CN102017683A - 无线通信系统的频率映射 - Google Patents

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Abstract

示例性实施例旨在无线通信系统的频率映射。一个示例性实施例提供一种频率复用方法。该频率复用方法包括：将用于使用和复用的频率分配给无线通信系统的小区的扇区；以及使用所分配的频率与移动站通信。扇区的每一个都包括子扇区，每一个子扇区都具有用于与该子扇区内的移动站通信的所分配的频率。小区的每个扇区的频率分配是不同的。

Description

无线通信系统的频率映射
技术领域
本申请的示例性实施例涉及无线通信系统的频率映射。
背景技术
无线通信系统使人们能够远距离地彼此通信，而无需必须使用诸如传统电话的陆地线路连接的设备。早期的无线通信系统主要用于语音通信。但是，技术进步已使得第三代(3G)等无线网络的发展能够用于语音和高速分组数据传输，诸如WiMAX。WiMAX是旨在在相对长的距离上提供无线数据通信并基于IEEE 802.16e标准的电信技术。
传统的WiMAX通信系统的基站向称为小区的覆盖区域内的移动站提供服务。如在此所使用的，术语小区是指单个基站的整个覆盖区域。向小区提供通信服务的基站包括多个天线。每个天线向小区内的较小覆盖区域提供通信服务。因此，基站的每个覆盖区域可以被分成称为扇区的较小的区域。此外，扇区可进一步分成子扇区。因此，基站的一个或多个天线可被配置为仅向单个扇区或子扇区提供通信服务。
在前一段落和本说明的全文中，小区被定义为在一个蜂窝基站位置处的所有排列的扇区的聚合，这与WiMAX团体中某些组织的用法不一致。还要指出的是，在某些情况下，基站可能仅在WiMAX团体的某些组织中被定义为一个扇区和一个载波，而在本说明中，基站被定义为在一个蜂窝基站位置处的所有扇区和载波的集合。
基站可包括与已知的复用1频率模式或已知的复用3频率模式一致地配置的天线。在复用1频率模式中，一个频率用于与整个小区通信。在复用3频率模式中，不同的频率用于小区的三个扇区中的每一个。然而，要指出的是，在这些已知的模式中，不同的频率并不用于小区的扇区内的不同子扇区。此外，通常并不使用子扇区，或者如果使用子扇区，则子扇区不使用不同的频率。
发明内容
本申请的示例性实施例旨在用于包括小区、扇区和子扇区的无线通信系统的频率映射。
示例性实施例旨在用于包括小区和扇区的无线通信系统的频率映射，其中，直接相邻的扇区不使用相同的频率以与移动站通信。
示例性实施例旨在减小、最小化和/或防止由于第一基站与扇区或子扇区内第一移动站通信和第二基站与直接相邻的扇区或子扇区内第二移动站通信而产生的干扰的频率映射。
本申请的一个示例性实施例旨在一种用于无线通信的频率复用方法。该频率复用方法包括：将用于使用和复用的多个频率分配给无线通信系统的小区的多个扇区；以及使用所分配的频率与移动站通信。多个扇区的每一个都包括多个子扇区，多个子扇区的每一个都具有用于与该子扇区内的移动站通信的所分配的频率。小区的每个扇区的频率分配是不同的。
根据示例性实施例，分配给小区的第一扇区内的第一子扇区的第一频率不同于分配给该小区的第二扇区的第一子扇区的第二频率。第一扇区内第一子扇区的位置对应于第二扇区内第一子扇区的位置。
根据示例性实施例，每个扇区包括三个子扇区，小区包括三个扇区。
根据示例性实施例，小区的第一至第三扇区的第一至第三子扇区被分配第一至第三频率：(A，a，1)；(A，b，2)；(A，c，3)；(B，a，2)；(B，b，3)；(B，c，1)；(C，a，3)；(C，b，1)；(C，c，2)，其中A表示第一扇区，B表示第二扇区，C表示第三扇区，a表示第一子扇区，b表示第二子扇区，c表示第三子扇区，1表示第一频率，2表示第二频率，以及3表示第三频率。
另一个示例性实施例提供一种用于包括多个小区的无线通信系统的频率复用方法。该频率复用方法包括：将多个频率分配给无线通信系统的每个小区；以及使用所分配的频率与移动站通信。每个小区包括多个扇区，多个扇区的每一个包括多个子扇区。多个子扇区的每一个被分配用于与该子扇区内的移动站通信的频率。第一小区的第一子扇区的所分配的频率不同于与第一小区相邻的另一个小区的相邻子扇区的所分配的频率。
根据示例性实施例，第一子扇区的所分配的频率不同于与第一子扇区相邻的所有子扇区的所分配的频率。
根据示例性实施例，分配给每个小区的多个频率是相同的。
根据示例性实施例，同一个小区的每个扇区的频率分配是不同的。
根据示例性实施例，分配给第一小区的第一扇区内的第一子扇区的第一频率不同于分配给第一小区的第二扇区的第一子扇区的第二频率。第一扇区内第一子扇区的位置对应于第二扇区内第一子扇区的位置。
根据示例性实施例，每个扇区包括三个子扇区，每个小区包括三个扇区。
根据示例性实施例，每个小区的第一至第三扇区的第一至第三子扇区被分配第一至第三频率：(A，a，1)；(A，b，2)；(A，c，3)；(B，a，2)；(B，b，3)；(B，c，1)；(C，a，3)；(C，b，1)；(C，c，2)，其中A表示第一扇区，B表示第二扇区，C表示第三扇区，a表示第一子扇区，b表示第二子扇区，c表示第三子扇区，1表示第一频率，2表示第二频率，以及3表示第三频率。
再一个示例性实施例提供了一种用于无线通信的频率复用方法。该频率复用方法包括：将用于使用和复用的多个频率分配给无线通信系统的多个小区的多个扇区；以及使用对应扇区的所分配的频率与移动站通信。每个小区的多个扇区的每一个都被分配用于与对应扇区内的移动站通信的频率。每个小区的频率分配是相同的，没有扇区被分配与直接相邻的扇区相同的频率。
根据示例性实施例，每个小区包括九个扇区。
根据示例性实施例，围绕每个小区的基站按顺时针方向布置的第一至第九扇区根据模式1、2、3、2、3、1、3、1、2被分配第一至第三频率，其中1表示第一频率，2表示第二频率，以及3表示第三频率。第一频率、第二频率和第三频率都彼此不同。
附图说明
通过参考附图阅读本说明的示例性实施例的以下详细描述，示例性实施例的上述和其它特性和优点将变得更加明显，其中：
图1示出了小区布局和相关的频率映射的示例性实施例；
图2和图3是比较示例性实施例、另一个情形和其它已知技术的理论结果的图。
具体实施方式
在以下描述中，为了说明并且并非限制，提出了诸如特定体系结构、接口、技术等的具体细节以便提供示例性实施例的详细理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说，示例性实施例可以在偏离这些具体细节的其它示例性实施例中实现是显而易见的。在某些情况下，已知设备、电路和方法的详细描述可以省略，以免不必要的细节使示例性实施例的描述变得不清楚。所有原理、方面和实施例以及它们的具体例子都旨在涵盖它们的结构和功能等同。此外，这种等同旨在包括当前已知的等同以及未来开发的等同。
示例性实施例在此被描述为在适合的计算环境中实现。示例性实施例可被视为以下在由一个或多个处理器或CPU执行的计算机可执行指令(诸如程序模块或功能过程)的总体上下文中进行描述。通常，程序模块或功能过程包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。在此讨论的程序模块和功能过程可以使用现有通信网络(诸如WiMAX无线通信系统或网络)中的现有硬件实现。例如，在此讨论的程序模块或功能过程可以使用在现有无线网络控制节点、基站等处的现有硬件实现。
应当理解，在此描述的动作、操作和功能过程由包括在无线网络控制节点、基站等中的处理器实现。这些动作、操作和功能过程变换数据或维护在无线网络控制节点、基站等的存储器系统中各位置处的数据，它们以本领域的普通技术人员公知的方式重新配置或以其它方式改变无线网络控制节点、基站等的操作。本申请的示例性实施例涉及用于包括小区、扇区和子扇区的无线通信系统的频率映射。
图1示出了具有根据本申请的示例性实施例的频率映射的无线通信系统10的示例性小区布局。图1的小区布局包括多个小区。具体地，图1的小区布局包括七个分别标识为100、200、300、400、500、600和700的小区。需要指出的是，所有小区都具有相同的组件和/或特性，除非在以下描述的示例性实施例中具体标识。图1中的小区通过不同的数字标识，只是为了例如在引用相邻小区时帮助说明本申请的示例性实施例。
每个小区代表由对应小区的基站30支持的覆盖区域。每个基站30向位于对应小区内的移动站20提供包括语音和/或数据服务的无线通信服务。本领域的普通技术人员将理解，基站30和移动站20包括各种组件，它们包括处理器、存储器、收发器等。
参照图1的示例性小区布局，七个小区100、200、300、400、500、600和700按照在此称为X方向的第一方向和在此称为Y方向的第二方向排列。具体地，标识为X1、X2和X3的轴用于标识在X方向上彼此相邻的小区。轴X1、X2和X3被示为沿着各自的X轴穿过小区的基站30。标识为Y1、Y2和Y3的轴用于标识在Y方向上彼此相邻的小区，并被示为沿着各自的Y轴穿过小区的基站30。
根据示例性实施例，每个小区被分成扇区，每个扇区被分成子扇区。频率被分配给每个子扇区以传输业务信道、控制信道等。频率的分配在此有时称为小区布局的频率映射。
每个子扇区的标识符提供有关图1中示出的每个子扇区的信息。具体地，每个子扇区根据以下方式标识：(WXYZ)，其中W标识七个小区中的一个，X标识小区的扇区，Y标识扇区内子扇区的位置，Z标识基站30用于与包括在小区内的移动站20通信的所分配的频率。
例如，图1中示出的小区100包括标识为100-A、100-B和100-C的三个扇区。第一扇区100-A被分成标识为1Aa1、1Ab2和1Ac3的三个子扇区；第二扇区100-B被分成标识为1Ba2、1Bb3和1Bc1的三个子扇区；第三扇区100-C被分成标识为1Ca3、1Cb1和1Cc2的三个子扇区。类似地，沿着X2轴与小区100直接相邻的小区300包括三个扇区300-A、300-B和300-C。第一扇区300-A被分成三个子扇区3Aa1、3Ab2和3Ac3；第二扇区300-B被分成三个子扇区3Ba2、3Bb3和3Bc1；第三扇区300-C被分成三个子扇区3Ca3、3Cb1和3Cc2。
如上所述，用子扇区标识符中的最后一个字符表示的频率被分配给每个子扇区，用于业务信道、控制信道等的传输。例如，基站30包括一个或多个天线，其被配置为与对应子扇区内的移动站20进行通信。天线被配置为以指定的频率、频带或子频带发射和接收固定的天线波束。本领域的普通技术人员将理解，以下引用的小区、扇区或子扇区的频率分配是指基站的一个或多个天线所使用的与位于小区、扇区或子扇区内的不同移动站通信的频率、频带或子频带。
每个小区的频率分配在图1示出的示例性实施例中是相同的。例如，图1中示出的每个小区使用和复用用于每个小区的九个子扇区的三个不同频率。这三个不同的频率用子扇区标识符的最后一个数字表示。
参照图1，小区100的子扇区1Aa1、1Ab2、1Ac3、1Ba2、1Bb3、1Bc1、1Ca3、1Cb1、1Cc2的频率分配用以下模式表示：1、2、3、2、3、1、3、1、2。小区200的子扇区2Aa1、2Ab2、2Ac3、2Ba2、2Bb3、2Bc1、2Ca3、2Cb1、2Cc2的频率分配用相同的模式1、2、3、2、3、1、3、1、2表示。因此，根据本申请的示例性实施例，每个小区的频率映射是相同的。
虽然图1中示出的每个小区的频率映射是相同的，但是根据本申请的示例性实施例，小区的每个扇区具有不同的频率映射。例如，小区100包括第一扇区100-A、第二扇区100-B和第三扇区100-C，这些扇区的每一个都具有不同的频率映射。换言之，小区的每个扇区内子扇区的所分配的频率与子扇区的位置之间的关系是不同的。分配给图1中示出的第一扇区100-A的第一子扇区1Aa1、第二子扇区1Ab2和第三子扇区1Ac3的频率表明第一扇区100-A具有用1、2、3表示的频率映射。然而，分配给图1中示出的第二扇区100-B的第一子扇区1Ba2、第二子扇区1Bb3和第三子扇区1Bc1的频率表明第二扇区100-B具有用2、3、1表示的频率映射。进一步地，分配给图1中示出的第三扇区100-C的第一子扇区1Ca3、第二子扇区1Cb1和第三子扇区1Cc2的频率表明第三扇区100-C具有用3、1、2表示的频率映射。
进而，根据示例性实施例，用于与子扇区内的移动站通信的所分配的频率不同于与任何直接相邻的子扇区相关联的所分配的频率。例如，如图1所示，小区100的扇区100B的第一子扇区1Ba2具有五个直接相邻的子扇区。这五个直接相邻的子扇区是1Ac3、1Bb3、4Aa1、3Ca3和3Cb1。与第一子扇区1Ba2相关联的所分配的频率是用2表示的频率，而与第一子扇区1Ba2直接相邻的所有子扇区是用标识符1或3表示的所分配的频率。
发明人已认识到具有诸如以上参照图1描述的小区布局的小区设计将导致子扇区被分配与所有直接相邻的子扇区不同的频率。因此，上述的频率映射减小、最小化和/或防止由于第一基站与子扇区内的第一移动站通信和第二基站与直接相邻的子扇区内的第二移动站通信而产生的干扰。
基于对小区布局的以上所认识的方面的理解，发明人确定载波与干扰和噪声的比CINR可以通过根据上述的示例性实施例将频率分配给子扇区来显著地改进。根据示例性实施例，子扇区的频率之间的所有边界不重合。
虽然图1中示出的示例性实施例包括具有三个扇区的小区，其中每一个扇区进一步被分成三个子扇区，并且每个小区的基站对于每个小区的九个子扇区使用和复用三个频率，但是，本领域的普通技术人员将理解，扇区、子扇区和所分配的频率的个数可以在不偏离本申请的教导的情况下变化。
根据另一个示例性实施例，并不是每个小区被分成三个扇区且每个扇区被进一步分成三个子扇区，而是小区被分成九个扇区。九个扇区不进一步分成子扇区。在该示例性实施例中，小区的九个扇区的所分配的频率将具有1、2、3、2、3、1、3、1、2的频率映射。因此，该示例性实施例中的小区的九个扇区的频率映射将与以上参照图1描述的小区的子扇区的频率映射匹配。换言之，根据本示例性实施例的包括九个扇区的小区的所分配的频率用模式1、2、3、2、3、1、3、1、2表示。在该模式中的每个数字表示分配给小区的九个扇区中的一个的频率。具体地，模式中的第一个数字表示分配给第一扇区的频率；模式中的第二个数字表示分配给在围绕基站位置的顺时针方向与第一扇区直接相邻的第二扇区的频率；模式中的第三个数字表示分配给在顺时针方向与第二扇区直接相邻的第三扇区的频率；模式中的第四个数字表示分配给在围绕基站位置的顺时针方向与第三扇区直接相邻的第四扇区的频率，等等。相应地，分配给第四扇区的频率与分配给位于第一和第三之间的第二扇区的频率相同。
其它考虑
如前面在图1中示出的示例性实施例中提到的，小区100的子扇区1Aa1、1Ab2、1Ac3、1Ba2、1Bb3、1Bc1、1Ca3、1Cb1、1Cc2的频率分配用以下模式表示：1、2、3、2、3、1、3、1、2。小区200的子扇区2Aa1、2Ab2、2Ac3、2Ba2、2Bb3、2Bc1、2Ca3、2Cb1、2Cc2的频率分配用相同的模式1、2、3、2、3、1、3、1、2表示。
图2和3是将以上参照图1描述的示例性实施例与由网络或基站实现的与小区或小区的子扇区内的移动站通信的其它技术进行比较的图。在图2和3中，与以上参照图1描述的示例性实施例相关联的理论信息被标识为“3扇区R1 FBa”。该理论信息连同与本说明书的背景技术部分提及的标识为“3扇区R1”的已知复用1频率模式和标识为“3扇区R3”的已知复用3频率模式相关联的理论信息一起示出。图2和3还包括标识为“3扇区R1 FBb”的理论信息，其与在以下段落中描述的情形有关。
如果具有按顺时针方向分配的九个子扇区的小区的子扇区具有1、2、3、1、2、3、1、2、3的频率分配并且相邻小区的子扇区具有相同的频率分配1、2、3、1、2、3、1、2、3；则将存在使用相同的所分配的频率的直接相邻的子扇区。因此，并非所有的频率的边界都不重合。该情形在图2和3中称为“3扇区R1 FBb”。
图2是示出“3扇区R1”、“3扇区R3”、“3扇区R1 FBb”和“3扇区R1 FBa”的理论结果的图。图2的水平轴以分贝(dB)为单位反映CINR，垂直轴反映累积分布函数(CDF)。在CDF的20百分位数区域内，与“3扇区R1 FBb”相比，使用根据参照图1描述的示例性实施例的频率映射(即，3扇区R1 FBa)的CINR分布存在超过1dB的改进。此外，要指出的是，根据参照图1描述的示例性实施例的CINR与“3扇区R3”分布几乎完全相同，“3扇区R3”分布在背景技术部分中提及，并且是WiMAX默认方法，其确保除了强制帧控制报头(FCH)和MAP等之外在不使用分段的部分使用子信道(PUSC)的情况下实际的覆盖性能的方法。
在前面的段落中使用的MAP包括下行链路MAP(DL-MAP)和上行链路MAP(UL-MAP)，它们是被广播或单播到移动站的管理和控制消息。MAP消息的一个方面是提供每个帧内数据用户的DL帧位置(例如，帧内用户数据的映射)。本领域技术人员还将理解，FCH提供MAP消息的调制参数。
假设诸如图2中所示的CINR分布，每一小区估计的频谱效率的估计使用以下的转换估计：
Figure BPA00001253146200091
在上述转换中，S是扇区个数，r是频率复用(1/3或1)，γ是CINR(线性单位)，γu＝102.4，γ1＝10-0.38。此外，根据该每小区频谱效率的下行链路吞吐量可被估计为T＝Bδ，其中B是载波带宽，δ是专用于下行链路业务的帧间隔的一小部分。根据频谱效率的分布，平均值和各种百分位数在图3的图中被绘制。
图3中示出的理论结果表明，参照图1描述的示例性实施例提供增加了10％的容量，并且略微更好的覆盖。
已经描述了示例性实施例，这些示例性实施例可以以多种方式改变是显而易见的。这种变形不应被视为偏离示例性实施例，所有这些修改都旨在包括在范围之内。

Claims (10)

1.一种用于包括多个小区(100，200，…，700)的无线通信系统的频率复用方法，包括：
将多个频率分配给无线通信系统的每个小区，每个小区包括多个扇区(100-A，100-B，100-3，200-A，200-B，200-C，…)，所述多个扇区的每一个扇区包括多个子扇区(1Aa1，1Ab2，1Ac3，1Ba2，1Bb3，1Bc1，1Ca3，1Cb1，1Cc2，…)，所述多个子扇区的每一个子扇区都具有用于与该子扇区内的移动站(20)通信的所分配的频率，第一小区的第一子扇区的所分配的频率不同于与所述第一小区相邻的另一个小区的相邻子扇区的所分配的频率；以及
使用所分配的频率与所述移动站通信。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述第一子扇区的所分配的频率不同于与所述第一子扇区相邻的所有子扇区的所分配的频率。
3.根据权利要求1的方法，其中，分配给每个小区的所述多个频率是相同的。
4.根据权利要求1的方法，其中，同一小区的每个扇区的频率分配是不同的。
5.根据权利要求9的方法，其中，分配给所述第一小区的第一扇区内的第一子扇区的第一频率不同于分配给所述第一小区的第二扇区的第一子扇区的第二频率，所述第一扇区内所述第一子扇区的位置对应于所述第二扇区内所述第一子扇区的位置。
6.根据权利要求1的方法，其中，每个扇区包括三个子扇区。
7.根据权利要求6的方法，其中，每个小区包括三个扇区。
8.根据权利要求7的方法，其中，每个小区的第一至第三扇区的第一至第三子扇区被分配第一至第三频率：(A，a，1)；(A，b，2)；(A，c，3)；(B，a，2)；(B，b，3)；(B，c，1)；(C，a，3)；(C，b，1)；(C，c，2)，其中，A表示所述第一扇区，B表示所述第二扇区，C表示所述第三扇区，a表示所述第一子扇区，b表示所述第二子扇区，c表示所述第三子扇区，1表示所述第一频率，2表示所述第二频率，以及3表示所述第三频率。
9.一种用于无线通信的频率复用方法，包括：
将用于使用和复用的多个频率分配给无线通信系统的多个小区的多个扇区，每个小区的多个扇区的每一个扇区都被分配用于与对应扇区内的移动站通信的频率，每个小区的频率分配是相同的，没有扇区被分配与直接相邻的扇区相同的频率；以及
使用所分配的频率与所述移动站通信。
10.根据权利要求9的方法，其中，每个小区包括九个扇区，围绕每个小区的基站按顺时针方向布置的第一至第九扇区根据模式1，2，3，2，3，1，3，1，2被分配第一至第三频率，其中，1表示第一频率，2表示第二频率，以及3表示第三频率，所述第一频率、第二频率以及第三频率都不相同。
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