面向lte-a的中繼定向配置聯(lián)合分頻復(fù)用方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種面向LTE-A的中繼定向天線配置及其聯(lián)合分頻復(fù)用方法。該方法主要是利用定向天線的方向性，提高系統(tǒng)的頻譜利用率，根據(jù)中繼定向天線的方向和角度配置聯(lián)合頻譜分配方案，降低小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的同頻干擾，控制中繼站和宏蜂窩基站之間的相互干擾，提高系統(tǒng)性能。首先將可用頻帶分為中心小區(qū)頻帶和邊緣扇區(qū)頻帶，消除小區(qū)間邊緣用戶的干擾。其次，為了拓展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提高小區(qū)系統(tǒng)吞吐量引入中繼技術(shù)，但是同時(shí)帶來了資源分配、復(fù)雜的干擾結(jié)構(gòu)等問題。本發(fā)明為中繼配置固定方位角的120度定向天線，引入中繼的同時(shí)可以控制中繼站對(duì)宏基站服務(wù)用戶的干擾；根據(jù)前面頻帶劃分，提出中繼聯(lián)合分頻復(fù)用方法，從而有效提高了頻譜效率的同時(shí)可以控制中繼對(duì)扇區(qū)用戶產(chǎn)生的較嚴(yán)重干擾。
【專利說明】面向LTE-A的中繼定向配置聯(lián)合分頻復(fù)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及LTE-A中的基于定向天線的中繼蜂窩系統(tǒng)的頻譜分配。
【背景技術(shù)】
[0002]由于頻譜資源日益緊缺，系統(tǒng)容量尤其是小區(qū)邊緣的系統(tǒng)容量受到了很大的制約，為了追求更高的傳輸速率，提出了一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即多跳中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)。中繼技術(shù)的引入擴(kuò)大了小區(qū)覆蓋面積，為小區(qū)中陰影衰落嚴(yán)重的地區(qū)以及覆蓋的死角提供了服務(wù)，提升了小區(qū)邊緣用戶的吞吐量，并且相比基站具有更低的運(yùn)維成本。中繼技術(shù)早在GSM時(shí)期就曾被考慮過加入網(wǎng)絡(luò)中，早起的中繼只是簡單的起到信號(hào)放大的作用，將接收到的信號(hào)不經(jīng)任何處理直接放大并在此發(fā)送出去。這種方法的缺點(diǎn)在于在放大信號(hào)的同時(shí)也放大了噪聲，造成了很強(qiáng)的干擾，因此這種中繼并沒有被采用。隨著LTE-A對(duì)系統(tǒng)性能需求的提高，一種解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼引起了人們的關(guān)注。它將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，然后重新編碼后轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，因此不存在噪聲積累的問題。
[0003]在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，頻率復(fù)用技術(shù)自第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM就開始使用，是一種有效的消除小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的同頻干擾的方法。最近，隨著LTE的快速發(fā)展，提出了幾種有效的頻率復(fù)用方法，包括分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用(Fractional frequencyreuse,FFR)、部分頻率復(fù)用(Partialfrequencyreuse, PFR)和軟頻率復(fù)用(Softfrequencyreuse, SFR),特別是一種三小區(qū)協(xié)作的固定FFR。但是在中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，盡管中繼的引入提高了小區(qū)的覆蓋范圍，提升了小區(qū)邊緣用戶的傳輸速率，但是同時(shí)也使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、帶來了更加復(fù)雜的干擾。在中繼網(wǎng)絡(luò)中，基站和中繼共存不僅帶來了中繼之間的干擾,而且中繼的傳輸鏈路也會(huì)對(duì)基站傳輸鏈路造成嚴(yán)重的干擾，從而影響系統(tǒng)的性能，因此頻譜如何分配成為了一個(gè)重要的問題。
[0004]目前，已經(jīng)有很多種中繼系統(tǒng)的頻譜分配方案，為了抑制中繼干擾的產(chǎn)生，考慮用時(shí)分復(fù)用的方式將直達(dá)鏈路、回程鏈路和接入鏈路用時(shí)隙分開，但這種時(shí)分復(fù)用的方式會(huì)降低時(shí)間資源的利用率，降低系統(tǒng)的吞吐率；如果中繼從分配給基站的頻率資源中劃分出一部分頻帶供中繼使用，雖然這樣消除了中繼的干擾，但是將會(huì)減少系統(tǒng)實(shí)際可用的頻率資源，造成系統(tǒng)的性能下降；如果基站和中繼的頻率資源共享，將會(huì)帶來嚴(yán)重的干擾，造成系統(tǒng)性能下降。以上這些方法均是基于中繼配置全向天線，盡管能夠有效的消除干擾，但是明顯的存在著資源分配不合理的情況。本發(fā)明提出為中繼配置兩對(duì)天線，一對(duì)全向天線用來接收信號(hào)，一對(duì)120度定向天線用來發(fā)射信號(hào)，利用定向天線的方向性降低中繼傳輸鏈路對(duì)基站傳輸鏈路的干擾，提出中繼和基站傳輸鏈路共享頻帶，提高頻譜利用率。同時(shí)，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中使用的FFR應(yīng)用到中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，提出基站和中繼的協(xié)作FFR，降低小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的同頻干擾，提高系統(tǒng)的整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種LTE-A中基于定向天線的中繼系統(tǒng)的頻譜分配方法，該方法既有效利用了定向天線的方向性提高了頻譜效率，又降低了小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的同頻干擾，提聞了系統(tǒng)的性能。
[0006]本發(fā)明提供了一種LTE-A中基于定向天線的中繼系統(tǒng)的頻譜分配方法，該方法的特點(diǎn)在于利用了中繼定向天線的方向性提出基站傳輸鏈路和中繼傳輸鏈路共享頻帶，提高系統(tǒng)的頻譜利用率，并且提出基站和中繼的協(xié)作FFR，降低了小
[0007]區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的同頻干擾，提高了系統(tǒng)的整體性能。該方法的主要步驟如下:
[0008]1.)根據(jù)圖所示的頻譜分配方案，用戶接入不同站點(diǎn)的干擾集合不同，當(dāng)用戶k接入基站 i 的中心用戶組，信干噪比(SignaltolnterferenceplusNoiseRatio, SINR)為,
【權(quán)利要求】
1.一種LTE-A系統(tǒng)中基于定向天線的中繼蜂窩系統(tǒng)，其特征在于，在每一個(gè)六邊形扇區(qū)中配置一個(gè)解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼，所述中繼位于距離基站2/3半徑處，并且每一個(gè)中繼配置兩對(duì)天線，其中一對(duì)為全向天線，用于接收信號(hào)，另外一對(duì)為定向天線，用于發(fā)射信號(hào)；該系統(tǒng)的傳輸協(xié)議為回程鏈路和接入鏈路占用同樣長度的不同時(shí)隙，中繼傳輸鏈路與基站傳輸鏈路共享頻帶。
2.一種在如權(quán)利要求1所述的LTE-A中基于定向天線的中繼蜂窩系統(tǒng)中的聯(lián)合分頻復(fù)用方法，其特點(diǎn)在于，中繼配置了 120度的定向天線用于發(fā)射信號(hào)，所述天線在120度方向內(nèi)發(fā)射電磁波，而在其他方向上發(fā)射電磁波幾乎為O或者很小，中繼定向天線最大增益對(duì)準(zhǔn)所處宏基站及相鄰小區(qū)邊緣；結(jié)合該120度定向中繼配置，中繼傳輸鏈路與基站傳輸鏈路可以共享頻帶。首先將可用頻帶分為中心小區(qū)頻帶和邊緣扇區(qū)頻帶，消除小區(qū)間邊緣用戶的干擾。然后，提出中繼占用邊緣扇區(qū)頻帶，并且根據(jù)中繼所處位置與扇區(qū)頻帶交錯(cuò)開，從而有效提高了頻譜效率的同時(shí)可以控制中繼對(duì)扇區(qū)用戶產(chǎn)生的較嚴(yán) 重干擾，具體包括如下步驟: 1)根據(jù)中繼聯(lián)合分頻復(fù)用方法，用戶接入不同站點(diǎn)的干擾集合不同，當(dāng)用戶k接入基站 i 的中心用戶組，信干噪比 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)為:
【文檔編號(hào)】H04W16/14GK103945392SQ201410198834
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】許威, 趙晶晶 申請(qǐng)人:東南大學(xué)