CN102480735A

CN102480735A - 一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法及装置

Info

Publication number: CN102480735A
Application number: CN2010105616721A
Authority: CN
Inventors: 谷成金; 唐枫
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明公开了一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法及装置，该方法包括：确定用户终端的隔离度，所述隔离度为用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差；根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，所述第一部分的频率资源的复用系数大于第二部分的频率资源的复用系数；监测用户终端的信号质量的变化，当变化量超过设定的变化阈值时，重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源。由于隔离度充分反映了终端受到的邻区干扰情况，所以该方式可更加合理高效的分配频率资源，达到干扰协调的目的。

Description

一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法及装置。

背景技术

近年来，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)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。全球微波互联接入(Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access，WiMAX)，采用OFDM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间的服务次序，更重要的是考虑在同时进行传输的用户间合理的分配系统资源以及用户间的公平性要求。

部分频率复用(Fractional Frequency Reuse，FFR)技术的原理是根据终端的信道条件和干扰情况，为不同的终端指定不同的频率复用系数，不同的频率复用系数对应不同的抗干扰能力。具体实现时，将所有子载波分成若干复用组，不同的复用组使用不同的复用系数，对于复用系数大于1的组，相邻的同频小区之间进行一定的协调，避免相邻的同频小区之间产生干扰。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为3的复用组；如果适合工作在复用系数为1的环境下，则分配给该终端复用系数为1的复用组。在现有的频率复用技术中，假设由三个小区作为一个区群，每个小区都分为中心区域和边缘区域，中心区域的用户受到的相邻小区的干扰较小，边缘区域的用户受到的相邻小区的干扰较大。因此，将整个频率资源分为两部分G和F，其中的频率资源G分配给三个小区的中心区域的用户，也就是说，三个小区的中心区域的用户都使用相同的频率资源G，因此，频率资源G的复用系数为1，容易出现干扰，即抗干扰能力较差；剩下的频率资源F又分为三部分，分别为F1、F2和F3，将F1、F2和F3这三部分分别分配给三个小区的边缘区域的用户，也就是说，频率资源F的复用系数为3。由于三个小区的边缘区域的用户所使用的频率资源各不相同，因此，复用系数为3的频率资源F的抗干扰性能较好。通过为小区中心区域的用户分配复用系数为1的频率资源，为小区边缘区域的用户分配复用系数为3的频率资源，可以在保证基本通信质量的前提下提高频率利用率。

现有技术中，部分频率复用系统中的部分频率复用方式虽然可以在一定程度上提高频谱效率，但是，由于移动环境中的信号强度等信息是经常变化的，如果固定的对小区中心用户分配复用系数为1的频率资源，对小区边缘用户分配复用系数为3的频率资源往往不能满足移动用户通信时对于信号强度的要求，而现有技术中，一般都采用静态分配频率资源的方式，不能很好的适应信道条件的变化，因而频率利用不够合理、高效。

发明内容

本发明提供了一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法及装置，用以解决现有技术中固定分配指定复用系数的频率资源时，无法适应信道条件变化情况的问题。

一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法，包括：

确定用户终端的隔离度，所述隔离度为用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差；

根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，所述第一部分的频率资源的复用系数大于第二部分的频率资源的复用系数；

监测用户终端的信号质量的变化，当变化量超过设定的变化阈值时，重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源，以及在每次重新分配后再次监测用户终端的信号质量的变化。

一种部分频率复用系统中分配频率资源的装置，包括：

确定单元，用于确定用户终端的隔离度，所述隔离度为用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差；

分配单元，用于根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，所述第一部分的频率资源的复用系数大于第二部分的频率资源的复用系数；

监测单元，用于监测用户终端的信号质量的变化，当变化量超过设定的变化阈值时，重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源，以及在每次重新分配后再次监测用户终端的信号质量的变化。

本发明实施例中通过用户终端的隔离度的变化情况，动态的为终端分配频率资源，由于隔离度很好的反映了终端受到邻区干扰的情况，所以该方法可充分适应信道条件变化的需求，合理高效的分配频率资源。

附图说明

图1为本发明实施例中部分频率复用系统中分配频率资源的方法流程图；

图2为本发明实施例中为各小区分配频率资源的示意图；

图3为本发明实施例中部分频率复用系统中分配频率资源的装置结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法及装置，通过监测终端的隔离度的变化情况，动态的为终端分配频率资源，从而可以充分适应信道条件变化的需求。

本发明实施例提供了一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法，如图1所示，包括：

S101：确定用户终端的隔离度，所述隔离度为用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差；

S102：根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，所述第一部分的频率资源的复用系数大于第二部分的频率资源的复用系数；

S103：监测用户终端的信号质量的变化，当变化量超过设定的变化阈值时，重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源，以及在每次重新分配后再次监测用户终端的信号质量的变化。

较佳的，所述根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，具体包括：当用户终端的隔离度大于设定阈值时为用户终端分配第二部分的频率资源，当用户终端的隔离度小于或等于设定阈值时为用户终端分配第一部分的频率资源。当然，也可以根据需要在用户终端的隔离度等于设定阈值时为用户终端分配第二部分的频率资源。

较佳的，所述重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源，具体包括：对于使用第二部分的频率资源的用户终端，如果重新确定的用户终端的隔离度小于设定的第一隔离度阈值，则为该用户终端分配第一部分的频率资源；对于使用第一部分的频率资源的用户终端，如果重新确定的用户终端的隔离度大于设定的第二隔离度阈值，则为该用户终端分配第二部分的频率资源。所述第一隔离度阈值等于所述第二隔离度阈值，或，所述第一隔离度阈值小于所述第二隔离度阈值。

较佳的，所述第二部分的频率资源的复用系数为1，所述第一部分的频率资源的复用系数为3。当然，也可以根据需要选择其他复用系数。

较佳的，所述确定用户终端的隔离度的步骤，具体包括：向用户终端发送扫描请求，根据用户终端返回的扫描结果得到用户终端接收到的本小区信号强度以及用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度；确定用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值；计算用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差，得到隔离度的计算结果。

较佳的，所述当监测用户终端的信号质量的变化的步骤，具体包括：周期性的向用户终端发送下行信道反馈请求消息，根据用户终端返回的下行信号强度信息，确定用户终端接收到的本小区的信号强度的变化量是否超过设定的变化阈值。当然，也可以不定期的向用户终端发送下行信道反馈请求消息。并且，还可以通过其他方式，例如监测用户终端的信噪比等方式来判断用户终端的信号质量的变化情况。

通过采用本发明实施例提供的方法，通过隔离度来确定用户终端受到邻区干扰的情况，从而动态的为用户终端分配不同复用系数的频率资源，从而使得频率资源的利用更加合理高效。

下面以一个优选实施例详细介绍一下本发明提供的一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法。

在介绍本发明实施例提供的在部分频率复用系统中分配频率资源的方法之前，首先介绍一下本发明中优选的频率资源的初始配置情况。如图2所示，以三个小区作为一个区群为例，为了将整个频率资源合理的分配给图2中的三个小区，由于用户发送的消息中的控制信息和数据信息是分开传送的，因此，首先，为三个小区中的全部用户发送的消息中的控制信息划分出一部分频率资源，设为频率资源A，将频率资源A划分为三部分，分别为A1、A2和A3，将A1、A2和A3分别分配给这三个小区的用户，专门用于传输用户发送的消息中的控制信息。频率资源A的复用系数为3。由于控制信息占用的比特数较小，所以，实际划分时，可以只划分一小部分频率资源作为频率资源A。然后，将剩余的频率资源分为两部分，分别为频率资源B和频率资源C，用于传输用户发送的消息中的数据信息。为了提高传输数据信息的频率资源B和C的频率利用率，由于小区中心区域，即图中R1区域的用户受到的相邻小区的干扰较小，所以可以将频率资源B重复分配给三个小区中的中心区域用户，用于传输小区中心区域用户发送的消息中的数据信息，因此，每个小区的中心区域用户都使用相同的频率资源B传输数据信息，也就是说，小区中心区域用户所使用的频率资源B的频率复用系数为1。而小区边缘区域，即图中R3区域用户由于受到的相邻小区的干扰较大，所以应该为其分配频率复用系数为3，即抗干扰性能好的频率资源，为此，将频率资源C划分为三部分，分别为C1、C2和C3，将C1、C2和C3分别分配给这三个小区的边缘区域用户，用于传输小区边缘区域用户发送的消息中的数据信息。这样的分配方式，其实是将消息中的数据信息采用部分频率复用技术来传送，而将消息中的控制信息固定采用复用系数为3的频率资源来传送。这是因为，控制信息的重要性较高，因此，固定为其分配复用系数高的频率资源可确保控制信息的可靠传输。当然，对于控制信息也可以采用上述的部分频率复用技术来传送。

通过这样的频率划分方式，合理利用了频率资源，提高了频率利用率。

但是，上述方式只是理想的划分方式而已，实际情况中，基站并不知道用户究竟位于中心区域还是位于边缘区域，而且，由于移动用户的位置经常发生变化，导致频率资源的分配也应该相应调整，为此，下面详细介绍一下本发明中的频率分配方法的具体实现流程，包括以下步骤：

步骤一：基站事先将频率资源分为R1资源和R3资源两部分，其中，R1资源的复用系数为1，R3资源的复用系数为3。使用R1资源的用户终端称为R1用户终端，使用R3资源的用户终端称为R3用户终端。

当用户终端初始接入时，由于R3资源的抗干扰能力较强，为了确保用户终端的可靠接入，可以默认其属于R3用户终端，即使用R3资源。因此，用户终端初始接入时发送的消息中的控制信息，如接入信令等，以及数据信息都是采用R3资源进行传输的。

步骤二：当用户终端接入完成后，基站向用户终端发送扫描请求Scan-REQ，关于扫描请求的具体格式及涉及到的具体行为在IEEE 802.16e中有详细的说明，此处不再赘述。

步骤三：用户终端接收到扫描请求后，进行信号强度扫描，并将包含本小区以及所有相邻小区的信号强度信息的扫描结果上报给基站，此处提到的终端的扫描行为在IEEE 802.16e中也有详细的说明。

步骤四：基站收到扫描结果后，根据扫描结果获得的本小区的信号强度Rssi_serv，以及该终端的n个相邻小区BS_i(i＝1...n)的信号强度Rssi_BSi，其中，i表示多个相邻小区的标号。据此，计算隔离度IR_MSi，计算公式如下：

Rssi_maxBSi＝Max(Rssi_BSi)；(i＝1...n)

IR_MSi＝Rssi_serv-Rssi_maxBSi。

其中，Rssi_maxBSi为所有相邻小区的信号强度Rssi_BSi中的最大值。另外，需要说明的是，由于FFR系统一般都采用同频组网的方式，因此，这里提到的所有相邻小区一般是指所有相邻的同频小区，当然，如果在某些情况下，相邻小区中包含异频小区，则计算隔离度时可以只挑选所有相邻小区中的同频小区进行计算。由于上下行路损是对称的，所以通过IR_MSi可以近似的表示用户终端所受到的干扰水平，当IR_MSi越小，即表示相邻小区的信号强度越接近于本小区的信号强度，因此，该用户终端受到的干扰越大；当IR_MSi越大，即表示该终端受到的干扰越小，因此，隔离度IR_MSi可以很好的反映用户终端的受干扰情况。

基站根据第一次扫描结果，做如下判断：如果IR_MSi＞＝IR_{EntryThreshold}，其中，IR_{EntryThreshold}是预先设置的隔离度阈值，IR_{EntryThreshold}的具体数值可根据实际情况进行设定。如果IR_MSi大于隔离度阈值，则说明目前终端受到的干扰很小，则将用户终端的类型切换为R1用户终端类型，否则，仍然保持R3用户终端不变。用户终端类型改变，则说明为其分配的频率资源也相应发生变化，R1用户终端分配的一定是R1资源，R3用户终端分配的一定是R3资源。

步骤五：根据第一次扫描结果完成用户终端类型的判定之后，按照用户终端类型分配相应的频率资源，完成第一次用户判决后，如果信道条件基本不发生变化，即用户终端的信号质量不发生变化，可以认为用户终端类型不用改变，但是当用户终端因为位置移动或其他原因导致信道条件发生较大变化时，则需要重新进行用户终端类型判决，并根据判决结果重新分配相应的频率资源。为此，可以通过监测本小区的信号强度的变化情况，来判断信道条件是否发生了较大的变化。因此，基站在完成第一次扫描后，需要同时记录下第一次扫描结果中包含的本小区的信号强度Rssi_serv。

步骤六：基站周期性的向用户终端发送下行信道反馈请求消息，通过该消息向用户终端请求下行信道质量信息，该下行信道质量信息主要包括本小区的当前信号强度Rssi_ser。其中，下行信道反馈请求消息在IEEE802.16e中有详细说明，此处不再赘述。当基站收到用户终端反馈的本小区的当前信号强度Rssi_ser时，判断是否满足如下条件：|Rssi_ser-Rssi_serv|＞Rssi_Threshold，其中，Rssi_Threshold是预先根据实际需要设定的信号强度变化阈值。如果满足该条件，说明本小区的信号强度的变化范围超过了设定的阈值Rssi_Threshold，因此，可以认为用户终端的信道条件发生了较大变化，这时，基站再次向用户终端发起扫描请求Scan-REQ，并根据用户终端返回的扫描结果，重新计算隔离度，根据计算结果和设定的隔离度阈值的关系重新进行用户类型的判决。其中，判断用户终端的信道条件是否发生变化时，也可以采用其他方式，例如通过用户终端的信噪比的变化情况等，来判断用户终端的信道条件是否发生了变化。

隔离度的具体计算过程与步骤四相同，即：根据记录的本小区的信号强度Rssi_serv，以及终端当前返回的扫描结果中的n个相邻扇区BS_i(i＝1...n)的信号强度Rssi_BSi，计算用户终端当前的隔离度IR_MSi，计算公式如下：

Rssi_maxBSi＝Max(Rssi_BSi)；

IR_MSi＝Rssi_serv-Rssi_maxBSi。

根据上述隔离度计算公式即可获得用户终端当前的隔离度，为了合理判决用户终端类型，仍然需要事先设定隔离度阈值，这时，由于用户终端的类型切换可能涉及到由R3用户终端切换为R1用户终端，也可能涉及到由R1用户终端切换为R3用户终端，因此，为了防止在当前隔离度与阈值相差不大时所导致的在两种类型用户终端之间来回切换的乒乓效应，可以设置两个隔离度阈值，即隔离度上限阈值IR_{EntryThreshold}和隔离度下限阈值IR_{ExitThreshold}。

当用户终端当前属于R3用户终端时，如果IR_MSi＞＝IR_{EntryThreshold}，则将用户终端切换为R1用户终端，否则仍然是R3用户终端；当用户终端当前属于R1用户终端时，如果IR_MSi＜IR_{ExitThreshold}，则将用户终端切换为R3用户终端，否则仍然是R1用户终端。由于设置两个隔离度阈值的初衷是为了防止由于信号的小范围波动所导致用户类型的频繁切换，所以设置的两个阈值IR_{EntryThreshold}和IR_{ExitThreshold}之间应该存在约束关系：IR_{EntryThreshold}大于IR_{ExitThreshold}，且两个阈值之间相差不能超过3db。

本发明实施例提供的在部分频率复用系统中分配频率资源的方法，将用户终端根据受干扰情况分为两个用户终端类型：R1用户终端和R2用户终端，同时，将频率资源按照复用系数也分为两部分资源：复用系数为1的频率资源为R1资源，该部分资源抗干扰能力差；复用系数为3的频率资源为R3资源，该部分资源抗干扰能力强。具体分配频率资源时，根据用户类型分配相应的资源，即R1用户终端分配R1资源，R3用户终端分配R3资源。优选的，上述所讲的根据用户类型分配的频率资源仅涉及用户发送的消息中的数据信息的传输，对于用户发送的消息中的控制信息，则固定采用R3资源进行传输，以确保控制信息的可靠传输。当然，如果对于消息中的数据信息和控制信息都采用上述频率分配方式，也是可以实现本发明的。

通过采用本发明实施例中的方法，用隔离度来表示用户受到干扰的大小，并根据用户受干扰的情况来为其分配相应的频率资源，还可以根据信道条件的变化调整频率资源的分配，从而使得频率分配更加合理有效，达到干扰协调的目的。

本发明实施例还提供了一种部分频率复用系统中分配频率资源的装置，如图3所示，包括：

确定单元31，用于确定用户终端的隔离度，所述隔离度为用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差；

分配单元32，用于根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，所述第一部分的频率资源的复用系数大于第二部分的频率资源的复用系数；

监测单元33，用于监测用户终端的信号质量的变化，当变化量超过设定的变化阈值时，重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源，以及在每次重新分配后再次监测用户终端的信号质量的变化。

较佳的，所述分配单元32，具体用于：当用户终端的隔离度大于设定阈值时为用户终端分配第二部分的频率资源，当用户终端的隔离度小于或等于设定阈值时为用户终端分配第一部分的频率资源。

较佳的，所述监测单元33，具体用于：对于使用第二部分的频率资源的用户终端，如果重新确定的用户终端的隔离度小于设定的第一隔离度阈值，则为该用户终端分配第一部分的频率资源；对于使用第一部分的频率资源的用户终端，如果重新确定的用户终端的隔离度大于设定的第二隔离度阈值，则为该用户终端分配第二部分的频率资源。

较佳的，所述确定单元31具体用于向用户终端发送扫描请求，根据用户终端返回的扫描结果得到用户终端接收到的本小区信号强度以及用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度；确定用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值；计算用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差，得到隔离度的计算结果。

较佳的，所述监测单元33，具体用于：周期性的向用户终端发送下行信道反馈请求消息，根据用户终端返回的下行信号强度信息，确定用户终端接收到的信号质量的变化量是否超过设定的变化阈值。

通过采用本发明实施例中的装置，用隔离度来表示用户受到干扰的大小，并根据用户受干扰的情况来为其分配相应的频率资源，还可以根据信道条件的变化调整频率资源的分配，从而使得频率分配更加合理有效，达到干扰协调的目的。

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

1.一种部分频率复用系统中分配频率资源的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据用户终端的隔离度与设定阈值的比较结果，确定为用户终端分配第一部分的频率资源或第二部分的频率资源，具体包括：

当用户终端的隔离度大于设定阈值时为用户终端分配第二部分的频率资源，当用户终端的隔离度小于或等于设定阈值时为用户终端分配第一部分的频率资源。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重新确定用户终端的隔离度并根据用户终端的隔离度为用户终端分配频率资源，具体包括：

对于使用第二部分的频率资源的用户终端，如果重新确定的用户终端的隔离度小于设定的第一隔离度阈值，则为该用户终端分配第一部分的频率资源；

对于使用第一部分的频率资源的用户终端，如果重新确定的用户终端的隔离度大于设定的第二隔离度阈值，则为该用户终端分配第二部分的频率资源。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一隔离度阈值等于所述第二隔离度阈值，或，所述第一隔离度阈值小于所述第二隔离度阈值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二部分的频率资源的复用系数为1，所述第一部分的频率资源的复用系数为3。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定用户终端的隔离度的步骤，具体包括：

向用户终端发送扫描请求，根据用户终端返回的扫描结果得到用户终端接收到的本小区信号强度以及用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度；

确定用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值；

计算用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差，得到隔离度的计算结果。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测用户终端的信号质量的变化的步骤，具体包括：

周期性的向用户终端发送下行信道反馈请求消息，根据用户终端返回的下行信号强度信息，确定用户终端接收到的本小区的信号强度的变化量是否超过设定的变化阈值。

8.一种部分频率复用系统中分配频率资源的装置，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分配单元，具体用于：当用户终端的隔离度大于设定阈值时为用户终端分配第二部分的频率资源，当用户终端的隔离度小于或等于设定阈值时为用户终端分配第一部分的频率资源。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述监测单元，具体用于：

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

向用户终端发送扫描请求，根据用户终端返回的扫描结果得到用户终端接收到的本小区信号强度以及用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度；确定用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值；计算用户终端接收到的本小区信号强度与用户终端接收到的所有相邻小区的信号强度中的最大值之差，得到隔离度的计算结果。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述监测单元，具体用于：

周期性的向用户终端发送下行信道反馈请求消息，根据用户终端返回的下行信号强度信息，确定用户终端接收到的信号强度的变化量是否超过设定的变化阈值。