降低正交頻分復用蜂窩環境中小區間幹擾的子載波分配方法
2023-05-11 04:36:31 1
專利名稱：降低正交頻分復用蜂窩環境中小區間幹擾的子載波分配方法
技術領域：
本發明涉及一種OFDM(正交頻分復用)方法，並且更為具體的說，涉及一種降低OFDM蜂窩環境中小區間幹擾的子載波分配方法。
背景技術：
當前移動通信標準化技術包括AMPS(先進行動電話系統)和WCDMA(寬帶碼分多址)系統。在這些通信系統中，使用復用技術以通過建立多路通信路徑(信道)傳輸和接收獨立信號來支持多個用戶。更詳細地講，復用技術將一條線路或傳輸路徑分成多個信道(對於固定線路、電纜對，和對於無線服務、無線收發器對)。
復用方法的例子包括FDM(頻分復用)方法，其中一條線路被分成多個頻帶而後被復用，以及TDM(時分復用)方法，其中一條線路被分成非常短的時間間隔而後被復用。
第一代模擬移動通信標準AMPS使用FDM。被稱為IS-95的第二代移動通信系統使用一種CDM(碼分復用)方法。第三代移動通信系統被稱為WCDMA(寬帶碼分多址)，並使用一種碼分復用(CDM)方法。
另一類型的復用技術被稱為正交頻分復用(OFDM)。OFDM是基於多載波調製原理的，其意思是說，將數據流分成幾個比特流(子信道)，每一都具有比父數據流低得多的比特率。這些子數據流然後被使用彼此正交的編碼調製。因為其正交性，子載波在頻譜中彼此十分接近(或甚至部分重疊)，而彼此不幹擾。進一步地，因為在這些低比特率的信道上的碼元時間長，所以一般沒有碼元間幹擾(ISI)。結果形成高效頻譜系統。
數字音頻廣播(DAB)和數字視頻廣播(DVB)是基於OFDM的。然而，在含有多個小區的蜂窩通信系統中沒有使用OFDM。
發明內容
技術問題因此，本發明的目標之一是至少針對上述和其他談及的目標。
本發明的另一目標是提供一種新穎的子載波分配方法，其降低在OFDM蜂窩環境中的小區間幹擾。
技術方案為至少全部或部分地實現上述目標，本發明提供一種新穎的子載波分配方法，該方法包括在多小區環境裡的小區中選擇具有最強小區間幹擾的多個小區，以及對選擇的具有最強幹擾的每一小區選擇互斥的子載波集。
本發明的其它優點、目標和特徵將在隨後的說明中部分地闡明，通過檢驗下述內容或從本發明的實踐中學習，上述優點、目標和特徵對於本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。可以如所附權利要求中所特別指出的來實現和獲得本發明的目標和優點。
圖1是說明在OFDM中使用的子載波的圖；圖2是說明在移動通信環境中的多小區結構的圖；圖3是說明在使用全向天線的小區結構中的中心目標小區和具有最強幹擾相鄰小區的圖；圖4是說明在使用全向天線和方向天線時的扇區的架構的圖；圖5是說明在120°-扇區結構的扇區中的幹擾的圖；
圖6是說明對圖5中所示的目標扇區產生最強幹擾的扇區的圖；圖7是說明在60°-扇區結構的扇區中的幹擾的圖；圖8是說明對圖7中所示的目標扇區產生最強幹擾的扇區的圖；圖9是說明對系統中每一小區的子載波分配的流程圖；圖10是說明在使用全向天線時互斥子載波子集的分配圖；圖11是說明在使用120°-方向天線時互斥子載波子集的分配圖；圖12是說明在使用60°-方向天線時互斥子載波子集的分配圖；以及圖13是說明對每一小區中每一終端分配子載波的方法的流程圖。
具體實施例方式
現將參考
本發明，其中在全部附圖中相同的附圖標記表示相同或相應的部分。
在基於OFDM的系統中減少小區間幹擾的方法的實例包括FH(跳頻)方法和DCA(動態信道分配)方法。在FH方法中，小區中子載波的(發射)順序是根據時間任意改變的。要減少小區間幹擾，那麼選擇小區中子載波變化的順序使得與最強小區中的子載波不部分重疊。為此，FH方法保留幾個子載波(即，不使用全部可用的子載波)以實現這點。因而，FH方法沒有被使用在包括多個小區的蜂窩環境中，而是僅僅被使用在單一小區環境中。
在DCA方法中，在一個小區中報告每一用戶的每一子載波的信號對幹擾噪聲比(SINR)的強度，並使用具有最高SINR(即，好的信道狀態)的子載波傳播信號，從而降低了數據發射功率和幹擾。然而，在DCA方法中，需要反饋信號來告知基站關於來自每一終端(用戶)的SINR。該反饋步驟非常複雜，並產生更多的幹擾。
現參考圖1，其說明應用在OFDM方法中的子載波。如圖所示，多個子載波是相互正交的關係，從而即使子載波的頻率分量彼此部分重疊也不相互影響。而且，因為子載波能夠彼此部分重疊，所以更多的子載波能夠被復用。另外，OFDM有利於允許將串行地/並行地轉換的編碼數據分配至每一子載波，以及將其數字調製。因此，許多子載波的產生提高了每帶寬的傳輸速度。
下面參考圖2，其說明一種多小區環境。在該環境中，OFDM傳輸方法被應用在每一小區中，並且給每一小區分配相同的頻帶。而且，位於中心小區的終端被鄰近小區所幹擾。在圖2中，接觸該中心小區的6個小區被稱為第一環小區，而圍著第一環小區的12個小區被稱為第二環小區。因而，在該示例中，在該中心小區中工作的終端被第一環的6個小區以及第二環的12個小區所幹擾。
而且，因為小區離中心小區遠，傳播強度減小，所以由第一環小區引起的幹擾大於由第二環小區引起的幹擾。下面的表達式定義了該傳播強度PRXPTXdn---(1)]]>其中，PTX和PRX分別表示傳輸功率和接收功率，而「d」為發射器和接收器之間的距離。「n」的值根據信道模型而變化，通常n＝3或4。
因此，參照上面的表達式，從小區發射的功率基於發射器和接收器之間的距離而改變。假設每一小區的發射功率是一致的，為P，「n」＝4，且小區中心間的距離為「d」，來自於第一環小區的幹擾的強度被表示為下式Pring1Pd4---(2)]]>此外，來自於第二環小區的幹擾的強度被表示如下
Pring2P(2d)4=116Pd4=116Pring1---(3)]]>注意到，參照表達式(2)和(3)，來自第二環小區的幹擾為來自第一環小區的幹擾的1/16。因此，第一環小區產生絕大多數的小區間幹擾。
上面的示例只考慮了發射器和接收器間的距離，並沒有考慮在實際移動通信環境中發生的長期衰落效應如對數-正態衰落效應，或短期衰落效應如Rayleigh或Rician效應。然而，即使考慮到衰落效應，存在同樣的結果(即，第一環小區產生絕大多數的對中心小區的幹擾)。因而，在該示例中，由第二環小區引起的幹擾被認為是可忽略的。注意到，圖3說明只考慮第一環小區引起的幹擾時的多小區環境。
此外，在圖2和3中所示的小區結構假設使用了全向天線。然而，在其他小區布置中，使用了方向天線。在使用方向天線時，每一小區被分成扇區。方向天線包括，例如120°-方向天線和60°-方向天線。圖4說明分別說明全向天線、120°-方向天線和60°-方向天線的不同小區結構。如圖所示，全向天線產生一個扇區，120°-方向天線產生3個扇區，而60°-方向天線產生6個扇區。
進一步地，假設扇區彼此不幹擾，在一個小區中每一扇區可以使用單獨頻帶。於是，可以更有效地利用頻率。舉例來說，使用120°-方向天線產生3個扇區時，頻率效率增加3倍，而在使用60°-方向天線產生6個扇區時，頻率效率增加6倍。
然而，另一小區的扇區幹擾目標小區的扇區，例如圖5中所示(圖5說明對於120°-方向天線的3扇區的概念)。圖5中的箭頭表示方向天線的發射方向。進一步地，如圖5中所示，假設目標扇區是中心小區的右下扇區，並覆有柵格，而在其他鄰接的小區中幹擾該目標扇區的6個扇區覆有斜線。
而且，在小區邊界區域的幹擾是有問題的，因為如在表達式(1)中所述，發射功率是與距離成反比的。因而，來自目標小區的接收功率(信號強度)在該小區的邊界區域非常低，所以即使少量的幹擾也會干擾邊界處的信號。
因此，如圖5中所示，對中心(目標)小區的右下扇區，最接近目標扇區邊界區域的兩個扇區引起對目標扇區的絕大多數的幹擾。圖6也說明這一概念。類似地，圖7和8說明在使用60°-方向天線時，對目標小區的幹擾效應。
現參考圖9，其說明根據本發明的一種方法，該方法在將OFDM應用到多小區環境時，防止傳輸鄰近小區數據的子載波重疊，進而降低在前向鏈路中產生的小區間幹擾。
在OFDM被應用到移動通信系統的前向鏈路時，子載波被分配給多個終端(用戶)，並被復用來提供用戶服務。此外，被分配給每一終端(用戶)的子載波根據每一子載波的信道狀態被以不同的發射功率應用。即，如果信號被通過具有差的信道狀態的子載波發射，該信號唄以高功率發射以補償差的信道狀態。因此，例如，保持為系統所要求的某一BER(誤碼率)或FER(誤幀率)以滿足服務所要求的QOS(服務質量)。
如圖9中所示，使用OFDM的無線網絡控制器(RNC)確定在多小區結構中使用的是何種天線(步驟S10)，然後選擇目標小區和具有對該目標小區具有最大幹擾的其他小區(步驟S11)。一旦選定這些小區，RNC確定要使用的全部頻帶的不同子載波(步驟S12)。此外，選擇子載波子集使得其彼此不重疊。下面解釋子載波子集。
首先，考慮圖3中的全向天線情況。在該實例中，考慮包括中心小區(下文中，作為「目標小區」提到)在內的7個小區，以及導致對目標小區幹擾的鄰近的6個小區。另外，假設每一小區使用相同的頻帶。
在使用全向天線時，選擇7個互斥的子載波子集。圖10說明了這一概念。也就是說，如圖10中所示，選擇7個互斥的子載波子集。然而，注意到，不必基於物理鄰近的子載波來選擇互斥的子載波子集。舉例來說，用於圖10中的小區2和3的子載波子集可以互換。
一旦選擇7個子載波子集，RNC將這7個互斥的子載波子集順序地或任意地分配給7個選擇的小區(步驟S13)。即，RNC將全部子載波子集中的互斥子載波子集分配給每一小區。
接著，圖11說明在使用120°-方向天線時子載波子集的選擇。在該實例中如圖11中所示，RNC將互斥的子載波子集分配給3個扇區，使得其彼此不重疊。
圖12說明在使用60°-方向天線時子載波子集的選擇。在該實例中，如圖12中所示，RNC將互斥的子載波子集分配給2個扇區，使得其彼此不重疊。
參考圖13，圖13是說明根據本發明另一示例分配每一小區中每一終端的子載波子集的流程圖。在該示例中，在子載波子集被RNC分配給每一小區(或扇區)時，與選擇的小區的基站通信的RNC確定在每一小區中所需要的子載波的總數，以服務發出請求的用戶(步驟S20)。
然後，RNC對每一小區(或扇區)確定所需要的子載波的總數是否超過互斥子載波子集的元素的數目(步驟S21)。如果請求的子載波的總數超過可用的互斥子載波子集的數目(步驟S21中的「是」)，那麼RNC對每一小區(或扇區)計算由每一終端所請求的發射功率(步驟S22)，優先對請求高功率的終端分配互斥子載波子集內的子載波，並然後將該子載波子集之外的子載波分配給其他剩餘的請求較低功率的終端(步驟S23)。
此外，在另一示例中，RNC對每一小區(扇區)計算每一終端所請求的發射功率，並優先從請求高於為每一小區設置的閾值的發射功率的終端開始，將互斥子載波子集分配給終端。
然而，如果所請求的子載波的總數小於分配給每一小區(或扇區)的子載波子集的元素的數目(步驟S21中的「否」)，那麼RNC在互斥子載波子集內將互斥子載波子集分配給每一終端(步驟S24)。
因而，在圖13所示的示例中，如果所請求的子載波的總數超過可用的互斥子載波子集的數目，那麼根據由每一終端(用戶)所請求的發射功率來分配子載波，以進一步去除小區間幹擾。即，如果每一終端的發射功率請求值超過預定的閾值，那麼在互斥的子載波子集內分配終端，反之，在互斥子載波的子集之外，分配具有不超過該閾值的發射功率請求的終端。從而，具有超過預定的閾值的高發射功率的子載波在小區(扇區)中彼此不重疊。即，因為請求高發射功率的子載波彼此不重疊，所以降低了幹擾的影響。
舉例來說，考慮在如圖7、8和12中所示使用120°-方向天線的情況。在該示例中，需考慮兩個扇區(例如，具有最強幹擾效應的扇區)。在圖9的示例中，扇區#1中的終端被分配子集#1中的子載波，而扇區#2中的終端被分配子集#2中的子載波(見圖12)。子集#1和#2是互斥的。在圖13中所示的示例中，首先確定所請求的子載波的總數。舉例來說，假設對應扇區#1的子集#1可以提供100個子載波。然而，如果來自扇區#1中終端的實際請求200個子載波(即，圖13的步驟S13中的「是」)，那麼計算每一終端所請求的發射功率。因為請求200子載波，超過了可用子載波的總數，在子集#1內的100子載波被分配給具有最高發射功率的終端，而其他終端將被分配來自子集#2的子載波。同樣的方法可以被應用到扇區#2中的終端。因此，從扇區#1和#2中以最高功率發射的終端(並因而比以較低功率發射的終端更可能引起幹擾)將是互斥的，且彼此的幹擾更小。
如前所述，減少OFDM環境中小區間幹擾的子載波分配方法具有下面的優點。
因為在蜂窩OFDM系統的前向鏈路中鄰近小區(或扇區)通過優先在互斥子載波上承載數據來發送數據，所以減少了數據發射子載波重疊的小區區域，進而降低了小區間幹擾。
另外，優先將互斥的子載波分配給位置接近小區邊界的終端並因而請求較高的發射功率的終端，所以降低了小區間幹擾。
可以利用通用數字計算機或微處理器根據本說明及權利要求所述內容便利地實現本發明，這對計算機領域的普通技術人員而言是顯而易見的。有經驗的程式設計師可以根據本公知內容容易地編寫適當的軟體，這對軟體領域的普通技術人員將是顯而易見。本發明也可以通過製備專用集成電路或通過連接適當的常規元件電路網絡來實現，這對該領域的普通技術人員將也是顯而易見的。
本發明包括電腦程式產品，其是包含有指令的存儲介質，該指令可以被用來對計算機進行編程以執行本發明的步驟。該存儲媒介包括，但並不限於，任何類型的盤，包括軟盤、光碟、CD-ROM以及磁光碟、ROM、RAM、EROM、EEPROM、磁卡或光卡、或任何類型的適合存儲電子指令的適合的介質。
上述實施例和優點僅是示例性的，並不作為對本發明的限制。本發明可以容易地應用到其他設備。本發明的說明是示例性的，並無意限制本發明權利要求的範圍。本發明的各種替換、修改和變化對本領域普通技術人員而言將是顯而易見的。
權利要求
1.一種子載波分配方法，其包括在多小區環境裡的小區中選擇具有最強小區間幹擾的多個小區；以及對選擇的具有最強幹擾的每一小區選擇互斥的子載波集。
2.如權利要求1的方法，進一步包括分配選擇的子載波子集給每一小區。
3.如權利要求1所述的方法，其中，由無線網絡控制器(RNC)執行對具有最強小區間幹擾的小區的數目的選擇。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括確定何種類型的天線被用在該多小區環境中。
5.如權利要求1所述的方法，其中，如果確定所使用的天線的類型是全向天線，那麼所選擇的具有最強小區間幹擾的小區的數目是7。
6.如權利要求1所述的方法，其中，如果確定所使用的天線的類型是120°-方向天線，那麼所選擇的具有最強小區間幹擾的小區的數目是3。
7.如權利要求1所述的方法，其中，如果確定所使用的天線的類型是60°-方向天線，那麼所選擇的具有最強小區間幹擾的小區的數目是2。
8.如權利要求1所述的方法，進一步包括獲得由小區中終端所請求的子載波的總數；將獲得的子載波的總數與第一子載波子集中可用的子載波的總數比較；優先地將該第一子載波子集的可用子載波分配給小區中儘可能多的終端；以及將第二子載波子集的子載波分配給沒有被在該第一子載波子集中優先地分配的任何剩餘終端。
9.如權利要求8所述的方法，其中，該優先地分配可用子載波的步驟包括如果所請求的子載波的總數大於在第一子載波子集中可用子載波的總數，那麼基於由終端請求的發射功率的大小來分配第一子載波子集的可用子載波。
10.如權利要求9所述的方法，其中，該分配可用子載波的步驟包括將第一子載波子集的可用子載波分配給請求較高發射功率的終端，並且將第二子載波子集中的子載波分配給沒有分配第一子載波子集中的子載波的任何剩餘請求終端。
11.如權利要求8所述的方法，其中，該優先地分配可用子載波的步驟包括如果所請求的子載波的總數小於在第一子載波子集中可用子載波的總數，那麼將第一子載波子集的可用子載波分配給所有請求終端。
12.如權利要求8所述的方法，其中，該優先地分配可用子載波的步驟包括由請求大於預定閾值的發射功率的終端開始，將互斥的子載波子集分配給終端。
13.一種子載波分配方法，其包括優先地將該第一子載波子集的可用子載波分配給小區中儘可能多的終端。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括將第二子載波子集的子載波分配給沒有被在第一子載波子集中優先地分配的任何剩餘的終端。
15.如權利要求13所述的方法，進一步包括在多小區環境裡的小區中選擇具有最強小區間幹擾的多個小區；以及選擇用於選擇的具有最強幹擾的每一小區的互斥子載波集。
16.如權利要求13所述的方法，進一步包括將選擇的子載波子集分配給每一小區。
17.如權利要求13所述的方法，其中，由無線網絡控制器(RNC)執行對具有最強小區間幹擾的小區的數目的選擇。
18.如權利要求13所述的方法，進一步包括確定何種類型的天線被用在該多小區環境中。
19.如權利要求13所述的方法，其中，如果確定所使用的天線的類型是全向天線，那麼所選擇的具有最強小區間幹擾的小區的數目是7。
20.如權利要求13所述的方法，其中如果確定所使用的天線的類型是120°-方向天線，那麼所選擇的具有最強小區間幹擾的小區的數目是3。
21.如權利要求13所述的方法，其中如果確定所使用的天線的類型是60°-方向天線，那麼所選擇的具有最強小區間幹擾的小區的數目是2。
22.如權利要求13所述的方法，其中，該優先地分配可用子載波的步驟包括如果所請求的子載波的總數大於在該第一子載波子集中可用子載波的總數，那麼基於由終端請求的發射功率的大小來分配第一子載波子集的可用子載波。
23.如權利要求22所述的方法，其中，該分配可用子載波的步驟包括將該第一子載波子集的可用子載波分配給請求較高發射功率的終端，並且將第二子載波子集中的子載波分配給沒有被分配在第一子載波子集中的子載波的任何剩餘請求終端。
24.如權利要求13所述的方法，其中，該優先地分配可用子載波的步驟包括如果所請求的子載波的總數小於在第一子載波子集中可用子載波的總數，那麼將該第一子載波子集的可用子載波分配給所有請求終端。
25.如權利要求13所述的方法，其中，該優先地分配可用子載波的步驟包括由請求大於預定閾值的發射功率的終端開始，將互斥的子載波子集分配給終端。
全文摘要
一種子載波分配方法，包括在多小區環境裡的小區中選擇具有最強小區間幹擾的多個小區，以及對選擇的具有最強幹擾的每一小區選擇互斥子載波集。
文檔編號H04L27/26GK1759582SQ200480006260
公開日2006年4月12日 申請日期2004年8月17日 優先權日2003年8月18日
發明者盧東昱, 安俊基 申請人:Lg電子株式會社