶數據包的類型，並從待發送的數據包中選擇相應類型的用戶數據包的裝置；用於在當前時隙發射選擇的用戶數據包的裝置。
9.如權利要求8所述的通信系統，其特徵在於，所述基站設備還包括用於查詢所述用戶時分復用表，分別獲取小區邊緣用戶和小區中心用戶所使用的時隙並下發給相應的用戶設備的裝置。
10.一種通信系統，包括用於執行無線資源管理的多個基站設備；其特徵在於，所述基站設備包括用於保存用戶時分復用表，該表中定義有小區邊緣用戶或小區中心用戶所使用的時隙，並且相鄰小區的各用戶時分復用表中定義小區邊緣用戶使用的時隙不相同的裝置；用於查詢所述用戶時分復用表，分別獲取小區邊緣用戶和小區中心用戶所使用的時隙並下發給相應的用戶設備的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種在小區間消除幹擾的方法，以解決現有技術中存在消除小區間幹擾時使用部分頻率復用技術而影響整個系統的頻率使用效率的問題；該方法由基站根據用戶設備的相關信號，將本小區用戶區分為小區中心用戶和小區邊緣用戶兩種類型；以及基站與本小區內的小區中心用戶和小區邊緣用戶之間使用配置信息中指定的時隙傳輸數據，並且對於相鄰小區，不同小區中的小區邊緣用戶使用不同的時隙傳輸數據。本發明還同時公開了一種基站。
文檔編號H04W72/04GK101043693SQ20061006515
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月23日 優先權日2006年3月23日
發明者阮衛, 杜穎鋼, 李斌 申請人:華為技術有限公司