专利名称：无邻频蜂窝式通信系统七小区频率规划中的频率分配方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及频率复用结构，特别涉及一种频率复用结构，它包括基本上消除了相邻频道干扰的七小区群。
相关技术频率复用模式是基于小区的结构，据此分配蜂窝式无线电系统里的频道。所有频率复用模式的最基本单元是小区。频率复用模式里的每一个小区都分配了一些频道。一组小区组合在一起就叫做一个群。一个群包括某一特定蜂窝式无线电系统的所有频道。群形成的群组则被用于对蜂窝式系统的一个特定区域进行蜂窝式覆盖。单一一个群里的所有频道联合起来使得整个蜂窝式系统里的频道复用成为可能。
群的构成和群内频率分配的目的是增大复用距离和抑制同频道及相邻频道干扰。同频道干扰包括在两个不同的小区群里使用同一频率引起的干扰。相邻频道干扰是由同一群或两个不同群里相邻频道的干扰引起的。为了减小蜂窝式系统里的干扰，就必须将同频道和相邻频道的干扰减到最小。与这些要求相冲突的是增大系统容量的需要。总的来说，移动无线电系统里群内的小区越少，系统的容量就越大，同频道复用距离也越小。当然，同频道复用距离越小，同频道干扰也就越大。
在蜂窝式产业里对频率复用模式进行了广泛的研究。对于多于九个小区的小区群提出了最大限度地减小相邻频道干扰的频率复用模式。然而，现有研究声称，当一个群里小区的数目小于九时，相邻频道的干扰就不可避免。现行频率复用模式都使用小于九个的小区，它们都有相邻频道干扰的问题。如果一个系统能够允许使用小区数小于九的群，它增大了频道容量，提供了良好的同频道干扰特性和基本上消除了相邻频道干扰，那么，它将使用户和蜂窝式电话业务提供者极大地受益。
发明概述本发明利用一个用于频率复用模式的改进型小区群，解决了前述难题和其它难题。在第一个实施方案里，小区群包括七个小区，在水平、垂直或对角线方向排成第一和第二列。第一列包括四个小区而第二列包括三个小区。七个小区中的每一个都分配了七个不同的频率组。每一个频率组都只包括非相邻频道，而且七个频率组的分配使得七个小区里任意两个之间都没有相邻频道，利用这一七小区群组成的任何相似小区群也没有相邻频道。
上述小区群使用一种全向结构，其中七个全向天线置于七个小区中每一个小区的中心，或者使用一种中心激励的扇形波束天线结构，其中七个频率组中的每一组还包括三个分组。频率组中的每一个分组都没有任何相邻频道。
在第二个实施方案中，七个天线站点被排成第一和第二相邻列或相邻排，其中第一列或第一排包括四个天线站点，第二列包括三个天线站点。每一个天线站点跟三个小区接壤，每一个小区都采用三个定向天线并形成一个21小区群。在每一个天线站点放置有具有三个扇区的天线，向跟该点接壤的三个小区发射信号。包括没有相邻频道的三个分组的七个频率组被分配到每一个天线站点，每一个小区接收一个分组，使得跟七个天线站点接壤的二十一个小区中任何两个都没有相邻频道，小区群的任何相似结构也没有相邻频道。
附图简述为了更全面地了解本发明，将参考下述详细介绍和附图，其中
图1是七小区群的一个框图，它使用全向天线结构，在同一群内没有相邻频道干扰；图2说明N＝7的小区群的频率复用规划，它使用全向天线结构，任何两个群之间都没有相邻频道干扰；图3说明七小区群里中心激励的扇形波束天线结构，其中每一个频率组进一步包括三个单独的分组，同一群内没有相邻频道干扰；图4说明N＝7的小区群的一个频率复用模式，它使用中心激励的扇形波束天线结构，任何两个群之间都没有相邻频道干扰；图5说明使用群结构的苜蓿叶结构；和图6说明苜蓿叶结构的频率复用模式。
发明详述现在参考附图，特别是图1，它是N＝7的全向模式的基本群，N等于一个群里的频率复用数(小区数)。这一模式是一个矩形小区群10，它有四个垂直排列的小区12和紧挨着的三个垂直排列的小区14。马上就要更详细地讨论的这一模式和与之相应的频率分配方案，提供了普通复用模式的所有基本特性，例如可重复性、可分裂性和适用性。另外，四小区和三小区的两列12、14还可以按水平方向或对角线方向排列，而不仅仅是垂直方向。
图1所示的全向天线站点的建议的N＝7频率规划，其基础是将所有频道分成七个或七的倍数个频率组，每一组里大约有t/7个频道，其中t是当局分配的频带里频道的总个数。表1说明一个全向天线系统的频道分配。
表1 频道组abcdefg1234567频道号 8910 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 21从表1可以看出，每一个频道都按顺序分配给每一频道组。频道组跟小区的这种安排方式消除了群内和相邻群之间的相邻频道。被分配给第一群后，这些相同频率根据同样的分配结构还可以被其它群复用，以在一个特定区域提供蜂窝式覆盖。
基本的七小区群采用一种奇、偶分配方案，其中基本群的奇、偶频道构成两个矢量A和B如下A=aebfB=cgd]]>A=fbeaB=dgc]]>矢量A包括四个频道组，矢量B包括三个频道组。矢量A被分配给四小区列，矢量B被分配给三小区列。可以看出，相邻频道组被至少一个其它频道组隔开，使得垂直方向上不可能有相邻频道。因此，a-b组、e-f组和c-d组都被一个其它组相互分开。相邻频道组在水平方向上也被至少一个其它频道组分开，以消除水平方向上出现邻频的可能性。这样，b-c组、d-e组、f-g组和a-g组都被至少一个频率组分开。
如图2，在一个频率复用模式里七小区群被组合在一起。利用每一群，蜂窝式系统里分配的频道频率被复用。由于N＝7的基本群形状和全向天线的关系，只能在垂直方向和水平方向扩展基本群。这样得到图2结构的一个频率组重复序列，它抑制了同频道干扰并消除了相邻频道干扰，见表2。
表2acacacegegegbdbdbdfafafacececegbgbgbdfdfdfacacacegegegbdbdbdfafafacececegbgbgbdfdfdf从图2可见，水平方向两边的相同频道总是跟服务小区相隔一个小区(中心距为3R)，其中R是每一个小区的小区半径。垂直方向的相同频道总是相隔六个小区(中心距为14R)，对角线方向的相同频道在水平方向相隔一个频率偏移，而在垂直方向相隔三个频率偏移(中心距为
)。对角线上的相同频道小区相对于服务小区是左右和上下对称的。这样的同频道干扰性能等同或略强于普通七小区群结构。
这一N＝7的全向天线模式最重要的特征是在群内没有相邻频道干扰，两个不同群之间也如此。所以，虽然这一特定频率复用模式提供了跟普通N＝7系统一样的通信容量，但没有相邻频道干扰大大地减小了移动通信系统里总的干扰。这是因为在移动通信系统里，干扰包括了噪声加相邻频道干扰，再加同频道干扰。既然移动通信系统里噪声是有限的，因此这意味着不是要减小相邻频道干扰就是要减小同频道干扰。既然这一结构的同频道干扰大致相等或略好，所以相邻频道干扰的消除改善了系统性能。
本发明的频率复用模式还可以用于扇形波束天线小区结构。该结构在每组拥有近似t/21个频道的七站点复用模式的三扇区小区里使用例如21个频率组，其中t等于频带内的频道总数。这种频道分配方式用表3说明。
表3 频道组a1 b1 c1 d1 e1 f1 g1 a2 b2 c2 d2 e2 f2 g2 a3 b3 c3 d3 e3 f3 g31 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21频道号22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42可以看出，全向结构里的每一频率组(a，b，c，d，e，f，g)被分成三个不同的分组(a1，a2，a3，b1，b2，b3，c1，c2，c3)，而且每一扇区都分配了频率分组。中心激励的扇形小区和频率规划是全向天线结构的直接扩展。频率分组方式跟全向天线模式一样，除了扇形规划里每一处的每一频率组被分成三个分组以外。例如，全向规划里的频率组a现在被分成频率组a1，a2和a3；频率组b被分成b1，b2和b3；等等。频率组a1、a2和a3被随后分给一个扇形分区站点的三个扇形区。有两种不同的扇形小区模式，即中心激励的和苜蓿叶小区模式。
图3表示中心激励的三扇区定向天线模式的一个群。每一站点有一单个天线站点18和三个天线指向方位角相差120°的扇区20。应当明白，图3介绍的是三个扇形区结构，其它的多扇区结构也是可以的。每一个扇区20都用一个菱形来近似。每一个扇区20都可以使用如60°、90°或120°的发射天线和两个相应的具有相同指向角的分集接收天线。中心激励的三扇区模式将表示站点的六边形分成三个菱形，并将有三个分组的一个频率组分给每一站点。频道频率组的三个分组被分配给站点的每一个扇区20，如图3所示。
现在参考图4，跟全向天线结构一样，三扇区中心激励结构的群形状也只允许在垂直方向和水平方向扩展。这种结构在两个水平方向有3R距离(中心-中心)的同频道服务小区间隔。垂直方向的同频道相隔
。对角线上的同频道在水平方向相隔3R/2，在垂直方向相隔
以服务小区为参考，对角线方向上的相同频道都是左右、上下对称的。跟全向天线规划情形又一样，相邻小区、相邻扇区或相邻群都没有任何相邻频道，因此，没有相邻频道干扰。
现在参考图5，画出了扇形分区的三扇区定向天线模式的苜蓿叶结构的群。在每一个天线站点，站点几何包括三个小区，其中每一个小区的天线指向角都相隔120°，而且这些小区都是苜蓿叶结构。每一个小区都近似是一个六边形，在每一个天线指向角上，都使用例如60°、90°或120°的发射天线和两个相应的分集接收天线。
苜蓿叶结构包括三个小区，在首蓿叶结构的中心是一付天线。每一天线站点都分配有包括三个分组的一个频率组，方式跟前面讨论的中心激励结构一样。因此，每一个站点都分配有频率a1、a2、a3；b1、b2、b3等，见图。苜蓿叶模式使用的七个天线站点分配的频道跟全向或中心激励的扇形结构的频道有相同的关系。天线站点位于三个相邻小区的交点，而不是位于每个小区的中心。
图6举例说明了苜蓿叶结构的群复用模式。由于三个扇形划分的苜蓿叶定向7/21规划的基本群形状，只能在水平方向和垂直方向扩展基本群。从图6可见，水平方向的相同频道总是相隔
(中心-中心)，而垂直方向上总是相隔21R。对角线方向的相同频道上下都相隔
在第一个同频道列总共有六个同频道干扰源。群内相邻小区或扇区又一次没有任何相邻频道，而且群与群之间也没有相邻频道干扰。
由于天线的方向性，垂直方向和对角线方向上的相同频道对同频道干扰的影响更大，而水平方向上的相同频道对服务小区的干扰影响较小。但是，垂直方向上的相同频道相距更远，从而由于天线的方向性抵消了相同频道干扰的影响。
虽然利用附图在上述详细说明里介绍了本发明的优选实施方案和设备，应当明白本发明并不局限于公布的实施方案，而是包括许多调整、修改和替换，却并没有偏离本发明的精神，如同随后的权利要求阐明的一样。
权利要求
1.一种用于频率复用模式的小区群，其中小区群包括排成第一和第二相邻列的七个小区，其中第一列包括四个小区，第二列包括三个小区；和七个频率组分配给七个小区，使得只要每一个频率组都被分配给一个小区，任何小区间就都没有相邻频道。
2.权利要求1的小区群，其中七个小区跟其它相似排列的七小区群在任意相邻群的小区之间不产生相邻频道。
3.权利要求2的小区群，其中同频道的水平距离为3R。
4.权利要求2的小区群，其中同频道和小区之间的垂直距离是14R。
5.权利要求2的小区群，其中同频道之间对角线方向的距离是水平方向上一个小区，垂直方向上三个小区。
6.权利要求1的小区群还包括跟七小区中每一个相关的全向天线站点。
7.权利要求1的小区群还包括位于七小区中每一个的中心点的扇形波束天线站点。
8.权利要求7的小区群，其中同频道之间的水平距离是3R。
9.权利要求7的小区群，其中同频道和小区之间的垂直距离是
10.权利要求7的小区群，其中同频道之间对角线方向的距离是水平方向3R/2，垂直方向
.
11.权利要求1的小区群，其中七个频率组被分别标为a、b、c、d、e、f、g，所有频道都按顺序从频率组a到频率组g重复分配。
12.权利要求11的小区群，其中小区群里物理相邻的小区没有分配两个相邻频率组。
13.一种频率复用规划，包括少于九个的一些天线站点，用一种重复的方式组合在一起；分配给天线的一些频率组，当所有频率组都分配了以后，没有两个小区有相邻频道。
14.权利要求13的频率复用规划，其中天线站点的数目是7。
15.权利要求14的频率复用规划，其中每一个天线站点包括一个扇形分区的小区，它在三个苜蓿叶模式的小区里收发信号。
16.权利要求14的频率复用规划，其中相邻频道之间的水平距离是
17.权利要求14的小区群，其中相邻频道的垂直距离是21R。
18.权利要求14的小区群，其中相邻频道的对角线距离是
19.一种用于频率复用规划的小区群，包括垂直排列成第一和第二列的七个小区，其中第一列有四个小区，第二列有三个小区；七个频率组，每一个频率组里没有相邻频道，其中七个频率组中的每一个被分配给七个小区中的一个，使得七个小区中的任意小区跟与该小区群相关联的具有相似结构的任意小区群之间都没有相邻频道。
20.权利要求19的小区群还包括跟七个小区中每一个相关联的全向天线站点。
21.权利要求19的小区群还包括位于七个小区中每一个的中心的扇形波束天线站点。
22.权利要求19的小区群，其中七个频率组被分别标为a、b、c、d、e、f、g，所有频道都按顺序从频率组a到频率组g重复分配。
23.权利要求19的小区群，其中频率组包括三个分配有无相邻频道的分组。
全文摘要
公布了用于频率复用模式的一个小区群。该小区群包括排列成第一和第二相邻列的七个天线站点,其中第一列有四个站点,第二列有三个站点。频率组被分配给每一个天线站点,使得天线站点之间或者跟该小区群相关联的任何相似结构的小区群之间没有相邻频道干扰。
文档编号H04W16/02GK1242129SQ97181092
公开日2000年1月19日 申请日期1997年12月23日 优先权日1997年12月23日
发明者T·毛 申请人:艾利森公司