CN101242204A - 一种软频率复用的子载波优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软频率复用的子载波优化方法及装置，用于划分有主子载波和副子载波的正交频分复用系统，其中方法包括：步骤一、通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，根据所述用户使用信息动态调整分配给副子载波区域的子载波数量，以减少相邻小区内重复的副子载波数量；步骤二、通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，根据所述用户分布信息动态调整副子载波的发射功率，以降低在相邻小区内重复的副子载波的发射功率。本发明根据副子载波覆盖范围内的用户特征来分配副子载波和调节副子载波发射功率，在保证系统容量和用户数据率的前提下，降低了因副子载波造成的相邻小区的干扰。

Description

一种软频率复用的子载波优化方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域的正交频分复用技术，特别是涉及一种软频率复用的子载波优化方法及装置。

背景技术

作为新一代无线通信系统的首选传输技术，OFDM(正交频分复用)技术比CDMA(码分多址)技术更好地解决了小区内干扰的问题。但是作为代价，OFDM系统带来的小区间干扰的问题可能比CDMA系统更加严重。软频率复用技术就是用于解决小区间干扰的一种重要方法。该技术将OFDM系统所有子载波划分成m组，不同的相邻小区选择不同组的子载波作为本小区的主子载波，其他子载波作为本小区的副子载波，再对各小区的主子载波和副子载波设置不同的发射功率门限，且主子载波的发射功率门限高于副子载波的发射功率门限，以主子载波的覆盖范围确定小区边界。图1为OFDM技术中小区的子载波覆盖范围示意图，如图1所示，从小区中央到小区边缘分配的是主子载波(三种不同底纹所示)，它可以覆盖整个小区的范围；空白区域分配的是副子载波，它只覆盖小区的内部。这样，对于小区内部，主要采用较低功率的副子载波传输数据，由于离基站比较近，终端可以接收到本小区清晰的信号，并且由于副子载波功率较小，相邻小区之间的干扰也比较小；而在各相邻小区边缘区域均采用高功率主子载波传输数据，处于边缘区域的终端主要接收到的是不同相邻小区的主子载波，由于不同相邻小区的主子载波不相重叠且为正交，因此相互干扰就会大大降低。

虽然软频率复用技术从基本原理上降低了相邻小区间的干扰，但副子载波间的干扰依然是存在的。现有技术没有进一步考虑如何通过优化系统发射功率和优化子载波分配降低因副子载波造成的相邻小区之间的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软频率复用的子载波优化方法及装置，解决现有的软频率复用技术没有进一步考虑如何优化系统的发射功率和优化副子载波的分配，不能进一步降低因副子载波造成的相邻小区之间干扰的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种软频率复用的子载波优化方法，用于划分有主子载波和副子载波的正交频分复用系统，其中，包括如下步骤：

步骤一，通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，根据所述用户使用信息动态调整分配给副子载波区域的子载波数量，以减少相邻小区内重复的副子载波数量；

步骤二，通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，根据所述用户分布信息动态调整副子载波的发射功率，以降低在相邻小区内重复的副子载波的发射功率。

上述的方法，其中，在所述步骤一中，通过对副子载波进行分组的方式，使相邻小区优先使用不同分组的副子载波，从而减少相邻小区内重复副子载波的数量。

上述的方法，其中，在所述步骤一之前还包括：将正交频分复用系统的所有子载波划分成m组，各小区选择与相邻的小区不同的r组子载波作为本小区的主子载波，剩余的(m-n×r)组子载波作为本小区的副子载波，其中n为能产生相互干扰的相邻小区的数目，m、n、r均为自然数。

上述的方法，其中，所述步骤一包括：

步骤A，为每一小区分配[(m-n×r)/n]组相互正交的副子载波中的一组作为首选副子载波集合C₁，其余的(m-[(m-n×r)/n])组作为该小区的备选副子载波集合C₂；其中符号“[]”表示取整运算；

步骤B，通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，确定副子载波区域内的用户数量变化情况，如果用户增加则执行步骤C，如果用户减少则执行步骤F；

步骤C，判断首选副子载波集合C₁中的副子载波是否用完，是则执行步骤D，否则给副子载波区域分配集合C₁中的首选副子载波，并转步骤二；

步骤D，判断备选副子载波集合C₂中的副子载波是否用完，是则执行步骤E，否则给副子载波区域分配集合C₂中备选副子载波，并转步骤二；

步骤E，获取本小区主子载波使用状况信息，判断主子载波是否用完，是则直接转步骤二，否则为新增加的用户分配主子载波，转步骤二；

步骤F，根据用户的减少量，减少分配给用户的备选副子载波，直到分配给用户的备选副子载波的数量为零。

上述的方法，其中，所述步骤二包括：

步骤G，通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，获取用户相对于小区中心的位置分布；

步骤H，根据所述用户位置分布，调整副子载波的发射功率，并转步骤一中的步骤B。

为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种软频率复用的子载波优化装置，用于划分有主子载波和副子载波的正交频分复用系统，其中，包括：子载波数量分配模块，用于：通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，根据所述用户使用信息动态调整分配给副子载波区域的子载波数量，以减少相邻小区内重复的副子载波数量；子载波功率调整模块，用于：通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，根据所述用户分布信息动态调整副子载波的发射功率，以降低在相邻小区内重复的副子载波的发射功率。

上述的装置，其中，所述子载波数量分配模块通过对副子载波进行分组的方式，使相邻小区优先使用不同分组的副子载波，从而减少相邻小区内重复副子载波的数量。

本发明的优点在于：

本发明把相邻小区中同一副子载波的信号当作对本小区的噪声干扰的一个因素，在兼顾系统容量和用户数据率的前提下，通过动态测量，对副子载波区域内的子载波数和子载波发射功率进行动态的调整，通过降低重复副子载波的发射功率或去除相邻小区中的重复副子载波，来降低相邻小区间的干扰。此外，本发明还通过对副子载波进行分组的方式，使相邻小区优先使用不同分组的副子载波，从而减少相邻小区内重复副子载波的数量。

附图说明

图1所示为OFDM技术中小区的子载波覆盖范围示意图；

图2为本发明方法的步骤流程图；

图3为本发明方法的详细步骤流程图。

具体实施方式

本发明的理论依据可以通过多载波接收系统的接收功率和噪声功率的比来得到，即

$C/I=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{i,j}{P}_{i,j}{h}_{i,j}^2}{{\mathrm{\σ}}_{i,j}}---\left(1\right)$

其中ρ_i，j表示第i个用户是否使用第j个子载波，该变量等于0或1；P_i，j表示用于第i个用户的第j个子载波的发射功率；h_i，j ²表示第i个用户在第j个子载波上的信道增益；σ_i，j表示第i个用户在第j个子载波上的噪声功率(包括小区内的干扰、小区间的干扰以及白噪声)。

从公式(1)可知，如果把相邻小区同一副子载波的信号当作对本小区的噪声干扰σ_i，j的一个因素，那么降低该副子载波的发射功率或去除相邻小区中的该子载波对提高本小区在该子载波上的信噪比都是有益的。

因此，本发明对软频率复用技术进行了进一步的挖掘，在兼顾系统容量和用户数据率的前提下，通过动态测量，对副子载波区域内的子载波数和子载波发射功率进行动态的调整，从而降低了相邻小区间的干扰。

图2为本发明方法的步骤流程图，如图，本发明主要包括如下步骤：

步骤100，通过主、副子载波获取副子载波区域内的用户信息，调整分配给副子载波区域的子载波数，从减少重复子载波的角度减少相邻小区副子载波之间的干扰。

步骤200，通过主、副子载波测量副子载波区域内的用户分布，调整副子载波区域的子载波发射功率，从减少子载波发射功率的角度减少相邻小区副子载波之间的干扰。

此外，在步骤100种，还可以对副子载波进行分组，相邻小区的副子载波尽量使用属于本小区的那些分组，在这些分组不能满足本小区用户需求的情况下才能使用相邻的其他小区的副子载波分组，使用完之后应立即释放该资源。

图3为本发明方法的详细步骤流程图。如图，本发明方法详细步骤如下：

步骤101，设可能产生相互干扰的相邻小区的数目为n个，将OFDM系统所有子载波划分成m组；

步骤102，不同的相邻小区选择不同的r组子载波作为本小区的主子载波；

步骤103，将剩余的(m-n×r)组子载波作为小区的副子载波；

步骤104，为每一相邻小区分配[(m-n×r)/n]组相互正交的副子载波中的一组作为首选副子载波集合C₁，其余的(m-[(m-n×r)/n])组作为该小区的备选副子载波集合C₂；其中符号“[]”表示取整运算；

步骤105，通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息和系统所需容量；

步骤106，确定副子载波区域内的用户数量变化情况，判断用户是否在增加，是则执行步骤107，否则执行步骤116；

步骤107，获取本小区首选副子载波的使用状况；

步骤108，判断首选副子载波集合C₁中的副子载波是否用完，是则执行步骤110，否则执行步骤109；

步骤109，给副子载波区域分配集合C₁中的首选副子载波，并转步骤201；

步骤110，获取本小区备选副子载波的使用状况；

步骤111，判断备选副子载波集合C₂中的副子载波是否用完，是则执行步骤113，否则执行步骤112；

步骤112，给副子载波区域分配集合C₂中的备选副子载波，并转步骤201；

步骤113，获取本小区主子载波的使用状况；

步骤114，判断主子载波是否用完，是则直接转步骤201，否则转步骤115；

步骤115，为新增加的用户分配主子载波，转步骤201；

步骤116，判断用户是否在减少，是则执行步骤117，否则执行步骤201；

步骤117，根据用户的减少量，减少分配给用户的备选副子载波，直到分配给用户的备选副子载波的数量为零；

步骤201，通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，获取用户相对于小区中心的位置分布；

步骤202，根据所述用户位置分布，调整副子载波的发射功率，转步骤105。

由上可知，在本发明详细步骤中，通过对副子载波进行分组的方式，使相邻小区优先使用不同分组的副子载波，从而减少相邻小区内重复副子载波的数量。此外，如果主子载波区域用户减少(增加)而副子载波区域用户增加(减少)，则当C₂用完之后(当C₂用完之前)，让副子载波区域内新接入的用户使用主子载波(副子载波C₂)进行通信。

下面是关于主副子载波分组的一个具有具体数字的实施例，但本发明并不只限于该实施例。设OFDM系统所有子载波共1024个，分成64组，每组16个子载波。设可能产生相互干扰的相邻小区的数目为3个，每个小区的主子载波占用8组(128个子载波)，3个小区共占用24组(384个子载波)，剩余的40组(640个子载波)为3个相邻小区共同占用作为副子载波。而每一个小区的首选副子载波为[40/3]＝13组(208个子载波)，剩余的27(432个子载波)组作为备选副子载波。

综上可知，本发明把相邻小区中同一副子载波的信号当作对本小区的噪声干扰的一个因素，在兼顾系统容量和用户数据率的前提下，通过动态测量，对副子载波区域内的子载波数和子载波发射功率进行动态的调整，通过降低重复副子载波的发射功率或去除相邻小区中的重复副子载波，降低了相邻小区间的干扰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1. 一种软频率复用的子载波优化方法，用于划分有主子载波和副子载波的正交频分复用系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，根据所述用户使用信息动态调整分配给副子载波区域的子载波数量，以减少相邻小区内重复的副子载波数量；

步骤二，通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，根据所述用户分布信息动态调整副子载波的发射功率，以降低在相邻小区内重复的副子载波的发射功率。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过对副子载波进行分组的方式，使相邻小区优先使用不同分组的副子载波，从而减少相邻小区内重复副子载波的数量。

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之前还包括：

将正交频分复用系统的所有子载波划分成m组，各小区选择与相邻的小区不同的r组子载波作为本小区的主子载波，剩余的(m-n×r)组子载波作为本小区的副子载波，其中n为能产生相互干扰的相邻小区的数目，m、n、r均为自然数。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤一包括：

步骤A，为每一小区分配[(m-n×r)/n]组相互正交的副子载波中的一组作为首选副子载波集合C₁，其余的(m-[(m-n×r)/n])组作为该小区的备选副子载波集合C₂；其中符号“[]”表示取整运算；

步骤B，通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，确定副子载波区域内的用户数量变化情况，如果用户增加则执行步骤C，如果用户减少则执行步骤F；

步骤C，判断首选副子载波集合C₁中的副子载波是否用完，是则执行步骤D，否则给副子载波区域分配集合C₁中的首选副子载波，并转步骤二；

步骤D，判断备选副子载波集合C₂中的副子载波是否用完，是则执行步骤E，否则给副子载波区域分配集合C₂中备选副子载波，并转步骤二；

步骤E，获取本小区主子载波使用状况信息，判断主子载波是否用完，是则直接转步骤二，否则为新增加的用户分配主子载波，转步骤二；

步骤F，根据用户的减少量，减少分配给用户的备选副子载波，直到分配给用户的备选副子载波的数量为零。

5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤G，通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，获取用户相对于小区中心的位置分布；

步骤H，根据所述用户位置分布，调整副子载波的发射功率，并转步骤一中的步骤B。

6. 一种软频率复用的子载波优化装置，用于划分有主子载波和副子载波的正交频分复用系统，其特征在于，包括：

子载波数量分配模块，用于：通过主子载波和副子载波获取小区的副子载波区域内的用户使用信息，根据所述用户使用信息动态调整分配给副子载波区域的子载波数量，以减少相邻小区内重复的副子载波数量；

子载波功率调整模块，用于：通过主子载波和副子载波测量小区副子载波区域内的用户分布信息，根据所述用户分布信息动态调整副子载波的发射功率，以降低在相邻小区内重复的副子载波的发射功率。

7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述子载波数量分配模块通过对副子载波进行分组的方式，使相邻小区优先使用不同分组的副子载波，从而减少相邻小区内重复副子载波的数量。

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