Способ и система для распределения частотных ресурсов на основе множества коэффициентов повторного использования частоты в системах сотовой связи

Изобретение относится к технике связи. Технический результат состоит в обеспечении распределения частотного ресурса в сотовой связи. Для этого способ включает в себя этапы деления заданного периода времени на, по меньшей мере, два подпериода времени и образования частотного ресурса посредством применения взаимно различных коэффициентов повторного использования частоты этим подпериодам времени. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил., 3 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе сотовой связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе и способу для распределения частотных ресурсов, исходя из множества коэффициентов многократного использования частот в системе сотовой связи, использующей схему множественного доступа с ортогональным разделением частот (OFDMA).

Описание предшествующего уровня техники

Как правило, в системе сотовой связи одни и те же частотные ресурсы можно использовать в двух зонах, даже когда они расположены на определенном расстоянии друг от друга для достижения рационального и эффективного использования ограниченных частотных ресурсов. Концепция повторного использования частоты будет описана со ссылкой на фиг. 1, на которой изображено схематическое изображение концепции повторного использования частоты в традиционной системе сотовой связи.

Со ссылкой на фиг. 1, частотный ресурс F1, используемый в первой соте 100, имеющей радиус R, можно использовать во второй соте 150, имеющей радиус R, которая расположена от первой соты 100 на расстоянии D. Это называется "повторным использованием частоты".

Коэффициент К повторного использования частоты получают при повторном использовании того же частотного ресурса, то есть той же полосы частот в K сотовых элементах. С увеличением коэффициента повторного использования частоты расстояние D между сотами, использующими тот же частотный ресурс, также увеличивается. Кроме того, волна затухает пропорционально дальности распространения, так что интерференция от использования того же частотного ресурса уменьшается с увеличением коэффициента повторного использования частоты. Количество частот, доступных в одной соте, можно получить делением полной полосы частот на коэффициент К повторного использования частоты, таким образом увеличение коэффициента повторного использования частоты может негативно сказаться на эффективности всей системы. Распределение частотного ресурса в соответствии с коэффициентом К повторного использования частоты будет описано со ссылкой на фиг. с 2A по 2F. На фиг. 2A показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен 3 (K=3). Со ссылкой на фиг. 2A, если коэффициент повторного использования частоты равен 3, каждой из трех сот распределено от всей полосы частот. На фиг. 2B показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен 4 (K=4). Как показано на фиг. 2B, если коэффициент К повторного использования частоты равен 4, каждой из четырех сот распределено от полной полосы частот.

На фиг. 2C показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен 7 (K=7). Если коэффициент К повторного использования частоты равен 7, каждой из семи сот распределено от полной полосы частот.

На фиг. 2D показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен В этом случае, от полной полосы частот распределено каждой группе из трех сот из числа всех девяти сот соответственно, таким образом, коэффициент К повторного использования частоты применим к каждой из девяти сот.

На фиг. 2E показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен Полная полоса частот распределена каждой группе из трех сот из всех двенадцати сот, таким образом, коэффициент К повторного использования частоты применим к каждой из двенадцати сот.

На фиг. 2F показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен Как показано на фиг. 2F, если коэффициент К повторного использования частоты равен от полной полосы частот распределена каждой группе из трех сот из двадцати одной соты, так что коэффициент К повторного использования частоты применим к каждой из двадцати одной соты.

В аналоговой системе сотовой связи, для создания беспроводных линий голосовой связи требуется минимальное отношение сигнал-шум (SNR). Для соответствия SNR определена минимальная дистанция между сотами. Коэффициент повторного использования частоты также определен исходя из SNR.

В цифровой системе сотовой связи, минимальное значение SNR может варьироваться в зависимости от скорости кодирования, исправляющего ошибки примененных в беспроводной линии схемы модуляции и схемы передачи. В частности, в системе связи множественного доступа с кодовым разделением (CDMA) ко всем сотам применяется коэффициент повторного использования частоты, равный 1, принимая в рассмотрение минимальное SNR, емкость системы и конструкцию сети. Так как система связи CDMA применяет ко всем сотам одну и ту же полосу частот, то отличает соты друг от друга процесс кодового расширения/сжатия спектра. В этом способе интерференция соседних сот усреднена, поэтому данные от обслуживающей в настоящий момент соты можно отличить от данных других сот.

Коэффициент повторного использования частоты является важным коэффициентом в системе сотовой пакетной радиосвязи, использующей множественный доступ с ортогональным разделением частот (OFDMA). Как рассмотрено выше, если коэффициент повторного использования частоты K=1, улучшается емкость системы и упрощается конструкция сети. Отношение несущей к помехам и шуму (CINR) сигнала нисходящей линии связи в системе сотовой связи с коэффициентом повторного использования частоты, равным 1, описано ниже со ссылкой на фиг. 3.

На фиг. 3 показано схематическое изображение, иллюстрирующее CINR нисходящей линии связи в системе сотовой связи, использующей коэффициент повторного использования частоты, равный 1. Как показано на фиг. 3, в центральной области 301 соты, прилегающей к базовой станции (BS), интенсивность интерференционного сигнала, имеющего ту же полосу частот от соседних сот, не влияет на интенсивность сигнала нисходящей линии связи, то есть на CINR, так что присутствует относительно высокое CINR. Однако пограничная область 303 соты, удаленная от BS, подвержена значительному влиянию со стороны интерференционного сигнала, имеющего ту же полосу частот от соседних сот, поэтому присутствует относительно низкое CINR.

Когда абонентский терминал (SS) находится в пограничной области 303 соты, если система сотовой связи предоставляет низкую скорость кодирования, исправляющего ошибки, и схему низкоскоростной модуляции, частотная эффективность SS в пограничной области 303 соты может снизиться, даже если SS может нормально принимать пакетные данные от BS.

Для решения описанной выше проблемы, коэффициент К повторного использования частоты устанавливается в K>1. Даже если коэффициент повторного использования частоты установлен в K>1, сигнал может ослабляться пропорционально дальности распространения волны, так что CINR нисходящей линии связи уменьшается в направлении граничной области 303 соты. Однако, поскольку компонент интерференции очень мал, CINR нисходящей линии связи относительно высок, если коэффициент повторного использования частоты установлен в K>1 по сравнению с CINR нисходящей линии связи, когда коэффициент повторного использования частоты равен 1. Это будет подробно описано со ссылкой на фиг. 4.

На фиг. 4 показан график, иллюстрирующий отношение между CINR и расстоянием от BS, когда в системе сотовой связи применен коэффициент повторного использования частоты, равный 1 (K=1) и больший чем 1 (K>1). Как показано на фиг. 4, с увеличением коэффициента повторного использования частоты частотная эффективность в пограничной области соты может улучшиться. Тем не менее, поскольку каждая из сот использует 1/K от всей полосы частот, емкость всей системы уменьшается по сравнению с системой, применяющей коэффициент повторного использования частоты, равный 1.

Сущность изобретения

Таким образом, настоящее изобретение было сделано для решения вышеупомянутых проблем, имевших место в предшествующем уровне техники, и цель настоящего изобретения в предоставлении системы и способа для распределения частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов многократного использования частот в системе сотовой связи OFDMA.

Другой целью настоящего изобретения является предоставление системы и способа для распределения частотного ресурса посредством применения множества коэффициентов повторного использования частоты соответствующих состояниям абонентских терминалов (SS) в системе сотовой связи OFDMA, таким образом, увеличивая емкость системы и улучшая надежность системы.

Для достижения этих целей, по первому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ распределения частотных ресурсов посредством передатчика системы сотовой связи, причем способ включает в себя этапы, на которых заданный период времени разбивается на, по меньшей мере, два подпериода времени; и частотные ресурсы образуются посредством применения различных коэффициентов повторного использования частоты к подпериодам времени.

По второму аспекту настоящего изобретения предоставлен способ распределения частотных ресурсов посредством передатчика системы сотовой связи, причем способ включает в себя этапы, на которых все поднесущие системы сотовой связи разделяются на, по меньшей мере, две группы; каждая из групп разделяется на, по меньшей мере, две подгруппы соответственно числу коэффициентов повторного использования частоты, примененных в системе сотовой связи; причем подгруппы разделяются на наборы подгрупп, соответственно коэффициентам повторного использования частоты; и заданное число поднесущих выбирается из каждой подгруппы наборов подгрупп, таким образом, формируя частотные ресурсы.

По третьему аспекту настоящего изобретения предоставлена система для распределения частотных ресурсов в системе сотовой связи, причем система содержит: передатчик для разделения заданного периода времени на, по меньшей мере, два подпериода времени и формирования частотных ресурсов посредством применения различных коэффициентов повторного использования частоты в подпериоды времени.

По четвертому аспекту настоящего изобретения предоставлена система для распределения частотных ресурсов в системе сотовой связи, причем система содержит: передатчик для разделения всех поднесущих в системе сотовой связи на, по меньшей мере, две группы, разделения каждой группы на, по меньшей мере, две подгруппы соответственно числу коэффициентов повторного использования частоты, примененных в системе сотовой связи, причем подгруппы разделяются на наборы подгрупп соответственно коэффициентам повторного использования частоты, и выбора заданного числа поднесущих из каждой подгруппы из наборов подгрупп, таким образом, формируя частотные ресурсы.

По пятому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ повторного использования частот в заданном периоде времени временной области каждой базовой станции, обеспечивающей соты/сектора, в которых коэффициент К повторного использования определен так, что одна полоса частот повторно используется в K сотах/секторах, причем способ включает в себя этапы применения коэффициента повторного использования, равного 1, в первом периоде времени, который является частью упомянутого заданного периода времени; и применение коэффициента К повторного использования во втором периоде времени, который является оставшейся частью упомянутого заданного периода времени.

Краткое описание чертежей

Указанное выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более видимы из последующего детального описания вместе с сопровождающими чертежами, на которых:

на фиг. 1 показано схематическое изображение, иллюстрирующее концепцию повторного использования частоты в традиционной системе сотовой связи;

на фиг. 2А показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен 3;

на фиг. 2B показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен 4;

на фиг. 2C показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен 7;

на фиг. 2D показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен

на фиг. 2E показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен

на фиг. 2F показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, когда коэффициент К повторного использования частоты равен

на фиг. 3 показано схематическое изображение, иллюстрирующее CNIR нисходящей линии связи в системе сотовой связи, использующей коэффициент повторного использования частоты, равный 1;

на фиг. 4 показан график, иллюстрирующий отношение между CINR и расстоянием от BS, когда в системе сотовой связи применен коэффициент повторного использования частоты, равный 1 (K=1) и больший чем 1 (K>1);

на фиг. 5 показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 6 показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру создания подканала, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 7A показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру создания подканала в системе сотовой связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты, равного 1, по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 7B показано схематическое изображение, иллюстрирующее набор подканалов, показанных на фиг. 7А, распределенный сотам, составляющим систему сотовой связи OFDMA по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 8A показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру создания подканала в системе сотовой связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты K по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 8B показано схематическое изображение, иллюстрирующее группу подканалов, показанных на фиг. 8A, распределенных секторам, составляющим соту в системе сотовой связи OFDMA по варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 9 показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA по первому варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 10 показано схематическое изображение, иллюстрирующее процесс распределения частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA по второму варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 11 показана блок-схема, иллюстрирующая процесс распределения частотных ресурсов, исходя из коэффициентов повторного использования частоты соответственно состоянию каналов терминалов SS в системе сотовой связи OFDMA по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи. В нижеследующем подробном описании, подробное описание включенных сюда известных функций и конфигураций будет пропущено, так как они могут сделать непонятным предмет настоящего изобретения.

На фиг. 5 показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи множественного доступа с ортогональным разделением частот (OFDMA) по варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 5, если абонентский терминал (SS) расположен в центральной области 501 соты, прилегающей к базовой станции (BS), отношение несущей к помехам и шуму (CINR) относительно высоко, поэтому коэффициент повторного использования частоты равен 1. Если SS расположен в пограничной области 503 соты, то коэффициент повторного использования частоты больше чем 1 (K>1) для предотвращения снижения CNIR. Если SS перемещается из пограничной области 503 соты в центральную область 501 соты, то распределенный SS частотный ресурс перестает быть больше чем 1 (K>1) и становится равным 1.

В системах сотовой связи OFDMA, распределение частотного ресурса выполняется в подканальной единице, которая включает в себя, по меньшей мере, одну поднесущую. Способ создания подканала, исходя из множества коэффициентов повторного использования частот в системе сотовой связи OFDMA, описан здесь со ссылкой на фиг. 6.

На фиг. 6 показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру создания подканала на основании множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA по варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 6, если система сотовой связи OFDMA использует N поднесущих, эти N поднесущих разделяются на G групп. Каждая из G групп состоит из S поднесущих, так что удовлетворяется следующее уравнение:

N=SG.

Первый подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G групп. Второй подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G групп, за исключением упомянутой поднесущей, выделенной первому подканалу. Описанную выше процедуру можно повторять, пока все поднесущие из G групп не будут распределены по подканалам. Как результат, создается набор из S подканалов.

Также возможно создание нового набора из S подканалов, имеющих поднесущие, отличные от описанных выше поднесущих, путем варьирования схемы выбора поднесущих. Число наборов из S подканалов, включающих в себя взаимно различные поднесущие, равно Здесь, комбинация поднесущих, образующих подканал, будет названа "комбинацией поднесущих". В последующем описании, набор из подканалов, выбранных из числа наборов из S подканалов, определен как и m-й подканал из набора подканалов определен как Здесь n=[0, и m=[0, S-1]. S подканалов образующие один и тот же набор подканалов, ортогональны друг к другу. Таким образом, поднесущие, образующие каждый из S подканалов, не могут перекрываться друг с другом.

Кроме того, подканалы образующие взаимно различный набор подканалов, выровнены без обеспечения ортогональности между ними. Таким образом, поднесущие, образующие взаимно различные подканалы, могут перекрываться друг с другом. Кроме того, C наборов подканалов выбраны из числа наборов из S подканалов. Здесь, если заданный подканал выбран соответственно из каждого из C наборов подканалов, ряд поднесущих, имеющих признаки перекрытия, может быть однородным. Как результат, общее число поднесущих с признаками перекрытия между двумя наборами подканалов пропорционально числу подканалов. Как результат, набор подканалов создан посредством выбора поднесущих из числа наборов из S подканалов. Благодаря различным схемам можно создать C наборов подканалов с взаимно различными комбинациями поднесущих и поднесущих, представляющих однородные признаки перекрытия.

Ниже будет описан способ управления подканалом в системе сотовой связи OFDMA c коэффициентом повторного использования частоты, равным 1.

Сначала, когда коэффициент повторного использования частоты равен 1, все поднесущие в заданной соте системы сотовой связи OFDMA (все подканалы) можно использовать в соседних каналах.

Если каждая сота использует набор подканалов, имеющий одинаковую комбинацию поднесущих (то есть, если каждая сота использует тот же самый A), интерференция может по-разному происходить в каждом подканале, в зависимости от состояния этого канала. Соответственно, невозможно предсказать состояние канала, когда замеренная в настоящий момент информация о канале применяется в следующий период времени.

Способ создания подканала, когда коэффициент повторного использования частоты равен 1, будет описан ниже со ссылкой на фиг. 7A и фиг. 7B.

На фиг. 7A показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру создания подканала в системе сотовой связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты, равного 1, по варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 7А, если система сотовой связи OFDMA использует N поднесущих, C наборов подканалов можно создать из N поднесущих посредством разнообразных схем выбора поднесущих. На фиг. 7B показано схематическое изображение, иллюстрирующее набор подканалов, соответствующих фиг. 7A, распределенных сотам, образующим систему сотовой связи OFDMA по варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 7B, сотам, образующим систему сотовой связи OFDMA, распределено C наборов A подканалов. Каждый подканал из C наборов A подканалов ортогонален другим подканалам в том же самом наборе подканалов, в то время как относительно подканалов из других наборов подканалов представляет однородные признаки перекрытия. Соответственно, если C наборов A подканалов распределены каждой соте, компонент интерференции с соседними сотами может быть усреднен вследствие однородных признаков перекрытия поднесущих. Таким образом, если число ресурсов, используемых соседними сотами, не менялось, можно сохранить достоверность информации о состоянии канала, измеренную в заданную единицу времени. Таким образом, система сотовой связи OFDMA может эффективно управлять подканалом, на основе коэффициента повторного использования частоты, равного 1.

Тем не менее, несмотря на то, что величина межсотовой интерференции может быть усреднена, CINR может снизиться от компонентов интерференции с соседними сотами. В особенности, CINR значительно снижается в пограничной области соты.

Для обеспечения покрытия беспроводной системы сотовой связи к SS, находящемуся в пограничной области соты, можно применить очень низкоскоростное кодирование, исправляющее ошибки, и схемы модуляции с пониженным порядком модуляции. Тем не менее, очень низкоскоростное кодирование, исправляющее ошибки, и схемы модуляции с пониженным порядком модуляции могут снизить эффективность использования полосы частот и, таким образом, значительно снизить скорость передачи для SS, находящейся в пограничном регионе соты.

Ниже, средняя скорость передачи SS и средняя скорость передачи в соответствии с радиусом соты в системе сотовой связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты, равного 1, будет описана со ссылкой на Таблицу 1. Значения, показанные в Таблице 1, были получены посредством проверки способом моделирования с использованием схемы планирования по круговому алгоритму, в которой для канального окружения приняты во внимание, как долговременное затухание, так и кратковременное затухание. То есть сота/сектор разделен на множество концентрических окружностей, которые не перекрывают друг друга и имеют заданную область. Тогда высчитывается средняя скорость передачи каждого SS, размещенного в каждой из концентрических окружностей. После этого, средняя скорость передачи каждого SS высчитана для получения средней скорости передачи для каждого радиуса (каждой концентрической окружности). В таблице радиус соты упорядочен по возрастанию радиуса соты.

Средняя скорость передачи для каждого радиуса может быть определена как функция скорости передачи каждого SS относительно размера области соты. Средние скорости передачи, показанные в Таблице 1, являются средними значениями скоростей передачи SS, размещенных в концентрических окружностях, которые постепенно уменьшаются, в то время как SS движется по направлению к пограничной области соты или сектора. По этой причине, средняя скорость передачи, соответствующая окружности, имеющей наибольший размер, меньше, чем средняя скорость передачи поблизости от центральной области соты/сектора, вследствие элементов взаимных помех с соседней сотой/сектором системы сотовой связи OFDMA, использующей коэффициент повторного использования частот, равный 1.

Таблица 1
Радиус соты	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,0˜
Средняя скорость SS	1,00	0,90	0,75	0,64	0,50	0,40	0,26	0,23	0,17	0,17	0,13
Средняя скорость для радиуса	0,26	0,60	0,83	0,89	1,00	0,90	0,63	0,49	0,37	0,24	0,25

Как описано выше, принимая во внимание элементы интерференции от соседней соты/сектора, система сотовой связи OFDMA использует коэффициент повторного использования частоты K. Таким образом, использование частотных ресурсов, влияющих на соседнюю соту/сектор, ограничено. Например, система сотовой связи OFDMA с коэффициентом повторного использования частоты K использует K полос частот, каждая из которых отлична от других. В качестве альтернативы, система логически делит поднесущие, входящие в одну полосу частот, на K групп поднесущих.

Процедура создания подканала в системе сотовой связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты K, будет описана ниже со ссылкой на фиг. 8A и 8B.

На фиг. 8A показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру создания подканала в системе сотовой связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты K по варианту осуществления настоящего изобретения. Поднесущие, образующие одну полосу частот, разделены на K групп поднесущих, и коэффициент повторного использования частоты управляется, исходя из K групп поднесущих. На фиг. 8А коэффициент повторного использования частоты равен 3 (K=3).

S подканалов, образующих заданный набор подканалов, разделены на три исключительных группы подканалов, определенных как На фиг. 8B показано схематическое изображение, иллюстрирующее группу поднесущих, таких как показанные на фиг. 8A, распределенных по секторам, образующим соту в сотовой связи OFDMA.

Со ссылкой на фиг. 8B, при коэффициенте повторного использования частоты, равном 3, три группы подканалов распределены каждому сектору соты. В идеальном случае, межсотовая/межсекторная интерференция происходит редко, поэтому средняя скорость передачи SS, находящегося в пограничной области соты или сектора, может увеличиться. Тем не менее, ресурсы, распределенные каждой соте или сектору, уменьшены до 1/3, таким образом, емкость соты или сектора уменьшена.

Средняя скорость передачи в соответствии с радиусом соты в системе связи OFDMA, исходя из коэффициента повторного использования частоты, равного 1 и 3, будет описана ниже со ссылкой на Таблицу 2.

Значения, показанные в Таблице 2, были получены посредством проверки способом моделирования с использованием схемы планирования по круговому алгоритму, в которой для канального окружения приняты во внимание, как долговременное затухание, так и кратковременное затухание. Радиусы соты в таблице упорядочены по возрастанию радиуса соты.

Таблица 2
Радиус соты	0,1	0,2	0.3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,0˜
Коэффициент повторного использования частоты "1"	113	267	378	411	467	428	306	242	181	118	123
Коэффициент повторного использования частоты "3"	90	220	314	320	401	379	326	268	222	152	164

Как может быть видно из Таблицы 2, использование коэффициента повторного использования частоты, равного 3, дает лучшую скорость передачи в пограничной области соты или сектора и худшую скорость передачи в центральной области соты, прилегающей к BS, по сравнению с системой сотовой связи OFDMA, использующей коэффициент повторного использования частоты, равный 1. Это происходит потому, что компонент интерференции от соседней соты или сектора снижается в центральной области по причине медленного замирания. Кроме того, поскольку система сотовой связи OFDMA, применяющая коэффициент повторного использования частоты, равный 3, может использовать 1/3 ресурсов, емкость системы также уменьшается.

Способ применения коэффициентов повторного использования частоты, равных 1 и K, для увеличения эффективности использования полосы частот и емкости системы в системе сотовой связи OFDMA будет описан ниже. Как описано выше со ссылкой на фиг. 5, на SS, расположенные в центральной области соты, действует относительно слабая интерференция. Эти SS, расположенные в центральной области соты, могут работать исходя из коэффициента повторного использования частоты, равного 1. В отличие от этого, SS, расположенные в пограничной области соты, могут работать с K>1 для уменьшения компонента интерференции, действующей на SS со стороны соседней соты или сектора. То есть, если система сотовой связи OFDMA применяет коэффициенты повторного использования частоты 1 и K, интерференцию, действующую на SS со стороны соседней соты/сектора, можно уменьшить в пограничной области соты/сектора и емкость системы можно улучшить в центральной области соты.

Тем не менее, если система сотовой связи OFDMA использует коэффициенты повторного использования частоты 1 и K без их физического различения, получается относительно большая компонента интерференции. В результате, может снизиться CINR SS, имеющего коэффициент повторного использования частоты K, и его работа значительно ухудшится. Для решения описанной выше проблемы, между частотными ресурсами, имеющими взаимно различные коэффициенты повторного использования частоты, обеспечивается ортогональность.

Способ распределения частотных ресурсов, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты, по первому и второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описан ниже. По первому варианту осуществления настоящего изобретения, различные коэффициенты повторного использования частоты применяются к взаимно различным временным областям.

По второму варианту осуществления настоящего изобретения, различные коэффициенты повторного использования частоты применяются к взаимно различным частотным ресурсам.

Сначала, способ распределения частотного ресурса в системе сотовой связи OFDMA, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты, по первому варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 9.

На фиг. 9 показано схематическое изображение, иллюстрирующее распределение частотных ресурсов, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты, в системе сотовой связи OFDMA по первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 9, по схеме распределения частотных ресурсов текущего варианта осуществления, заданная временная область, то есть один кадр 900 разделен на поле 903, использующее коэффициент повторного использования частоты, равный 1, и поле 905, использующее коэффициент повторного использования частоты K в этой временной области. В поле 903, использующем коэффициент повторного использования частоты, равный 1, все соты/секторы системы сотовой связи OFDMA используют взаимно различные наборы подканалов таким образом, что все соты/сектора могут управляться с коэффициентом повторного использования, равным 1. В поле 905, использующем коэффициент повторного использования частоты K, каждая сота/сектор использует тот же самый набор подканалов таким образом, что все соты/сектора могут управляться с коэффициентом повторного использования частоты, равным K. Например, разные наборы подканалов разделены на K исключительных групп, чтобы одна из них могла использоваться.

Процедура распределения частотных ресурсов, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты, в системе сотовой связи OFDMA по второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описана ниже со ссылкой на фиг. 10.

На фиг. 10 показано схематическое изображение, иллюстрирующее процедуру распределения частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты, в системе сотовой связи OFDMA по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг.10, если система сотовой связи OFDMA использует N поднесущих, эти N поднесущих разделяются на G групп. Здесь, каждая из G групп состоит из S поднесущих, так что удовлетворяется следующее уравнение:

N=SG.

Кроме того, каждая из G групп делится на две подгруппы, при этом подгруппы включают в себя S поднесущих и S поднесущих.

Сначала, посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп создается первый подканал. Второй подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп, за исключением упомянутой поднесущей, распределенной в первый подканал. Описанную выше процедуру можно повторить, пока все поднесущие из G подгрупп не будут распределены по подканалам. Как результат, создается набор из S подканалов. Кроме того, как упомянуто выше, также можно посредством варьирования схемы выбора поднесущих создать новый набор A из C подканалов, имеющих поднесущие, отличные от описанных выше. При этом подканалы нового набора A ортогональны друг другу в том же самом наборе подканалов, в то время как относительно подканалов из других наборов подканалов представляют однородные признаки перекрытия. Набор A подканалов распределен по каждой соте/сектору так, что эта сота/сектор может управляться с коэффициентом повторного использования частоты, равным 1.

Затем, посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп, включающих S поднесущих, создается первый подканал. Второй подканал создается посредством выбора одной поднесущей из каждой из G подгрупп, за исключением поднесущей, распределенной в первый подканал. Описанную выше процедуру можно повторить, пока все поднесущие из G подгрупп не будут распределены по подканалам. Как результат, создается набор из S подканалов. Подканалы разделены на K исключительных групп подканалов и распределены каждому из K сот/секторов, так что соты/сектора могут управляться с коэффициентом повторного использования частоты K. Например, поскольку подканалы, использующие коэффициент повторного использования частот, равный 1, и подканалы, использующие коэффициент повторного использования частоты K, включают в себя взаимно различные поднесущие, интерференцию можно предотвратить, даже если коэффициенты повторного использования частоты, равные 1 и K, используются одновременно.

В Таблице 3 показаны результаты проверки способом моделирования выполнения распределения частотного ресурса, исходя из множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA по первому и второму вариантам осуществления настоящего изобретения.

Проверка способом моделирования была выполнена относительно трех секторов и девятнадцати секторов путем применения средней скорости передачи сектора центральной соты к секторам и сотам, в то время как к каждому сектору применялись модель изотропной антенны и реальной антенны. Кроме того, результат проверки способом моделирования был получен при условии коэффициента затухания линии связи, равного 3,8. Проверка способом моделирования была выполнена с однопроходной моделью, принимая во внимание затухание и, кроме того, применяя стандартное отклонение затенения, равное 8 дБ, если затенение представлено.

Когда использован коэффициент повторного использования частоты, равный 3, временной ресурс и частотный ресурс поддерживаются так, что интерференция среди трех секторов сведена к минимуму. Кроме того, коэффициенты повторного использования частоты 1 и 3 распределены в системе сотовой связи OFDMA в равном отношении. То есть участок коэффициента повторного использования частоты, равного 1, идентичен участку коэффициента повторного использования частоты, равного 3, во временной области при S=S, использованной в частотной области.

Таблица 3
	Идеальная антенна	Реальная антенна	R-ANT, Затухание, Затенение
Коэффициент повторного использования частоты "1" (бит/с/Гц)	1,70	1,07	0,97
Коэффициент повторного использования частоты "1", "3" (бит/с/Гц)	1,86	1,19	1,08
Прирост скорости передачи	11,0	11,2	11,1

Как показано в Таблице 3, когда коэффициенты повторного использования частоты, равные 1 и 3, применены в системе сотовой связи OFDMA по первому и второму вариантам осуществления настоящего изобретения, системная производительность возрастает приблизительно на 10%, принимая во внимание среднюю скорость передачи (бит/Гц/с) в каждом секторе, по сравнению с системной производительностью системы сотовой связи OFDMA, использующей только коэффициент повторного использования частоты, равный 1.

Как упомянуто выше, частотные ресурсы с разными коэффициентами повторного использования частоты распределены во время передачи реального пользовательского пакета. Частотный ресурс (символы OFDM или подканалы), имеющий заданный коэффициент повторного использования частоты, распределен для передачи пользовательских пакетов в зависимости от состояния канала приемника. Здесь, состояние канала приемника включает в себя интерференцию в приемнике или параметры, относящиеся к интерференции. Согласно настоящему изобретению состояние канала приемника соотносится с CINR. Так как наибольшая интерференция может возникнуть, когда коэффициент повторного использования частоты равен 1, распределение частотного ресурса может быть выполнено посредством использования CINR по отношению к коэффициенту повторного использования частоты, равному 1. Распределение частотных ресурсов в соответствии с состоянием каналов приемника можно выполнить так, чтобы для передачи пользовательского пакета приемнику, имеющему наибольший CINR, сначала распределялся частотный ресурс с коэффициентом повторного использования частоты, равным 1. В заключение, частотный ресурс с наибольшим коэффициентом повторного использования частоты распределяется для передачи пользовательского пакета приемнику, имеющему наименьший CINR.

На фиг. 11 показана блок-схема, иллюстрирующая процедуру распределения частотного ресурса, являющегося распределенным на основе его коэффициентов повторного использования частоты, соответственно состоянию каналов SS в системе сотовой связи OFDMA по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 11, информация о состоянии канала передается BS по каналу обратной связи от каждого SS (этап S1101), и BS распределяет частотные ресурсы с взаимно различными коэффициентами повторного использования частоты соответственно информации о состоянии каналов SS (этап S1102). Кроме того, BS сортирует SS соответственно частотным ресурсам с различными частотными ресурсами, распределенными по SS для передачи данных на этапе S1102 (этап S1103) и передачи данных к SS посредством включения SS в очередь согласно заданному алгоритму планирования (этап S1104).

Как упомянуто выше, согласно настоящему изобретению, частотные ресурсы распределяются на основании множества коэффициентов повторного использования частоты в системе сотовой связи OFDMA так, чтобы CINR не снижался в пограничной области соты, таким образом, улучшая системную производительность. Кроме того, согласно настоящему изобретению множество коэффициентов повторного использования частоты применяются согласно состояниям каналов SS так, чтобы могла увеличиваться емкость системы и могла улучшаться эксплуатационная надежность.

Несмотря на то, что это изобретение было показано и описано со ссылкой на определенные предпочтительные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нем можно сделать различные изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема изобретения, как определено посредством прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ распределения частотных ресурсов посредством передатчика системы сотовой связи, причем способ включает в себя этапы, на которых осуществляют

разделение передаваемого кадра во временной области на по меньшей мере два подпериода времени; и

распределение частотных ресурсов по приемникам посредством применения различных коэффициентов повторного использования частоты к каждому из упомянутых по меньшей мере двух подпериодов времени.

2. Способ по п.1, в котором распределение частотных ресурсов по приемникам, посредством применения различных коэффициентов повторного использования частоты к каждому из упомянутых по меньшей мере двух подпериодов времени содержит этап, на котором: распределяют упомянутый частотный ресурс приемникам, соответствующим передатчику, путем применения коэффициентов повторного использования частоты согласно переданной по каналу обратной связи от приемников передатчику информации о состоянии каналов.

3. Способ по п.2, в котором при распределении частотного ресурса приемникам, коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую худшее состояние каналов, больше, чем коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую лучшее состояние каналов.

4. Способ распределения частотных ресурсов посредством передатчика системы сотовой связи, причем способ включает в себя этапы, на которых осуществляют

разделение всех поднесущих системы сотовой связи на, по меньшей мере, две группы;

разделение каждой из этих групп на, по меньшей мере, две подгруппы соответственно числу коэффициентов повторного использования частоты, примененных в системе сотовой связи;

разделение этих подгрупп на наборы подгрупп соответственно используемым коэффициентам повторного использования частоты; и выбор определенного числа поднесущих из каждой подгруппы наборов подгрупп, таким образом, распределяя частотные ресурсы по приемникам.

5. Способ по п.4, в котором распределение частотных ресурсов по приемникам содержит этап, на котором: распределяют частотные ресурсы по приемникам, соответствующим передатчику, путем применения коэффициентов повторного использования частоты согласно переданной по каналу обратной связи от приемников передатчику информации о состоянии каналов.

6. Способ по п.5, в котором при распределении частотного ресурса приемникам, коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую худшее состояние каналов, больше, чем коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую лучшее состояние каналов.

7. Система для распределения частотных ресурсов в системе сотовой связи, содержащая

передатчик для разделения передаваемого кадра во временной области на, по меньшей мере, два подпериода времени и распределения частотных ресурсов по приемникам путем применения различных коэффициентов повторного использования частоты к этим подпериодам времени.

8. Система по п.7, которая содержит множество приемников для передачи по каналу обратной связи информации о состоянии их каналов передатчику.

9. Система по п.8, в которой передатчик распределяет приемникам частотные ресурсы посредством применения коэффициентов повторного использования частоты согласно переданной по каналу обратной связи от приемников передатчику информации о состоянии каналов.

10. Система по п.9, в которой коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую худшее состояние каналов, больше, чем коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую лучшее состояние каналов посредством передатчика.

11. Система для распределения частотных ресурсов в системе сотовой связи, содержащая

передатчик для разделения всех поднесущих системы сотовой связи на, по меньшей мере, две группы, разделения каждой из этих групп на, по меньшей мере, две подгруппы соответственно числу коэффициентов повторного использования частоты, примененных в системе сотовой связи, разделения этих подгрупп на наборы подгрупп соответственно используемым коэффициентам повторного использования частоты, и выбора заданного числа поднесущих из каждой подгруппы наборов подгрупп, таким образом, распределяя частотные ресурсы по приемникам.

12. Система по п.11, которая дополнительно содержит множество приемников для передачи по каналу обратной связи информации о состоянии их каналов передатчику.

13. Система по п.12, в которой передатчик распределяет приемникам частотные ресурсы посредством применения коэффициентов повторного использования частоты согласно переданной по каналу обратной связи от приемников передатчику информации о состоянии каналов.

14. Система по п.13, в которой коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую худшее состояние каналов, больше, чем коэффициент повторного использования частоты, примененный к частотному ресурсу, распределенному приемникам, имеющим информацию о состоянии каналов, отражающую лучшее состояние каналов посредством передатчика.

15. Способ повторного использования частоты в заданном периоде времени временной области каждой базовой станции, обеспечивающей соты/сектора, в котором коэффициент К повторного использования частоты определен так, что одна полоса частот повторно используется в К сотах/секторах, содержащий этапы

применения коэффициента повторного использования частоты, равного 1, в первом периоде времени, который является частью упомянутого заданного периода времени; и

применения коэффициента К повторного использования частоты во втором периоде времени, который является оставшейся частью упомянутого заданного периода времени.