CN102469598B - 一种正交频分多址系统资源分配的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，为了解决现有技术中边缘用户终端存在干扰的问题始终存在的问题，一种正交频分多址系统资源分配的方法及装置，该方法包括：基站根据中心用户终端的邻区干扰因子，确定中心用户终端的类型，为不同类型的中心用户终端，分配不同的中心用户终端能够使用的资源，且被分配的不同的资源部分使用高功率，这样可以提高了Reuse1(复用因子为1)资源的覆盖区域，减少了Reuse3(复用因子为3)资源的覆盖区域，一定程度上提升了频率复用系统的频谱效率。

Description

一种正交频分多址系统资源分配的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种正交频分多址系统资源分配的方法及装置。
背景技术
近年来，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)技术由于能够有效对抗多径干扰和窄带干扰、频谱效率高而成为了无线通信物理层技术的主流技术，OFDMA+MIMO技术相比第3代的CDMA技术具有天然的技术优势，更适合于宽带移动通信系统，被公认为是下一代移动通信系统的核心技术之一。WiMAX，即全球微波接入兼容(WorldwideInteroperability for Microwave Access)，采用OFDMA技术为物理层核心技术且兼顾移动性和宽带特征的WiMAX 802.16e标准和正在制定中的802.16m标准，是下一代移动通信标准的强有力竞争者。
在WiMAX无线宽带网络中，OFDM技术会使得无线资源呈时频二维结构，在时间上将无线资源分为多个时隙，每个时隙由多个OFDM符号组成，在频率上将无线资源划分为多个子信道。OFDM系统的调度算法不仅要考虑用户终端间的服务次序，更重要的是考虑在同时进行传输的用户终端间合理的分配系统资源以及用户终端间的公平性要求。
频率复用技术(FFR Fractional Frequency Reuse)的原理是根据各种终端的信道条件和干扰情况(通常跟终端的位置有关)采用不同的频率复用系数。将所有子载波分成若干复用组，不同的复用组可以实现不同的复用系数。如果终端适合工作在复用系数为3的环境下，则分配给该终端复用系数是3的复用组；如果工作在复用系数为1的环境下，则分配给该终端复用系数是1的复用组。
在蜂窝通信系统同频组网的情况下，频率复用系统能够保证对小区内各个用户终端相互之间的干扰忽略不计，但是相邻小区之间会存在相互干扰的情况。因小区边缘用户终端包括旁瓣用户终端和远点用户终端与服务基站的距离比较远，一方面与服务基站的传输路损比较大，另一方面受到相邻小区的同频干扰，因此小区边缘用户终端的通信质量受损情况最为严重。所以如何采用小区间干扰协调(ICIC，Inter Cell Interference Coordination)，以减少小区间干扰，和提高小区边缘的通信质量，已经成为当今业内热门的研究课题。
现有技术中小区间干扰协调技术是：将用户终端划分为小区中心用户终端和小区边缘用户终端，并对分配给上述两个区域的用户终端的资源分别加以限制，但现有技术中边缘用户终端存在干扰的问题始终存在。
发明内容
为了解决现有技术中边缘用户终端存在干扰的问题始终存在的问题，本发明提供了一种正交频分多址系统资源分配的方法及装置。
本发明实施例提供的一种正交频分多址系统资源分配的方法，包括：
基站根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，确定中心用户终端类型为第一类中心用户终端，根据中心用户终端的邻区干扰因子小于第一门限阈值大于第二门限阈值，确定中心用户终端类型为第二类中心用户终端，第一门限阈值大于第二门限阈值；
基站为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，分配的资源为中心用户终端能够使用的资源，为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率，低于为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
本发明实施例还提供了一种正交频分多址系统资源分配的装置，包括：
类型确定模块：根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，确定中心用户终端类型为第一类中心用户终端，根据中心用户终端的邻区干扰因子小于第一门限阈值大于第二门限阈值，确定中心用户终端类型为第二类中心用户终端，第一门限阈值大于第二门限阈值；
分配模块：用于为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，分配的资源为中心用户终端能够使用的资源，为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率，低于为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
由于本发明实施例提供的方案，由于根据中心用户终端的邻区干扰因子，确定中心用户终端的类型，为不同类型的中心用户终端，分配不同的中心用户终端能够使用的资源并部分类型的中心用户终端采用高功率资源，加大了中心用户终端范围，减少了边缘用户终端，一定程度上解决了边缘用户终端存在干扰的问题。
附图说明
图1为本发明实施例频域的帧结构图；
图2为本发明实施例时域的帧结构图；
图3为本发明实施例提供的方法流程图；
图4为本发明实施例网络资源划分示意图；
图5为为本发明实施例提供的装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。
为了解决现有技术中边缘用户终端存在干扰的问题始终存在的问题，本发明实施例提出了一种正交频分多址系统资源分配的方法，实现本发明实施例的方案之前需要将下行OFDM频域资源进行进一步的划分。在进行下行OFDM频谱资源划分时，可以采用频分和时分两种方案，本实施例中主要采用频域资源进行说明，但应当理解为适用于时域资源等其它传输资源。频分的帧结构如图1所示，在下行频分方案中将中心用户终端R1的下行Zone(功能区域)资源即R1 Zone(中心用户终端R1能够使用的资源)分成按照频率划分为3个Region，R1 Zone包括Region1、Region2和Region3，非中心用户终端即边缘用户终端R3的下行Zone为R3Zone(边缘用户终端R3能够使用的资源)，Region是Zone下的一种资源描述单位。每一个Region占用的频域资源之间互斥，并且每一个Region所占用的时域资源是相同的，也就是图1中所示的下行帧的全部时域资源，当然3个Region只是一个优选的实施方案，也可根据实际需求划分为2个6个等多个Region。
时分的帧结构如图2所示，将下行帧分成3个Region，Region下进行Zone分配，所以在同一个Region中可能出现多个Zone的情况。与频分的方案相反，每一个Region占用的时域资源之间互斥，而每一个Region所占用的频域资源是相同的，也就是图2所示的除了Preamble和MAP以外的所有频域资源。
本实施例的方法步骤如图3所示，包括：
步骤101：基站根据R1用户终端的邻区干扰因子大于门限阀值IFhigh，则判定为R1L用户终端，根据R1用户终端的邻区干扰因子小于门限阀值IFhigh大于门限阀值IFlow，确定中心用户终端类型为R1H用户终端，其中(IFhigh＞IFlow)。
步骤102：基站为R1L用户终端和R1H用户终端，分配不同的R1Zone，为R1L用户终端分配的资源Region2、Region3使用低功率，为R1H用户终端分配的资源Region1使用高功率。
本实施例中所称的资源Region1使用高功率，资源Region2、Region3使用低功率是相对的，即Region1所使用的功率高于Region2、Region3所使用的功率。
为了实现上述的步骤，对网络资源划分，如图4所示，下行网络资源划分主要包括，在蜂窝网络下的同一个站点下的3个扇区之间的不同位置的用户的资源使用情况，以及每个扇区下的用户类型划分情况。
在WiMAX系统中，资源调度离散，资源协调的粒度相对粗放，本方案采用了相对粗放的资源协调策略，将下行数据资源分为3个Region，每个Region采用不同的功率控制策略，以达到干扰协调的作用，例如扇区S0中Region1中的R1用户终端使用高功率，扇区S0中Region2、Region3中的R1用户终端使用低功率。
如图4所示，对于扇区间的R3边缘用户终端采用资源隔离的方式，比如扇区间的R3边缘用户终端采用资源互斥的方式，需要保证扇区间的R3边缘用户终端使用资源的功率比相邻小区的同类资源的功率差值大于QPSK1/2的解调门限。
R1用户终端由于受到的邻区干扰相对R3边缘用户终端较小，可以使用PUSC ALL资源即R1Zone，但是优先使用R3边缘用户终端没有使用完的资源，处于R3边缘用户终端可以使用Reuse3资源(即R3Zone)和高功率资源。
举例说明，图4所示的，对于S0扇区的R3边缘用户终端使用Reuse3资源，R1用户终端使用Reuse1资源，靠外环的Region1中的R1用户终端优先使用高功率Region1资源。其他扇区以此类推。
为了实现上述的步骤，如上所述将网络中的用户划分为两类，R1用户终端和R3边缘用户终端。
R1用户终端：原则上可以使用Reuse1的频域资源，R1用户终端又分为两类，1类是使用低功率资源的R1用户终端即R1L用户终端，另1类用户是使用高功率资源的R1用户终端即R1H用户终端。
R1L：处于扇区最中心区域的用户，R1L用户终端的判定可以通过邻区扫描的方式，计算用户的邻区干扰因子(IFms)，邻区干扰因子定义如下：
IFms＝DLRSSISer_DLRSSInbr
DLRSSISer为服务站的信号强度，DLRSSInbr为最强的邻区的信号强度。
如果用户的邻区干扰因子大于门限阀值IFhigh，则判定为R1L用户终端。
对于R1L用户终端同样要考虑调度的优先级问题，比如扇区S0的靠近扇区1的R1L用户终端优先使用Region3(因为邻近的扇区1的R1H用户终端使用Region2)，靠近扇区2的R1L类用户优先使用Region2(因为邻近的扇区2的R1H用户终端使用Region3)，通过R1L用户终端所在扇区S0中，靠近相邻扇区S1和S2的R1L用户终端使用的资源，与相邻扇区S1和S2的R1H用户终端使用的资源不同，降低由于邻扇区S1和S2的R1H用户终端使用高功率资源对本扇区R1L用户造成的干扰。
R1H用户终端：也是处于扇区中心的用户，但是隔离度小于门限阀值IFhigh，但是大于门限阀值IFlow，其中(IFhigh＞IFlow)，使用高功率的Region资源。
R3用户终端：即非R1用户终端，使用非频率复用的Reuse3资源，可以为远点和旁瓣用户。
在进行资源分配的过程中，是将用户终端分为R1用户终端、R3用户终端进行调度。
对于R3用户终端，将会优先进行调度，但其能够使用的资源也将进行严格的限制，只能够使用R3用户终端能够使用的Reuse3资源。
对于R1用户，将在R3用户终端调度完之后，使用R1的资源进行调度，在R1用户终端使用R3边缘用户终端没有使用完的资源时，剩余的资源优先分配给R1H用户终端使用。
又上述的描述可知，本实施例中的方案需要对扇区下的各用户终端使用功率进行控制，本实施例中功率控制方法有三种：Zone Boosting方式，DataBoosting或者Burst Boosting的方式。
在资源为时域资源时，通过zone Boosting方式进行功率控制，指定为R1L用户终端分配的资源(如Region2、Region3资源)所使用的Boosting功率和为R1H用户终端分配的资源(如Region1资源)所使用的Boosting功率，ZoneBoosting方式需要对整个Zone的所有Pilot子载波和Data子载波进行Boosting指定，Zone Boosting能够有效地减少本扇区对邻区的干扰，但是Zone Boosting对本扇区的用户吞吐量有影响，同时没办法自适应地对Zone Boosting进行调整。
资源为频域资源时，通过数据增益方式或突发增益方式进行功率控制，指定为R1L用户终端分配的资源所使用的Boosting功率和为R1H用户终端分配的资源所使用的Boosting功率。Data Boosting的方式只能针对基于用户的DataBurst(数据突发)的Data子载波进行Boosting指定，同时对Data Burst启用DataBoosting的值需要通过MAP消息通知给用户终端，MAP消息为帧结构消息，用来指示上下行突发的分配情况。Burst Boosting是对Data Burst的Data子载波和Pilot子载波进行Boosting指定，因为是对Pilot和Data子载波同时启用Boosting指定，没有Data和Pilot功率差异问题，所以Burst Boosting不需要通知给用户终端，本实施例优选采用Burst Boosting方式。
基于Data Burst的Data Boosting或者Burst Boosting可以针对不同的用户终端的进行自适应的调整，相对灵活，对扇区的吞吐量影响较小。但是，干扰抑制的效果不一定有Zone boosting直接和有效。
下面详细介绍下Burst Boosting方式的干扰抑制动态功率控制方法，如图4所示的基于数据Region的功率控制，下行功率控制采用R1H用户终端资源(如如Region1资源)使用高功率，R1L用户终端资源(如Region2、Region3资源)使用低功率的方法，R1L用户终端在扇区中心，受到的干扰相对比较小，与基站相对比较近，可以使用低功率资源。R1H用户终端处于小区边缘，受到的邻区干扰相对严重，所以使用高功率资源。
针对以上问题，需要计算出Burst Boosting的约束关系。
R1H用户终端资源使用的功率与R1L用户终端资源使用的功率，之间的功率差值应不大于ThPAPR，否则峰均比偏高，导致前向接收灵敏度下降，ThPAPR，ThPAPR是保证峰均比不会偏高，且不会导致前向接收灵敏度下降的一个阈值，需要根据实测数据确定。
当前Reuse1资源的高功率Region区域指定Burst Boosting为Boostinghigh，(高功率资源Boosting)当前Reuse1资源低功率区域指定Burst Boosting为BoostingLow(高功率资源Boosting)，同时R1L用户终端的隔离度门限为x，R1B用户终端的隔离度门限为y，为了能保证R1H用户覆盖，
K＝x-y
K≤Boostinghigh_BoostingLow＜ThPAPR约束关系1
通过以上的推导，不同Region区域的所有用户终端的Burst Boosting方式为固定的方式，固定的Burst Boosting值必须满足约束关系1。
本发明实施例还提供了一种正交频分多址系统资源分配的装置，如图5所示包括：
类型确定模块201，用于根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，确定中心用户终端类型为第一类中心用户终端，根据中心用户终端的邻区干扰因子小于第一门限阈值大于第二门限阈值，确定中心用户终端类型为第二类中心用户终端，第一门限阈值大于第二门限阈值；
分配模块202，用于为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，分配的资源为中心用户终端能够使用的资源，为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率，低于为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
进一步，类型确定模块201，用于根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，邻区干扰因子为服务基站的信号强度与最强的邻区基站的信号强度差值。
进一步，分配模块202，还用于为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，第一类中心用户终端所在扇区中，靠近相邻扇区的第一类中心用户终端使用的资源，与相邻扇区的第二类中心用户终端使用的资源不同。
进一步，分配模块202，还用于对非中心用户终端，使用非中心用户终端能够使用的资源进行调度之后，为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，若非中心用户终端能够使用的资源未使用完毕，将剩余的资源分配给中心用户终端使用。
进一步，分配模块202，还用于将剩余的资源优先分配给第二类中心用户终端使用。
进一步，还包括：
指定模块203，用于资源为时域资源，通过zone增益方式进行功率控制，指定为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率和为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
进一步，还包括：
指定模块203，用于资源为频域资源，通过数据增益方式或突发增益方式进行功率控制，指定为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率和为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
进一步，指定模块203，还用于若采用突发增益方式进行功率控制，通过突发增益的方式控制高功率资源和低功率资源的增益大小，高功率资源和低功率资源的增益满足如下关系：K≤高功率资源增益-低功率资源的增益＜ThPAPR，K＝x-y，其中x为第一类中心用户终端的隔离度门限，y为第二类中心用户终端的隔离度门限，ThPAPR为保证峰均比不会偏高，且不会导致前向接收灵敏度下降的阈值。
进一步，指定模块203，还用于若采用数据增益方式进行功率控制，启用数据增益的值通过MAP消息通知给终端。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种正交频分多址系统资源分配的方法，其特征在于，包括：
基站根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，确定中心用户终端类型为第一类中心用户终端，根据中心用户终端的邻区干扰因子小于第一门限阈值大于第二门限阈值，确定中心用户终端类型为第二类中心用户终端，第一门限阈值大于第二门限阈值；
基站为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，分配的资源为中心用户终端能够使用的资源，为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率，低于为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率；其中，所述资源为时域资源，基站通过功能区域zone增益方式进行功率控制，指定为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率和为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率；
若采用突发增益方式进行功率控制，通过突发增益的方式控制高功率资源和低功率资源的增益大小，高功率资源和低功率资源的增益满足如下关系：K≤高功率资源增益-低功率资源的增益<ThPAPR，K＝x–y，其中x为第一类中心用户终端的隔离度门限，y为第二类中心用户终端的隔离度门限，ThPAPR为保证峰均比不会偏高，且不会导致前向接收灵敏度下降的阈值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，邻区干扰因子为服务基站的信号强度与最强的邻区基站的信号强度差值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一类中心用户终端所在扇区中，靠近相邻扇区的第一类中心用户终端使用的资源，与相邻扇区的第二类中心用户终端使用的资源不同。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源具体为：
基站对非中心用户终端，使用非中心用户终端能够使用的资源进行调度之后，为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，若非中心用户终端能够使用的资源未使用完毕，将剩余的资源分配给中心用户终端使用。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，基站将剩余的资源分配给中心用户终端使用具体为：
基站将剩余的资源优先分配给第二类中心用户终端使用。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，资源为时域资源，基站通过功能区域zone增益方式进行功率控制，指定为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率和为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若采用数据增益方式进行功率控制，基站将启用数据增益的值通过MAP消息通知给终端。
8.一种正交频分多址系统资源分配的装置，其特征在于，包括：
类型确定模块，用于根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，确定中心用户终端类型为第一类中心用户终端，根据中心用户终端的邻区干扰因子小于第一门限阈值大于第二门限阈值，确定中心用户终端类型为第二类中心用户终端，第一门限阈值大于第二门限阈值；
分配模块，用于为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，分配的资源为中心用户终端能够使用的资源，为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率，低于为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率；
指定模块，用于资源为频域资源，通过数据增益方式或突发增益方式进行功率控制，指定为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率和为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率；若采用突发增益方式进行功率控制，通过突发增益的方式控制高功率资源和低功率资源的增益大小，高功率资源和低功率资源的增益满足如下关系：K≤高功率资源增益-低功率资源的增益<ThPAPR，K＝x–y，其中x为第一类中心用户终端的隔离度门限，y为第二类中心用户终端的隔离度门限，ThPAPR为保证峰均比不会偏高，且不会导致前向接收灵敏度下降的阈值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，类型确定模块，用于根据中心用户终端的邻区干扰因子大于第一门限阈值，邻区干扰因子为服务基站的信号强度与最强的邻区基站的信号强度差值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，分配模块，还用于为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，第一类中心用户终端所在扇区中，靠近相邻扇区的第一类中心用户终端使用的资源，与相邻扇区的第二类中心用户终端使用的资源不同。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，分配模块，还用于对非中心用户终端，使用非中心用户终端能够使用的资源进行调度之后，为第一类中心用户终端和第二类中心用户终端，分配不同的资源，若非中心用户终端能够使用的资源未使用完毕，将剩余的资源分配给中心用户终端使用。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，分配模块，还用于将剩余的资源优先分配给第二类中心用户终端使用。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
指定模块，用于资源为时域资源，通过zone增益方式进行功率控制，指定为第一类中心用户终端分配的资源所使用的功率和为第二类中心用户终端分配的资源所使用的功率。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，指定模块，还用于若采用数据增益方式进行功率控制，启用数据增益的值通过MAP消息通知给终端。
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