CN110248367B - 一种准正交紧密频率复用方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种准正交紧密频率复用方法、装置及设备。所述方法包括：在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；相互重叠的相邻频率中的一组频点以较大功率发射信号，另一组频点以较小功率发射信号。本发明为应对快速增长的业务需求，同时保证网络干扰可控，解决快速增长的业务需求与有限的频率资源之间的矛盾，在蜂窝网络双载波组网时，使相邻频率之间的部分带宽相互重叠；当相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/2时，双载波组网需要的频率资源减少可达41.7％，能够同时兼顾容量和干扰，达到完全双载波异频组网的网络性能。

Description

一种准正交紧密频率复用方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种准正交紧密频率复用方法、装置及设备。
背景技术
干扰问题是所有无线通信系统的根本问题。为了规避干扰，使用异频组网是最有效的方案之一。假定无线网络符合三叶草蜂窝模型，则异频组网至少需要3个互不重叠的频点，如果多载波组网，则需要的互不重叠的频点会成倍增加，而需要的频率带宽也会成倍增加。图1a为现有技术无线系统工作频点示意图，图1b为现有技术三叶草蜂窝模型频率规划示意图，从图1a和图1b可知，三叶草蜂窝模型中实现双载波通信至少需要6个互不重叠的频点。
为满足业务量的快速增长，网络扩容手段包括加大基站部署密度或者增加单小区的载频数。加大基站部署密度会增加系统干扰，规避干扰需要更多的频率实现异频组网；增加单小区的载频数也需要更多的频率。
然而，快速增长的业务需求与有限的频率资源之间的矛盾，是当前急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的准正交紧密频率复用方法、装置及设备。
根据本发明的一个方面，提供一种准正交紧密频率复用方法，包括：在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
根据本发明的另一个方面，还提供一种准正交紧密频率复用装置，包括双载波组网模块，所述双载波组网模块用于在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
根据本发明的另一个方面，还提供一种准正交紧密频率复用设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行本发明准正交紧密频率复用方法及其任一可选实施例的方法。
根据本发明的另一个方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行本发明准正交紧密频率复用方法及其任一可选实施例的方法。
本发明提出一种准正交紧密频率复用方法，为应对快速增长的业务需求，同时保证网络干扰可控，解决快速增长的业务需求与有限的频率资源之间的矛盾，在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；当相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/2时，双载波组网需要的频率资源减少可达41.7％。本发明所述方法能够同时兼顾容量和干扰，达到完全双载波异频组网的网络性能。
附图说明
图1a为现有技术无线系统工作频点示意图；
图1b为现有技术三叶草蜂窝模型频率规划示意图；
图2a为本发明实施例准正交紧密频率复用方法示意图；
图2b为本发明实施例小区嵌套组网方案示意图；
图3a为本发明实施例频率资源不足时的准正交紧密频率复用方案示意图；
图3b为本发明实施例频率资源不足时的小区嵌套组网方案示意图；
图4a为本发明实施例NB-IoT准正交紧密频率复用方案示意图；
图4b为本发明实施例NB-IoT小区嵌套组网方案示意图；
图5为现有技术2.4GHz WLAN系统的频点划分示意图；
图6a为本发明实施例WLAN准正交频率复用第一规划方案示意图；
图6b为本发明实施例WLAN小区嵌套组网第一方案示意图；
图7a为本发明实施例WLAN准正交频率复用第二规划方案示意图；
图7b为本发明实施例WLAN小区嵌套组网第二方案示意图；
图8a为本发明实施例TD-LTE准正交紧密频率复用方案(20MHz带宽)示意图；
图8b为本发明实施例TD-LTE频率资源不足时的小区嵌套组网方案示意图；
图8c为本发明实施例TD-LTE准正交紧密频率复用方案(15MHz带宽)示意图；
图9为本发明实施例5G准正交紧密频率复用方案(3.5GHz)示意图；
图10为本发明实施例一种准正交紧密频率复用设备的框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
为应对快速增长的业务需求，同时保证网络干扰可控，需要采用更多的频率资源实现异频组网。所以无线通信的主要矛盾主要是快速增长的业务需求与有限的频率资源之间的矛盾。
为了缓解这个矛盾，本发明实施例提出一种准正交紧密频率复用方法，包括：在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
图2a为本发明实施例准正交紧密频率复用方案示意图，请参考图2a，在三扇区基站中，图2a所示的F1、F3和F5分别为三个基站的频点；双载波组网时，每个小区使用两个频点，增加的频点分别为F2、F4和F6。图2a所示的相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/2。
如果按照现有技术实施双载波组网，则上述6个频点需要互不重叠，假设无线系统的工作带宽为BW，则传统双载波组网需要的频率为6×BW。采用本发明实施例所述准正交紧密频率复用方法，则双载波组网需要的频率为(4-1/2)BW，所以双载波组网需要的频率资源减少可达(6-3.5)BW/6BW＝41.7％。
本发明实施例为应对快速增长的业务需求，同时保证网络干扰可控，解决快速增长的业务需求与有限的频率资源之间的矛盾，在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；当相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/2时，双载波组网需要的频率资源减少可达41.7％。本发明实施例所述方法能够同时兼顾容量和干扰，达到完全双载波异频组网的网络性能。
本发明实施例所述相邻频率之间的部分带宽相互重叠，只需要保证相邻频率之间带宽不完全重叠即可，即有部分带宽重叠，有部分带宽不重叠。
优选的，所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，具体包括：相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/5、1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4或4/5等。
通常情况下，根据系统工作带宽的大小，相邻频率重叠的部分带宽可以为系统工作带宽的1/3、1/2或2/3；也可以是系统工作带宽的1/5、1/4、2/5、3/5、3/4或4/5等等，频率重叠带宽越大，系统所需要的总带宽越小。如前所述，当相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/2时，双载波组网需要的频率资源减少可达41.7％；若相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的2/3，则双载波组网需要的频率资源减少高于41.7％；若相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/3，则双载波组网需要的频率资源减少低于41.7％，具体值可根据前述的计算方法进行计算得到。
基于上述实施例，由于相邻频点存在频率重叠，在蜂窝网络双载波组网时仍然存在较强的同频干扰；为了解决这个问题，本发明实施例提出一种小区嵌套组网方案，即，所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，还包括：
相互重叠的相邻频率中的一组互不重叠的频点以较大功率发射信号，另一组互不重叠的频点以较小功率发射信号。
本发明实施例中，所谓小区嵌套组网方案，就是小区的两组频点，一组频点以较大功率发射，覆盖范围较大；另一组频点以较小功率发射，覆盖范围较小。这样，相邻小区有频率重叠的两个频点的覆盖区域没有重叠，以去除重叠覆盖区的方式解决频点重叠带来的干扰问题。
通常情况下，单小区的两组频点采用不同的功率发射信号，即可在一定程度上降低同频干扰。优选的，相互重叠的相邻频率的发射功率相差1dB或1dB的倍数，可根据具体的无线环境灵活设定。当相互重叠的相邻频率的发射功率相差3dB时，两组频率的覆盖差异在20％左右。
在一个可选的实施例中，所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，还包括：
在三扇区基站中，若频率资源不满足三个基站同时进行双载波组网，则利用两个基站进行双载波组网，使所述两个基站的双载波的相邻频率之间的部分带宽相互重叠。
图3a为本发明实施例频率资源不足时的准正交紧密频率复用方案示意图，请参考图3a，F1、F3和F5分别为三个基站的频点，没有多余的频率资源进行双载波复用，此情况下，本发明实施例利用两个基站进行双载波组网，使双载波的相邻频率之间的部分带宽相互重叠，图中F2分别与F1和F3重叠，F4分别与F3和F5重叠。这样，在原有的频率资源中实现2个基站的双载波组网，1个基站仍然为单载波组网。
基于上述实施例，在三扇区基站、频率资源不足的情况下，利用两个基站进行双载波组网，一个基站进行单载波组网，则可以使双载波组网的基站小区覆盖较高业务区域，单载波组网的基站小区覆盖较低业务区域。
由于双载波组网的小区业务承载能力更强，因此本发明实施例使双载波组网的基站小区覆盖较高业务区域，单载波组网的基站小区覆盖较低业务区域。所述较高业务区域和所述较低业务区域是相对而言的。
基于上述实施例，双载波组网的基站的相互重叠的相邻频率中的一组频点以较大功率发射信号，另一组频点以较小功率发射信号。
图3b为本发明实施例频率资源不足时的小区嵌套组网方案示意图，本发明实施例中，频率资源不足时，仍然可以采取小区嵌套组网方案，实现部分小区的双载波组网，具体方案请参考前述实施例；做网络规划设计时，也需要将双载波小区覆盖高业务区域。
本发明实施例所述准正交紧密频率复用方法，可以适用于各种通信网络，例如NB-IoT、WALN、TD-LTE以及未来5G应用等，但不限于所举例的网络。下面举例说明在不同网络中的应用情况。
图4a为本发明实施例NB-IoT准正交紧密频率复用方案示意图，请参考图4a，根据现网测试，NB-IoT单载波带宽200kHz(含保护带)，同小区两个载波间需要有100kHz的保护带，所以相邻频点重叠带宽设为100kHz。在高密度连接场景，NB-IoT需要配置双载波，但由于NB-IoT一般与FDD频LTE共存，通过FDD LTE的保护频带压缩，在LTE FDD保护带(GuardBand，GB)部署NB-IoT频率。LTE FDD的带宽为20MHz时，不能通过保护频带压缩预留出1.2MHz(6×0.2MHz)的频率资源，所以需要使用本发明实施例所述准正交紧密频率复用方法。
图4b为本发明实施例NB-IoT小区嵌套组网方案示意图，请参考图4b。为解决重叠频带带来的同频干扰，采用小区嵌套组网方案。
从图4a和图4b可知，在NB-IoT网络中，使用本发明实施例所述准正交紧密频率复用方法仅需要700kHz(3×200kHz+100kHz)的频率资源即可实现异频双载波组网。
图5为现有技术2.4GHz WLAN系统的频点划分示意图，2.4GHz WLAN系统的频点划分如图5，各频点的中心频率如下表：
在国内允许使用频点1～频点13,一般使用不重叠的三个频点1、6、11进行组网。在业务量较大时，增加容量的办法只有增加接入点AP的部署密度，从而造成系统干扰的增加，影响网络性能。
采用小区嵌套组网方案也可以实现双载波组网，可能的频率规划方案有如下两种，即图6a所示的WLAN准正交频率复用第一规划方案和图6b所示的WLAN小区嵌套组网第一方案、以及图7a所示的WLAN准正交频率复用第二规划方案和图7b所示的WLAN小区嵌套组网第二方案。
图8a为本发明实施例TD-LTE准正交紧密频率复用方案(20MHz带宽)示意图，请参考图8a，TD-LTE的载波带宽为20MHz时，在高容量区域进行异频组网需要120MHz的频率资源。但在频率资源最丰富的D频段，也没有120MHz频率资源可用。因此可以使用本发明实施例所述的准正交紧密频率复用方法。
图8b为本发明实施例TD-LTE频率资源不足时的小区嵌套组网方案示意图，请参考图8b，采用小区嵌套组网方案，可以实现双载波异频组网。此时需要的频率资源是70MHz。实际上，单移动运营商拥有的TD-LTE频率资源不会超过60MHz，所以可以采用频率资源不足时的小区嵌套组网方案，此时双载波小区覆盖高业务区域。
图8c为本发明实施例TD-LTE准正交紧密频率复用方案(15MHz带宽)示意图，请参考图8c，采用15MHz的载波带宽，此时准正交紧密频率复用方案有两种，即图8c中的在F0+10MHz处进行双载波复用，或者在F0+5MHz处进行双载波复用，此时单小区异频双载波配置，共30MHz带宽，也能在干扰可控的情况下实现网络扩容。
图9为本发明实施例5G准正交紧密频率复用方案(3.5GHz)示意图，请参考图9。未来5G系统为宽频系统，单载波带宽较大，异频组网对频率资源的需求很大，实际很难满足。但是未来5G为满足超高的业务密度，采取超密集组网(UDN)方式。小区半径很小，其干扰也变得难以控制和管理。而此时异频组网是一种比较有效的干扰规避方式。为了同时满足干扰管理和超高的业务需求，可以采用本提案的准正交紧密频率复用方案。以3.5GHz频段为例，3.4GHz～3.6GHz是中国用于5G的频段。此时单载波带宽设为60MHz，相邻频点重叠20MHz，如图9所示。此时，采用小区嵌套组网方案，可以在干扰可控的前提下实现网络扩容。
综上所述，本发明实施例提出一种准正交紧密频率复用方法，为应对快速增长的业务需求，时保证网络干扰可控，解决快速增长的业务需求与有限的频率资源之间的矛盾，在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；当相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/2时，双载波组网需要的频率资源减少可达41.7％。在通常情况下，本发明实施例能够节省超过40％的频率资源实现异频双载波组网，能够同时兼顾容量和干扰，达到完全双载波异频组网的网络性能。
本发明实施例还提供一种准正交紧密频率复用装置，包括双载波组网模块，所述双载波组网模块用于在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
本发明实施例的装置，可用于执行图2a所示的准正交紧密频率复用方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
优选的，所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，具体包括：
相邻频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/5、1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4或4/5。
基于上述实施例，所述双载波组网模块，还用于：相互重叠的相邻频率中的一组互不重叠的频点以较大功率发射信号，另一组互不重叠的频点以较小功率发射信号。
优选的，相互重叠的相邻频率的发射功率相差1dB或1dB的倍数。
基于上述实施例，所述双载波组网模块，还用于：
在三扇区基站中，若频率资源不满足三个基站同时进行双载波组网，则利用两个基站进行双载波组网，使双载波的相邻频率之间的部分带宽相互重叠。
具体的，使双载波组网的基站小区覆盖较高业务区域，单载波组网的基站小区覆盖较低业务区域。
基于上述实施例，所述双载波组网模块，还用于：双载波组网的基站的相互重叠的相邻频率中的一组频点以较大功率发射信号，另一组频点以较小功率发射信号。
图10示出了本发明实施例准正交紧密频率复用设备的框架示意图。
参照图10，所述设备，包括：处理器(processor)101、存储器(memory)102和总线103；其中，所述处理器101和存储器102通过所述总线103完成相互间的通信；
所述处理器101用于调用所述存储器102中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
本发明另一实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述设备实施例或方法实施例仅仅是示意性的，其中所述处理器和所述存储器可以是物理上分离的部件也可以不是物理上分离的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种准正交紧密频率复用方法，其特征在于，包括：
在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；
所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，还包括：
在三扇区基站中，若频率资源不满足三个基站小区同时进行双载波组网，则利用两个基站小区进行双载波组网和一个基站小区进行单载波组网，使双载波组网的基站小区的相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；
使双载波组网的基站小区覆盖较高业务区域，单载波组网的基站小区覆盖较低业务区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，具体包括：
相邻小区频率重叠的部分带宽为系统工作带宽的1/5、1/4、1/3、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4或4/5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠，还包括：
相互重叠的频率中的一组互不重叠的频点以较大功率发射信号，另一组互不重叠的频点以较小功率发射信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，相互重叠的相邻小区频率的发射功率相差1dB或1dB的倍数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，双载波组网的基站小区的相互重叠的相邻小区频率中的一组频点以较大功率发射信号，另一组频点以较小功率发射信号。
6.一种准正交紧密频率复用装置，其特征在于，包括双载波组网模块，所述双载波组网模块用于在蜂窝网络双载波组网时，使相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；
所述双载波组网模块，用于在三扇区基站中，若频率资源不满足三个基站小区同时进行双载波组网，则利用两个基站小区进行双载波组网和一个基站小区进行单载波组网，使双载波组网的基站小区的相邻小区频率之间的部分带宽相互重叠；
使双载波组网的基站小区覆盖较高业务区域，单载波组网的基站小区覆盖较低业务区域。
7.一种准正交紧密频率复用设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一所述的方法。
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