CN101094213A - 一种频率软复用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种频率软复用系统及方法，该频率软复用系统包括频带划分模块，频带划分模块划分系统的频带为M个子频带，M为大于1的整数，其中，还包括主副频分配模块，该主副频分配模块为相邻小区的相邻边界分配互不重叠的子频带以用于边界通信，分配后，至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带，该主副频分配模块还为各个小区内部分配与各自用于小区边界通信的频带不重叠的子频带作为副频用于小区内部通信。由于，至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带，所以可以提高边界频带的利用率，且相邻小区的相邻边界分配互不重叠的子频带，所以又避免相邻小区相邻边界通信的干扰。

Description

一种频率软复用系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及无线通信领域中的频率复用技术。

背景技术

无线通信系统通常利用地理区域进行区分，无线通信系统中的每个通信区域可以被称为一个小区(cell)，例如蜂窝无线通信系统。

为提高宽带无线通信系统容量和频谱效率，开发出一些多载波技术，其基本思想是将一个宽带载波划分成多个子载波，并在多个子载波上同时传输数据。在应用中，要求子载波的宽度小于系统信道的相干带宽，这样每个子载波上的衰落为平坦衰落，因而能够减少符号间串扰，并且不需要复杂的信道均衡，适合高速数据的传输。多载波技术有多种形式，如正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、多载波CDMA(MC-CDMA，Multicarrier-Code Division Multiple Access)、多载波直接扩展CDMA(MC-DS-CDMA，Multicarrier-Direct Sequence-Code Division Multiple Access)、多音调CDMA(MT-CDMA，Multitone-Code Division Multiple Access)、多载波TDMA(MC-TDMA，Multicarrier-Time Division Multiple Access)、时频域二维扩展、以及在以上基础上的多种扩展技术。

OFDM技术是多载波技术中比较有代表性的一种技术，该技术是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，并且允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波间相互正交，就可从混叠的子载波上分离出数据信号。

为有效利用有限的频谱资源，通信网络通常在不同的地理位置重用频率资源。如图1所示，为一种频率重用因子为1的蜂窝网络频率复用示意图，五角框图表示小区，灰色表示所采用的频率1，如图所示，该蜂窝网络的各个小区都采用同一个频率1传输数据。虽然频率重用因子为1的频率复用方法能很好地利用有限的频谱资源，但对于频率重用因子为1的网络，处在小区边缘的用户终端会受到来自其邻近小区的干扰，因此小区边缘用户终端的信干比会降低，由此，需要采用某些技术改善小区边缘信干比。

而改善小区边缘信干比的最简单的办法就是增加频率复用因子，如图2所示，为一种复用因子为3的蜂窝网络频率复用示意图，将频率划分为三子频率：频率1、2、3，相邻两个小区采用不同的频率。对该蜂窝网络来说，复用因子3可以保证任意两个相邻小区使用的频率都不一样，但其缺点是每个小区只能够使用原来的1/3频率。

因此，为进一步改善频谱利用效率，发展出一种频率软复用技术，其主要思想是：对干扰比较严重的小区边缘地带采用大于1的频率复用因子，而在小区内部则采用的频率复用因子为1。

具体如图3所示，以复用因子为3的例子来说，将多载波系统中的所有子载波按照复用因子为3划分频率，得到三个主频：主频1、2、3，如图3中的条文部分，各个小区得到各自的主频；对某个具体的小区而言，将其所得主频以外的频率作为其副频，比如说，对小区1而言，主频2、3在小区1里面就成副频，主频主要用于小区边缘的通信，副频主要用于小区内部的通信。

为避免图2所示频率复用方法的缺点，通常需要将主频与副频的发射功率要做一些限制，一般是主频的发射功率门限比副频的发射功率门限高。如果主频和副频的发射功率一样，那么软复用就退化成为复用因子为1。另外，从主频和副频的作用区域来看的话，副频的作用区域为0时等价于一般频率复用；副频的作用区域为整个小区时等价于复用因子为1。

与上述频率软复用类似，还可以采用部分频率软复用的方法，来改善频谱利用效率：对干扰比较严重的小区边缘地带采用大于1的频率复用因子，而在小区内部则采用1的频率复用因子。

具体如图4所示，以主频复用因子为3的例子来说明，将多载波系统中的子载波划分为2份：主频和副频。对副频，其复用因子为1；对主频，将主频部分再划分为三个子主频部分：子主频1、2、3，即主频复用因子为3，如图4中的条纹部分，各个小区得到各自的子主频，所有小区采用相同的副频。子主频主要用于小区边缘的通信，副频主要用于小区内部的通信。

不论是采用频率软复用方法，还是采用部分频率软复用方法，频率利用率均比较低，如在频率复用因子为3的频率软复用中，每个小区只能得到1/3的频率为主频，如在频率复用因子为3的部分频率软复用中，每个小区只能得到小于1/3的频率为主频。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种频率软复用方法及装置，使在进行频率软复用时，避免相邻小区相邻边界通信干扰的同时又可以提高边界频率的利用率。

一种频率软复用系统，包括频带划分模块，频带划分模块划分系统的频带为M个子频带，M为大于1的整数，其中，还包括主副频分配模块，该主副频分配模块为相邻小区的相邻边界分配互不重叠的子频带以用于边界通信，至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带，该主副频分配模块还为各个小区内部分配与各自用于小区边界通信的频带不重叠的子频带作为副频用于小区内部通信。

一种频率软复用方法，其中，包括如下步骤：

步骤A，分配互不重叠的频带给相邻小区的相邻边界以用于边界的通信，分配后，至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带；

步骤B，为各个小区内部分配与各自用于小区边界通信的频带不重叠的频带作为副频，用于各自小区内部的通信。

与现有技术相比，本发明之频率软复用系统及方法，由于相邻小区的相邻边界分配互不重叠的频带，所以可以避免相邻小区相邻边界通信的干扰，而又因为至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带，所以可以提高边界频带的利用率。

附图说明

图1为现有技术之一种频率重用因子为1的频率复用示意图。

图2为现有技术之一种复用因子为3的频率复用示意图。

图3为现有技术之一种频率复用因子为3的频率软复用示意图。

图4为现有技术之一种频率复用因子为3的部分频率软复用示意图。

图5为本发明之较佳实施方式之频率软复用系统结构框图。

图6为本发明之较佳实施方式之复用因子为3的频率软复用示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式及附图，对本发明作进一步详细的说明。

主副频划分时，并不一定要满足主频之间互不重叠，因为相邻小区的相邻边界的频带存在重叠时，才会有较大的干扰，所以为降低相邻小区相邻边界的干扰，用于相邻边界通信的主频，只要满足频带互不重叠即可，而对于三个小区的交界处，该交界处所选取的频带对其所属边界而言，互不重叠即可，所以如果这样分配主频，可以使得各个小区间的主频存在重叠，即提高频带的利用率，而又不影响相邻小区相邻边界通信的干扰，基于该原理，本发明提供如下之技术方案。

如图5所示，为本发明较佳实施方式之频率软复用系统的结构框图，该频率软复用系统主要包括基站、终端，其中，基站进一步包括频率划分模块、主副频分配模块、主副频信息存储模块、用户数据存储模块、调度器、天线，则该频率软复用系统的工作过程主要包括如下的步骤。

步骤101，频率划分模块划分整个频带为若干个子频带；

在基站侧，频率划分模块划分整个频带为M个子频带，M为大于1的整数。

步骤102，主副频分配模块按照一定的规则为每个小区分配主频和副频；

主副频分配模块为每个小区分配主频和副频的方法主要有两种，如下所述。

第一种分配方法：主副频分配模块为相邻小区的相邻边界从上述M个子频带中选取互不重叠的子频带作为该相邻边界的通信频带，各小区的用于小区边界通信的频带组成各自小区的小区主频，各自小区主频以外的子频带作为各自小区的副频，用于小区内部的通信。

至少一个小区的主频可以由连续的子频带组成，也可以由不连续的子频带组成，也就是，各个小区的主频可以由连续的子频带组成，也可以其中至少一个小区的主频可以由非连续的子频带组成。

为提高频带利用率，至少有两个小区的主频之间存在一部分重叠的频带，为使边界频带利用率进一步提高，可以使任意相邻两小区的主频之间存在一部分重叠的频带。

同时，对至少三个相邻小区的交界区或至少三个边界的交界区，为使该交界区的通信干扰降低，主副频分配模块从该交界区所属边界中的其中一边界的频带中，选取与其相邻边界的频带不重叠的频带用于该交界区的通信。为进一步简单，主副频分配模块可以从该交界区所属小区中的其中一小区的主频中，选取与其相邻小区的主频不重叠的频带用于该交界区的通信。

第二种分配方法：主副频分配模块从M个子频带中选取子频带以得到多个不同的主频，至少有两个小区的主频之间存在一部分重叠频带，为使边界频带利用率进一步提高，可以使任意相邻两小区的主频之间存在一部分重叠的频带，任意一主频中存在与其它主频不重叠的频带。主副频分配模块为相邻小区分配不同的主频用于各自小区边界的通信，则主副频分配模块从相邻小区的各自的主频中选取互不重叠的子频带给该相邻小区的相邻边界，用于该边界的通信。

主副频分配模块还为各个小区选取各自对应之主频之外的频带作为副频，副频主要用于各自小区内部之用户终端的通信。

对至少三个相邻小区的交界区，主副频分配模块可以从该交界区所属小区中的其中一小区的主频中，选取与其相邻小区的主频不重叠的频带用于该交界区的通信。

也就是说，对某一个具体的小区而言，其本身的多个边界，从该小区主频中所选取的子频带并不是完全相同，有些边界可以包含不同的子频带；但对两个相邻的小区，它们相邻边界选取不同的子频带作为主频。而对具有共同交界的两个以上相邻小区，从其中一个小区的主频中选取一频带，该选取的频带与其相邻小区的主频不重叠。

由上述主副频的划分可知，相邻小区所选取的子频带作为主频时有部分重叠，则相对于相邻小区选取不同的子频带作为主频，频带的利用率有一定的提高。且相邻边界选取不同的子频带作为主频，即选取互不重叠子频带作为相邻边界的主频，则同时又避免边界通信的干扰。

同样，在部分频率软复用系统中，也可以采用上述所描述的第一种主频分配方法和第二种主频分配方法。

主副频分配模块对主副频的分配可以是静态(固定)的，也可以是根据网络的情况进行自动调整。

步骤103，对于有下行数据传送的用户终端，基站的调度器根据用户信息、主副频信息分配主副频，并以不同的功率通过天线发送数据。

对于有下行数据传送的用户终端，基站的调度器根据用户信息及存储模块存储的主副频分配信息给各个用户分配主副频。这里的用户信息包括用户的位置、处于哪些小区的边界、路损、信号质量、干扰强度等等。调度器可以根据这些用户信息中的一个或者几个来进行主副频分配。这些用户信息可以是基站自行测量，也可以是用户通过上行信道来反馈。

功率设置模块对各小区的主频和副频设置不同的发射功率门限，且主频的发射功率门限高于副频的发射功率门限，以主频的覆盖范围确定小区边界。这样，对于小区内部，主要采用低功率副频传输用户终端数据，由于离基站比较近，终端可以接收到本小区清晰的信号，并且由于副频功率小，对相邻小区的干扰比较小，即小区内部的终端，由于各个基站通过对发射功率的限制，不会受到相邻基站信号的干扰，或者干扰很小；而在各相邻小区边缘区域，采用高功率主频传输用户终端数据，处于边缘区域的终端主要接收到的是其所属小区边界的主频，由于相邻小区之相邻边界的主频互不相重叠，处于正交，因此相互干扰就会大大降低。

由于主频的功率较大，所以当调度器获知小区内部用户的优先级较高、或者小区边缘没有多少用户时，如小区内部用户的优先级高于小区边界用户的优先级，或者小区的主频资源有空闲时，则调度器可以为小区内部的用户分配该小区的主频，则当小区内部用户使用其主频后，能够得到更大的吞吐量。

则对于有下行数据传送的用户终端，基站的天线根据调度器分配的主副频以及根据功率设置模块设置的功率发送数据给相应的用户终端。

为使上述的技术方案更清楚明白，以下就以基于复用因子为3的频率软复用进行详细的描述。

如图6所示，为基于复用因子为3的频率软复用示意图，其频率软复用的主要工作过程包括：

步骤201，划分整个频带为多个子频带；

本实施方式中，划分整个频带为6段子频带：子频带A、B、C、D、E、F。

步骤202，按照复用因子为3的规则，分配子频带组成三个主频，且任意两个主频之间存在部分重叠的频带；

按照复用因子为3的规则，分配子频带组成三个主频：主频1、2、3，主频1包括子频带A、B、F，主频2包括子频带A、C、D，主频3包括子频带D、E、F。

任意两个主频之间存在部分重叠的频带，如主频1与主频2之间存在共同的子频带A，主频1与主频3之间存在共同的子频带F，主频2与主频3之间存在共同的子频带D。且每个主频均占用整个频带的一半，则主频的频率利用率就可以达到50％，相对于现有技术中，复用因子为3时的主频的频率利用率为1/3有较大的提高。

步骤203，各个小区得到各自的主频，其所得主频以外的频带作为其副频，且相邻小区的相邻边界选取主频中互不重叠的频带作为各自边界的主频。

各个小区得到各自的主频，其所得主频以外的频带作为其副频，且相邻小区的相邻边界选取互不重叠的子频带，主频主要用于小区边缘的通信，副频主要用于小区内部的通信。

如图6所示，小区1选取主频1作为其主频，用于小区1边缘的通信，主频1以外的频带：子频带C、D、E作为小区1的副频，用于小区1内部的通信。小区2、4、6选取主频2作为其主频，用于小区2、4、6边缘的通信，主频2以外的频带：子频带B、E、F作为小区2、4、6的副频，用于小区2、4、6内部的通信。小区3、5、7选取主频3作为其主频，用于小区3、5、7边缘的通信，主频3以外的频带：子频带A、B、C作为小区3、5、7的副频，用于小区3、5、7内部的通信。

但任意两个相邻小区，其相邻边界选取主频中互不重叠的频带作为各自边界的主频。如小区1与其相邻的小区2、4、6，主频1与主频2中互不相同的频带，对小区1而言为子频带B、F，对小区2、4、6而言为子频带C、D。则小区1与小区2、4、6相邻的边界选取子频带B、F作为主频，小区2、4、6与小区1相邻的边界选取子频带C、D作为主频。由于子频带B、F与子频带C、D互不重叠，所以小区1与小区2、4、6的相互间的相邻边界的通信互不干扰。

而小区1与其相邻的小区3、5、7，主频1与主频3中互不相同的频带，对小区1而言为子频带A、B，对小区3、5、7而言为子频带D、E。则小区1与小区3、5、7相邻的边界选取子频带A、B作为主频，小区3、5、7与小区1相邻的边界选取子频带D、E作为主频。同理，由于子频带A、B与子频带D、E互不重叠，所以小区1与小区2、4、6的相互间的相邻边界的通信互不干扰。

同理，小区3与小区2相邻的边界选取子频带E、F作为主频，小区2与小区3相邻的边界选取子频带A、C作为主频，等等，其它小区进行类似的主频选取，只要满足相邻小区的相邻边界的主频互不重叠即可。

上述描述的为相邻小区的相邻边界选取频带的过程，对三个小区共同交界区域，为进一步减少干扰，所选取的频带对交界区域所属的三个边界而言，应该为互不重叠的频带。也就是说，三个相邻小区，其中一个小区从其主频中选取一频带，相对于另外两个小区的主频为互不重叠关系，则该频带用于该三个相邻小区的交界区域。

如小区1对应的主频为主频1，小区2、4、6对应的主频为主频2，小区3、5、7对应的主频为主频3，主频1中相对于主频2、3中互不重叠的频带为子频带B，主频2中相对于主频1、3中互不重叠的频带为子频带C，主频3中相对于主频1、2中互不重叠的频带为子频带E，则小区1与另外两个小区的交界区域的主频可以选取子频带B、C、E的至少一个，为使主频带的分配简单化，小区1与另外两个小区的交界区域的主频选取子频带B、C、E中的一个，如子频带B。

综上所述，基于用于相邻小区的相邻边界通信的主频，只要满足频带互不重叠，而对于三个小区的交界处，该交界处所选取的频带对其所属边界而言，互不重叠的原理，上述所描述的主频和副频划分，可以使得各个小区间的主频存在重叠，即提高频带的利用率，而又可以避免相邻小区相邻边界通信的干扰。

但上述仅为本发明的较佳实施方式，并非用于限定本发明的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员应当认识到，凡在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (21)

1.一种频率软复用系统，包括频带划分模块，频带划分模块划分系统的频带为M个子频带，M为大于1的整数，其特征在于：还包括主副频分配模块，该主副频分配模块为相邻小区的相邻边界分配互不重叠的子频带以用于边界通信，至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带，该主副频分配模块还为各个小区内部分配与各自用于小区边界通信的频带不重叠的子频带作为副频用于小区内部通信。

2.如权利要求1所述的一种频率软复用系统，其特征在于：主副频分配模块从所述M个子频带中选取互不重叠给相邻小区的相邻边界，分配给各小区用于边界通信的子频带组成相应各小区的主频。

3.如权利要求2所述的一种频率软复用系统，其特征在于：对至少三个边界的交界区，主副频分配模块从该交界区所属边界中的其中一边界的频带中，选取与其相邻边界的频带不重叠的频带用于该交界区的通信。

4.如权利要求1所述的一种频率软复用系统，其特征在于：主副频分配模块从M个子频带中选取子频带以得到多个不同的主频，主副频分配模块为相邻小区分配不同的主频用于各自小区边界的通信，则主副频分配模块从相邻小区的各自的主频中选取互不重叠的子频带给该相邻小区的相邻边界。

5.如权利要求2或4所述的一种频率软复用系统，其特征在于：对至少三个小区的交界区，主副频分配模块从该交界区所属小区中的其中一小区的主频中，选取与其相邻小区的主频不重叠的频带用于该交界区的通信。

6.如权利要求2、3或4任一项所述的一种频率软复用系统，其特征在于：

所述各个小区的主频由连续的子频带组成。

7.如权利要求2、3或4任一项所述的一种频率软复用系统，其特征在于：

所述各小区中至少一个小区的主频由非连续的子频带组成。

8.如权利要求2、3或4任一项所述的一种频率软复用系统，其特征在于：

所述各小区中任意相邻小区的主频之间存在部分重叠的频带。

9.如权利要求2或4所述的一种频率软复用系统，其特征在于：还包括功率设置模块、调度器，功率设置模块设置主频的功率大于副频的功率，当调度器获知小区内部用户的优先级高于小区边界用户的优先级、或者小区的主频资源有空闲时，调度器为该小区内部用户分配该小区的主频。

10.一种频率软复用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，分配互不重叠的频带给相邻小区的相邻边界以用于边界的通信，分配后，至少两个小区的用于边界通信的频带之间存在部分重叠频带；

步骤B，为各个小区内部分配与各自用于小区边界通信的频带不重叠的频带作为副频，用于各自小区内部的通信。

11.如权利要求10所述的一种频率软复用方法，其特征在于，步骤A中，从系统的频带中为相邻小区的相邻边界分配互不重叠的频带，各个小区的用于边界通信的频带组成相应各小区的主频。

12.如权利要求10所述的一种频率软复用方法，其特征在于，在步骤A之前，还包括：

步骤A1，从系统频带中选取频带以得到多个不同的主频；

步骤A2，为相邻小区分配不同的主频用于各自小区边界的通信；

则，步骤A中，所述分配互不重叠的频带给相邻小区的相邻边界具体为从相邻小区各自的主频中分配互不重叠的频带给该相邻小区的相邻边界。

13.如权利要求11所述的一种频率软复用方法，其特征在于，对至少三个边界的交界区，从该交界区所属边界中的其中一边界的频带中，选取与其相邻边界的频带不重叠的频带用于该交界区的通信。

14.如权利要求11或12所述的一种频率软复用方法，其特征在于，对至少三个小区的交界区，从该交界区所属小区中的其中一小区的主频中，选取与其相邻小区的主频不重叠的频带用于该交界区的通信。

15.如权利要求10-13任一项所述的一种频率软复用方法，其特征在于：所述主频由连续的频带组成。

16.如权利要求10-13任一项所述的一种频率软复用方法，其特征在于：所述各小区中至少一个小区的主频由非连续的频带组成。

17.如权利要求10-13任一项所述的一种频率软复用方法，其特征在于：所述各小区中任意相邻小区的主频之间存在部分重叠的频带。

18.如权利要求12所述的一种频率软复用方法，其特征在于：当复用因子为3时，步骤A1中的主频数3个，任意两个主频之间有部分重叠的频带和互不重叠的频带，任意一个主频中有与另外两主频不重叠的频带。

19.如权利要求18所述的一种频率软复用方法，其特征在于：每个主频占整个频带的1/2。

20.如权利要求18所述的一种频率软复用方法，其特征在于：为相邻小区分配不同的主频，并为相邻小区的相邻边界分配各自小区对应之主频中互不重叠的频带，为三个相邻小区的交界区分配其中一个小区的主频中与另外两主频不重叠的频带。

21.如权利要求11或12所述的一种频率软复用方法，其特征在于：还包括设置主频的功率大于副频的功率，当小区内部用户的优先级高于小区边界用户的优先级、或者小区的主频资源有空闲时，为该小区内部用户分配该小区的主频。

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