CN1980462A - 一种在时分多址蜂窝通信***中消除同频干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种时分多址蜂窝通信***中消除同频干扰的方法，包括如下步骤：在每个小区配置至少一个切换时隙，使相邻小区配置不同的切换时隙，且相互之间在时域错开；所述用户终端周期性检测服务小区和相邻小区的接收信号强度；所述用户终端将服务小区和相邻小区接收功率检测结果上报给基站***；所述基站***根据功率检测结果对所述用户终端在服务小区的切换时隙、服务小区的非切换时隙、目标切换小区的切换时隙和/或目标切换小区的非切换时隙之间实施无线资源调度。该方法可确保在重叠覆盖区的用户之间不会产生同频干扰。

Description

一种在时分多址蜂窝通信***中消除同频干扰的方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，具体地说，涉及在无线蜂窝网络中消除同频干扰，实现同频切换的方法，尤其适用于时分多址蜂窝通讯***(诸如TD-CDMA，TD-SCDMA)。

背景技术

蜂窝组网是无线通讯最常见的组网方式，网络拓扑结构如图1所示。由于网络拓扑结构酷似蜂巢结构，因此得名蜂窝网。蜂窝网中每个蜂窝单元表示一个基站收发信机的覆盖范围，在该区域中的终端站可以与基站建立无线通讯链路。多个收发信机组成网络，实现一片区域的连续覆盖，为用户终端站提供无所不在的无线通讯服务。

蜂窝组网目的之一是为了解决有限频率资源的重复使用。蜂窝网络中的不同小区收发信机通过重复使用相同的频率资源，达到提高频率资源利用率的目的。蜂窝网络复用频率资源的同时，带来了同频小区之间的干扰问题。如何消除同频干扰成为蜂窝组网的关键。最早应用的蜂窝网络是模拟频分多址***(FDMA)，采用频分组网方式，即相邻小区使用不同的频点，具有相同频点的小区之间隔着使用不同频点的小区。这样使得相邻小区边界的重叠覆盖区不存在同频干扰。但是频分组网方式频率利用率较低，一个小区使用了某个频点，周围至少6个小区不容许重复使用该频点。我们说频分组网的频率复用率为1∶7。

数字蜂窝***的代表是时分多址技术(TDMA)和码分多址技术(CDMA)。

所谓码分多址是指应用相互近似正交的伪随机码区分基站和用户的技术。CDMA***采用码分多址技术不仅有效地解决了同频干扰问题，同时使蜂窝网络的频率复用率理论上达到1∶1。

所谓时分多址***，是指通过不同时隙区分不同用户的语音、数据信息，以避免不同用户之间产生干扰。对于采用TDD通讯模式的时分多址***，其上下行链路共享同一频率资源，在上下行时隙之间留有足够大的保护时隙，以避免在上下行时隙之间有由于空中传输延时导致的串扰，如图2所示。基于TDD的时分多址无线网络要求严格的网络同步。对于采用FDD通讯模式的时分多址***，其上下行链路使用不同的频率资源，在上下行链路之间留有足够大的保护频带，以避免在上下行链路之间产生的串扰。FDD时分多址技术的代表是GSM。GSM蜂窝网络本质上采用的是频分组网方案，频率复用率远远小于CDMA的频率复用率。专利CN97180489“改善蜂窝通讯***中同频干扰的办法”介绍了所谓“部分负载”方案，在同频小区中使用部分频率信道，使得具有相同频率资源的小区同时使用的频率信道尽可能不重复，以达到降低同频干扰，减小频率复用距离的目的。这种方法本质上是频分组网方案。

以上讨论了频分多址、时分多址和码分多址***在蜂窝组网中采用的克服同频干扰的技术。本发明提出一种针对时分多址***(TDMA)在蜂窝同频组网中，克服同频干扰的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对时分多址***在蜂窝同频组网上消除同频干扰的方法，确保在重叠覆盖区的用户之间不会产生同频干扰。

为了实现上述目的，本发明提供了一种时分多址蜂窝通信***中消除同频干扰的方法，所述无线蜂窝通讯***包括基站***、核心网和用户终端，其特点在于，包括如下步骤：

步骤一，在每个小区配置至少一个切换时隙，使相邻小区在同频点配置不同的切换时隙，且相互之间在时域错开；

步骤二，所述用户终端周期性检测服务小区和相邻小区的接收信号强度；

步骤三，所述用户终端将服务小区和相邻小区接收功率检测结果上报给基站***；

步骤四，所述基站***根据功率检测结果对所述用户终端在服务小区的切换时隙、服务小区的非切换时隙、目标切换小区的切换时隙和/或目标切换小区的非切换时隙之间实施无线资源调度。

上述的方法，其特点在于，在步骤一中，当每个时隙中包含多个无线信道资源时，则根据切换业务量需求配置的资源为所述时隙中的全部资源，或者所配置的资源为所述时隙中的部分资源。

上述的方法，其特点在于，在步骤一中，对于TD-SCDMA单载波***，配置一个切换时隙；或者对于TD-SCDMA多载波***根据切换业务需要配置多个切换时隙。上述方法，对于TD-CDMA单载波***，配置至少一个切换时隙；或者对于TD-CDMA多载波***根据切换业务需要配置一个或多个切换时隙。

上述的方法，其特点在于，多个切换时隙设置在同一载波上或者设置在不同载波上。

上述的方法，其特点在于，在步骤三中，所述用户终端采用周期性或基于门限方式上报检测结果。

上述的方法，其特点在于，在步骤四中，所述基站***根据用户终端的检测结果实施资源调度的具体步骤，包括：

如果当前服务小区功率P1大于第一门限P_ph，同时相邻小区接收功率P2小于第二门限P_h并大于第一门限P_ph时，则当前服务小区指令用户切换到当前服务小区的切换时隙；

如果当前服务小区功率P1小于相邻小区接收功率P2，同时相邻小区接收功率P2小于第二门限P_h并大于第一门限P_ph时，当前服务小区指令用户切换到相邻小区的切换时隙，当前服务小区发生变化；

如果当前服务小区接收功率P1大于第二门限P_h时，同时相邻小区接收功率P2小于第一门限P_ph，当前服务小区指令用户切换到当前服务小区的非切换时隙。

上述的方法，其特点在于，所述基站***根据用户终端的检测结果实施资源调度，控制所述用户终端在如下两种通讯状态之间的转换，其中，状态一为用户终端使用某基站的非切换资源通讯，状态二用户终端使用某基站的切换资源通讯。

上述的方法，其特点在于，具体状态转换步骤包括：

如果P1＞P_ph且P_h＞P2＞P_ph，则由服务小区状态一切换到服务小区状态二；

如果P1＞P_h且P2＜P_ph，则由服务小区状态二切换到服务小区状态一；

如果(P1＜P_ph且P_h＞P2＞P_ph)或(P_h＞P1＞P_ph且P2＞P_h)，则由服务小区的状态一或二切换到目标小区的状态二；

如果P1＜P_ph且P2＞P_h，则由服务小区的状态一或二直接切换到目标小区的状态一；

其中，P1为当前服务小区的接收功率，P2为相邻小区接收功率，P_ph为第一门限，P_h为第二门限。

上述的方法，其特点在于，通过一后台操作维护模块或地区操作维护控制台为基站***中每个小区配置切换时隙和非切换时隙。

利用TDMA无线资源按时间段划分，以及同频干扰主要在蜂窝小区边界产生等特征，本发明通过时隙调度，使蜂窝网络重叠覆盖区(切换区)内分属于不同基站小区的用户使用不同的时隙，以避免同频干扰。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

附图说明

图1：蜂窝通讯网络拓扑图；

图2：基于时分双工(TDD)的时分多址***的通讯时隙示意图；

图3：TD-SCDMA***10ms帧结构；

图4：TD-SCDMA***5ms子帧结构；

图5：典型蜂窝通讯***示意图；

图6：两个蜂窝小区重叠覆盖情况下的同频干扰消除；

图7：时隙调度流程图(实施例1)；

图8：时隙调度状态图(实施例2)；

图9：三扇区基站构成蜂窝网络的情况下的同频干扰消除。

具体实施方式

以TD-SCDMA为例，TD-SCDMA的时隙结构如图3和图4所示。基本无线帧为10ms帧，每个10ms无线帧又被分为两个5ms子帧。每个5ms子帧包含7个突发时隙和一个特殊时隙。保护带宽GP长度为96chips，用于克服上下行链路之间的干扰。相邻的上下行突发时隙之间被称为业务转换点，协议规定每个无线子帧包含两个业务转换点(参见TS25.221 5A.1)。第一个转换点位于特殊时隙，标准规定0时隙作为下行时隙，1时隙作为上行时隙。另外一个业务转换点允许灵活配置。对于语音业务，第二转换点配置在中间，即上下行时隙对称，各占3个时隙。

图5给出典型的蜂窝无线通讯***架构。典型的无线蜂窝通讯***通常包括基站***BSS和核心网CN5两个部分。基站***BSS与用户终端在空中建立通讯链路，完成语音、数据信息的双向传送；业务数据(语音或数据)通过核心网CN接入公网，如PSTN网络或Internet网络。核心网CN还负责完成对合法用户的鉴权和移动漫游控制等功能。基站***BSS包括基站收发信机BTS11、12、13、16、17、18和基站控制器BSC21、22。在时分多址***中，所有BTS要求同步，例如与GPS***同步。每个基站控制器BSC都有操作维护接口，用于连接操作维护模块OMM31、32。在网络拓扑图中，操作维护模块OMM作为单个基站***BSS的集中点，可以与多个BTS建立通信路由，完成对所管辖BSS***的数据配置和设备维护等功能。对于配置有多个BSC的网络，则配置地区操作维护控制台LOMC4管辖多个操作维护模块OMM。在网络拓扑图中，地区操作维护控制台LOMC作为多个基站***BSS的集中点，可以与多个BSS***下的所有BTS建立通信路由，完成对所管辖的多个BSS***的数据配置和设备维护等功能。

本实施例首先通过后台操作维护模块OMM或地区操作维护控制台LOMC为基站***中的每个小区配置切换时隙和非切换时隙。对于单载波***，配置一个切换时隙；对于多载波***，可以根据切换业务需求配置多个切换时隙，多个切换时隙可以在同一载波上，也可以在不同载波上。每个切换时隙中包含多个码分信道。根据切换业务量的需求，可以预留全部也可以预留一部分作为切换信道。

图6中画出两个扇区的重叠覆盖情况(最简单的组网)。用3个方格表示3个下行时隙(上行时隙也类似)，用不同填充图案表示不同时隙资源被占用。如果用户S1与小区1通讯(属于小区1的用户)，并从小区1向小区2移动，或者某用户S2与小区2通讯(属于小区2的片户)，并从小区2向小区1移动，时隙调度过程描述如下

当用户S1在小区1的A区时(假设在该区域S1只能接收到小区1的信号，或接收到小区2的信噪比小于某一阈值P_ph)，小区1给该用户分配的资源尽可能限定在时隙2或3中的信道资源，所谓非切换信道资源；同样，当用户S2在小区2的E区时(假设在该区域S2只能接收到小区2的信号，或接收到小区1的信噪比小于某一阈值P_ph(Power thresholdfor Pre-Handoff，预切换门限)。P_ph的确定原则如下：当邻区接收功率达到或超过该门限，很可能构成对服务小区同频点接收信号的干扰。该门限设置可以很容易根据理论推算和仿真给出默认设置，在实际网络中也可以根据具体环境，灵活设置该参数达到优化的效果)，小区2给该用户分配的资源尽可能限定在时隙1或2中的信道资源。

当用户S1从小区1的A区移动到B区时(假设在B区S1能同时接收到小区1和小区2的信号，小区2的信噪比大于P_ph，但小于阈值P_h。P_h的确定原则：当接收功率达到或超过该门限，该小区受到的同频干扰水平不足以影响通讯服务质量。该门限设置可以很容易根据理论推算和仿真给出默认设置，在实际网络中也可以根据具体环境，灵活设置该参数达到优化的效果)，小区1指令该用户切换到时隙1中的信道资源，所谓切换信道资源；类似的，当用户S2从小区2的E区移动到D区时(假设在该区域用户S2能同时接收到小区1和小区2的信号，小区1的信噪比大于P_ph，但小于阈值P_h)，小区2指令该用户切换到时隙3中的信道资源。

当用户S1和S2从不同的方向都移动到C区时(假设用户在该区域能同时接收到小区1和小区2的信号，小区1和小区2的信噪比可能都大于阈值P_h)，在该区域中的用户S1和S2分别来自不同的扇区，但是由于使用不同的时隙通讯，相互之间不会产生同频干扰。

用户继续移动，当用户S1从C区移动到小区2的D区时(假设在该区域S1能同时接收到小区1和小区2的信号，小区1的信噪比小于小区2的信噪比)，小区1指令该用户切换到小区2时隙3中的信道资源；同样，当用户S2从C区移动到小区1的B区时(假设在该区域能同时接收到小区1和小区2的信号，小区2的信噪比小于小区1的信噪比)，小区2指令该用户切换到小区1时隙1中的信道资源，完成切换。

时隙调度流程如图7所示。

用户周期性检测当前服务小区1的功率P1和相邻小区2的功率P2。用户周期性或基于门限方式上报检测结果。基站***根据用户终端的检测结果实施资源调度。具体调度算法如下：当小区1功率P1大于门限P_ph，同时小区2接收功率P2小于P_h并大于P_ph时，小区1指令用户切换到小区1的切换时隙；当P1小于P2，同时P2小于P_h并大于P_ph时，小区1指令用户切换到小区2的切换时隙，当前服务小区发生变化；当前服务小区小区1接收功率P1大于P_h时，同时小区2接收功率P2小于P_ph，小区1指令用户切换到小区1的非切换时隙。

时隙调度的另一实施例如图8

任意小区中处于通讯过程中的用户无外乎以下两种状态：

状态1定义：用户终端使用某基站的非切换资源通讯；

状态2定义：用户终端使用某基站的切换资源通讯。

无论处于那种状态，用户周期性检测当前服务小区1的功率P1和相邻小区2的功率P2。相邻小区可能有一个，也可能有多个。

用户周期性或基于门限方式上报检测结果。基站***根据用户终端的检测结果实施资源调度，控制用户终端在两种通讯状态之间的转换。

具体状态转换条件如下：

状态转换条件1：如果P1＞P_h且P_h＞P2＞P_ph，由服务小区状态1切换到服务小区状态2；

状态转换条件2：如果P1＞P_h且P2＜P_ph，由服务小区状态2切换到服务小区状态1；

状态转换条件3：如果(P1＜P_ph且P_h＞P2＞P_ph)或(P_h＞P1＞P_ph且P2＞P_h)，有服务小区的状态1或2切换到目标小区的状态2；

状态转换条件4：如果P1＜P_ph且P2＞P_h，由服务小区的状态1或2直接切换到目标小区的状态1；

对于3扇区重叠覆盖的情况与上面描述的过程类似，不同点在于不同小区的切换时隙可能相邻。带来的问题是来自不同扇区的信号不能保证时间同步，可能导致时隙串扰，从而引入同频干扰。这类同频干扰相对同频同时隙干扰小得多。组成蜂窝网络时，假设蜂窝网络是理想的网络拓扑结构，采用三扇区组网。则切换时隙的规划如图9所示。

园点表示基站，每个基站包括alpha、beta、gamma三个扇区。每个扇区中的虚线与小区边界包围的区域表示切换区，切换区中的数字表示切换时隙的规划。可见在理想的蜂窝拓扑结构下，三个切换时隙完全可以保证切换区域内不会有同频干扰。但是实际网络中很少有如此理想的拓扑结构，因此切换区还是可能存在同频干扰。这就需要网络优化过程中统计切换几率最大的三个邻区，作局部优化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims (9)

1、一种时分多址蜂窝通信***中消除同频干扰的方法，所述无线蜂窝通讯***包括基站***、核心网和用户终端，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在每个小区配置至少一个切换时隙，使相邻小区配置不同的切换时隙，且相互之间在时域错开；

步骤二，所述用户终端周期性检测服务小区和相邻小区的接收信号强度；

步骤三，所述用户终端将服务小区和相邻小区接收功率检测结果上报给基站***；

步骤四，所述基站***根据功率检测结果对所述用户终端在服务小区的切换时隙、服务小区的非切换时隙、目标切换小区的切换时隙和/或目标切换小区的非切换时隙之间实施无线资源调度。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一中，当每个时隙中包含多个无线信道资源时，则根据切换业务量需求配置的资源为所述时隙中的全部资源，或者所配置的资源为所述时隙中的部分资源。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤一中，对于TD-SCDMA单载波***，配置一个切换时隙；或者对于TD-SCDMA多载波***根据切换业务需要配置多个切换时隙；对于TD-CDMA单载波***，配置至少一个切换时隙；或者对于TD-CDMA多载波***根据切换业务需要配置一个或多个切换时隙。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，多个切换时隙设置在同一载波上或者设置在不同载波上。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤三中，所述用户终端采用周期性或基于门限方式上报检测结果。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，  在步骤四中，所述基站***根据用户终端的检测结果实施资源调度的具体步骤，包括：

如果当前服务小区功率P1大于第一门限P_ph，同时相邻小区接收功率P2小于第二门限P_h并大于第一门限P_ph时，则当前服务小区指令用户切换到当前服务小区的切换时隙；

如果当前服务小区功率P1小于相邻小区接收功率P2，同时相邻小区接收功率P2小于第二门限P_h并大于第一门限P_ph时，当前服务小区指令用户切换到相邻小区的切换时隙，当前服务小区发生变化；

如果当前服务小区接收功率P1大于第二门限P_h时，同时相邻小区接收功率P2小于第一二门限P_ph，当前服务小区指令用户切换到当前服务小区的非切换时隙。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基站***根据用户终端的检测结果实施资源调度，控制所述用户终端在如下两种通讯状态之间的转换，其中，状态一为用户终端使用某基站的非切换资源通讯，状态二用户终端使用某基站的切换资源通讯。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，具体状态转换步骤包括：

如果P1＞P_ph且P_h＞P2＞P_ph，则由服务小区状态一切换到服务小区状态二；

如果P1＞P_h且P2＜P_ph，则由服务小区状态二切换到服务小区状态一；

如果(P1＜P_ph且P_h＞P2＞P_ph)或(P_h＞P1＞P_ph且P2＞P_h)，则由服务小区的状态一或二切换到目标小区的状态二；

如果P1＜P_ph且P2＞P_h，则由服务小区的状态一或二直接切换到目标小区的状态一；

其中，P1为当前服务小区的接收功率，P2为相邻小区接收功率，P_ph为第一门限，P_h为第二门限。

9、根据权利要求1、2、5、6、7或8所述的方法，其特征在于，通过一后台操作维护模块或地区操作维护控制台为基站***中每个小区配置切换时隙和非切换时隙。

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