专利名称：一种基于无线蜂窝网络的频率复用方法
技术领域：
本发明涉及一种无线蜂窝网络的频率复用方法。该方法属于无线通信中频率复用技术领域。其多址接入技术可以是频分多址(Frequency Division Multiple AccessFDMA)、正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple AccessOFDMA)等多址技术。
背景技术：
移动通信迄今为止已经发展了三代系统，第一代为采用FDMA的模拟移动通信系统，该系统采用很低的频率复用系数，即复用系数远小于1，如七小区频率复用，复用系数为1/7；第二代为数字移动通信系统，其中采用TDMA的数字移动通信系统，如GSM系统，其频率复用系数较第一代有了很大的提高，可以达到1/4、1/3甚至更高；第二代CDMA系统及第三代数字移动通信系统，如WCDMA系统，其频率复用系数为1。这提高了频谱利用率，降低了网络部署的成本，因此对于未来的E3G(3G增强)、B3G/4G(超三代/第四代)系统人们仍然希望采用频率复用系数为1或者较高的频率复用系数。目前的研究表明，未来的E3G、B3G/4G系统都可能采用频分方式，如OFDMA和IFDMA(交织频分多址)，这势必要求系统的设计者提出在满足用户一定QoS(服务质量)前提下有效提高系统频率复用系数使其尽量接近1的频率复用方法。由于E3G、B3G/4G系统的传输技术较以往系统又有很大进步，使得接近1的频率复用成为可能。但至今没有一个有效的频率复用方法来实现这一目标，随着E3G、B3G/4G系统研究工作的推进，切实可行的高效频率复用方法成为首要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于无线蜂窝网络的频率复用方法，在保证用户服务质量的前提下，可以达到接近1的频率复用系数。
根据本发明，提供了一种基于无线蜂窝网络的频率复用方法，所述方法包括步骤(1)将所述无线蜂窝网络中的每个小区中的用户分为两组，一组为小区边缘用户，一组为小区中心用户；(2)将整个可用频段分为两个不重叠的部分G和F，将F分为3个频段F1、F2、F3，分别为小区1、小区2、小区3的小区边缘用户的可用频段，其中小区1、小区2、小区3两两相邻；(3)将每个小区边缘分为12个区域，其中两两相邻的3个小区交界处的边缘区域为第一类边缘区域，除第一类边缘区域的其它边缘区域为第二类边缘区域；(4)令F=∪i=13Fi=∪j=1Luj(3≤L≤6),]]>其中ujF表示互不相交的频段集合，L个频段中频段u1、u2、u3分别分配给小区1、小区2、小区3的边缘；(5)u4，...，uL的分配为(a)对小区1的边缘，为其与小区2邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u4，为其与小区3邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u6；(b)对小区2的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u5，为其与小区3邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u6；(c)对小区3的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u5，为其与小区2邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u4。
优选地，步骤(2)中所述的G、F、F1、F2、F3表示频段的集合。
优选地，步骤(2)中，为小区中心用户分配频率的方式为仅使用频段G，或者使用频段G且同时使用F的子集。
优选地，所述F的子集包括全集。
在步骤(4)中，在L值为3时，仅分配频段u1、u2、u3。
在步骤(5)中，在L值为4时，仅分配频段u1、u2、u3、u4。
在步骤(5)中，在L值为5时，仅分配频段u1、u2、u3、u4、u5。
优选地，根据用户的分布及其业务分布情况，通过动态的划分小区边缘用户和小区中心用户，对小区进行频率复用。
优选地，所述方法用于全向天线系统。
优选地，所述方法用于定向天线系统。
在本发明中，在设计实现整个网络的频率复用方案时，将无线蜂窝网络中的3个两两相邻的小区作为一个区群，采用所述方法设计其中任一区群的频率复用方案，然后将相同的设计方案应用到网络中的其他区群。
在本发明中，在设计实现整个网络的频率复用方案时，将无线蜂窝网络中的3个两两相邻的小区作为一个区群，根据网络中各个区群中用户的分布及其业务分布情况采用所述方法分别设计各个区群的频率复用方案，其中每个区群用于频率复用的频段划分可以根据各个区群中用户的分布及其业务分布情况进行调整。
根据本发明的无线蜂窝网络的频率复用方法可以有效抑制小区间的干扰，提高系统性能。
本发明提出的方法将每个小区的用户分为小区中心用户和小区边缘用户，将每个小区的边缘划分为12个边缘区域。对于小区边缘用户，按照一定原则给一个区群内的三个小区的边缘区域分配可用频段；对于小区中心用户，可以为其分配整个频段或部分频段。这样，可以在满足用户一定QoS前提下有效提高系统频率复用系数。
图1示意了根据本发明为三小区模型的小区边缘所划分的区域；图2示意了根据本发明的针对三小区模型的频率复用方法。
具体实施例方式
根据本发明的基本构思，在设计实现整个网络的频率复用方案时，将无线蜂窝网络中的3个两两相邻的小区作为一个区群，可以根据本发明提出的方法设计其中任一区群的频率复用方案，然后将相同的设计方案应用到网络中的其他区群；或者，根据网络中各个区群的用户的分布及其业务分布情况采用本发明提出的方法分别设计各个区群的频率复用方案，其中每个区群用于频率复用的频段划分可以根据各个区群中用户的分布及其业务分布情况进行调整。
根据本发明的基于无线蜂窝网络的频率复用方法的具体步骤如下步骤1将每个小区的用户分为两组，一组为小区边缘用户，一组为小区中心用户。
步骤2将整个可用频段分为两段不重叠的部分分别记为G和F，其中频段G为每个小区的中心用户的专用频段(每个小区的中心用户使用频段G的全部)；而F被分为3个频段F1、F2、F3，分别为小区1、小区2、小区3的小区边缘用户的可用频段；需要说明的是，F的子集(包括全集)也可以是小区中心用户的可用频段。
步骤3将每个小区边缘分为12个边缘区域。将这12个边缘区域分为两类，分别称为第一类边缘区域和第二类边缘区域，第一类边缘区域即两两相邻的3个小区交界处的边缘区域(如图1中标记为“1”、“2”、“3”的边缘区域)，第二类边缘区域即除第一类边缘区域的其它边缘区域(如图1中标记为“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”的边缘区域)。
具体划分参见图1。在图1中，小区1的12个边缘区域为标有数字“1”、“4”、“9”的区域；图中小区2的12个边缘区域为标有数字“2”、“6”、“8”的区域；图中小区3的12个边缘区域为标有数字“3”、“5”、“7”的区域。称数字“1”、“2”、“3”所表示的区域为第一类边缘区域；称数字“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”所表示的区域为第二类边缘区域。
步骤4令F=∪i=13Fi=∪j=1Luj(3≤L≤6),]]>其中ujF表示互不相交的频段集合。L个频段中频段u1、u2、u3分别分配给小区1、小区2、小区3的边缘。
步骤5u4，...，uL的分配为(a)对小区1的边缘，为其与小区2邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u4，为其与小区3邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u6；(b)对小区2的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u5，为其与小区3邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u6；(c)对小区3的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u5，为其与小区2邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u4。
需要说明的是，本发明中，若L＜4，则u4＝(表示空集)；若L＜5，则u5＝；若L＜6，则u6＝。
另外，本发明中的频率复用方案可根据用户的分布及其业务分布情况，通过动态的划分小区边缘用户和小区中心用户，以实现动态的频率复用方案。本发明主要针对全向天线系统。对定向天线系统，仍可采用此方法进行频率复用设计。
下面参照附图并结合本发明的优选实施例来描述本发明的基于无线蜂窝系统的频率复用方法。
本实施例中L的值设为5。
参见图1，本发明将无线蜂窝网络中的3个两两相邻的小区作为一个区群。首先根据本发明提出的方法设计其中任一区群的频率复用方案，然后将相同的设计方案应用到网络中的其他区群，从而解决整个网络的频率复用问题。
步骤1参见图1，将一个区群中的三个两两相邻的小区分别记为小区1、小区2、小区3。将每个小区的用户分为两组，一组为小区边缘用户，一组为小区中心用户。
步骤2将整个可用频段分为两段不重叠的部分分别记为G和F，其中频段G为每个小区中心用户的专用频段；而F被分为3个频段F1、F2、F3，分别为小区1、小区2、小区3的小区边缘用户的可用频段；需要说明的是，F的子集也可以是小区中心用户的可用频段。
步骤3将每个小区边缘分为12个边缘区域，将这12个边缘区域分为两类，分别称为第一类边缘区域和第二类边缘区域，第一类边缘区域即两两相邻的3个小区交界处的边缘区域(参见图1中标记为“1”、“2”、“3”的边缘区域)，第二类边缘区域即除第一类边缘区域的其它边缘区域(参见图1中标记为“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”的边缘区域)。
步骤4令F=∪i=13Fi=∪j=15uj,]]>其中ujF表示互不相交的频段集合。两两相邻的三个小区，记为小区1、小区2、小区3。L个频段中频段u1、u2、u3分别分配给小区1、小区2、小区3的边缘。
步骤5u4，u5的分配为(a)对小区1的边缘，为其与小区2邻近的第二类边缘区域(图1中数字“4”表示的区域)再分配一段频段u4；(b)对小区2的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域(图1中数字“8”表示的区域)再分配一段频段u5；(c)对小区3的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域(图1中数字“5”表示的区域)再分配一段频段u5，为其与小区2邻近的第二类边缘区域(图1中数字“7”表示的区域)再分配一段频段u4。
本实施例所述的频率复用方案可参见图2。
权利要求
1.一种基于无线蜂窝网络的频率复用方法，包括步骤(1)将所述无线蜂窝网络中的每个小区中的用户分为两组，一组为小区边缘用户，一组为小区中心用户；(2)将整个可用频段分为两个不重叠的部分G和F，将F分为3个频段F1、F2、F3，分别为小区1、小区2、小区3的小区边缘用户的可用频段，其中小区1、小区2、小区3两两相邻；(3)将每个小区边缘分为12个区域，其中两两相邻的3个小区交界处的边缘区域为第一类边缘区域，除第一类边缘区域的其它边缘区域为第二类边缘区域；(4)令F=∪i=13Fi=∪j=1Luj]]>(3≤L≤6)，其中ujF表示互不相交的频段集合，L个频段中频段u1、u2、u3分别分配给小区1、小区2、小区3的边缘；(5)u4，...，uL的分配为(a)对小区1的边缘，为其与小区2邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u4，为其与小区3邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u6；(b)对小区2的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u5，为其与小区3邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u6；(c)对小区3的边缘，为其与小区1邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u5，为其与小区2邻近的第二类边缘区域再分配一段频段u4。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中所述的G、F、F1、F2、F3表示频段的集合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中，为小区中心用户分配频率的方式为仅使用频段G，或者使用频段G且同时使用F的子集。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述F的子集包括全集。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(4)中，在L值为3时，仅分配频段u1、u2、u3。
6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(5)中，在L值为4时，仅分配频段u1、u2、u3、u4。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(5)中，在L值为5时，仅分配频段u1、u2、u3、u4、u5。
8.根据权利要求1所述的方法，其中根据用户的分布及其业务分布情况，通过动态的划分小区边缘用户和小区中心用户，对小区进行频率复用。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法用于全向天线系统。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法用于定向天线系统。
全文摘要
本发明公开了一种频率复用方案，在设计实现整个网络的频率复用方案时，将无线蜂窝网络中的3个两两相邻的小区作为一个区群，可以根据本发明提出的方法设计其中任一区群的频率复用方案，然后将相同的设计方案应用到网络中的其他区群；或者，根据网络中各个区群的用户的分布及其业务分布情况采用本发明提出的方法分别设计各个区群的频率复用方案，其中每个区群用于频率复用的频段划分可以根据各个区群中用户的分布及其业务分布情况进行调整。此方法将每个小区的用户分为小区中心用户和小区边缘用户，将每个小区的边缘划分为12个边缘区域。对于小区边缘用户，按照一定原则给一个区群内的三个小区的边缘区域分配可用频段；对于小区中心用户，可以为其分配整个频段或部分频段。这样，可以在满足用户一定QoS前提下有效提高系统频率复用系数。
文档编号H04W16/14GK1845633SQ20061007876
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者陶小峰, 张平, 许方敏, 徐凯, 许晓东 申请人:北京邮电大学