CN1756410A - 移动通信系统小区结构配置方法和相应的收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过对移动通信系统的通信小区进行配置而进行通信的方法，包括：将移动通信系统的每个通信小区分别配置为由内圆和同心的外圆组成的同心圆交叉小区结构；将每个如此配置的同心圆交叉小区划分为单一覆盖区和交叉覆盖区，其中，所述的单一覆盖区由各小区的内圆构成并仅由本小区覆盖，而所述的交叉覆盖区是各小区的外圆环，并且各小区的交叉覆盖区交叉重叠后形成相应的相邻小区的公共服务缓冲区；其中，在单一覆盖区中，用户终端仅与位于该小区的基站进行通信；而在交叉覆盖区中，用户终端同时与覆盖该区的相邻小区的中心基站进行通信。根据本发明，利用小区之间的交叉覆盖缓冲区域和相应的收发技术，改善和提高了系统容量和通信性能。

Description

移动通信系统小区结构配置方法 和相应的收发系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别地，涉及对移动通信系统小区结构进行配置而进行通信的方法和相应的收发系统，以改善和提高系统的容量和通信性能。

背景技术

蜂窝小区结构是利用有限频率资源来解决大范围地区覆盖和大用户容量通信问题的重大突破，在1979年世界上第一个蜂窝移动通信系统即将出现之际，MacDonald.VH在美国贝尔系统技术杂志上发表了题为“The Cellular Concept”一文，第一次对移动通信的蜂窝小区结构概念、原理和相关的分析，作了较全面的介绍。这已经成为现代移动通信系统结构的基础和实现原则。

蜂窝小区结构是以正六边形为基本小区，各小区紧密拼凑，无缝无交叉重叠的覆盖整个地区的一种小区覆盖方式。基本小区为独立收发通信区，分配有限通信频段使用。蜂窝小区结构的特点主要有：没有交叉重叠的无缝覆盖；各小区是独自收发的单基站中心系统；邻近小区各不相关，但电波不会在小区边界上消失，会造成干扰。

为了减小对边缘邻近小区产生明显的干扰，在蜂窝小区结构中，通常采用多频段分小区重复利用技术。一个小区用一个频率，使用几个不同频率的小区构成小区簇，每个簇使用相同的几个频率。虽然各簇都使用相同的几个频率，但在地理上分开，因此频率可以重复利用，进而可以覆盖整个区域。在现有技术中，最好的情况是一个簇只存在一个小区，那么一个频率覆盖整个地区。类似地，一个簇有7个小区，就要有7个频率覆盖整个地区。

蜂窝小区结构是小区无缝无交叉重叠覆盖，小区间虽然截然分开，但发射信号功率不会截然中止，簇越小干扰也越大，限制了系统容量的提高。在蜂窝小区结构中，用户终端在从一个小区移到另一个小区时，需要为切换提前做准备。因此，对越区切换处理时要求相邻小区额外提供频率资源，开销比较大。功率控制是为了保证每个所发射的功率都是所需的最小功率，以保持信道链路的良好质量。在移动通信中，在小区边缘的用户终端会发送最大功率，这样会对其他相邻小区造成的干扰也就较大。要充分地考虑到利用系统资源，同时要把干扰降到最小，这需要进行相关的调度。由于蜂窝结构的小区是独自收发。因此一旦频率复用值决定后，资源调度就很困难。

综上所述，故然传统蜂窝小区结构有着很多优点，现在被广泛采用，但是它也在存在着明显不足。这是影响移动通信发展的重要课题。所以需要研究和创造新的小区结构模型来适应现代移动通信的发展。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种新型的移动通信系统小区结构配置方法和相应的收发系统。本发明的再一个目的是在不增加基站发射功率的情况下，将相邻小区的信号作为处于自身小区的用户终端的有用信号来处理。从而减少了干扰，能够获得更大的覆盖范围、更高的信干比和更大的通信容量。

根据本发明提出了一种通过对移动通信系统的通信小区进行配置而进行通信的方法，其中，所述移动通信系统由多个通信小区构成，所述方法包括以下步骤：将每个通信小区分别配置为由内圆和同心的外圆组成的同心圆交叉小区结构；将每个如此配置的同心圆交叉小区划分为单一覆盖区和交叉覆盖区，其中，所述的单一覆盖区由各小区的内圆构成并仅由本小区覆盖，而所述的交叉覆盖区是各小区的外圆环，并且各小区的交叉覆盖区交叉重叠后形成相应的相邻小区的公共服务缓冲区；其中，在单一覆盖区中，用户终端仅与位于该小区的基站进行通信；而在交叉覆盖区中，用户终端同时与覆盖该区的相邻小区的基站进行通信。

根据本发明的另一方面，提出了一种通过对移动通信系统的通信小区进行配置而进行通信的基站系统，其中，所述移动通信系统由多个通信小区构成，所述基站系统包括：位于通信小区的每一个中的无线接入点RAP，所述RAP通过面向单一覆盖区和交叉覆盖区的天线与用户终端(UE)收发信号；其中，所述每个通信小区被分别配置为由内圆和同心的外圆组成的同心圆交叉小区结构；以及每个如此配置的同心圆交叉小区被划分为单一覆盖区和交叉覆盖区，其中，所述的单一覆盖区由各小区的内圆构成并仅由本小区覆盖，而所述的交叉覆盖区是各小区的外圆环，并且各小区的交叉覆盖区交叉重叠后形成相应的相邻小区的公共服务缓冲区；以及与所述多个RAP相连的基站处理中心；其中，在无线收发接入点与单一覆盖区内的用户通信时，独立地处理收发信号，并上报到基站处理中心作最终处理；而当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，则把收发信号上报基站处理中心，基站处理中心综合相关小区无线接入点的相应收发信号合并处理。

通过采用本发明的同心圆交叉小区结构进行通信，能减少干扰，并能获得更大的覆盖范围、更高的信干比和更大的通信容量。同时可对切换技术进行改进，和有效地利用资源动态调度技术。

附图说明

从下面对以非限制性例子的方式提供的本发明优选实施例的描述以及从附随附图中，会更加清楚本发明的这些和其他特点、优点和有益效果，其中：

图1示出根据本发明的一种移动通信同心圆交叉小区结构的示意图；

图2示出根据本发明同心圆交叉小区拓扑结构的移动通信系统的示意图；

图3A、3B和3C分别示出根据本发明的移动通信同心圆交叉小区结构的发送信号功率控制、传播衰落和接收功率图；

图4是当用户在根据本发明的移动通信同心圆交叉小区内的两个典型性能计算点的示意图。

具体实施方式

以下通过结合附图，对本发明的优选实施方式进行描述，应该理解，在这里描述的优选实施方式并不是限制性的说明，本领域技术人员可以根据本发明的原理，对本发明作出各种修改、改进而不会脱离随附权利要求所限定保护范围。

本发明提出的移动通信同心圆交叉小区结构，是一种全新的移动通信小区结构，其原理是将移动通信系统的通信小区设计为一种由内圆和同心的外圆组成的同心圆交叉小区结构。其中，同心圆交叉小区被分为单一覆盖区(内圆)和交叉覆盖区(外圆环)。而本小区与相邻小区的交叉覆盖区重叠构成的区域被定义为公共服务缓冲区。

参照附图1，其中示出了根据本发明的一种移动通信同心圆交叉小区结构的示意图。根据本发明的一种移动通信同心圆交叉小区结构，例如由半径为R的内圆和半径为2R的外圆所组成，如图1所示。同心圆交叉小区被分为单一覆盖区(图中显示为半径为R的内圆)和交叉覆盖区(图中显示为半径为2R的外圆与半径为R的内圆之间的外圆环)。而所述小区的交叉覆盖区与相邻小区的交叉覆盖区之间的重叠区域则被定义为公共服务缓冲区。应该理解的是，在这里参照附图描述的是一种内圆半径为R，外圆半径为2R的同心圆交叉小区结构，但是，也可以使用内圆半径与外圆半径之比为不同比例的同心圆结构。

以下参照附图1来描述本发明的同心圆交叉小区结构的其特点和工作原理。

根据附图1实施例示出的本发明移动通信同心圆交叉小区结构是一种由半径为R的内圆和半径为2R的外圆的所组成的新型小区结构，如图1所示。每个同心圆交叉小区被分为单一覆盖区(内圆)和交叉覆盖区(外圆环)，优选地，小区内圆与另一相邻小区的外圆相切。

单一覆盖区仅仅由本小区覆盖，而在交叉覆盖区则由相邻的小区覆盖；各相邻小区的外圆交叉重叠区彼此重叠，例如，如图4所示，用户B所在的区域是由三个小区同时重叠交叉覆盖的区域，这个区域既属于本小区的交叉覆盖区域，同时还是其他相邻的两个小区的交叉覆盖区域。由此，用户B所在的区域就构成了相邻小区之间的公共服务缓冲区。

因为采用了同心圆交叉小区的公共服务缓冲区，并且相邻小区的公共服务缓冲区都是重叠覆盖的。因此，在重叠覆盖的公共服务缓冲区域中，相邻小区的信号都能被作为有用信号来处理，这样除了能更好地扩容通信容量和提高信干比外，也对切换技术进行了改进，并且资源动态调度技术也被运用进来。

用户进行小区间的切换时，是在公共服务缓冲区域中进行的，是一种类似的软切换，但是是存在一个具体的地理环境的。因此在单一覆盖区域不必考虑对切换处理。资源动态调度技术也在同心圆交叉小区结构得到应用，用户处于公共服务缓冲区的不同位置，使用该技术，可以达到良好的通信质量。

另外在同心圆交叉小区的公共服务缓冲区域中，在地理位置上是多根天线的接收发送，采用多输入多输出(MIMO)技术和收发分集等。

同心圆交叉小区结构所要涉及到的基本参数包括小区覆盖面积、小区的等效半径和同频重复利用比。以下参考附图1中的示范性示例对根据本发明的同心圆交叉小区结构的上述参数进行描述。

小区覆盖面积，是同心圆交叉小区结构的基本单元的平均覆盖面积。它是单一覆盖的内圆(半径为R)面积和外圆(半径为2R)交叉覆盖的外圆环平均面积之和。同心圆交叉结构小区的平均覆盖面积为

这个平均面积是最为理想的情况，所以在计算小区平均覆盖面积时，是内圆面积加上圆环面积的一半。

在相同信号发送功率情况下，相应的蜂窝小区结构的平均覆盖面积为：

两者对比可知，在相同信号发送功率情况下，同心圆交叉小区结构的覆盖面积为现行蜂窝小区结构覆盖的面积的3倍左右。

小区等效半径是衡量小区覆盖情况的又一参数，在考虑到一个小区中既有单一覆盖区域，又有交叉覆盖区域的情况下，小区等效半径为

R_d＝3R/2                                   (3)

当考虑到移动通信系统配置有N个频点的接收。每个小区分配一个频点。同频小区中心的最近距离 $D=3R\sqrt{N},$ 其同频重复利用比为：

$Q=D/\frac{3R}{2}=3R\sqrt{N}/\frac{3R}{2}=2\sqrt{N}---\left(4\right)$

如果N＝1，如CDMA系统，则Q＝2。和现有蜂窝小区的同频重复利用比的 $Q=\sqrt{3N}$ 相比，增大到它的

倍，增加15.5％。

由以上通过将根据本发明的同心圆交叉小区结构与现有蜂窝小区进行比较，可知根据本发明的同心圆交叉小区结构在小区覆盖面积、小区的等效半径和同频重复利用比几个方面都比现有蜂窝小区优越。

参照附图2，其中示出根据本发明的同心圆交叉小区结构的移动通信系统的示意图。

移动通信同心圆小区结构中，位于小区中心的基站由与用户终端可以进行收发通信的无线接入点(RAP：radio Access Point)和连接多个无线接入点的基站处理中心(BPC：Base Process Center)构成。无线接入点收发移动用户信号、基站处理中心最终处理输入输出信息并接入移动网络，构成完整的移动通信系统。

以下详细说明根据本发明的同心圆交叉小区结构的移动通信系统图的特点和工作原理。

每一个小区中心设一个无线收发接入点(RAP)，可以通过面向单一覆盖区和交叉覆盖区的天线与用户终端(UE：User Equipment)收发信号。

在单一覆盖区中和在其边缘上，用户仅与位于本小区中心的基站进行独立收发，可以进行可靠的通信。小区的单一覆盖区域并不和相邻小区的单一覆盖区相邻，从而可以更好地避免和减小干扰。

用户在交叉覆盖区内，除了与本小区的基站进行收发，还和同时覆盖相邻小区中心基站同时收发。这样，相邻小区的信号不是干扰信号而是作为有用信号来使用。

RAP与单一覆盖区内用户通信，可以独立地处理收发信号，并上报到基站处理中心作最终处理。在RAP与交叉覆盖区内用户通信时，把收发信号上报基站处理中心，基站处理中心综合相关小区无线接入点的相应收发信号合并处理，给出最终结果。

若干个RAP与BPC相连，BPC往上与网络接入网关(简称ANG：Access Network Gateway)相连，构成完整的移动通信系统。

对于在同心圆小区结构中，RAP收发信号过程和UE收发信号过程基本上是对称的。RAP和UE在发送信号时与现有系统没有区别，按规定的频率、时间和码字，把多路多用户信号合在一起发射出来。RAP接收在单一覆盖区的UE发出的信号，以及在单一覆盖区的UE接收RAP发射出来的信号，都和在蜂窝小区结构的一样，都是独立接收自身小区RAP发射出来的信号。相邻小区的RAP发射出的信号，在单一覆盖区中已经较大距离(增大R)传播，得到足够大的衰减，干扰大为减少。

RAP在接收处于交叉覆盖区的UE发出的信号的过程和在交叉覆盖区的UE接收信号过程是一样的。RAP接收到的UE信号中，不仅有发射到RAP的来自单一覆盖区信号，也有来自交叉覆盖区的自身管理的UE信号和其他相邻小区RAP管理的UE信号。在交叉覆盖区的UE接收信号时，既包括自身小区RAP发射出的信号，也同时包括其他相邻小区的RAP发射出的信号。这些信号被认为是有用的信号，综合起来使用。

在移动通信同心圆小区中，发射信号的功率都要进行功率控制。图3所示了在新型小区结构中信号发送功率、信道衰落和接收功率示意图。

在图3A中显示了在同心圆移动通信系统中经过功率控制的发射信号功率在一个小区中的变化情况。在小区的单一覆盖区中，发射信号功率的强度随距离而增强，以保证接收信号功率稳定不变。到单一覆盖区的边缘时，发射信号功率的强度达到最大。从单一覆盖区的边缘开始，一直在交叉覆盖区内，发射信号功率的强度不再增大。维持在单一覆盖区边缘上的强度值。这样，小区覆盖区域扩大，但信号发送功率不变。

在图3B中，给出了随距离增大的信号功率衰落特性。示出了这种在自然传播下用户处于不同半径区域内接收功率的变化情况，不管是在单一覆盖区还是在交叉覆盖区，功率强度是和半径大小成反比的。

在图3C中，当在单一覆盖区中和在其边缘时，接收信号功率的强度不随距离发生变化。而在交叉覆盖区中，它将是随距离的变化而变化。离单一覆盖区边缘越远，衰减的强度也越大。这时，相邻小区和自身小区的信号被认为UE的有用的信号，信号有衰减，但多个信号在交叉覆盖区域里叠加，使之保证了足够的信号功率，实现了良好的通信质量。

在RAP小区中，假设RAP发送的最低信号功率为P₀，在采用信号功率控制技术后，对距小区中心距离为r(r≥R)的UE的发送信号功率为R₀r³，那对位于单一覆盖区(内圆)边缘的UE的发送信号功率为P₀R³。假设其距离传输衰减因子为3(因为3和4都可以满足要求，但是选择3时衰减会小一点)，距离中心为r的UE接收到的信号功率为：

P_R＝αP₀                                    (5)

对RAP管理的用户位于交叉覆盖区的UE，RAP中心的发送信号功率不再随距离增加而增加，均保持发送功率为P₀R³大小。那与RAP中心距离为r的UE接收到的信号功率为

$P_R=\mathrm{\&alpha;}{P}_0{\left(\frac{R}{r}\right)}^3<\mathrm{\&alpha;}{P}_0(R<r\&le;2R)---\left(6\right)$

无线收发在UE和RAP之间实现。当RAP₁管理和联络M₁个UE终端，其M₁＝M₁₁+M₁₂，其中M₁₁为在内圆单一覆盖区内的用户终端，M₁₂为在交叉覆盖区内的用户终端。同理，RAP_i管理和联络M_i个UE。

以下对用户在移动通信同心圆交叉小区内的两个典型性能计算点的计算进行说明。在计算同心圆交叉移动通信信号的信干比时，要分别考虑到单一覆盖区和交叉覆盖区。分别计算出来后再做合并得到平均信干比的值。基于计算出信干比后，得到其通信容量。平均信干比和通信容量反映同心圆小区结构的性能和在移动通信中的应用优势。

这里，假设N＝1，是指在同一频率下的CDMA系统。在计算其信干比时，根据图4所示，取两个典型点A点和B点。A点是在小区的单一覆盖区的边缘，是单一覆盖区中外部干扰最大的情况；B点是在三个小区的交叉覆盖区区域中心点，离各小区中心点最远，是有用信号最弱的情况。

在计算移动通信同心圆交叉小区的信干比时，由于第I个小区有M_i1个UE在内圆单一覆盖区内，M_i2个UE在交叉覆盖区内。所以信干比的计算要先分开来考虑，在单一覆盖区和在交叉覆盖区的信干比要分开来计算。然后再合并起来。

在单一覆盖区计算信干比时，干扰信号只需考虑到单一覆盖区内的其他UE对该UE产生的干扰。而在交叉覆盖区内计算信干比时，不仅要考虑处于自身小区的交叉覆盖区域内的UE对其产生的干扰。另外还需考虑与该小区相邻的其他小区的UE对其产生的干扰。目前，N＝1，只考虑紧邻该小区的第一层的小区，对单一覆盖区干扰由六个小区，对交叉覆盖区干扰有9个小区。

UE在A点会受到自身小区(自身小区内包括单一覆盖区和交叉覆盖区)内其他UE的干扰。这些用户来自于单一覆盖区和交叉覆盖区中。

来自单一覆盖区时，可将其分为L组量化圆区间，每一组量化区间的半径差相同。M₁₁个UE在这L组上均匀分布。它是一个函数，为P(M_L)＝kr_L。其中r_L为第L组量化区间半径，k为功率因子。

相应干扰强度为

$\mathrm{\&alpha;}{P}_{0}K\&Integral;\frac{r^4}{R^3}\mathrm{dr}=\mathrm{k\&alpha;}{P}_0\frac{R^2}{5}(\mathrm{\&alpha;}{P}_0\frac{r_1^3}{R^3}<\mathrm{\&alpha;}{P}_0\frac{r_2^3}{R^3}<...<\mathrm{\&alpha;}{P}_0\frac{r_1^3}{R^3})---\left(7\right)$

用M11来代替M11-1，得 $M_{11}=k\frac{R^2}{2}.$ 相应干扰强度为

在交叉覆盖区中有M₁₂个用户，对A点的干扰功率为αP₀。交叉区用户的干扰功率为M₁₂·αP₀。α为功率衰减因子。

用户在A点上除了自身小区UE的干扰外，紧邻自身小区的第一层的六个小区中UE也会产生的干扰。这六个小区分别是最近小区(RAP2)、最远小区(RAP5)、右上方小区(RAP3)、右下方小区(RAP7)、左上方小区(RAP4)和左下方小区(RAP6)。

I)最近小区用户对A点用户的相对干扰强度：单一覆盖区为

交叉覆盖区为

II)最远小区用户对A点用户的相对干扰强度：单一覆盖区为

交叉覆盖区为

III)右上方小区用户和右下方用户对A点用户的相对干扰强度：单一覆盖区分别为

和 交叉覆盖区分别为

和

IV)左上方小区用户和左下方用户对A点用户的相对干扰强度：单一覆盖区分别为

和 交叉覆盖区分别为

和

假设M₁₁＝M₂₁＝M₃₁＝M₄₁＝M₅₁＝M₆₁＝M₇₁＝M₁  M₁₂＝M₂₂＝M₃₂＝M₄₂＝M₅₂＝M₆₂＝M₇₂＝M₂时，用户在A点的信干比为：

${(C/I)}_4=\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{\mathrm{\&alpha;}{P}_0\&lsqb;\frac{2M_1}{5}+\frac{M_1}{20}+\frac{M_1}{160}+\frac{4M_1}{35\sqrt{7}}+\frac{4M_1}{65\sqrt{13}}\&rsqb;+\mathrm{\&alpha;}{P}_0\&lsqb;M_2-\frac{M_2}{8}+\frac{M_2}{64}+\frac{2M_2}{7\sqrt{7}}+\frac{2M_2}{13\sqrt{13}}\&rsqb;}$

$\&ap;\frac{1}{2.5826\&times;(\frac{M_1}{5}+\frac{M_2}{2})}---\left(8\right)$

如果自身小区各用户信号正交发送而没相互干扰的情况，UE接收信干比为

${(C/I)}_{A_S}\&ap;\frac{1}{0.5826\&times;(\frac{M_1}{5}+\frac{M_2}{2})}---\left(9\right)$

如果用户是均匀分布的，并且各小区的交叉覆盖区面积近似为单一覆盖区面积但与邻近小区共用，则M₂＝M₁。那么UE端接收信号最小信干比为：

${(C/I)}_A\&ap;\frac{1}{1.80782M_1}---\left(10\right)$

当自身小区各用户正交发送而没相互干扰的，自身小区无干扰的情况下，

${(C/I)}_{A_S}\&ap;\frac{1}{0.40782M_1}---\left(11\right)$

用户在B点上会受到三个小区其他用户来的干扰，包含单一覆盖区的M₁₁、M₂₁、M₃₁的干扰，和交叉覆盖区中的M₁₂、M₂₂、M₃₂的干扰。

M₁₁、M₂₁、M31的干扰总和为

$\frac{{\mathrm{\&alpha;P}}_0}{15\sqrt{3}}(2M_{11}+2M_{21}+2M_{31})---\left(12\right)$

M₁₂、M₂₂、M₃₂的干扰总和为

$\mathrm{\&alpha;}{P}_0\frac{(M_{12}+M_{22}+M_{32})R^3}{{\left(\sqrt{3}R\right)}^3}=(M_{12}+M_{22}+M_{32})\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{3\sqrt{3}}---\left(13\right)$

在B点的用户除了会受到三个小区自身的干扰外，紧邻这三个小区的第一层小区也会对其产生干扰。紧邻这三个小区的第一层小区包括(RAP4)，(RAP5)，(RAP6)，(RAP7)，(RAP8)，(RAP9)，(RAP10)，(RAP11)和(RAP12)九个小区。

其中(RAP4)，(RAP7)，(RAP10)小区与B点的距离为 (RAP5)、(RAP6)、(RAP8)、(RAP9)、(RAP11)和(RAP12)小区与B点距离为

则来自M₄₁，M₅₁，…M_12，1的干扰是：

$\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{120\sqrt{3}}(2M_{41}+2M_{71}+2M_{\mathrm{10,1}})+\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{105\sqrt{21}}(2M_{51}+2M_{61}+2M_{81}+2M_{91}+2M_{\mathrm{11,1}}+2M_{\mathrm{12,1}})---\left(14\right)$

来自M₄₂，M₅₂，…M_12，2的干扰是：

$(M_{42}+M_{72}+M_{\mathrm{10,2}})\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{24\sqrt{3}}+(M_{52}+M_{62}+M_{82}+M_{92}+M_{\mathrm{11,2}}+M_{\mathrm{12,2}})\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{21\sqrt{21}}---\left(15\right)$

当M₄₁＝M₅₁＝…＝M_12，1＝M₁，M₄₂＝M₅₂＝…＝M_12，2＝M₂时，用户在B点的信号比为：

${(C/I)}_B=\frac{\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{\sqrt{3}}}{6M_1\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{15\sqrt{3}}+3M_2\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{3\sqrt{3}}+6M_1\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{120\sqrt{3}}+3M_2\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{24\sqrt{3}}+12M_1\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{105\sqrt{21}}+6M_2\frac{\mathrm{\&alpha;}{P}_0}{21\sqrt{21}}}$

$=\frac{1}{M_1\left(\frac{1575\sqrt{21}+400\sqrt{3}}{3500\sqrt{21}}\right)+M_2\left(\frac{63\sqrt{21}+16\sqrt{3}}{56\sqrt{21}}\right)}---\left(16\right)$

如果考虑三个小区中各自用户信号同步正交发送时，信干比

${(C/I)}_{B_s}\&ap;\frac{1}{0.0537M_1+0.1345M_2}---\left(17\right)$

同理，当用户均匀分布，并且M₂＝M₁时，那么用户在B点时接收信号的最小信干比为

${(C/I)}_B\&ap;\frac{1}{1.7262M_1}---\left(18\right)$

当(RAP1)、(RAP2)、(RAP3)三个小区用户信号同步正交发送时

${(\mathrm{CC}/I)}_{B_s}\&ap;\frac{1}{0.1882M_1}---\left(19\right)$

在计算出来的信干比，可得到相应的通信系统容量。

IEEE Transactions On Vehicular Technology，在May 1991，发表了William.C.Y.Lee《Overview of Cellular CDMA》，文章中提到信干比与基带解调输出的E_b/I₀有如下关系： $C/I=\frac{E_b/I_0}{B_c/R_b}.$ 根据这个关系，在给定的解调输出比特信干比和信号带宽比情况下，可计算出通信系统要求的信号干扰比值(C/I)，进而利用上述已给出的最小信干比公式，计算出通信系统容量。

当语音R_b＝8kbit/s时，B＝1.25MHz时：

若E_b/I₀＝7dB，则(C/I)＝0.032

若E_b/I₀=4.5dB，则(C/I)＝0.01792

因为目前只考虑到一个频点的情况下，可得Q＝2。小区间频率重复利用因子K≈1.33。

在计算通信容量时，M是一个小区同时传送的信道数。在频带重复利用因子的情况下，m是一个小区对应的同时传送信道数。

当在A点上，信干比 ${(C/I)}_A\&ap;\frac{1}{1.80782M_1}:$

若(C/I)_A＝0.032，那么M₁＝17.286，m₁＝12.997

若(C/I)_A＝0.01792，那么M₁＝30.868，m₁＝23.209

而当自身小区中各个用户信号正交无干扰时，信干比

${(C/I)}_{A_S}\&ap;\frac{1}{0.40782M_1}:$

若(C/I)_AS＝0.032，那么M₁＝76.627，m₁＝57.614

若(C/I)_AS＝0.01792，那么M₁＝136.834，m₁＝102.883

同理，当在B点上，分别也要考虑三个小区覆盖小区中各个用户信号之间有干扰其信干比： ${(C/I)}_B\&ap;\frac{1}{1.7262M_1}$

当取(C/I)_B＝0.032时，M₁＝18.103， m₁＝13.611

当取(C/I)_B＝0.01792时，M₁＝32.3274，m₁＝24.306

当三个交叉小区中各用户信号正交无干扰时，信干比：

${{(C/I)}_B}_s\&ap;\frac{1}{0.1882M_1}$

当取(C/I)_BS＝0.032时，M₁＝166.047，m₁＝124.842

当取(C/I)_BS＝0.01792时，M₁＝296.512，m₁＝222.941

同心圆交叉移动通信小区的系统容量，应该是小区内处的系统容量的加权平均值。这里只计算了在A点和B点的系统容量。因为在A点的信干比是最小的。当(C/I)_A＝0.032，时，自身小区内其它用户信号都是正交的没有干扰存在时，m是为57.614。B点是信号功率最小的，当(C/I)_B＝0.032时，各交叉小区信号正交时，m＝124.842。

在计算同心圆交叉小区的通信容量时，由于加权因子和策略有所不同，所以计算的值会有所不同。在这里假设取在两个典型点中的较差的情况来考虑，取A点的通信容量，m＝57.614。作为与现有蜂窝系统容量比较。

性能比较对比：

现有的蜂窝小区结构      提出的同心圆交叉小区结构

E_b/I₀＝7dB              E_b/I₀＝7dB

(C/I)＝0.032            (C/I)＝0.032

本小区用户信号非控制    本小区用户信号非控制

m＝9.73                 m＝12.997

本小区用户信号同步时    本小区用户信号同步时

m＝14.19                m＝57.614

由上可知，本申请提出的同心圆交叉小区结构的系统容量，在相同发送信号功率情况下，比现有的蜂窝小区结构的系统容量要大4倍多。

以上通过结合附图对本发明的对移动通信系统的通信小区进行配置而进行通信的方法和相应的系统进行了阐述，但本发明并不限于此。本领域技术人员知道，依据本发明原理，可以对本发明作出各种修改、改进，而不脱离本发明随附权利要求的范围。

Claims (16)

1、一种通过对移动通信系统的通信小区进行配置而进行通信的方法，其中，所述移动通信系统由多个通信小区构成，所述方法包括以下步骤：

将每个通信小区分别配置为由内圆和同心的外圆组成的同心圆交叉小区结构；

将每个如此配置的同心圆交叉小区划分为单一覆盖区和交叉覆盖区，其中，所述的单一覆盖区由各小区的内圆构成并仅由本小区覆盖，而所述的交叉覆盖区是各小区的外圆环，并且各小区的交叉覆盖区交叉重叠后形成相应的相邻小区的公共服务缓冲区；

其中，在单一覆盖区中，用户终端仅与位于该小区的基站进行通信；而在交叉覆盖区中，用户终端同时与覆盖该区的相邻小区的中心基站进行通信。

2、根据权利要求1的方法，其中，将同心圆交叉小区的内圆半径设置为半径为R，将外圆半径设置为2R，并且将小区内圆设置为与另一相邻小区的外圆相切。

3、根据权利要求1的方法，其中，在公共服务缓冲区域中进行小区间的切换。

4、根据权利要求1的方法，其中，在同心圆交叉小区中采用多输入多输出技术、收发分集技术、资源动态调度技术以及其他相关的技术来处理通信的接收和发送。

5、根据权利要求1的方法，其中，在每一个小区中心设置一个无线收发接入点(RAP)，所述RAP通过面向单一覆盖区和交叉覆盖区的天线与用户终端(UE)收发信号。

6、根据权利要求5的方法，其中，在无线收发接入点与单一覆盖区内的用户通信时，独立地处理收发信号，并上报到基站处理中心作最终处理；而当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，则把收发信号上报基站处理中心，基站处理中心综合各相关交叉覆盖小区无线接入点的相应收发信号合并处理。

7、根据权利要求6的方法，其中，当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，所述RAP接收：来自单一覆盖区的UE信号、来自交叉覆盖区的自身管理的UE信号和其他相邻小区RAP管理的UE信号。

8、根据权利要求6的方法，其中，而当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，在交叉覆盖区的UE接收：自身小区RAP发射出的信号、以及其他相邻小区的RAP发射出的信号。

9、根据权利要求1的方法，其中，在单一覆盖区调整基站发射信号功率的强度随距离而增强，到达单一覆盖区的边缘时发射功率最大；在交叉覆盖区内，维持发射信号功率的强度保持在单一覆盖区边缘上的强度值。

10、一种通过对移动通信系统的通信小区进行配置而进行通信的基站系统，其中，所述移动通信系统由多个通信小区构成，所述基站系统包括：

位于通信小区的每一个中的无线收发接入点(RAP)，所述RAP通过面向单一覆盖区和交叉覆盖区的天线与用户终端(UE)收发信号；其中，所述每个通信小区被分别配置为由内圆和同心的外圆组成的同心圆交叉小区结构；以及每个如此配置的同心圆交叉小区被划分为单一覆盖区和交叉覆盖区，其中，所述的单一覆盖区由各小区的内圆构成并仅由本小区覆盖，而所述的交叉覆盖区是各小区的外圆环，并且各小区的交叉覆盖区交叉重叠后形成相应的相邻小区的公共服务缓冲区；以及

与所述多个RAP相连的基站处理中心；

其中，在无线收发接入点与单一覆盖区内的用户通信时，独立地处理收发信号，并上报到基站处理中心作最终处理；而当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，则把收发信号上报基站处理中心，基站处理中心综合相关小区无线接入点的相应收发信号合并处理。

11、根据权利要求10的基站系统，其中，

同心圆交叉小区的内圆半径为R，外圆半径为2R，并且小区内圆与另一相邻小区的外圆相切。

12、根据权利要求10的基站系统，其中，在公共服务缓冲区域中进行小区间的切换。

13、根据权利要求10的基站系统，其中，在同心圆交叉小区中采用多输入多输出技术、收发分集技术、资源动态调度技术以及其他相关的技术来处理通信的接收和发送。

14、根据权利要求10的基站系统，其中，当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，所述RAP接收：来自单一覆盖区的UE信号、来自交叉覆盖区的自身管理的UE信号和其他相邻小区RAP管理的UE信号。

15、根据权利要求10的基站系统，其中，而当无线收发接入点与交叉覆盖区内的用户通信时，在交叉覆盖区的UE接收：自身小区RAP发射出的信号、以及其他相邻小区的RAP发射出的信号。

16、根据权利要求10的基站系统，其中，在单一覆盖区调整基站发射信号功率的强度随距离而增强，到达单一覆盖区的边缘时发射功率最大；在交叉覆盖区内，维持发射信号功率的强度保持在单一覆盖区边缘上的强度值。

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