CN101827063A - Ofdma***的频率复用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种OFDMA***的频率复用装置及方法，该装置包括：终端侧动态频谱分配模块，位于***终端侧，用于生成需要设定带宽的业务，同时检测小区受干扰情况，并将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给网络侧动态频谱分配模块；网络侧动态频谱分配模块，位于网络侧，用于根据来自所述终端侧动态频谱分配模块的信息，以及相邻小区的干扰等级分别将小区边缘组和小区中心组划分为小区边缘载波子组及小区中心载波子组，并生成子载波调度信息。本发明的***及方法可保证边缘用户的性能、提高频率的利用率，同时能根据小区间的干扰程度动态的调整、减少边缘用户所受的干扰。

Description

OFDMA***的频率复用装置及方法

技术领域

本发明涉及移动无线网络技术领域，尤其涉及一种OFDMA***的频率复用装置及方法。

背景技术

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址)作为一种多址方式，能够使***在频域和时域二维灵活的调度资源，提高资源利用的灵活性和有效性。OFDMA***是为更高的数据传输率而设计的，通过使用正交子载波中的频带和时隙来灵活的调度***资源，使得***可以得到更大的多用户和多频率增益，此外该***基本不受频率选择性衰落的影响，而且具有高频谱效率和易扩展性的特点，特别适于宽带通信***，OFDMA网络无疑将成为未来宽带无线网络和无线通信网络中重要的部分。基于以上原因，许多标准组织已经或将要把OFDMA技术用作其无线传输标准中传输技术的一部分。

小区间干扰(Inter-cell Interference，ICI)是蜂窝移动通信***的一个固有问题，传统的解决办法是采用频率复用，复用系数只有特定的几个选择，如1、3、7等。复用系数为1即表示相邻小区都使用相同的频率资源，这时在小区边缘干扰很严重。较高的复用系数(3或7)可以有效地抑制ICI，但频谱效率将降低到1/3或1/7。未来的宽带移动通信***对频谱效率的要求很高，因此希望频谱复用系数尽可能地接近1。

OFDMA***虽然保证了小区内用户间的正交性，但不能很好的实现小区间多址。每个小区都使用相同的频率，小区边缘的用户存在很强的同频干扰，性能急剧下降。因此，虽然OFDMA技术可以比CDMA技术更好地解决了小区内干扰的问题，但是作为代价，OFDMA***带来的ICI问题可能比CDMA***更加严重。如果两个相邻小区在它们的结合部使用相同的频谱资源，则会产生较强的ICI，影响用户使用。如果不采取任何额外设计，***将面临严重的小区间干扰。所以设计一个既可以提高频率使用效率同时又可以缓解***内小区间干扰的频率复用结构是一个亟待解决的问题。

目前已经提出了许多解决问题的机制。例如，部分频率复用(FFR)、软频率复用(SFR)。这些机制当中，软频率复用的使用最为广泛，然而在软频率复用***中小区边缘的频率利用率很低，大部分分配到的资源没有被使用。

已有的研究中提出了一种分数频率复用小区结构，如图1所示。在OFDMA***中，频段将分成一定数目的子载波来使用(如图中的箭头代表一个子载波)。对于这些子载波们，该结构将分成小区边缘组和小区中心组两组来使用，它们将分别用在小区的边缘区域和中心区域。小区边缘组被进一步分成小区边缘子组1、小区边缘子组2和小区边缘子组3三个子组，分别由如图中的右斜条纹、左斜条纹和斜格纹部分表示。这种结构可以显著的减少小区间的干扰，然而，结构中的小区中心和小区边缘间的频带划分是独立的，造成各组能自由选择的子载波减少，从而影响了多用户分集和多载波增益。对于宽带通信***来说，低的频率效率将直接带来***吞吐量和支持业务量的减少，从而降低影响的性能。此外，该结构一般不支持根据小区间干扰情况动态调整频率使用集合。现有技术中虽还存在一些支持根据小区间干扰情况动态调整频率使用集合的方法，但所需的信令交互比较大，实用性不强。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：保证边缘用户的性能、提高频率的利用率，同时能根据小区间的干扰程度动态的调整、减少边缘用户所受的干扰。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种OFDMA***的频率复用装置，该装置包括：终端侧动态频谱分配模块，位于***终端侧，用于根据用户要求生成需要设定带宽的业务，同时检测小区受干扰情况，并将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给网络侧动态频谱分配模块；网络侧动态频谱分配模块，位于***网络侧，用于根据来自所述终端侧动态频谱分配模块的信息，以及相邻小区的干扰等级分别将小区边缘组和小区中心组划分为小区边缘载波子组及小区中心载波子组，并生成子载波调度信息。

其中，所述终端侧动态频谱分配模块包括：发/收端单元，用于将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给所述网络侧动态频谱分配模块，并接收所述网络侧动态频谱分配模块发送的调度信息；业务提供单元，用于根据用户要求生成需要设定带宽的业务；信道测量单元，用于通过解码下行参考信号，获得其在全频段的信道信息；干扰测量单元，用于检测本终端受到相邻小区的干扰情况。

其中，所述网络侧动态频谱分配模块包括：收/发端单元，用于将调度信息发送给所述终端侧动态频谱分配模块，并接收所述终端侧动态频谱分配模块发送的带宽需求、信道信息、以及干扰信息；干扰评估单元，用于生成本小区所受干扰等级信息，并将其发送给相邻小区，从相邻小区接收所述相邻小区所受干扰等级信息；载波组生成单元，用于根据相邻小区所受干扰等级信息，生成小区边缘载波子组以及小区中心载波子组；子载波分配单元，用于根据载波子组、信道信息、以及带宽需求信息分配子载波；信息统计单元，用于统计各终端的信道状况和带宽满足情况。

其中，该方法包括步骤：

S1.***初始化，设置信息统计单元的子载波计数器初始数值i＝0，其中，0≤i≤N，N为子载波的个数；

S2.根据各载波子组有权使用的载波集合，查询有权使用第i个子载波的载波子组；

S3.信息统计单元根据设定参数，计算所述各载波子组中各终端的优先级；

S4.子载波分配单元将第i个子载波分配给优先级最高的终端；

S5.判断所述信息统计单元的子载波计数器数值是否达到最大，若达到，则结束分配，生成调度信息，否则计数器计数加1，并返回执行步骤S2。

其中，所述步骤S2中各载波子组有权使用的载波集合按照以下方法生成：

A1.收/发端单元接收相邻小区的干扰评估信息，并将其发送给干扰评估单元；

A2.所述干扰评估单元根据相邻小区的干扰等级及所述干扰评估信息设定子载波的退避等级因子；

A3.网络侧动态频谱分配模块根据所述退避等级因子计算小区中心载波子组的退避比例；

A4.载波组生成单元根据所述子载波子组的退避比例，选择退避的子载波；

A5.载波组生成单元根据步骤A4的选择结果分别生成小区中心载波子组及小区边缘载波子组有权使用的子载波集合。

(三)有益效果

本发明的装置及方法通过将全部可用频率归属于小区边缘组和小区中心组两个组使用，来达到减少小区间干扰，同时保证高频率利用率的目标。边缘组和中心组均拥有全部的频率，大大提高了使用这些组的用户可供使用频率的数量，从而提高了***的多用户分集和多载波分集增益以及***的吞吐量。本发明还支持根据小区间的干扰状态，动态地调整小区中心组的频率集合，有效控制小区间干扰，保证边缘用户的性能。

附图说明

图1为现有的分数频率复用小区结构；

图2为依照本发明一种实施方式的OFDMA***的频率复用小区结构；

图3为依照本发明一种实施方式的OFDMA***的频率复用装置结构示意图；

图4为依照本发明一种实施方式的OFDMA***的频率复用方法流程图；

图5为依照本发明一种实施方式的OFDMA***的频率复用方法中各载波子组有权使用的子载波的分配流程图。

具体实施方式

本发明提出的OFDMA***的频率复用装置及方法，结合附图和实施例详细说明如下。

依照本发明一种实施方式的OFDMA***的频率复用装置用来解决下行链路多小区OFDMA***中的子载波频率的分配问题，通过图2所示的频率复用结构实现，在本发明的***及方法中，小区边缘组和小区中心组均能够有权使用全部的子载波，小区中心组还可以分成三个子组来独立使用，三个子组有权使用大部分的子载波，具体范围由网络侧动态频谱分配模块的载波组生成单元决定。在实际的资源调度中，网络侧动态频谱分配模块的子载波分配单元决定在每次调度中，每一个子载波由哪个子组使用(如图中的箭头代表了一次分配的结果)。如图3所示，依照本发明一种实施方式的OFDMA***的频率复用装置包括：

终端侧动态频谱分配模块，位于***终端侧，模块内部的实现既利用终端内部已有的功能，还提出了一些新的功能，用于生成需要一定带宽的业务，同时检测小区受干扰情况，并将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给网络侧动态频谱分配模块；

网络侧动态频谱分配模块，位于网络(比如基站)侧，模块内部的实现既利用终端内部已有的功能，还提出了一些新的功能，用于根据来自终端侧动态频谱分配模块的信息，以及相邻小区的干扰等级分别将小区边缘组和小区中心组划分为小区边缘载波子组和小区中心载波子组，并生成调度信息。

其中，终端侧动态频谱分配模块包括：

发/收端单元，现有功能，用于将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给网络侧动态频谱分配模块，并接收网络侧动态频谱分配模块发送的调度等信令信息；

业务提供单元，现有功能，用于根据用户要求生成需要一定带宽的业务；

信道测量单元，现有功能，用于通过解码下行参考信号，获得其在全频段的信道信息；

干扰测量单元，新功能，用于检测本终端受到相邻小区的干扰情况。

网络侧动态频谱分配模块包括：

收/发端单元，用于将调度等信令信息发送给终端侧动态频谱分配模块，并接收终端侧动态频谱分配模块发送的带宽需求、信道信息、以及干扰信息；

干扰评估单元，新功能单元，负责生成本小区所受干扰等级信息，并将其发送给相邻小区，从相邻小区接收相邻小区所受干扰等级信息；

载波组生成单元，新功能单元，用于根据相邻小区所受干扰等级信息，生成小区边缘载波子组和小区中心载波子组；

子载波分配单元，新功能模块，用于根据载波组、终端的信道状况和带宽满足情况分配子载波；

信息统计单元，新功能模块，用于统计各终端的信道状况和带宽满足情况。

基于上述装置的OFDMA***的频率复用方法，在以上几个单元的相互配合基础上，具体的环境下运行，如图4所示，该方法包括步骤：

S1.***初始化，网络侧动态频谱分配模块设置信息统计单元的子载波计数器的初始值i＝0，开始子载波分配，其中，0≤i≤N，N为子载波的个数；

S2.根据各载波子组有权使用的子载波集合，查询有权使用第i个子载波的载波子组；

S3.信息统计单元根据设定参数，计算有权使用该子载波的各载波子组内各终端的优先级；

S4.子载波分配单元将第i个子载波分配给优先级最高的终端；

S5.判断信息统计单元的子载波计数器的数值是否达到最大值N，若达到，则结束分配，生成调度信息，否则计数器计数加1，并返回执行步骤S2。

通过上述步骤S1-S5决定了如何对本小区的载波进行分配，即在实际使用中将第i个子载波分配给有权使用该子载波的载波子组内的某一个终端使用。

其中，所述步骤S2中各载波子组有权使用的载波集合，也即确定各子载波可以被那些载波子组所使用，是网络侧小区与小区根据小区间干扰等级以及本小区的具体情况，按照如图5所示的方法生成：

A1.收/发端单元接收相邻小区的干扰评估信息，并将其发送给干扰评估单元；

A2.所述干扰评估单元根据相邻小区的干扰等级及所述干扰评估信息设定子载波的退避等级因子；

A3.网络侧动态频谱分配模块根据所述退避等级因子计算小区中心载波子组的退避比例；

A4.载波组生成单元根据所述子载波子组的退避比例，选择合适的退避的子载波；

A5.载波组生成单元根据步骤A4的选择结果分别生成小区中心载波子组及小区边缘载波子组有权使用的子载波集合，其中，小区边缘载波子组有权使用的子载波是固定的，根据小区边缘固定分为三个载波子组，其各使用1/3的载波频率。

通过使用本发明中的频率复用结构，每个子载波被多个载波子组所有，子载波的使用更加细致，能够充分利用多载波增益。同时，各个小区边缘地区与相邻小区边缘使用的频率(子载波组)正交，保证了边缘地区的干扰程度。引入多扇区能够提高频率复用率以及***的吞吐量。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种OFDMA***的频率复用装置，该装置包括：

终端侧动态频谱分配模块，位于***终端侧，用于根据用户要求生成需要设定带宽的业务，同时检测小区受干扰情况，并将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给网络侧动态频谱分配模块；

网络侧动态频谱分配模块，位于***网络侧，用于根据来自所述终端侧动态频谱分配模块的信息，以及相邻小区的干扰等级分别将小区边缘组和小区中心组划分为小区边缘载波子组及小区中心载波子组，并生成子载波调度信息。

2.如权利要求1所述的OFDMA***的频率复用装置，其特征在于，所述终端侧动态频谱分配模块包括：

发/收端单元，用于将带宽需求、信道信息、以及干扰信息发送给所述网络侧动态频谱分配模块，并接收所述网络侧动态频谱分配模块发送的调度信息；

业务提供单元，用于根据用户要求生成需要设定带宽的业务；

信道测量单元，用于通过解码下行参考信号，获得其在全频段的信道信息；

干扰测量单元，用于检测本终端受到相邻小区的干扰情况。

3.如权利要求1所述的OFDMA***的频率复用装置，其特征在于，所述网络侧动态频谱分配模块包括：

收/发端单元，用于将调度信息发送给所述终端侧动态频谱分配模块，并接收所述终端侧动态频谱分配模块发送的带宽需求、信道信息、以及干扰信息；

干扰评估单元，用于生成本小区所受干扰等级信息，并将其发送给相邻小区，从相邻小区接收所述相邻小区所受干扰等级信息；

载波组生成单元，用于根据相邻小区所受干扰等级信息，生成小区边缘载波子组以及小区中心载波子组；

子载波分配单元，用于根据载波子组、信道信息、以及带宽需求信息分配子载波；

信息统计单元，用于统计各终端的信道状况和带宽满足情况。

4.基于权利要求1-3任一项所述装置的OFDMA***的频率复用方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S1.***初始化，设置信息统计单元的子载波计数器初始数值i＝0，其中，0≤i≤N，N为子载波的个数；

S2.根据各载波子组有权使用的载波集合，查询有权使用第i个子载波的载波子组；

S3.信息统计单元根据设定参数，计算所述各载波子组中各终端的优先级；

S4.子载波分配单元将第i个子载波分配给优先级最高的终端；

S5.判断所述信息统计单元的子载波计数器数值是否达到最大，若达到，则结束分配，生成调度信息，否则计数器计数加1，并返回执行步骤S2。

5.如权利要求4所述的OFDMA***的频率复用方法，其特征在于，所述步骤S2中各载波子组有权使用的载波集合按照以下方法生成：

A1.收/发端单元接收相邻小区的干扰评估信息，并将其发送给干扰评估单元；

A2.所述干扰评估单元根据相邻小区的干扰等级及所述干扰评估信息设定子载波的退避等级因子；

A3.网络侧动态频谱分配模块根据所述退避等级因子计算小区中心载波子组的退避比例；

A4.载波组生成单元根据所述子载波子组的退避比例，选择退避的子载波；

A5.载波组生成单元根据步骤A4的选择结果分别生成小区中心载波子组及小区边缘载波子组有权使用的子载波集合。

Images