一种蜂窝系统的信道资源分配方法及装置

摘要

本发明公开了一种蜂窝系统的信道资源分配方法及装置，其中，方法包括：步骤一，将蜂窝系统小区的每个扇区内的信道资源按频谱分成多份，并且使每份信道资源具有用于决定使用先后顺序的优先级；步骤二，在存在同频干扰的各小区的扇区内，通过设定所述优先级，使存在同频干扰的各扇区优先采用与干扰小区不同频率的信道资源。本发明将扇区内的信道资源进行了细分，有效避免了同频干扰。信道资源的优先级为预先设定，并固化在小区扇区的配置中，无需实时运算，方法简便易行，成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信蜂窝组网技术，特别是涉及一种蜂窝系统的信道资源分配方法及装置。

背景技术

对于移动通信网络，长期以来人们一直采用蜂窝结构进行小区组网。对于蜂窝组网，目前有多种方案，主要包括动态组网和静态组网，动态组网是根据各小区的负载情况和干扰情况，动态地在各小区间分配频率资源，动态组网技术复杂度很高，成本也很高。静态组网比较有代表性的是：软频率复用组网、中心复用为1和边缘复用为3组网、三扇区组网等，目前对于三扇区组网方案的研究较多，且应用较广。虽然采用三扇区的组网方案性能较好，但是其同频干扰仍然较大，对于系统性能仍有较大的提升空间。

现有的改善扇区间同频干扰的技术可参考美国专利US2006148484(Cellplanning methods and apparatus，and networks configured based on same)，该专利在不同扇区之间使用不同的极化天线，通过这种方式来解决同频干扰问题，这种方法对对网络硬件改动较大，实现起来比较复杂，成本较高。并且，现有的各种组网方案也一般都只是考虑小区或者扇区之间的资源分配，很少考虑进一步细化扇区内部的资源分配以降低同频干扰。

对于扇区内部的资源细化，现在出现了如下技术：将系统频带划分为帧，又将帧划分为子频带，将子频带按时间轴划分为优选和标准的分配区域，使得分配给不同小区扇区的相同子频带的优选分配区域彼此不重叠，以降低同频干扰的技术方案；此外，还出现了：通过以干扰量为标准调整各扇区中信道的分配，有效地降低同频干扰的技术方案。而这些技术方案不论采用时域细分资源还是以干扰量为标准细分资源，都需要较大的计算量，比较复杂，实现起来比较困难。因此，需要提出一种计算量小、简便易行的资源分配方法，来对扇区的内部资源进行细分，以降低小区间的同频干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜂窝系统中的信道资源分配方法及装置，解决现有技术在对扇区内的资源进行细分的过程中需要较大的计算量，过程复杂，不能简便有效的降低同频干扰的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种蜂窝系统的信道资源分配方法，其中于，包括如下步骤：步骤一，将蜂窝系统小区的每个扇区内的信道资源按频谱分成多份，并且使每份信道资源具有用于决定使用先后顺序的优先级；步骤二，在存在同频干扰的各小区的扇区内，通过设定所述优先级，使存在同频干扰的各扇区能够最大程度地避免使用相同频率的信道资源，从而减少同频干扰源的数目和干扰强度。

上述的方法，其中，所述步骤二包括：将与干扰小区的优先级高的信道资源同频的信道资源设置为本小区优先级低的信道资源；将与干扰小区的优先级低的信道资源同频的信道资源设置为本小区优先级高的信道资源。

上述的方法，其中，所述优先级划分为三级。

上述的方法，其中，所述优先级为预先设定并在信道资源的使用过程中保持不变。

为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种蜂窝系统中的信道资源分配装置，其中，包括：信道资源分配模块，用于将蜂窝系统小区的每个扇区内的信道资源按频谱分成多份，并且使每份信道资源具有用于决定使用先后顺序的优先级；优先级设定模块，用于在存在同频干扰的各小区的扇区内，通过设定所述优先级使存在同频干扰的各扇区优先采用与干扰小区不同频率的信道资源。

上述的装置，其中，所述蜂窝系统为三扇区组网的蜂窝系统。

上述的装置，其中，所述优先级设定模块预先设定所述优先级，并且设定后的所述优先级在信道资源的使用过程中保持不变。

上述的装置，其中，所述优先级设定模块将优先级划分为三级。

本发明的优点在于：

1)通过将信道资源按照频率分为多份，并设定优先级，使存在同频干扰的各小区优先采用与干扰小区不同频率的信道资源，有效避免了同频干扰。

2)可设定多个优先级，从而根据不同的需要把资源进行不同程度的细分，适应性强。

3)信道资源的优先级为预先设定，并固化在小区扇区的配置中，无需实时运算，方法简便易行，成本低廉。

4)只要小区资源具有余量，就可以尽量错开干扰小区之间所采用的资源频率，而且因为通常小区配置的资源都会具有余量，因此本发明方法应用广泛、效果显著。

附图说明

图1为传统三扇区组网方案的干扰情况分布图；

图2为本发明提供的将扇区内的信道资源分成具有不同优先级的多份的示意图；

图3为在负载1/3情况下本发明方法组网的干扰分布图；

图4为在负载2/3情况下本发明方法组网的干扰分布图；

图5为系统在不同负载分布情况下的性能增益。

具体实施方式

下面结合传统的三扇区方案来详细地说明本发明的实施方式。

图1为传统三扇区组网方案的干扰情况分布图，以19个小区为例进行分析，如图所示，图中填充部分表示三扇区结构中与参考扇区100的信道资源频率相同的扇区，在这种架构中，同频信道干扰是制约系统吞吐量的一个重要因素。对扇区100进行干扰分析，可以看出：因为天线具有方向性，相对于扇区100来说，总共存在位于其左侧的七个干扰源，其中对其干扰最强的是距离最近的格子填充的两个扇区102、103，其次是斜线填充的五个扇区101、104至107。

本发明应用在三扇区组网方案后，首先将一个扇区内的信道资源按频率分成三部分：信道资源1、信道资源2和信道资源3，每部分都具有自己的优先级，如图2所示，为将扇区内的信道资源分成具有不同优先级的多份的示意图，在图2中，如果信道资源1的优先级选择为第三，信道资源2的优先级选择为第二，信道资源3的优先级选择为第一，那么，扇区就会按照信道资源3、信道资源2、信道资源1的顺序来使用信道资源了，该使用顺序记为(3，2，1)。同理，对于使用顺序记为(1，2，3)的扇区，调度信道资源的时候优先使用高优先级的信道资源1，随着负载增大，当高优先级信道资源用完，可以继续使用低优先级的信道资源2或者信道资源3，但是必须按照预先定义的优先级顺序使用。按照这种方式，在每个扇区内的信道资源根据不同的优先级可以有多种不同的使用顺序。

在图3和图4的实施例中，本发明选择了三种使用顺序即{(1，2，3)，(2，3，1)，(3，1，2)}来设置各扇区内的信道资源，其中，扇区100选择为(1，2，3)，扇区101、104、106选择为(1，2，3)，扇区102、107选择为(2，3，1)，扇区103选择为(3，1，2)。

如果所有扇区内的负载都小于等于1/3，则各扇区内优先使用的信道资源如图3所示，扇区100选择信道资源1，距离扇区100最近的两个小区102、103不会最先选择信道资源1，而是分别选择了信道资源2和信道资源3，避免了与扇区100的同频干扰。

对图3进行分析，可以看出，对扇区100产生干扰的是扇区101、106、104，同图1对比可以看出，这是图1中干扰最弱的几个扇区，而图1中干扰最强的扇区102、103由于进行了频谱优先级规划，不再是同频干扰源，由此可以看出本发明使用基于优先级的信道分配方法能够大大减少干扰源的数目，由图1中的七个降为了图3中的三个(减少了两个强干扰源扇区102、103和两个弱干扰源扇区105、107)，所以，本发明方法在负载较轻的情况下可以大大降低同频干扰。

当负载进一步增大的时候，各扇区在用完高优先级信道资源后，继续使用低优先级的信道资源。如图4所示，为所有扇区负载为2/3的情况下，对扇区100的干扰源分析，这里只分析在负载为2/3情况下相对信道资源1的同频干扰情况，由图4可以看出，相对信道资源1，距离近的强干扰源由图1中的两个(扇区102、103)降为了图4中的一个(扇区103)，弱干扰源由图1中的五个降为了图4中的四个(扇区101、105、106、104)。相对负载为1/3的图3，增加了一个强干扰源和一个弱干扰源，但是同频干扰也大大低于图1的传统三扇区结构。区此，从统计的角度可以确知，只要不是满载，本发明的信道资源分配方法就可以降低很大一部分干扰。

因此，通过图3图4可知，本发明方法能够达成以下效果：

当小区负载小于等于1/3时，能够大大降低同频干扰；

即使负载超过1/3小于1的情况下，本发明方法相对传统三扇区方案仍然能够降低整体的同频干扰；

当负载不均衡，即有的小区满载，有的小区轻载的情况下，结合使用功率控制和本发明方法仍可以减少同频干扰，提高系统容量。

此外，本发明中的优先级并非局限于三级，本发明中的信道资源是可以根据需要分为更多份的，优先级也与信道资源的份数相对应，本领域的人员完全可以根据以上的将信道资源和优先级分为三份的情况来类推并实施分为多份的情况，其效果会更为明显。

以下，是对本发明方法进行数值仿真的过程。

仿真条件：系统中有19个小区，系统带宽为10M，仿真结果为一个小区的平均吞吐量。

由于系统在实际中总需要预留一定的带宽，因此我们这里仿真分析的时候考虑系统在非满载(系统中2/3负载和1/3负载不同分布)情况本发明方法的性能增益。图5为系统中各小区在不同的负载分布情况下的性能增益。

其中，2/3负载分布因子分别为[1/7 1/6 1/5 1/4 1/3 1/2 1]，括号中的系数表示系统中2/3负载的分布情况，例如系数1/7表示系统(全部19个小区)当中有1/7的小区负载为2/3，其余6/7的小区负载为1/3，同理1/6表示系统(19个小区)当中有1/6的小区负载为2/3，其余5/6的小区负载为1/3，其余系数含义可类推。

由图5可以看出，当系统中小区负载为2/3的小区数为1/7(图中横轴的0.14)，即1/3负载小区数为6/7时，采用本发明方法的系统(图中位于上方的折线)与传统方案(图中位于下方的折线)相比吞吐量的增益很大，大约1.2M的增益；当系统负载增大即负载为2/3的小区数增多时，基于信道资源优先级方案的性能增益降低，但是，只要系统仍然有剩余带宽，即有低优先级的信道资源没有使用，本发明方法就有一定的性能增益，即在同样的带宽情况下，本发明方法能够支持的用户数更多或者业务速率更高。

由上可知，本发明具有如下优点：

1)通过将信道资源按照频率分为多份，并设定优先级，使存在同频干扰的各小区优先采用与干扰小区不同频率的信道资源，有效避免了同频干扰。

2)可设定多个优先级，从而根据不同的需要把资源进行不同程度的细分，适应性强。

3)信道资源的优先级为预先设定，并固化在小区扇区的配置中，无需实时运算，方法简便易行，成本低廉。

4)只要小区资源具有余量，就可以尽量错开干扰小区之间所采用的资源频率，而且因为通常小区配置的资源都会具有余量，因此本发明方法应用广泛、效果显著。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。