CN102711114A - 一种蜂窝网络中的频率复用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于蜂窝网络的频率复用实现方法,涉及无线移动通信技术领域。该方法包括以下步骤:将整个蜂窝网络划分为不同的小区簇,每个小区簇为两两相邻的三个小区;对于一个小区簇中的每个小区,根据覆盖范围将其划分为中心区域和边缘区域;根据小区簇中的用户分布和业务分布情况对所述网络的整个可用频段进行可调整地划分;根据预定规则分别给小区簇中的中心区域和边缘区域分配划分后的频率段;对其它的小区簇使用相同的频率复用方法,最终实现整个网络的频率复用。所述方法能够提高蜂窝网络的小区平均频谱效率,并同时有效地抑制小区边缘的用户间干扰。
Description
技术领域
本发明涉及无线移动通信技术领域,尤其涉及蜂窝网络的频率复用方法。
背景技术
正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)技术在新一代的无线网络中被广泛采用,例如第3代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)的长期演进(LongTerm Evolution,LTE)项目以及全球微波互联接入(WorldwideInter-operability for Microwave Access,WiMAX)系统。虽然在多小区网络中,OFDMA提供频率分集和子信道功率控制,但小区边缘信道间的干扰仍然存在。频率复用是增加系统容量,提高能量效率和减小干扰的重要方法。
目前,经典的频率复用因子有几个特定的选择,如1、3、4、7等。复用因子为1表示相邻小区使用相同的频率资源,但此时小区边缘的同频干扰非常严重;当复用因子为3时,表示相邻的3个小区使用不同的频率资源,此时这3个小区间不存在同频干扰,但频谱效率会降低到1/3。由于新一代移动通信系统中频谱效率要求很高,因此合理的设计频率复用方法是十分必要的。部分频率复用(PartialFrequency Reuse,PFR)和软频率复用(Soft Frequency Reuse,SFR)是两种新的频率复用方法。对于部分频率复用,一个小区被分为两个部分。在三个扇区的场景中,小区中心用户的频率复用因子为1,而边缘用户的频率复用因子较高。这一方案可以在很大程度上提高小区边缘性能,但由于边缘的复用因子为3,小区的平均吞吐量也会严重下降。对于软频率复用,每个小区可以使用所有的子载波,通过设定发射功率门限的方式来决定某一频率在多大程度上被使用,系统的频率复用因子可以实现平滑过渡。由于软频率复用方案的复用因子为1,所以其小区平均吞吐量要优于部分频率复用,但是软频率复用的性能会随着系统负载量的增加迅速下降。
以上提到的方法致力于同时保证较高的系统频谱效率和相对低的小区间干扰。通常一种增强的频率复用方案是在经典的频率复用方案基础上,在一定程度上改善系统某方面的性能,如小区平均频谱效率等。针对平衡系统频谱效率和小区间干扰这一问题,在新一代无线蜂窝网络中,需要更加有效的频率复用策略。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何提供一种有效的频率复用方法来提高蜂窝网络的小区平均频谱效率,并同时有效地抑制小区边缘的用户间干扰。
技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种基于蜂窝网络的频率复用实现方法,其步骤如下:
S1、将整个蜂窝网络划分为不同的小区簇,每个小区簇为两两相邻的三个小区;
S2、对于一个小区簇中的每个小区,根据覆盖范围将其划分为中心区域和边缘区域;
S3、对所述网络的整个可用频段进行可调整地划分;
S4、根据预定规则分别给小区簇中的中心区域和边缘区域分配划分后的频段。
更优地,所述步骤S2具体为:对于一个小区簇中的每个小区,将其覆盖范围分为n个区域,其中,n13,并将每个小区的所述区域按照覆盖范围的不同划分为3个组,即中心区域组G1、边缘组G2、边角组G3,其中G1由处于每个小区中心位置的一个区域组成,G2由处于每个小区边缘位置且仅与一个其它小区相邻的至少一个区域组成,G3是由处于每个小区边缘位置且与两个以上其它小区相邻的至少一个区域组成,G2和G3组共同构成所述边缘区域组。
更优地,所述步骤S3具体为:将所述网络的整个可用频段F划分为m个不重叠的频段,即f1,f2,f3,......,fm,其中m7。
更优地,所述步骤S4具体为:为每个小区的不同区域分配划分后的频段,具体为:所述G1组使用相同的频段f1,所述G2组在每个小区中的区域沿圆周方向间隔使用不同的频段f2、f3,所述G3组在每个小区中的各个区域均使用不同的频段。
更优地,所述边缘组包括的区域为矩形区域。
更优地,所述G2组在不同小区中的对应区域使用的频段不一定相同。
更优地,每个小区的覆盖范围是正六边形区域。
更优地,中心区域使用高频段,边缘区域使用低频段。
(三)有益效果
本发明提出的频率复用的方法,充分考虑到了小区边缘区域的特点,将小区边缘区域可使用的频率集合进行更加详细的划分,使得整个网络的频率复用因子更加接近于1,因此有效的提高了系统的频谱效率;同时,由于两两相邻的3个小区的边缘区域采用不同的频率集合,因此有效的抑制了小区间的干扰,提高了系统性能。
附图说明
图1表示本发明的区域划分方法;
图2表示本发明的频率复用方法。
具体实施方式
本发明提供的基于蜂窝网络的频率复用实现方法包括如下具体步骤:
将蜂窝系统中的三个两两相邻的小区作为一个小区簇,即两两相邻的小区1、小区2、小区3作为一个小区簇。每个小区的覆盖范围是正六边形覆盖的区域。
对于一个小区簇中的每个小区,将其覆盖范围分为13个区域C1-C13,并将该13个区域按照覆盖范围不同划分为3组G1-G3。其中G1由区域C1组成,代表中心区域,其覆盖范围是一个与所在小区中心相同且边长较小的正六边形;G2由区域C3、C5、C7、C9、C11和C13组成,代表边缘区域的主体部分,每个区域的覆盖范围是边缘区域中的矩形部分;G3由区域C2、C4、C6、C8、C10和C12组成,代表边缘区域的其他部分,每个区域的覆盖范围是小区边缘区域六个角处的四边形。
将所述系统的整个可用频段F分为7个不重叠的部分,分别记作f1、f2、f3、f4、f5、f6和f7。
为每个小区的不同区域分配使用的频率,具体步骤如下:
每个小区的第一组区域G1中的所有用户均使用频率集合f1中的频率资源为其服务,即两两相邻的小区1、小区2、小区3的中心区域C1使用相同的频率资源f1。
每个小区的第二组区域G2中的所有用户分为两个部分g1-g2,其中g1包括区域C3、C7和C11中的用户,这些用户使用相同的频率资源为其服务,g2包括区域C5、C9和C13中的用户,这些用户使用相同的频率资源为其服务。但不同小区的g1或g2中的用户使用的频率资源不一定相同,如小区1的g1中的用户使用频率集合f2中的频率资源为其服务,小区1的g2中的用户使用频率集合f3中的频率资源为其服务;小区2的g1中的用户使用频率集合f4中的频率资源为其服务,小区2的g2中的用户使用频率集合f2中的频率资源为其服务;小区3的g1中的用户使用频率集合f3中的频率资源为其服务,小区3的g2中的用户使用频率集合f4中的频率资源为其服务。
每个小区的第三组区域G3中的用户使用不同的频率资源为其服务,即小区1的G3中的所有用户使用频率集合f5中的频率资源为其服务;小区2的G3中的用户使用频率集合f6中的频率资源为其服务;小区3的G3中的用户使用频率集合f7中的频率资源为其服务。
以上所述方法是以一个小区簇为例进行说明的,将每个小区的用户划分为小区中心用户和小区边缘用户,将每个小区簇按一定规则划分为若干区域,并根据一定原则给这些区域分配频率资源,频率资源的划分方式可以根据小区簇中的用户分布和业务分布等情况进行调整。将整个蜂窝网络划分为不同的小区簇,每个小区簇是3个两两相邻的小区,且均使用所述方法进行频率分配,最终实现整个网络的频率复用方案。
所述方法适用于所有其他的小区簇中。所述方法不仅适用于FDD系统中的频率资源的分配,而且适用于TDD系统中的时隙资源的分配。所述方法不仅适用于全向天线系统,而且适用于定向天线系统。所述方法中的频率集合中的频率可以是连续的,也可以是非连续的。
实施例1:
本实施例将本发明提出的频率复用方法应用于OFDMA蜂窝网络中。利用该频率复用方法,有效的抑制了小区间干扰,提高了系统的频谱效率,并且通过频率复用,小区边缘用户的性能得到了更大的提高。
本发明将整个OFDMA蜂窝网络划分为不同的小区簇,每个小区簇是3个两两相邻的小区,根据本发明提出的频率复用方法,对任意一个小区簇进行频率分配,然后对网络中的所有其他的小区簇使用相同的频率复用方法,从而完成整个OFDMA蜂窝网络的频率分配问题。具体步骤如下:
步骤1:如图1所示,将蜂窝系统中的三个两两相邻的小区作为一个小区簇,即两两相邻的小区1、小区2、小区3作为一个小区簇。每个小区的覆盖范围是正六边形覆盖的区域。
步骤2:对于一个小区簇中的每个小区,将其覆盖范围分为13个区域C1-C13,并将该13个区域按照覆盖范围不同划分为3组G1-G3。其中G1由区域C1组成,代表中心区域,其覆盖范围是一个与所在小区中心相同且边长较小的正六边形;G2由区域C3、C5、C7、C9、C11和C13组成,代表边缘区域的主体部分,每个区域的覆盖范围是边缘区域中的矩形部分;G3由区域C2、C4、C6、C8、C10和C12组成,代表边缘区域的其他部分,每个区域的覆盖范围是小区边缘区域六个角处的四边形。
步骤3:将整个可用频段F分为7个不重叠的部分,分别记作f1、f2、f3、f4、f5、f6和f7。
步骤4:为每个小区的不同区域分配可使用的频率,如图2所示,具体步骤如下:
当用户位于每个小区的第一组区域G1中时,均使用频率集合f1中的频率资源为其服务,即两两相邻的小区1、小区2、小区3的中心区域使用相同的频率资源f1。
当用户位于每个小区的第二组区域G2中时,此时将用户分为两个部分g1-g2,其中g1包括区域C3、C7和C11中的用户,这些用户使用相同的频率资源为其服务,g2包括区域C5、C9和C13中的用户,这些用户使用相同的频率资源为其服务。但不同小区的g1或g2中的用户使用的频率资源不一定相同。具体的频率分配方式可以如下:小区1的g1中的用户使用频率集合f2中的频率资源为其服务,小区1的g2中的用户使用频率集合f3中的频率资源为其服务;小区2的g1中的用户使用频率集合f4中的频率资源为其服务,小区2的g2中的用户使用频率集合f2中的频率资源为其服务;小区3的g1中的用户使用频率集合f3中的频率资源为其服务,小区3的g2中的用户使用频率集合f4中的频率资源为其服务。
当用户位于每个小区的第三组区域G3中时,具体的频率分配方式可以如下:小区1的G3中的用户使用频率集合f5中的频率资源为其服务;小区2的G3中的用户使用频率集合f6中的频率资源为其服务;小区3的G3中的用户使用频率集合f7中的频率资源为其服务。
至此完成了OFDMA蜂窝网络频率分配过程。
实施例2:
本实施例将本发明提出的频率复用方法应用于下行FDD LTE系统中。利用该频率复用方法,有效的抑制了小区间干扰,提高了系统的频谱效率,并且通过频率复用,小区边缘用户的性能得到了更大的提高。
本发明将整个蜂窝网络划分为不同的小区簇,每个小区簇是3个两两相邻的小区,根据本发明提出的频率复用方法,对任意一个小区簇进行频率分配,然后对网络中的所有其他的小区簇使用相同的频率复用方法,从而完成整个蜂窝网络的频率分配问题。具体步骤如下:
步骤1:如图1所示,将蜂窝系统中的三个两两相邻的小区作为一个小区簇,即两两相邻的小区1、小区2、小区3作为一个小区簇。每个小区的覆盖范围是正六边形覆盖的区域。
步骤2:对于一个小区簇中的每个小区,将其覆盖范围分为13个区域C1-C13,并将该13个区域按照覆盖范围不同划分为3组G1-G3。其中G1由区域C1组成,代表中心区域,其覆盖范围是一个与所在小区中心相同且边长较小的正六边形;G2由区域C3、C5、C7、C9、C11和C13组成,代表边缘区域的主体部分,每个区域的覆盖范围是边缘区域中的矩形部分;G3由区域C2、C4、C6、C8、C10和C12组成,代表边缘区域的其他部分,每个区域的覆盖范围是边缘区域六个角处的四边形。
步骤3:下行FDD LTE系统支持的工作频带如表1所示,其中可用的工作子频带共有23个。
表1下行FDD LTE系统支持的工作频带
将整个可用频段形成一个频率池F,选择整个或部分频率池中的频带,将选择出的频带分为7个不重叠的部分,分别记作f1、f2、f3、f4、f5、f6和f7。
步骤4:为每个小区的不同区域分配可使用的频率,考虑到覆盖范围的影响,小区中心尽量使用高频段,小区边缘尽量使用低频段,如图2所示,具体步骤如下:
当用户位于每个小区的第一组区域G1中时,均使用频率集合f1中的频率资源为其服务,即两两相邻的小区1、小区2、小区3的中心区域使用相同的频率资源f1。
当用户位于每个小区的第二组区域G2中时,此时将用户分为两个部分g1-g2,其中g1包括区域C3、C7和C11中的用户,这些用户使用相同的频率资源为其服务,g2包括区域C5、C9和C13中的用户,这些用户使用相同的频率资源为其服务。但不同小区的g1或g2中的用户使用的频率资源不一定相同。具体的频率分配方式可以如下:小区1的g1中的用户使用频率集合f2中的频率资源为其服务,小区1的g2中的用户使用频率集合f3中的频率资源为其服务;小区2的g1中的用户使用频率集合f4中的频率资源为其服务,小区2的g2中的用户使用频率集合f2中的频率资源为其服务;小区3的g1中的用户使用频率集合f3中的频率资源为其服务,小区3的g2中的用户使用频率集合f4中的频率资源为其服务。
当用户位于每个小区的第三组区域G3中时,具体的频率分配方式可以如下:小区1的G3中的用户使用频率集合f5中的频率资源为其服务;小区2的G3中的用户使用频率集合f6中的频率资源为其服务;小区3的G3中的用户使用频率集合f7中的频率资源为其服务。
至此完成了下行FDD LTE系统的频率分配过程。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。
Claims (9)
1.一种基于蜂窝网络的频率复用实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将整个蜂窝网络划分为多个小区簇,每个小区簇为两两相邻的三个小区;
S2、对于一个小区簇中的每个小区,根据覆盖范围将其划分为中心区域组G1、边缘组G2和边角组G3;
S3、对所述网络的整个可用频段进行划分;
S4、分别给小区簇中的中心区域组G1、边缘组G2和边角组G3分配划分后的频段。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述中心区域组G1、由处于每个小区中心位置的一个区域组成,所述边缘组G2由处于每个小区边缘位置且仅与一个其它小区相邻的至少一个区域组成,所述边角组G3是由处于每个小区边缘位置且与两个以上其它小区相邻的至少一个区域组成。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:将所述网络的整个可用频段F划分为m个不重叠的频段,即f1,f2,f3,......,fm,其中m≥7。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤S4具体为:所述G1组使用相同的频段,所述G2组在每个小区中的区域沿圆周方向间隔使用不同的频段,所述G3组在每个小区中的各个区域均使用不同的频段。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述边缘组包括的区域为矩形区域。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述G2组在不同小区中的对应区域使用的频段不同。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,每个小区的覆盖范围是正六边形区域。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,中心区域使用高频段,边缘区域使用低频段。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述网络的整个可用频段的划分方式可动态调整。
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