CN1960557B - 一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法：首先判断用户的位置，如果在小区中心，且使用的子载波位于子载波起止范围内，且起止范围外有可用频率资源，则调整该用户的子载波到子载波起止范围外。如果该用户在小区边缘，且使用的子载波位于子载波起止范围外，且在子载波起止范围内有可用频率资源，则调整该用户的子载波到子载波起止范围内，并进行用户数据传输；如果子载波起止范围内没有可用频率资源，且该用户可以使用与另一用户相同或部分相同的子载波，则使用该子载波进行用户数据传输。本发明将软复用技术应用到利用智能天线降低小区干扰的方法中，有效的节省了传输冗余，并应用SDMA技术，克服了软频率复用的固有缺点。

Description

一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域中小区间干扰的方法，特别涉及一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分多路复用)调制的蜂窝移动通信系统，是指用户利用多个正交的子载波进行数据传输的蜂窝移动通信系统。在该系统中，由于不同用户所使用的子载波是彼此正交的，因此并不存在小区内的用户间干扰。但是不同小区的用户会使用相同的子载波进行数据的传输，从而带来较大的小区间干扰，因此对于基于OFDM调制的蜂窝移动通信系统来说，小区间干扰成为其主要的干扰。

智能天线技术作为一项降低用户间干扰的方法，其主要的工作原理是：在下行方向上使用波束赋形技术，根据用户所处的位置，为该用户形成一定形状的定向波束，使得该用户在接收有用信号时，由于天线增益获得了改善，有用信号的幅度获得大幅度的提高，从而提高有用信号传输的可靠性，并且降低对其他用户的干扰。如附图1所示，赋形的定向波束指向用户A的方向，根据赋形波束的形状可以发现，传输给用户A的信号幅度获得了提高，用户B在接收信号时，来自用户A的干扰信号的幅度获得了大幅度的降低，从而降低了用户A对用户B的干扰。与下行方向类似，上行方向上在接收用户信号时，也可以根据获得的用户位置信息，进行空时处理，从而降低用户间的干扰，比如根据各个用户的信道估计值，获得各个用户的位置信息，计算相应的波束赋形权值，然后将各个用户的数据分别加上不同的权值，最后合并在一起进行检测。但是当本小区的用户与外小区的用户相邻较近时，智能天线技术不可以降低小区间干扰。

此时，智能天线技术同样不可以降低该外小区用户对本小区用户的干扰。这种情况下，还可以通过小区间的信令交互进行多小区的联合调度，即当本小区的用户与外小区的用户同时位于干扰用户的赋形波束范围时，可以让两个小区的用户分别使用不同的子载波进行数据传输，从而进一步降低小区间干扰。虽然智能天线技术利用多小区的联合调度降低小区间干扰方法，可以有效的降低小区间干扰，但是这种方法需要多小区间的信令交互，会带来系统更多的传输冗余。

另外一种降低小区间干扰的方法是软频率复用技术。其主要工作原理是，对于位于小区中心的用户，可以使用整个系统带宽内的所有子载波进行数据传输，而对于位于小区边缘的用户，只能使用整个系统带宽内的一部分子载波进行数据传输。并且根据预先的规划，相邻小区的边缘处的用户可用的部分子载波不同，从而保证位于小区边缘的用户可以使用不同的子载波进行数据传输，消除小区边缘的用户间干扰；同时对不同用户的发射功率进行控制，位于小区中心的用户由于其离基站较近，可以使用较小的反射功率，从而降低位于小区中心的用户对小区边缘用户的干扰。但是由于使用软频率复用技术时，小区边缘的用户只有部分带宽内的频率可用，当用户都集中在小区边缘时，系统的频谱效率将大幅度降低。

利用上述软频率复用技术代替多小区联合调度的方法，虽然节省了系统传输冗余，但是同样没有解决软频率复用技术固有的降低系统频谱效率的缺点。

发明内容

本发明要解决的问题是提出一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，以解决现有技术无法在不降低系统频谱效率的情况下减小小区间干扰的缺陷。

为解决上述问题，本发明提供了一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，包括以下步骤：

A、预先设定小区边缘用户使用的子载波起止范围，是按照整个系统带宽内的子载波按照从低频到高频的顺序进行编号、或从高频到低频的顺序进行编号，并且保证相邻小区的边缘用户所使用的子载波不同；

B、判断用户的位置，如果该用户在小区的中心，则转步骤C；如果该用户在小区的边缘，则转步骤D；

C、判断该用户使用的子载波是否位于所述子载波起止范围内，如果是，且该子载波起止范围外有可用频率资源，则对该用户使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于所述子载波起止范围外，并转步骤F；

D、判断该用户使用的子载波是否位于所述子载波起止范围外，如果是，且在所述子载波起止范围内有可用频率资源，则对该用户使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于所述子载波起止范围内，并转步骤F；如果所述子载波起止范围内没有可用频率资源，则转步骤E；

E、根据位于小区边缘用户的方位信息判断该用户是否可以使用与另一用户相同或部分相同的子载波，具体包括：预先设定一个方位角门限值，计算该用户与另一用户之间方位角差值，如果该差值大于所述方位角门限值，则该用户使用与该另一用户相同的或者部分相同的子载波；如果有，则并转步骤F；否则，释放原使用的频率资源，暂停该用户的数据传输，直到该用户被重新分配到可用的频率资源；

F、进行用户数据传输。

步骤B进一步包括：

设定小区间的干扰门限值；

在下行发送时，进行发射端功率控制；

用户接收下行信号；

对接收信号中的干扰值进行估计，得到干扰估计值；

如果所述干扰估计值小于所述干扰门限值，则判断该用户位于小区中心，否则位于小区边缘。

所述干扰门限值根据长期统计得到。

步骤B进一步包括：

设定信噪比门限值；

用户对下行信号的信噪比进行估计，得到信噪比估计值；

如果所述信噪比估计值大于所述信噪比门限值，则判断该用户在小区中心，否则在小区边缘。

所述方位角门限值为赋形波束的3dB波瓣宽度。

所述小区包括全向小区和三扇小区。

所述步骤F中，用户在下行时应用波束赋形技术；在上行时，应用空时处理技术。

所述波束赋形包括：基于用户方向的波束赋形或基于特征向量的波束赋形。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明将软复用技术应用到利用智能天线降低小区干扰的方法中，替代多小区联合调度方法，有效的节省了传输冗余，并应用SDMA技术，克服了软频率复用的固有缺点。

附图说明

图1是利用智能天线技术降低用户间干扰的示意图。

图2是全向小区结构中各个小区边缘用户的所使用的子载波的起止编号示意图。

图3是三扇区小区结构中各个小区边缘用户的所使用的子载波的起止编号示意图。

图4是本发明利用智能天线技术和软频率复用技术降低OFDM系统小区间干扰方法基本原理的流程图。

图5是本发明一个具体实施例流程图。

图6是本发明另一个具体实施例流程图。

具体实施方式

下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。

如图2和图3所示，分别给出了全向小区和三扇区的小区结构情况下的子载波分配示意图。此时对于其中的任何一个小区都可以独立的使用下述方法来降低小区间干扰。

本发明的基本原理如图4所示，包括以下步骤：

步骤s101，预先设定小区边缘用户使用的子载波起止范围；

步骤s102，判断用户的位置，如果该用户在小区的中心，则转步骤s103，；如果该用户在小区的边缘，则转步骤s104，；

步骤s103，判断该用户使用的子载波是否位于所述子载波起止范围内，如果是，且该子载波起止范围外有可用频率资源，则对该用户使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于所述子载波起止范围外，并转步骤s106，；

步骤s104，判断该用户使用的子载波是否位于所述子载波起止范围外，如果是，且在所述子载波起止范围内有可用频率资源，则对该用户使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于所述子载波起止范围内，并转步骤s106，；如果所述子载波起止范围内没有可用频率资源，则转步骤s105，；

步骤s105，判断该用户是否可以使用与另一用户相同或部分相同的子载波；如果有，则并转步骤s106，；否则，释放原使用的频率资源，暂停该用户的数据传输，直到该用户被重新分配到可用的频率资源；

步骤s106，进行用户数据传输。

其中，步骤s102中包括多种判断方法，一种是：设定小区间的干扰门限值，在下行发送时，进行发射端功率控制，用户接收下行信号，并对接收信号中的干扰值进行估计，得到干扰估计值，如果所述干扰估计值小于所述干扰门限值，则该用户位于小区中心，否则位于小区边缘。另一种是：设定信噪比门限值，用户对下行信号的信噪比进行估计，得到信噪比估计值，如果所述信噪比估计值小于所述信噪比门限值，则该用户在小区中心，否则在小区边缘。

步骤s105中，所述判断该用户是否可以使用与另一用户相同或部分相同的子载波的方法是根据位于小区边缘用户的方位信息得到的。例如，预先设定一个方位角门限，计算该用户与另一用户之间方位角差值，如果该差值小于所述方位角门限，则该用户使用与该用户相同的或者部分相同的子载波。

步骤s106中，用户可以在下行时应用波束赋形技术；在上行时，应用空时处理技术。其中，所述波束赋形包括：基于用户方向的波束赋形或基于特征向量的波束赋形。

本发明的一个具体实施例如图5所示，包括以下步骤：

步骤s201，根据预先的设定获得该小区边缘用户所使用的子载波的起止编号a和b。通常来说，假设整个系统带宽内的子载波按照从低频到高频的顺序进行编号(也可以按照从高频到低频的顺序进行编号)，设定各个小区边缘用户的所使用的子载波的起止编号，并且保证相邻小区的边缘用户所使用的子载波不同，在这个设定的过程中就已经规定了各个小区所使用的子载波的起止编号。

步骤s202，设定一个小区间的干扰门限值I，即终端接收到的外小区干扰门限值，用于确定终端是否位于小区边缘；设定一个方位角的门限值W，即当两个用户之间方位角差的小于该门限值，认为两个用户处于同一个赋形波束范围内，否则处于不同的波束范围内。

上述干扰门限值I可以根据长期的统计得到，比如根据具体的仿真模拟，观测不同的门限值对系统带来的影响，从而决定一个最优的门限值；或者根据实际系统的部署情况进行观测和统计，比如可以取值为接收机灵敏度电平高3dB的数值。方位角门限值X可以取赋形波束的3dB波瓣宽度，也可以取其他经验值。经验值知的获得也是根据具体的仿真模拟，观测不同的门限值对系统带来的影响，从而决定一个最优的门限值；或者根据实际系统的部署情况进行观测和统计。

步骤s203，在下行发送时，进行发射端功率控制，以对抗路径损耗和慢衰落。例如，接收端根据接收信号功率P，以及系统设定的接收信号电平R，然后根据两者的差值对发射端功率进行调整，发射端的功率调整值为R-P。

步骤s204，对于任何一个用户在接收下行有用信号时，对接收到的干扰值进行估计，记为i。例如，可以通过在某个特定的时间上不发送信号，通过检测该时间上接收到的信号电平就可以得到当前的干扰值。

步骤s205，判断该用户是否在小区中心。如果i＜I，认为该用户位于小区中心，跳到步骤s206；如果i≥I，认为该用户位于小区边缘，跳到步骤s208。

步骤s206，如果该用户所使用的子载波位于[a，b]的范围之内，并且在子载波范围[a，b]之外有可用的频率资源(基站调度者知道所有资源的使用状况)，则对该用户所使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于[a，b]的范围之外，跳到步骤s207；否则不进行子载波调整，跳到步骤s207。

步骤s207，进行用户数据传输，此时可以在下行信道对用户应用波束赋形技术(比如基于用户方向的波束赋形，基于特征向量的波束赋形方法等)、在上行信道应用空时处理技术，也可以不使用上述技术，跳到步骤s211。

步骤s208，如果该用户所使用的子载波位于[a，b]范围之内，不进行子载波调整，跳到步骤s210；如果该用户所使用的子载波位于[a，b]的范围之外，并且在子载波范围[a，b]之内有可用的频率资源，对该用户所使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于[a，b]的范围之内，跳到步骤s210；如果该用户所使用的子载波位于[a，b]的范围之外，并且在子载波范围[a，b]之内没有可用的频率资源，跳到步骤s209。

步骤s209，根据位于小区边缘的用户的方位信息(如方位角)，如果可以找到一个与期望用户的方位角差值x≥X用户，那么用户可以使用与该用户相同的或者部分相同的子载波，调到步骤s210；否则，释放其原使用的频率资源，暂停该用户的数据传输，直到该用户被重新分配到可用的频率资源为止，跳到步骤s211。

步骤s210，进行用户数据传输，此时对位于小区边缘的所有用户应用波束赋形技术(下行)或者空时处理技术(上行)，跳到步骤s211；

步骤s211，结束。

本发明的另一个具体实施例如图6所示，包括以下步骤：

步骤s301，根据预先的设定获得该小区边缘用户所使用的子载波的起止编号a和b。

步骤s302，设定一个小区间的信噪比门限S、设定一个方位角的门限值W。

步骤s303，对于任何一个用户在接收下行有用信号时，对接收到的有用信号功率值和干扰值进行估计，并计算信噪比估计值，记为snr。

步骤s304，如果snr＞S，认为该用户位于小区中心，跳到步骤s305；如果snr≤S，认为该用户位于小区边缘，跳到步骤s307。

步骤s305，如果该用户所使用的子载波位于[a，b]的范围之内，并且在子载波范围[a，b]之外有可用的频率资源(基站调度者知道所有资源的使用状况)，则对该用户所使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于[a，b]的范围之外，跳到步骤s306；否则不进行子载波调整，跳到步骤s306。

步骤s306，进行用户数据传输，此时可以在下行信道对用户应用波束赋形技术(比如基于用户方向的波束赋形，基于特征向量的波束赋形方法等)、在上行信道应用空时处理技术，也可以不使用上述技术，跳到步骤s310。

步骤s307，如果该用户所使用的子载波位于[a，b]范围之内，不进行子载波调整，跳到步骤s309；如果该用户所使用的子载波位于[a，b]的范围之外，并且在子载波范围[a，b]之内有可用的频率资源，对该用户所使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于[a，b]的范围之内，跳到步骤s309；如果该用户所使用的子载波位于[a，b]的范围之外，并且在子载波范围[a，b]之内没有可用的频率资源，跳到步骤s308。

步骤s308，根据位于小区边缘的用户的方位信息(如方位角)，如果可以找到一个与期望用户的方位角差值x≥X用户，那么用户可以使用与该用户相同的或者部分相同的子载波，调到步骤s309；否则，释放其原使用的频率资源，暂停该用户的数据传输，直到该用户被重新分配到可用的频率资源为止，跳到步骤s310。

步骤s309，进行用户数据传输，此时在下行信道对位于小区边缘的所有用户应用波束赋形技术，或者在上行信道应用空时处理技术；跳到步骤s310。

步骤s310，结束。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、预先设定小区边缘用户使用的子载波起止范围，是按照整个系统带宽内的子载波按照从低频到高频的顺序进行编号、或从高频到低频的顺序进行编号，并且保证相邻小区的边缘用户所使用的子载波不同；

B、判断用户的位置，如果该用户在小区的中心，则转步骤C；如果该用户在小区的边缘，则转步骤D；

C、判断该用户使用的子载波是否位于所述子载波起止范围内，如果是，且该子载波起止范围外有可用频率资源，则对该用户使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于所述子载波起止范围外，并转步骤F；

D、判断该用户使用的子载波是否位于所述子载波起止范围外，如果是，且在所述子载波起止范围内有可用频率资源，则对该用户使用的子载波进行调整，使其使用的子载波位于所述子载波起止范围内，并转步骤F；如果所述子载波起止范围内没有可用频率资源，则转步骤E；

E、根据位于小区边缘用户的方位信息判断该用户是否可以使用与另一用户相同或部分相同的子载波，具体包括：预先设定一个方位角门限值，计算该用户与另一用户之间方位角差值，如果该差值大于所述方位角门限值，则该用户使用与该另一用户相同的或者部分相同的子载波；如果有，则并转步骤F；否则，释放原使用的频率资源，暂停该用户的数据传输，直到该用户被重新分配到可用的频率资源；

F、进行用户数据传输。

2.如权利要求1所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：

设定小区间的干扰门限值；

在下行发送时，进行发射端功率控制；

用户接收下行信号；

对接收信号中的干扰值进行估计，得到干扰估计值；

如果所述干扰估计值小于所述干扰门限值，则判断该用户位于小区中心，否则位于小区边缘。

3.如权利要求2所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，所述干扰门限值根据长期统计得到。

4.如权利要求1所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：

设定信噪比门限值；

用户对下行信号的信噪比进行估计，得到信噪比估计值；

如果所述信噪比估计值大于所述信噪比门限值，则判断该用户在小区中心，否则在小区边缘。

5.如权利要求1所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，所述方位角门限值为赋形波束的3dB波瓣宽度。

6.如权利要求1所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，所述小区包括全向小区和三扇小区。

7.如权利要求1所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，所述步骤F中，用户在下行时应用波束赋形技术；在上行时，应用空时处理技术。

8.如权利要求7所述降低正交频分复用系统小区间干扰的方法，其特征在于，所述波束赋形包括：基于用户方向的波束赋形或基于特征向量的波束赋形。

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