面向lte-a的中繼定向配置聯合分頻復用方法
【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合分頻復用方法。該方法主要是利用定向天線的方向性，提高系統的頻譜利用率，根據中繼定向天線的方向和角度配置聯合頻譜分配方案，降低小區(qū)內和小區(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，為了拓展網絡覆蓋，提高小區(qū)系統吞吐量引入中繼技術，但是同時帶來了資源分配、復雜的干擾結構等問題。本發(fā)明為中繼配置固定方位角的120度定向天線，引入中繼的同時可以控制中繼站對宏基站服務用戶的干擾；根據前面頻帶劃分，提出中繼聯合分頻復用方法，從而有效提高了頻譜效率的同時可以控制中繼對扇區(qū)用戶產生的較嚴重干擾。
【專利說明】面向LTE-A的中繼定向配置聯合分頻復用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術領域】，主要涉及LTE-A中的基于定向天線的中繼蜂窩系統的頻譜分配。
【背景技術】
[0002]由于頻譜資源日益緊缺，系統容量尤其是小區(qū)邊緣的系統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絡結構，即多跳中繼蜂窩網絡。中繼技術的引入擴大了小區(qū)覆蓋面積，為小區(qū)中陰影衰落嚴重的地區(qū)以及覆蓋的死角提供了服務，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維成本。中繼技術早在GSM時期就曾被考慮過加入網絡中，早起的中繼只是簡單的起到信號放大的作用，將接收到的信號不經任何處理直接放大并在此發(fā)送出去。這種方法的缺點在于在放大信號的同時也放大了噪聲，造成了很強的干擾，因此這種中繼并沒有被采用。隨著LTE-A對系統性能需求的提高，一種解碼轉發(fā)中繼引起了人們的關注。它將接收到的信號進行解調和解碼，然后重新編碼后轉發(fā)給用戶，因此不存在噪聲積累的問題。
[0003]在傳統的蜂窩網絡中，頻率復用技術自第一代移動通信系統GSM就開始使用，是一種有效的消除小區(qū)間和小區(qū)內的同頻干擾的方法。最近，隨著LTE的快速發(fā)展，提出了幾種有效的頻率復用方法，包括分數頻率復用(Fractional frequencyreuse,FFR)、部分頻率復用(Partialfrequencyreuse, PFR)和軟頻率復用(Softfrequencyreuse, SFR),特別是一種三小區(qū)協作的固定FFR。但是在中繼蜂窩網絡中，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，但是同時也使得網絡結構更加復雜、帶來了更加復雜的干擾。在中繼網絡中，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對基站傳輸鏈路造成嚴重的干擾，從而影響系統的性能，因此頻譜如何分配成為了一個重要的問題。
[0004]目前，已經有很多種中繼系統的頻譜分配方案，為了抑制中繼干擾的產生，考慮用時分復用的方式將直達鏈路、回程鏈路和接入鏈路用時隙分開，但這種時分復用的方式會降低時間資源的利用率，降低系統的吞吐率；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，但是將會減少系統實際可用的頻率資源，造成系統的性能下降；如果基站和中繼的頻率資源共享，將會帶來嚴重的干擾，造成系統性能下降。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天線，一對全向天線用來接收信號，一對120度定向天線用來發(fā)射信號，利用定向天線的方向性降低中繼傳輸鏈路對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，將傳統網絡中使用的FFR應用到中繼蜂窩網絡中，提出基站和中繼的協作FFR，降低小區(qū)間和小區(qū)內的同頻干擾，提高系統的整體性能。

【發(fā)明內容】
[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)內的同頻干擾，提聞了系統的性能。
[0006]本發(fā)明提供了一種LTE-A中基于定向天線的中繼系統的頻譜分配方法，該方法的特點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，提高系統的頻譜利用率，并且提出基站和中繼的協作FFR，降低了小
[0007]區(qū)間和小區(qū)內的同頻干擾，提高了系統的整體性能。該方法的主要步驟如下:
[0008]1.)根據圖所示的頻譜分配方案，用戶接入不同站點的干擾集合不同，當用戶k接入基站 i 的中心用戶組，信干噪比(SignaltolnterferenceplusNoiseRatio, SINR)為,
【權利要求】
1.一種LTE-A系統中基于定向天線的中繼蜂窩系統，其特征在于，在每一個六邊形扇區(qū)中配置一個解碼轉發(fā)中繼，所述中繼位于距離基站2/3半徑處，并且每一個中繼配置兩對天線，其中一對為全向天線，用于接收信號，另外一對為定向天線，用于發(fā)射信號；該系統的傳輸協議為回程鏈路和接入鏈路占用同樣長度的不同時隙，中繼傳輸鏈路與基站傳輸鏈路共享頻帶。
2.一種在如權利要求1所述的LTE-A中基于定向天線的中繼蜂窩系統中的聯合分頻復用方法，其特點在于，中繼配置了 120度的定向天線用于發(fā)射信號，所述天線在120度方向內發(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準所處宏基站及相鄰小區(qū)邊緣；結合該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，并且根據中繼所處位置與扇區(qū)頻帶交錯開，從而有效提高了頻譜效率的同時可以控制中繼對扇區(qū)用戶產生的較嚴 重干擾，具體包括如下步驟: 1)根據中繼聯合分頻復用方法，用戶接入不同站點的干擾集合不同，當用戶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】H04W16/14GK103945392SQ201410198834
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】許威, 趙晶晶 申請人:東南大學