一种频率资源分配方法及装置
阅读：417发布：2021-06-08
专利汇可以提供一种频率资源分配方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 频率 资源分配方法及装置，应用于移动通信系统中的 覆盖 受限环境，本发明的方法包括：将各小区的用户划分为内层用户和外层用户；为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带；第一频带与第二频带为系统频带的子集且两者交集为空。本发明提供的频率资源分配方法及装置，解决了现有覆盖受限的环境下小区间干扰的问题。，下面是一种频率资源分配方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种频率资源分配方法，应用于移动通信系统中的覆盖受限环境，其特征在于，包括：
判断用户上报的几何因子的值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为内层用户；
若否，划分所述用户为外层用户；所述几何因子是用户到服务小区的路径损耗除以该用户到最强的一个或几个非服务小区的路径损耗之和；或
判断用户上报的下行路径损耗值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为外层用户；若否，划分所述用户为内层用户；
为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；
为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带；所述第一频带为系统频带两端各一部分频带之和，所述第二频带为系统频带除第一频带余下的频带。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带，还包括：
对小区及其相邻小区的外层用户在分配的所述第一频带中使用跳频。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带，还包括：
根据所述内层用户发送的探测信号，获取所述内层用户在所述第二频带上的信道质量信息；
根据所述信道质量信息，对内层用户在所述第二频带上进行时频选择性调度。
4.一种频率资源分配装置，其特征在于，包括：
划分单元，用于判断用户上报的几何因子的值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为内层用户；若否，划分所述用户为外层用户；所述几何因子是用户到服务小区的路径损耗除以该用户到最强的一个或几个非服务小区的路径损耗之和；或
判断用户上报的下行路径损耗值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为外层用户；若否，划分所述用户为内层用户；
分配单元，用于为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；以及为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带；所述第一频带为系统频带两端各一部分频带之和，所述第二频带为系统频带除第一频带余下的频带。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分配单元，还用于对小区及其相邻小区的外层用户在分配的所述第一频带中使用跳频。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分配单元，还用于根据所述内层用户发送的探测信号，获取所述内层用户在所述第二频带上的信道质量信息；
根据所述信道质量信息，对内层用户在所述第二频带上进行时频选择性调度。
一种频率资源分配方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及移动通信系统，尤其涉及一种频率资源分配方法及装置。
背景技术
[0003] 小区间的干扰协调技术是提高系统性能的有效手段之一。干扰协调又称为“干扰避免”、“软频率复用”或“部分频率复用”，是目前3G长期演进（Long Term Evolution，LTE）考虑的干扰控制方法之一，主要应用于上行。现有的干扰协调方法将频率资源分为若干个频率复用集。小区中心的用户可以采用较低的功率发射和接收，相邻小区的中心区域用户即使占用相同的频率也不会造成较强的小区间干扰，因此小区中心区域用户被分配在复用因子为1的频率复用集。而小区边缘区域的用户由于需要采用较高的功率发送和接收信号，有可能造成较强的小区间干扰，因此小区边缘区域用户被分配在频率复用因子为N的频率复用集。
[0004] 现有的干扰协调的基本原理如图1所示，图1描述了现有技术中频率资源在空间上的分配方案。如图1所示，每个小区被划分成内外两层，划分的依据可以是无线链路的质量等。对外层区域的一个用户来说，它能被分到的子载波（组）只能是整个系统带宽的某一个子集，而且相邻小区的外层区域使用的子集要不相同（图1中各个小区外层的不同的填充图案代表不同的频率子集），即外层频率复用因子只能达到3。而图1的7个小区每个小区的中间白色区域可以使用余下的频率，也就是说小区内层区域的频率复用因子近似为1。
[0005] 通过上述小区间干扰协调方法中的频率资源划分方案和频率资源空间分配方案，通过对系统资源的有效分配，可以确保相邻小区的边缘区域被分配到的子载波互不重叠，从而提高了小区外层用户的服务质量，甚至整个系统的服务质量。
[0006] 现有小区间干扰协调的方法中，由于其使用的前提是小区半径较小，小区外层用户容易邻小区造成干扰，所以，现有的小区间干扰协调方法适用于干扰受限的环境，干扰受限的环境的特点正是小区半径较小，用户和接入基站间的路径损耗比较小，小区外层用户的覆盖不成问题，但由于小区的半径比较小（站间距500m左右），干扰受限条件下，小区外层用户对相邻小区产生的干扰要比小区内层用户对邻小区的干扰大。
[0007] 但如果是覆盖受限的环境，例如现有3GPP TR25.814中规定的站间距为1732m的场景下，应用场景主要为郊区或者农村，其小区的半径比较大，用户和接入基站间的路径损耗相对比较大，在覆盖受限的情况下，与干扰受限的环境正相反，路径损耗较大的小区外层用户对相邻小区产生的干扰，要比路径损耗小的小区内层用户对相邻小区产生的干扰小，因此，在覆盖受限的环境下，现有的小区间干扰协调方法所依据的前提条件不再成立，也就不再适用于覆盖受限的环境。
发明内容
[0008] 本发明实施例提供了一种频率资源分配方法，用于解决现有移动通信网络中覆盖受限的环境下小区间干扰的问题。
[0009] 本发明实施例提供的方法，应用于移动通信系统中的覆盖受限环境，包括：
[0010] 判断用户上报的几何因子的值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为内层用户；若否，划分所述用户为外层用户；所述几何因子是用户到服务小区的路径损耗除以该用户到最强的一个或几个非服务小区的路径损耗之和；或
[0011] 判断用户上报的下行路径损耗值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为外层用户；若否，划分所述用户为内层用户；
[0012] 为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；
[0013] 为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带；所述第一频带为系统频带两端各一部分频带之和，所述第二频带为系统频带除第一频带余下的频带。
[0014] 为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带，还包括：
[0015] 对小区及其相邻小区的外层用户在分配的所述第一频带中使用跳频。
[0016] 为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带，还包括：
[0017] 根据所述内层用户发送的探测信号，获取所述内层用户在所述第二频带上的信道质量信息；
[0018] 根据所述信道质量信息，对内层用户在所述第二频带上进行时频选择性调度。
[0019] 本发明实施例提供了一种频率资源分配装置，包括：
[0020] 划分单元，用于判断用户上报的几何因子的值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为内层用户；若否，划分所述用户为外层用户；所述几何因子是用户到服务小区的路径损耗除以该用户到最强的一个或几个非服务小区的路径损耗之和；或
[0021] 判断用户上报的下行路径损耗值是否大于设定的阈值，若是，划分所述用户为外层用户；若否，划分所述用户为内层用户;
[0022] 分配单元，用于为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；以及为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带；所述第一频带为系统频带两端各一部分频带之和，所述第二频带为系统频带除第一频带余下的频带。
[0023] 本发明实施例提供的频率资源分配装置中的分配单元，还用于对小区及其相邻小区的外层用户在分配的所述第一频带中使用跳频。
[0024] 本发明实施例提供的频率资源分配装置中的分配单元，还用于根据所述内层用户发送的探测信号，获取所述内层用户在所述第二频带上的信道质量信息；
[0025] 根据所述信道质量信息，对内层用户在所述第二频带上进行时频选择性调度。
[0026] 本发明实施例的有益效果如下：
[0027] 本发明实施例提供的一种频率资源分配方法及装置，应用于移动通信系统的覆盖受限环境，本发明实施例提供的频率资源分配方法充分利用了覆盖受限环境下小区外层用户对相邻小区产生干扰较小，而小区内层用户对相邻小区产生干扰较大的特点，为各小区及其相邻小区的外层用户分配相同的频带（第一频带），为各小区及其相邻小区的内层用户分配相同的频带（第二频带），第一频带与第二频带为系统频带的子集并且两者交集为空，这样的频率资源分配方案，让一个或多个相邻小区的外层用户使用的频带相同，使得对干扰比较敏感的小区外层用户承受的干扰比较小，提高了小区外层用户的服务质量。
[0028] 更进一步地，本发明实施例提供的频率资源分配方法，对各小区外层用户在整个系统频带的两端的各一部分频带进行跳频，能够取得频率分集增益和干扰分集增益，另外，对各小区的内层用户在余下的频带进行时频选择性调度，最大化系统的吞吐量，进一步提高了系统的整体性能。附图说明
[0029] 图1为现有技术中频率资源在空间上的分配方案示意图；
[0030] 图2为本发明实施例提供的频率资源分配方法流程图；
[0031] 图3为本发明实施例提供的频率资源分配方法在空间上的示意图；
[0032] 图4为本发明实施例提供的频率资源分配方法在系统频带上的划分示意图；
[0033] 图5为本发明实施例提供的频率资源分配装置结构示意图。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的一种频率资源分配方法及装置进行详细的说明。
[0035] 设计人根据现有覆盖受限环境下，小区外层用户对相邻小区产生干扰较小，而小区内层用户对相邻小区产生干扰较大的特点，提出了应用于现有覆盖受限环境下的频率资源新的分配方法。本发明实施例提出的频率资源分配方法还是基于小区间的干扰协调的基本准则的，该准则即：为本小区内链路质量较差、对干扰较敏感的用户与相邻小区内产生的小区间干扰比较小的用户分配相同的频带；以及为本小区内链路质量较好、抗干扰能力比较强的用户与相邻小区内产生的小区间干扰比较大的用户分配相同的频带。
[0036] 具体来说，本发明实施例提供的一种频率资源分配方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0037] 步骤S201、将各小区的用户划分为内层用户和外层用户。
[0038] 将每个小区的用户划分为内层用户和外层用户，划分的方式可以有以下两种：一种是按照用户上报的几何因子（Geometry）的值的大小来划分，几何因子指的是该用户到服务小区的路径损耗除以该用户到最强的一个或几个非服务小区的路径损耗之和。用户所在终端测量并计算出几何因子的值之后会上报给系统。系统判断该用户上报的几何因子的值是否大于设定的阈值，若是，划分其为小区的内层用户，若否，划分其为小区的外层用户。
[0039] 另一种方式为按照用户上报的下行路径损耗（path loss）的值的大小来划分。用户所在终端测量计算得到下行路径损耗之后会上报给系统，系统判断该用户上报的下行路径损耗是否大于设定的阈值，若是划分其为小区的外层用户，若否，划分其为小区的内层用户。
[0040] 本发明实施例中的小区可以是全向天线下的一个蜂窝小区，也可以是扇区化天线下的一个扇区。
[0041] S202、为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带。
[0042] 第一频带与第二频带为系统频带的子集且两者交集为空。
[0043] 在覆盖受限的环境下，对于每一个小区来说，本小区内链路质量较差、对干扰较敏感的用户为本小区的外层用户，相邻小区内产生的小区间干扰比较小的用户则是相邻小区的外层用户；而本小区内链路质量较好、抗干扰能力比较强的用户为本小区的内层用户，相邻小区内产生的小区间干扰比较大的用户则是相邻小区的内层用户，所以，按照前述小区间干扰协调的准则，本发明实施例提供的频率分配方法，为每个小区及其相邻的小区的外层用户分配相同的频带（即第一频带）；并且，为每个小区及其相邻的小区的内层用户分配相同的频带（即第二频带）。第一频带和第二频带为整个系统频带的某一个子集，且两者之间没有交集。
[0044] 当然，上述第一频带和第二频带的频率范围可以与整个系统频带相等，也可以小于整个系统频带。当然，为了充分利用频率资源，可以设定第二频带为整个系统频带除去第一频带余下的频带，也就是说第一频带和第二频带的频率范围之和等于整个系统频带。
[0045] 按照上述频率资源分配方案，各小区所分配的频带资源在空间上的分配示意如图3所示，小区1及其相邻小区（小区2至小区7）的外层用户使用相同的频带即第一频带（斜划线填充部分），而小区1至小区7的每个小区的内层用户使用整个系统频带除去第一频带余下的频带。图3只是一个示意，在实际应用时，各个小区的内层和外层的划分在空间上可能是不规则的。
[0046] 本步骤S202中，在本发明实施例提供的上述新的频率分配方案的基础上，可以进一步地进行优化。
[0047] 如图4所示，分配给各小区的外层用户的是整个系统频带的两端的各一个部分频率资源，余下的频带则分配给各小区的内层用户使用。图4中黑色部分表示分配给小区外层用户使用的第一频带，白色部分表示分配给小区内层用户使用的第二频带，小区外层用户使用的第一频带和小区内层用户使用的第二频带的带宽大小可以与小区内外层用户和小区内层用户的数量相对应，也就是说，如果内层用户多一些，那么分配给内层用户的频带的带宽可以相对大一些，反之，如果内层用户少一些，那么分配给内层用户的频带的带宽可以相对小一些。
[0048] 因为在覆盖受限的环境下，小区的外层链路质量较差，其外层用户的功率受限，也就是说小区的外层用户所发送的探测信号（sounding）的质量不能得到保证，对小区外层用户进行时频选择性调度的必要性、可靠性降低，所以可以对小区的外层用户在所使用的第一频带上使用跳频技术，使其使用的载波频率在第一频带的范围内按某种序列进行跳变，从而取得一定的频率分集增益和干扰分集增益。而本发明实施例中，由于第一频带为整个系统频带的两端的各一部分频带，使用这样的频带进行跳频可以使得频率分集增益更大，效果更好。
[0049] 另一方面，本发明实施例中，对小区外层用户在所使用第一频带进行跳频的另一层原因在于，目前3GPP长期演进（Long Term Evolution，LTE）系统上行采用的是单载波频分多址接入机制，给每个用户分配的频率必须是连续的，如果分配整个系统频带的两端的一部分频带为小区的外层用户使用，那么整个系统频带余下的中间的频带就是连续的，这样可以更好的满足内层用户上行单载波传输的要求。
[0050] 小区的内层用户由于其功率不受限，因此，系统还可以通过接收小区内层用户发送的探测信号，获取该用户在所分配的频带上的信道质量信息，以及根据获取到的信道质量信息，对小区内层用户进行时频选择性调度，最大化系统的吞吐量。
[0051] 根据上述频率资源分配方法，本发明实施例还提供了一种频率资源分配装置，如图5所示，包括：划分单元501和分配单元502；其中：
[0052] 划分单元501，用于将各小区的用户划分为内层用户和外层用户；
[0053] 分配单元502，用于为各小区及其相邻小区的外层用户分配第一频带；以及为各小区及其相邻小区的内层用户分配第二频带；第一频带与第二频带为系统频带的子集且两者交集为空。
[0054] 本发明实施例提供的频率资源分配装置中的划分单元501，还用于判断用户上报的几何因子的值是否大于设定的阈值，若是，划分该用户为内层用户；若否，划分该用户为外层用户；或判断用户上报的下行路径损耗值是否大于设定的阈值，若是，划分该用户为外层用户；若否，划分该用户为内层用户。
[0055] 本发明实施例提供的频率资源分配装置中的分配单元502，还用于对小区及其相邻小区的外层用户在分配的第一频带中使用跳频。
[0056] 本发明实施例提供的频率资源分配装置中的分配单元502，还用于根据内层用户发送的探测信号，获取内层用户在第二频带上的信道质量信息；以及根据获取到的信道质量信息，对内层用户在第二频带上进行时频选择性调度。
[0057] 本发明实施例提供的一种频率资源分配方法及装置，应用于移动通信系统的覆盖受限环境，本发明实施例提供的频率资源分配方法充分利用了覆盖受限环境下小区外层用户对相邻小区产生干扰较小，而小区内层用户对相邻小区产生干扰较大的特点，为各小区及其相邻小区的外层用户分配相同的频带（第一频带），为各小区及其相邻小区的内层用户分配相同的频带（第二频带），第一频带与第二频带为系统频带的子集并且两者交集为空，这样的频率资源分配方案，让一个或多个相邻小区的外层用户使用的频带相同，使得小区内对干扰比较敏感的小区外层用户承受的干扰比较小，提高了小区外层用户的服务质量。
[0058] 更进一步地，本发明实施例提供的频率资源分配方法，对各小区外层用户在整个系统频带的两端的各一部分频带进行跳频，能够取得频率分集增益和干扰分集增益，另外，对各小区的内层用户在余下的频带进行时频选择性调度，最大化系统的吞吐量，进一步提高了系统的整体性能。
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