一種蜂窩網絡中的頻率復用方法
2023-10-31 23:38:37 4
專利名稱：一種蜂窩網絡中的頻率復用方法
技術領域：
本發明涉及無線移動通信技術領域，尤其涉及蜂窩網絡的頻率復用方法。
背景技術：
正交頻分多址(OrthogonalFrequency Division Multiple Access, OFDMA)技術在新一代的無線網絡中被廣泛採用，例如第3代合作夥伴計劃(3rd GenerationPartnership Project, 3GPP)的長期演進(Long Term Evolution, LTE)項目以及全球微波互聯接入(Worldwide Inter-operability for Microwave Access,WiMAX)系統。雖然在多小區網絡中，OFDMA提供頻率分集和子信道功率控制，但小區邊緣信道間的幹擾仍然存在。頻率復用是增加系統容量，提高能量效率和減小幹擾的重要方法。 目前，經典的頻率復用因子有幾個特定的選擇，如1、3、4、7等。復用因子為I表示相鄰小區使用相同的頻率資源，但此時小區邊緣的同頻幹擾非常嚴重；當復用因子為3吋，表示相鄰的3個小區使用不同的頻率資源，此時這3個小區間不存在同頻幹擾，但頻譜效率會降低到1/3。由於新一代移動通信系統中頻譜效率要求很高，因此合理的設計頻率復用方法是十分必要的。部分頻率復用(Partial Frequency Reuse7PFR)和軟頻率復用(SoftFrequency Reuse, SFR)是兩種新的頻率復用方法。對於部分頻率復用，一個小區被分為兩個部分。在三個扇區的場景中，小區中心用戶的頻率復用因子為1，而邊緣用戶的頻率復用因子較高。這一方案可以在很大程度上提高小區邊緣性能，但由於邊緣的復用因子為3，小區的平均呑吐量也會嚴重下降。對於軟頻率復用，每個小區可以使用所有的子載波，通過設定發射功率門限的方式來決定某一頻率在多大程度上被使用，系統的頻率復用因子可以實現平滑過渡。由於軟頻率復用方案的復用因子為1，所以其小區平均呑吐量要優於部分頻率復用，但是軟頻率復用的性能會隨著系統負載量的増加迅速下降。以上提到的方法致力於同時保證較高的系統頻譜效率和相對低的小區間幹擾。通常一種增強的頻率復用方案是在經典的頻率復用方案基礎上，在一定程度上改善系統某方面的性能，如小區平均頻譜效率等。針對平衡系統頻譜效率和小區間幹擾這ー問題，在新一代無線蜂窩網絡中，需要更加有效的頻率復用策略。
發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何提供一種有效的頻率復用方法來提高蜂窩網絡的小區平均頻譜效率，並同時有效地抑制小區邊緣的用戶間幹擾。技術方案為解決上述技術問題，本發明提供一種基於蜂窩網絡的頻率復用實現方法，其步驟如下SI、將整個蜂窩網絡劃分為不同的小區簇，每個小區簇為兩兩相鄰的三個小區；S2、對於ー個小區簇中的每個小區，根據覆蓋範圍將其劃分為中心區域和邊緣區域；S3、對所述網絡的整個可用頻段進行可調整地劃分；S4、根據預定規則分別給小區簇中的中心區域和邊緣區域分配劃分後的頻段。更優地，所述步驟S2具體為對於ー個小區簇中的每個小區，將其覆蓋範圍分為η個區域，其中，η13，並將每個小區的所述區域按照覆蓋範圍的不同劃分為3個組，即中心區域組G1、邊緣組G2、邊角組G3，其中Gl由處於每個小區中心位置的ー個區域組成，G2由處於每個小區邊緣位置且僅與一個其它小區相鄰的至少ー個區域組成，G3是由處於每個小區邊緣位置且與兩個以上其它小區相鄰的至少ー個區域組成，G2和G3組共同構成所述邊緣區域組。 更優地，所述步驟S3具體為將所述網絡的整個可用頻段F劃分為m個不重疊的頻段，即 Π，f2, f3,......，fm，其中 m7。更優地，所述步驟S4具體為為每個小區的不同區域分配劃分後的頻段，具體為所述Gl組使用相同的頻段fl，所述G2組在每個小區中的區域沿圓周方向間隔使用不同的頻段f2、f3，所述G3組在每個小區中的各個區域均使用不同的頻段。更優地，所述邊緣組包括的區域為矩形區域。更優地，所述G2組在不同小區中的對應區域使用的頻段不一定相同。更優地，每個小區的覆蓋範圍是正六邊形區域。更優地，中心區域使用高頻段，邊緣區域使用低頻段。(三)有益效果本發明提出的頻率復用的方法，充分考慮到了小區邊緣區域的特點，將小區邊緣區域可使用的頻率集合進行更加詳細的劃分，使得整個網絡的頻率復用因子更加接近於1，因此有效的提高了系統的頻譜效率；同吋，由於兩兩相鄰的3個小區的邊緣區域採用不同的頻率集合，因此有效的抑制了小區間的幹擾，提高了系統性能。
圖I表示本發明的區域劃分方法；圖2表示本發明的頻率復用方法。
具體實施例方式本發明提供的基於蜂窩網絡的頻率復用實現方法包括如下具體步驟將蜂窩系統中的三個兩兩相鄰的小區作為ー個小區簇，即兩兩相鄰的小區I、小區
2、小區3作為ー個小區簇。每個小區的覆蓋範圍是正六邊形覆蓋的區域。對於ー個小區簇中的每個小區，將其覆蓋範圍分為13個區域C1-C13，並將該13個區域按照覆蓋範圍不同劃分為3組G1-G3。其中Gl由區域Cl組成，代表中心區域，其覆蓋範圍是ー個與所在小區中心相同且邊長較小的正六邊形；G2由區域C3、C5、C7、C9、Cll和C13組成，代表邊緣區域的主體部分，每個區域的覆蓋範圍是邊緣區域中的矩形部分；G3由區域C2、C4、C6、C8、ClO和C12組成，代表邊緣區域的其他部分，每個區域的覆蓋範圍是小區邊緣區域六個角處的四邊形。將所述系統的整個可用頻段F分為7個不重疊的部分，分別記作fl、f2、f3、f4、f5、f6 和 f70為每個小區的不同區域分配使用的頻率，具體步驟如下每個小區的第一組區域Gl中的所有用戶均使用頻率集合fl中的頻率資源為其服務，即兩兩相鄰的小區I、小區2、小區3的中心區域Cl使用相同的頻率資源fl。每個小區的第二組區域G2中的所有用戶分為兩個部分gl_g2，其中gl包括區域C3、C7和Cll中的用戶，這些用戶使用相同的頻率資源為其服務，g2包括區域C5、C9和C13中的用戶，這些用戶使用相同的頻率資源為其服務。但不同小區的gl或g2中的用戶使用的頻率資源不一定相同，如小區I的gl中的用戶使用頻率集合f2中的頻率資源為其服務，小區I的g2中的用戶使用頻率集合f3中的頻率資源為其服務；小區2的gl中的用戶使用頻率集合f4中的頻率資源為其服務，小區2的g2中的用戶使用頻率集合f2中的頻率資源為其服務；小區3的gl中的用戶使用頻率集合f3中的頻率資源為其服務，小區3的g2中的用戶使用頻率集合f4中的頻率資源為其服務。
每個小區的第三組區域G3中的用戶使用不同的頻率資源為其服務，S卩小區I的G3中的所有用戶使用頻率集合f5中的頻率資源為其服務；小區2的G3中的用戶使用頻率集合f6中的頻率資源為其服務；小區3的G3中的用戶使用頻率集合f7中的頻率資源為其服務。以上所述方法是以ー個小區簇為例進行說明的，將每個小區的用戶劃分為小區中心用戶和小區邊緣用戶，將每個小區簇按一定規則劃分為若干區域，並根據一定原則給這些區域分配頻率資源，頻率資源的劃分方式可以根據小區簇中的用戶分布和業務分布等情況進行調整。將整個蜂窩網絡劃分為不同的小區簇，每個小區簇是3個兩兩相鄰的小區，且均使用所述方法進行頻率分配，最終實現整個網絡的頻率復用方案。所述方法適用於所有其他的小區簇中。所述方法不僅適用於FDD系統中的頻率資源的分配，而且適用於TDD系統中的時隙資源的分配。所述方法不僅適用於全向天線系統，而且適用於定向天線系統。所述方法中的頻率集合中的頻率可以是連續的，也可以是非連續的。實施例I :本實施例將本發明提出的頻率復用方法應用於OFDMA蜂窩網絡中。利用該頻率復用方法，有效的抑制了小區間幹擾，提高了系統的頻譜效率，並且通過頻率復用，小區邊緣用戶的性能得到了更大的提高。本發明將整個OFDMA蜂窩網絡劃分為不同的小區簇，每個小區簇是3個兩兩相鄰的小區，根據本發明提出的頻率復用方法，對任意一個小區簇進行頻率分配，然後對網絡中的所有其他的小區簇使用相同的頻率復用方法，從而完成整個OFDMA蜂窩網絡的頻率分配問題。具體步驟如下步驟I :如圖I所示，將蜂窩系統中的三個兩兩相鄰的小區作為ー個小區簇，即兩兩相鄰的小區I、小區2、小區3作為ー個小區簇。每個小區的覆蓋範圍是正六邊形覆蓋的區域。步驟2 :對於ー個小區簇中的每個小區，將其覆蓋範圍分為13個區域C1-C13，並將該13個區域按照覆蓋範圍不同劃分為3組G1-G3。其中Gl由區域Cl組成，代表中心區域，其覆蓋範圍是ー個與所在小區中心相同且邊長較小的正六邊形；G2由區域C3、C5、C7、C9、Cll和C13組成，代表邊緣區域的主體部分，每個區域的覆蓋範圍是邊緣區域中的矩形部分；G3由區域C2、C4、C6、C8、ClO和C12組成，代表邊緣區域的其他部分，每個區域的覆蓋範圍是小區邊緣區域六個角處的四邊形。步驟3 :將整個可用頻段F分為7個不重疊的部分，分別記作fl、f2、f3、f4、f5、f6和f7。步驟4 :為每個小區的不同區域分配可使用的頻率，如圖2所示，具體步驟如下當用戶位於每個小區的第一組區域Gl中時，均使用頻率集合fl中的頻率資源為其服務，即兩兩相鄰的小區I、小區2、小區3的中心區域使用相同的頻率資源fl。當用戶位於每個小區的第二組區域G2中時，此時將用戶分為兩個部分gl_g2，其中gl包括區域C3、C7和Cll中的用戶，這些用戶使用相同的頻率資源為其服務，g2包括區域C5、C9和C13中的用戶，這些用戶使用相同的頻率資源為其服務。但不同小區的gl或g2 中的用戶使用的頻率資源不一定相同。具體的頻率分配方式可以如下小區I的gl中的用戶使用頻率集合f2中的頻率資源為其服務，小區I的g2中的用戶使用頻率集合f3中的頻率資源為其服務；小區2的gl中的用戶使用頻率集合f4中的頻率資源為其服務，小區2的g2中的用戶使用頻率集合f2中的頻率資源為其服務；小區3的gl中的用戶使用頻率集合f3中的頻率資源為其服務，小區3的g2中的用戶使用頻率集合f4中的頻率資源為其服務。當用戶位於每個小區的第三組區域G3中時，具體的頻率分配方式可以如下小區I的G3中的用戶使用頻率集合f5中的頻率資源為其服務；小區2的G3中的用戶使用頻率集合f6中的頻率資源為其服務；小區3的G3中的用戶使用頻率集合f7中的頻率資源為其服務。至此完成了 OFDMA蜂窩網絡頻率分配過程。實施例2 本實施例將本發明提出的頻率復用方法應用於下行FDD LTE系統中。利用該頻率復用方法，有效的抑制了小區間幹擾，提高了系統的頻譜效率，並且通過頻率復用，小區邊緣用戶的性能得到了更大的提高。本發明將整個蜂窩網絡劃分為不同的小區簇，每個小區簇是3個兩兩相鄰的小區，根據本發明提出的頻率復用方法，對任意ー個小區簇進行頻率分配，然後對網絡中的所有其他的小區簇使用相同的頻率復用方法，從而完成整個蜂窩網絡的頻率分配問題。具體步驟如下步驟I :如圖I所示，將蜂窩系統中的三個兩兩相鄰的小區作為ー個小區簇，即兩兩相鄰的小區I、小區2、小區3作為ー個小區簇。每個小區的覆蓋範圍是正六邊形覆蓋的區域。步驟2 :對於ー個小區簇中的每個小區，將其覆蓋範圍分為13個區域C1-C13，並將該13個區域按照覆蓋範圍不同劃分為3組G1-G3。其中Gl由區域Cl組成，代表中心區域，其覆蓋範圍是ー個與所在小區中心相同且邊長較小的正六邊形；G2由區域C3、C5、C7、C9、Cll和C13組成，代表邊緣區域的主體部分，每個區域的覆蓋範圍是邊緣區域中的矩形部分；G3由區域C2、C4、C6、C8、ClO和C12組成，代表邊緣區域的其他部分，每個區域的覆蓋範圍是邊緣區域六個角處的四邊形。步驟3 :下行FDD LTE系統支持的工作頻帶如表I所示，其中可用的工作子頻帶共L
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權利要求
1.一種基於蜂窩網絡的頻率復用實現方法，其特徵在於，包括以下步驟 51、將整個蜂窩網絡劃分為多個小區簇，每個小區簇為兩兩相鄰的三個小區； 52、對於一個小區簇中的每個小區，根據覆蓋範圍將其劃分為中心區域組G1、邊緣組G2和邊角組G3 ； 53、對所述網絡的整個可用頻段進行劃分； 54、分別給小區簇中的中心區域組G1、邊緣組G2和邊角組G3分配劃分後的頻段。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述中心區域組G1、由處於每個小區中心位置的一個區域組成，所述邊緣組G2由處於每個小區邊緣位置且僅與一個其它小區相鄰的至少一個區域組成，所述邊角組G3是由處於每個小區邊緣位置且與兩個以上其它小區相鄰的至少一個區域組成。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟S3具體為將所述網絡的整個可用頻段F劃分為m個不重疊的頻段，即f\，f2，f3，......，fm，其中m彡7。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟S4具體為所述Gl組使用相同的頻段，所述G2組在每個小區中的區域沿圓周方向間隔使用不同的頻段，所述G3組在每個小區中的各個區域均使用不同的頻段。
5.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述邊緣組包括的區域為矩形區域。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述G2組在不同小區中的對應區域使用的頻段不同。
7.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，每個小區的覆蓋範圍是正六邊形區域。
8.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，中心區域使用高頻段，邊緣區域使用低頻段。
9.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，對所述網絡的整個可用頻段的劃分方式可動態調整。
全文摘要
本發明公開了一種基於蜂窩網絡的頻率復用實現方法，涉及無線移動通信技術領域。該方法包括以下步驟將整個蜂窩網絡劃分為不同的小區簇，每個小區簇為兩兩相鄰的三個小區；對於一個小區簇中的每個小區，根據覆蓋範圍將其劃分為中心區域和邊緣區域；根據小區簇中的用戶分布和業務分布情況對所述網絡的整個可用頻段進行可調整地劃分；根據預定規則分別給小區簇中的中心區域和邊緣區域分配劃分後的頻率段；對其它的小區簇使用相同的頻率復用方法，最終實現整個網絡的頻率復用。所述方法能夠提高蜂窩網絡的小區平均頻譜效率，並同時有效地抑制小區邊緣的用戶間幹擾。
文檔編號H04W16/10GK102711114SQ201210157270
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者崔琪楣, 張平, 李曉娜, 瓦希德·瑞曼, 許曉東, 許英越, 陶小峰 申請人:北京郵電大學