CN1909539A - 正交频分复用系统的子载波分配方法 - Google Patents

Abstract

一种正交频分复用系统的子载波分配方法，包括：(1)将每一小区按照方位划分为若干区域；(2)将所有子载波分为若干组，分别建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系，并且还需满足条件：位于不同小区的两个相邻区域映射不同子载波组以及位于同一小区的两个相邻区域映射不同子载波组；(3)当需要给用户分配子载波时，先获得所述用户所在的方位信息，然后根据方位信息确定用户所在的区域，最后为所述用户优先分配与所述区域具有映射关系的子载波组中的一个或多个相邻的子载波。本发明可以保证处于小区边缘的两个相邻小区的不同用户优先分配到不同的子载波，从而有效的降低小区间同频干扰。

Description

正交频分复用系统的子载波分配方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种正交频分复用系统的子载波分配方法。

背景技术

后三代(B3G)移动通信系统计划以OFDM(正交频分复用)为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。

正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波传送方案，单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流(比如：100Hz～50kHz)，每个码流都用一条载波(该载波称之为子载波)发送。OFDM弃用传统的用带通滤波器来分隔子载波频谱的方式，改用跳频方式选用那些即便频谱混叠也能够保持正交的波形，因此OFDM既可以当作调制技术，也可以当作复用技术。OFDM增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。

OFDM系统中用户可以占用不同的子载波进行数据传输。其子载波分配一般有两种方式。一种是某一用户的子载波分散在整个频带上，两个相邻的子载波之间相隔多个子载波间隔，如附图1.a所示，这样可以获得频率分集的效果，并且如果相邻小区用户的子载波分配方式不同，这种方式可以进一步降低小区间的干扰。另外一种载波分配方法是某一用户的子载波集中在一起，占据整个频带的某一部分(称为子频带)，如附图1.b所示，这样可以获得多用户分集的效果，但是这种方式在相邻小区的用户也分配相同的子频带时，会造成较大的同频干扰。

智能天线技术是一种有效的降低用户间干扰的技术，不仅包括本小区干扰，同时也包括来自外小区的干扰。其工作原理是为某一用户分配特定的定向波束，在用户来波方向将获得较大的天线增益，而其他方向天线增益较小，从而有效的抑制了其他用户的干扰。

智能天线技术可以与OFDM系统结合起来，可以进一步降低OFDM系统蜂窝组网时的同频干扰。特别是在OFDM系统中采用子频带方式进行分配子载波时，可以有效的抑制来自外小区的同频干扰。但是当两个用户都处于小区边缘，并且相邻较近时，两个用户都将处于两个小区基站提供的定向波束覆盖下，如附图2所示，如果两个用户分配的子频带相同时，将形成较大的同频干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正交频分复用系统的子载波分配方法，以解决OFDM系统在组网时，如果采用为每个用户随机分配子载波的方法进行子载波分配，位于相邻小区边缘地区的不同用户很可能分配到相同的子频带，由此造成较大同频干扰的技术问题。

为解决上述问题，本发明公开了一种正交频分复用系统的子载波分配方法，包括：(1)预先将每一小区按照方位划分为若干区域；(2)将所有子载波分为若干组，分别建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系，并且还需满足条件：位于不同小区的两个相邻区域映射不同子载波组以及位于同一小区的两个相邻区域映射不同子载波组；(3)当需要给用户分配子载波时，先获得所述用户所在的方位信息，然后根据方位信息确定用户所在的区域，最后为所述用户优先分配与所述区域具有映射关系的子载波组中的一个或多个相邻的子载波。

步骤(2)中建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系具体为：当M＝N时，把M个子载波组分别与N个区域进行一一对应；当M＞N时，将M组子载波合并，重新分为N组，然后把N个子载波组分别与N个区域进行一一对应；当M＜N时，将M个子载波组间隔性重复分配至N个区域，以建立M个子载波组与N个区域的映射关系，其中，M为子载波组的总个数，N为小区区域的总个数。

步骤(1)中先将小区划分为小区内部大区域和小区边缘大区域，然后将小区边缘大区域按照方位划分为若干区域，并且保证总子载波组数大于等于边缘大区域划分出来的若干区域总数。并且步骤(2)中建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系具体为：将M-K个子载波组分配至小区内部大区域，剩余的K个子载波组与小区边缘大区域的K个区域进行一一对应；其中，M为子载波组的总个数，K为小区边缘大区域内划分出的区域个数。

步骤(3)中用户所在的方位信息通过具有智能天线系统进行来波方向估计获得。步骤(3)进一步包括：通过设定导频信号强度门限值来划分小区内部大区域和小区边缘大区域：当用户的导频信号强度大于等于所述导频信号强度门限值时，所述用户落在小区内部大区域，否则，所述用户落在小区边缘大区域。步骤(3)中当用户无法分配至所述区域对应的子载波组内的子载波时，给所述用户分配其它子载波组内的子载波。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出的基于用户的方位信息进行正交频分复用系统的子载波分配方法，可以保证处于小区边缘的两个相邻小区的不同用户优先分配到不同的子载波，从而有效的降低小区间同频干扰，并且可以很好地解决OFDM系统采用子频带方式分配子载波所带来的小区间干扰问题。

附图说明

图1是OFDM系统的子载波分配方式的示意图；

图2是OFDM系统中当两个用户都处于小区边缘且给两用户分配相同的子载波时产生干扰的示意图；

图3是本发明公开的一种基于用户方位信息的子载波分配方法流程图；

图4是子载波组与小区不同区域的映射关系；

图5是六边形小区子载波组与区域的映射关系示意图；

图6是120扇区中子载波组与区域的映射关系示意图；

图7是60扇区中子载波组与区域的映射关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

本发明的核心在于：在OFDM系统组网时，为了尽可能地避免发生位于相邻小区边缘地区的不同用户分配到相同的子频带的情况发生，本发明在子载波分配过程中预先考虑到小区间同频干扰问题，充分利用方位信息来给小区划分区域，并将所有子载波划分子载波组，基于位于相邻的两个区域映射不同子载波组的原则建立子载波组和区域之间的映射关系，给用户分配子频带时，优先分配用户所在区域对应的子载波组内的子载波，由此可以降低给用户随机分配子载波所带来的小区间干扰问题。

请参阅图3，其为本发明的正交频分复用系统的子载波分配方法的流程图。它包括：

S110：预先将每一小区按照方位划分为若干区域；

S120：将所有子载波分为若干组，分别建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系，并且还需满足条件：位于不同小区的两个相邻区域映射不同子载波组以及位于同一小区的两个相邻区域映射不同子载波组；

S130：当需要给用户分配子载波时，先获得所述用户所在的方位信息，然后根据方位信息确定用户所在的区域，最后为所述用户优先分配与所述区域具有映射关系的子载波组中的一个或多个相邻的子载波。

本发明为处于小区边缘的分别位于两个相邻小区的不同用户可以优先分配不同的子载波，由此可以降低小区间的干扰。

以下具体说明各个步骤。

步骤S110中将小区按照方位划分为若干区域，比如，六边形的全向小区将每个对角顶点进行连接后将小区划分为六个区域。本发明也可以先将小区划分为小区内部大区域和小区边缘大区域，然后将边缘大区域按方位划分为若干区域(所述区域个数大于1)。小区内部大区域和小区边缘大区域的划分可以通过设定门限值来划分，比如：设定的门限值为导频信号强度，当用户上报给网络侧通过测量得到的小区导频信号强度大于等于该门限值时，判定用户落在小区内部大区域，否则，用户落在小区边缘大区域。

步骤S120中建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系具体为：

假设M为子载波组的总个数，N为小区中区域的总个数，当小区不进行小区内部和小区边缘大区域划分时：

当M＝N时，把M个子载波组分别与N个区域进行一一对应(如图4a所示)；

当M＞N时，可以考虑将M组子载波合并，然后重新分为N组，然后与N个区域一一对应起来；

当M＜N时，将M个子载波组间隔性重复分配至N个区域，以建立M个子载波组与N个区域的映射关系，其中，M为子载波组的总个数，N为小区区域的总个数(如图4c所示)。

在子载波分组数目充足时，还可以考虑进行小区内部和小区边缘大区域划分，并进一步将小区边缘大区域划分出的K个区域，且保证M＞K，那么可以将M-K个子载波组分配至小区内部大区域，剩余的K个子载波组与小区边缘大区域的K个区域进行一一对应(如图4b所示)。

只有在子载波组充足的时候，才考虑进行小区内部和小区边缘的划分，划分后，小区内部可以不进行划分，即图4b中的虚线只是示意按照方位进行划分。

M的最大值由系统的带宽和每个子带的宽度来决定的，比如针对1.6MHz的系统带宽，可以取M＝8，即8个组，每个组1个子带，而实际用的时候，可能还会考虑一个组里面包含的多个子带的情况，比如一个组内包含2个子带，那么M＝4。

并且，在建立子载波组和小区每一区域的映射关系之前，还需要查找与位于不同小区的该区域相邻的区域所采用的子载波组，若存在相同的子载波组，则选择其它子载波组与该区域建立映射关系。

步骤S130中，当用户请求接入网络建立通信连接时，可以向用户所在的小区发起分配子载波的请求，或者用户因为移动而切换到另一小区或者是移动到同一小区内的其它所述之载波区域时，网络将给所述用户分配或重新分配子载波。网络可以利用智能天线技术通过来波方向估计得到用户所处的方位信息，也可以通过其他定位方式获得用户的方位信息。

当小区划分为小区内部和小区边缘两个大区域时，需要首先依靠设定的导频信号强度门限值来区分小区内部大区域和小区边缘大区域：当用户上报的小区导频信号强度大于等于所述导频信号强度门限值时，判定所述用户落在小区内部大区域，否则，所述用户落在小区边缘大区域。然后，根据方位信息确定用户所在于哪个区域内。由于每个小区中的区域是预先根据方位信息划分的，根据用户的方位信息可以确定在哪一区域内。

最后，为用户优先分配与所述区域具有映射关系的子载波组中的一个或多个相邻的子载波。

当一个区域内的子载波已经完全被占用时，新的用户进行资源请求时，就出现无法给新的用户分配至与所述区域对应的子载波组内的子载波时，也可以给所述用户分配其它子载波组内的子载波。

下面结合实施例进行上述建立映射关系的方法进行具体的说明。

实施例1：六边形的全向小区

可以将对角顶点进行连接并按附图5所表达的方位信息将小区划分为六个区域，即N＝6。当M＝N＝6时，即分配的子载波组也为6组，则可以将6个子载波组与6个区域一一对应起来，相邻小区在交界处分配不同的子载波组，如附图5.a所示。

在M＜N时，比如M＝3，可以将3个子载波组间隔性复用一次，然后与6个区域一一对应起来，相邻小区在交界处分配不同的子载波组，如附图5.c所示。

当M＞N时，比如M＝10，可以将小区划分为小区内部大区域和小区边缘大区域，并且将小区边缘大区域划分出6个区域，则可以将4个子载波组分配到小区内部，而剩余的6个子载波组与6个区域一一对应起来，并且不同的小区可以把不同的子载波组分配到小区内部，相邻小区在交界处分配不同的子载波组，如附图5.b所示。

实施例2：120度扇区

此时可以把小区划分为四个区域，即N＝4，附图6所示。若M＝N＝4，则可以将4个子载波组与4个区域一一对应起来，相邻小区在交界处分配不同的子载波组，如附图6.a所示，在M＜N时，比如M＝2，可以将2个子载波组间隔性复用一次，然后与4个区域一一对应起来，相邻小区在交界处分配不同的子载波组，如附图6.c所示。

当M＞N时，比如M＝6，可以将小区划分为小区内部大区域和小区边缘大区域时，比如小区边缘大区域划分出4个区域，则可以将2个子载波组分配到小区内部，而剩余的4个子载波组与4个区域一一对应起来，并且不同的小区可以把不同的子载波组分配到小区内部，相邻小区在交界处分配不同的子载波组，如附图6.b所示。

当需要给用户分配子载波时，可以根据用户的方位信息确定用户所在的区域，进而给用户分配与所述区域具有映射关系的子载波组中的一个或多个相邻的子载波。

实施例3：60度扇区

如附图7所示，每个扇区划分为N＝4个区域。当系统带宽为5MHz，可用的子带(一个或者多个连续的子载波)数目为24时，可以将其划分为M＝4组，每组6个，并分别与不同的区域一一对应。从图中可以看出，只要每个扇区按照相同的顺序进行子带组与区域的一一对应，就能保证任何相邻的两个区域均使用不同的子带组。

本发明提出的基于用户的方位信息进行正交频分复用系统的子载波分配方法，可以保证处于小区边缘的两个相邻小区的不同用户优先分配到不同的子载波，从而有效的降低小区间干扰，即可以很好的解决OFDM系统采用子频带方式分配子载波所带来的小区间干扰问题。

以上公开的仅为本发明几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员在此基础上不经过创造性劳动做出的改进，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1、一种正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，包括：

(1)预先将每一小区按照方位划分为若干区域；

(2)将所有子载波分为若干组，分别建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系，并且还需满足条件：位于不同小区的两个相邻区域映射不同子载波组以及位于同一小区的两个相邻区域映射不同子载波组；

(3)当需要给用户分配子载波时，先获得所述用户所在的方位信息，然后根据方位信息确定用户所在的区域，最后为所述用户优先分配与所述区域具有映射关系的子载波组中的一个或多个相邻的子载波。

2、如权利要求1所述的正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，步骤(2)中建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系具体为：

当M＝N时，把M个子载波组分别与N个区域进行一一对应；

当M＞N时，将M组子载波合并，重新分为N组，然后把N个子载波组分别与N个区域进行一一对应；

当M＜N时，将M个子载波组间隔性重复分配至N个区域，以建立M个子载波组与N个区域的映射关系，其中，M为子载波组的总个数，N为小区区域的总个数。

3、如权利要求1所述的正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，步骤(1)中先将小区划分为小区内部大区域和小区边缘大区域，然后将小区边缘大区域按照方位划分为若干区域，并且保证总子载波组数大于等于边缘大区域划分出来的若干区域总数。

4、如权利要求3所述的正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，步骤(2)中建立子载波组和小区中的每一区域的映射关系具体为：

将M-K个子载波组分配至小区内部大区域，剩余的K个子载波组与小区边缘大区域的K个区域进行一一对应；其中，M为子载波组的总个数，K为小区边缘大区域内划分出的区域个数。

5、如权利要求1所述的正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，步骤(3)中用户所在的方位信息通过具有智能天线的系统进行来波方向估计获得。

6、如权利要求1所述的正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，步骤(3)进一步包括：通过设定导频信号强度门限值来划分小区内部大区域和小区边缘大区域：当用户的导频信号强度大于等于所述导频信号强度门限值时，所述用户落在小区内部大区域，否则，所述用户落在小区边缘大区域。

7、如权利要求1所述的正交频分复用系统的子载波分配方法，其特征在于，步骤(3)中当用户无法分配至所述区域对应的子载波组内的子载波时，给所述用户分配其它子载波组内的子载波。

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