專利名稱：頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)中分配虛擬小區(qū)資源的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及OFDM移動通信系統(tǒng)中用于管理虛擬小區(qū)(virtual cell)的設(shè)備和方法，具體涉及用于管理虛擬小區(qū)資源的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
一般地，正交頻分復(fù)用(下文稱作“OFDM”)被定義為二維存取技術(shù)，這是時(shí)分接入(time division access，TDA)和頻分接入(frequency division access，F(xiàn)DA)的組合技術(shù)。因此，在OFDM數(shù)據(jù)傳輸中，OFDM碼元分別由相應(yīng)的副載波(或者子信道)來攜帶。
由于子信道的頻譜在保持相互正交的同時(shí)彼此重疊，所以O(shè)FDM具有較高的頻譜效率。由于通過快速傅立葉反變換(IFFT)和快速傅立葉變換(FFT)來實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制/解調(diào)，所以能夠利用有效的數(shù)字設(shè)備來實(shí)現(xiàn)調(diào)制/解調(diào)方案。另外，因?yàn)镺FDM技術(shù)能夠有效對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾，所以對當(dāng)前歐洲數(shù)字廣播傳輸和高速數(shù)據(jù)傳輸比較有效，并且已經(jīng)被采用作為高容量無線通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如IEEE802.11a、IEEE802.16a和IEEE802.16b。
OFDM是一種多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)，它將串行輸入碼元流轉(zhuǎn)換成并行碼元，然后在發(fā)送之前用多個(gè)正交副載波調(diào)制并行碼元。
在20世紀(jì)50年代后期，首先在軍用的高頻率無線通信中應(yīng)用了系統(tǒng)支持MCM。在20世紀(jì)70年代，發(fā)展出其中多個(gè)正交副載波彼此重疊的系統(tǒng)支持OFDM(下文稱為“OFDM系統(tǒng)”)。因?yàn)楸仨殞?shí)現(xiàn)多個(gè)載波中的正交調(diào)制，所以在將OFDM應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)時(shí)存在局限性。然而，隨著1971年Weinstein等人在名稱為“Data Transmission by Frequency-Division Multiplexing Using theDiscrete Fourier Transform”的文章中宣布利用離散傅立葉變換(DFT)能夠有效地執(zhí)行OFDM調(diào)制/解調(diào)，OFDM技術(shù)就已經(jīng)迅速地發(fā)展起來，這篇文章載于IEEE Transactions on Communication，第19卷，第5期，1971年10月，第628-634頁。另外，由于利用保護(hù)間隔(guard interval)和插入循環(huán)前綴保護(hù)間隔(cyclic prefix guard interval)的方法是已知的，就有可能降低多徑衰落(multipath fading)和延遲擴(kuò)展(delay spread)對系統(tǒng)的影響。結(jié)果，OFDM被廣泛應(yīng)用在數(shù)字傳輸技術(shù)中，例如數(shù)字音頻廣播(DAB)、數(shù)字電視(TV)、無線局域網(wǎng)(W-LAN)和無線異步傳輸模式(W-ATM)。也就是說，雖然由于具有較高的硬件復(fù)雜性，OFDM還沒有被廣泛應(yīng)用，但是包含F(xiàn)FT和IFFT的各種數(shù)字信號處理技術(shù)的最近發(fā)展使得實(shí)現(xiàn)OFDM成為可能。與傳統(tǒng)的頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)相類似，OFDM技術(shù)的特征是在保持多個(gè)副載波之間正交性的同時(shí)發(fā)送高速數(shù)據(jù)，從而確保最佳的傳輸效率。另外，OFDM具有較高的頻率效率，并且能夠有效對抗多徑衰落，因此能夠確保高速數(shù)據(jù)傳輸期間的最佳傳輸效率。特別是，由于頻譜彼此重疊，OFDM具有較高的頻率效率，并且能夠有效對抗頻率選擇性衰落和多徑衰落。而且，依據(jù)OFDM，能夠利用保護(hù)間隔降低碼元間干擾(ISI)，并且能夠利用硬件簡單地設(shè)計(jì)均衡器。另外，由于能夠有效對抗脈沖噪聲，OFDM確實(shí)能夠應(yīng)用于通信系統(tǒng)。
具有上述特性的現(xiàn)有OFDM移動通信系統(tǒng)固定分配給用戶的時(shí)間和頻率信道，例如OFDM-TDMA(Time Division Multiple Access，時(shí)分多址)或者OFDM-FDMA(Frequency Division Multiple Access，頻分多址)蜂窩移動通信系統(tǒng)。也就是說，在現(xiàn)有OFDM移動通信系統(tǒng)中，支持OFDM技術(shù)和TDMA或者FDMA技術(shù)的用戶通過TDMA或者FDMA發(fā)送OFDM數(shù)據(jù)。在這種情況中，通過多個(gè)小區(qū)來重用相同的頻帶以便提高頻率效率。頻率復(fù)用的程度由頻率復(fù)用因子來確定。通常，頻率復(fù)用因子為3、4或者7。因此，由于采用固定的信道分配技術(shù)，頻率復(fù)用效率不是很高(頻率復(fù)用因子大于1)，由于頻率選擇性衰落使固定的子信道分配技術(shù)顯示較差的誤碼率(BER)。
除了使用固定信道分配的系統(tǒng)之外，已經(jīng)基于補(bǔ)償干擾影響的方法提出了寬頻帶無線接入技術(shù)，例如分波段多址(band division multiple access，BDMA)技術(shù)和多載波碼分多址技術(shù)。通過由于小區(qū)間隨機(jī)跳頻和擴(kuò)頻技術(shù)而產(chǎn)生的干擾分集效應(yīng)和擴(kuò)頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)干擾均衡。干擾均衡技術(shù)顯示出比固定信道分配技術(shù)例如OFDM-TDMA和固定的OFDM-FDMA等更大的能力。然而，干擾均衡技術(shù)不能利用基站(BS)中的信道信息完全實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，例如多用戶分集和自適應(yīng)資源分配。在頻率效率方面，干擾避免技術(shù)例如動態(tài)信道分配能夠顯示出干擾補(bǔ)償技術(shù)2倍或者3倍的能力。因此，OFDM技術(shù)和動態(tài)子信道分配技術(shù)的組合基于多天線技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制和具有較低復(fù)雜性的干擾避免技術(shù)，能夠在增加頻率效率和系統(tǒng)容量的同時(shí)，顯著降低深度衰落和同信道干擾(CCI)的影響。


圖1說明通常的支持固定OFDM-FDMA的移動通信系統(tǒng)(下文稱為“固定OFDM-FDMA移動通信系統(tǒng)”)中重用每個(gè)小區(qū)的頻率的方法。具體地，圖1說明用于各小區(qū)中的載波頻率的示例，其中由除直接相鄰的小區(qū)以外的其他小區(qū)來重用用于每個(gè)小區(qū)中的載波頻率。因此，在圖1中，頻率復(fù)用因子為3。這里，所分配的帶寬被分成三個(gè)帶寬，并且在每個(gè)小區(qū)中使用決定性的方案例如固定信道分配技術(shù)。
圖2說明固定OFDM-FDMA移動通信系統(tǒng)中每個(gè)小區(qū)的發(fā)送/接收方案。參考圖2，要被發(fā)送給多個(gè)用戶的用戶數(shù)據(jù)User#1、User#2、…、User#K被施加于固定副載波分配器210。固定副載波分配器210給要發(fā)送給每個(gè)用戶的用戶數(shù)據(jù)分配至少一個(gè)固定的副載波(固定副載波分配)。分配至少一個(gè)固定副載波的用戶數(shù)據(jù)被提供給調(diào)制和IFFT變換模塊212，調(diào)制和IFFT變換模塊212通過預(yù)定的調(diào)制方案來調(diào)制用戶數(shù)據(jù)，然后對被調(diào)制的用戶數(shù)據(jù)執(zhí)行IFFT變換。經(jīng)過IFFT變換的用戶數(shù)據(jù)被提供給循環(huán)前綴添加和并行/串行(P/S)轉(zhuǎn)換模塊214，循環(huán)前綴添加和P/S轉(zhuǎn)換模塊214將循環(huán)前綴保護(hù)間隔插入到用戶數(shù)據(jù)中，將并行用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行用戶數(shù)據(jù)流，然后通過發(fā)送天線來發(fā)送用戶數(shù)據(jù)流。
通過接收天線接收經(jīng)過上述過程處理之后的每個(gè)用戶所發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)。所接收的用戶數(shù)據(jù)被提供給循環(huán)前綴消除和串行/并行(S/P)轉(zhuǎn)換模塊220，循環(huán)前綴消除和S/P轉(zhuǎn)換模塊220將所接收的用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行用戶數(shù)據(jù)，并且消除插入到用戶數(shù)據(jù)中的循環(huán)前綴保護(hù)間隔。從循環(huán)前綴消除和S/P轉(zhuǎn)換模塊220中輸出的用戶數(shù)據(jù)被提供給FFT模塊222，F(xiàn)FT模塊222恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)，并且將所恢復(fù)的用戶數(shù)據(jù)提供給解調(diào)器224。解調(diào)器224解調(diào)所恢復(fù)的用戶數(shù)據(jù)，并且生成第K個(gè)用戶數(shù)據(jù)。
在用于結(jié)合圖2所描述的固定OFDM-FDMA移動通信系統(tǒng)的傳統(tǒng)發(fā)送/接收方案中，盡管降低了所需的計(jì)算數(shù)量，但是頻率和功率效率都不高。因此，固定OFDM-FDMA移動通信系統(tǒng)具有下列缺點(diǎn)。
第一，如果特定用戶的一些子信道經(jīng)歷由于固定信道分配的增加而導(dǎo)致的深度衰落或者干擾，則BER性能將會較差。
第二，當(dāng)頻率復(fù)用因子是3時(shí)，頻率效率較低。換句話說，因?yàn)槊總€(gè)小區(qū)的業(yè)務(wù)是獨(dú)立的，與沒有被用戶集中訪問的鄰近小區(qū)不同，用戶集中訪問的小區(qū)可能達(dá)到其可支持業(yè)務(wù)量的極限。在這種情況下，已經(jīng)達(dá)到其可支持業(yè)務(wù)量極限的小區(qū)不能依據(jù)情況借用鄰近小區(qū)中未使用的信道。因此，需要一種基于頻率復(fù)用因子接近于1的自適應(yīng)資源分配算法的無線接入技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種寬頻帶無線OFDM系統(tǒng)的新的無線接入設(shè)備和方法，用于提高蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率效率和功率效率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種蜂窩移動通信系統(tǒng)中的自適應(yīng)資源分配設(shè)備和方法，用于使頻率復(fù)用因子接近于1。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種支持自適應(yīng)資源分配的蜂窩移動通信系統(tǒng)中的設(shè)備和方法，用于利用空間分割和宏傳輸分集(MTD)來改善頻率復(fù)用特性，從而提高性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種寬頻帶無線OFDM蜂窩移動通信系統(tǒng)中的設(shè)備和方法，用于利用多天線和次最優(yōu)自適應(yīng)資源分配算法來抑制空間干擾。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備和方法，能夠通過使用降低和抑止干擾的技術(shù)來提高頻率和功率效率，從而使頻率復(fù)用因子接近于1并且將總發(fā)送功率最小化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備和方法，用于由一個(gè)基站控制器控制形成虛擬小區(qū)的三個(gè)扇區(qū)，并且利用多天線使每個(gè)扇區(qū)中的頻率復(fù)用因子都接近于1。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備和方法，用于利用扇區(qū)天線技術(shù)和聚束技術(shù)來抑制微微小區(qū)和宏小區(qū)中的干擾。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備和方法，用于利用多級次最優(yōu)自適應(yīng)資源分配算法來最小化發(fā)送功率，該算法根據(jù)每個(gè)用戶的子信道數(shù)目和注水(water filling)來給每個(gè)用戶分配比特和功率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用相同的傳輸數(shù)據(jù)和先前利用的均衡方法的宏傳輸分集設(shè)備和方法，以便增強(qiáng)遠(yuǎn)離基站并且發(fā)送和接收弱信號的用戶的性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備和方法，用于將宏傳輸分集應(yīng)用到位于虛擬小區(qū)中的移動終端上來進(jìn)行軟切換。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備和方法，用于在不同用戶能夠占用相同副載波的宏小區(qū)環(huán)境中利用空分多址(SDMA)來提高頻率效率。
依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)中利用扇區(qū)的虛擬小區(qū)管理方法，該移動通信系統(tǒng)包含一種具有每個(gè)都由多個(gè)扇區(qū)組成的小區(qū)的小區(qū)結(jié)構(gòu)，小區(qū)通過至少一個(gè)具有正交性的子信道執(zhí)行與相應(yīng)小區(qū)中的移動終端的數(shù)據(jù)通信。該方法包括下列步驟由構(gòu)成特定小區(qū)的扇區(qū)中的一個(gè)特定扇區(qū)和特定扇區(qū)周圍的其他兩個(gè)小區(qū)的扇區(qū)形成虛擬小區(qū)；通過形成虛擬小區(qū)的三個(gè)基站，將干擾測量值和信道參數(shù)估算值從位于虛擬小區(qū)中的移動終端發(fā)送到控制虛擬小區(qū)的基站控制器，從而在虛擬小區(qū)中分配包含頻率帶寬、初始比特(initial bits)、副載波和精制比特(refined bits)的無線資源；將分配的無線資源發(fā)送到三個(gè)基站，使得基站能夠?qū)⑾嗤淖有诺婪峙浣o位于虛擬小區(qū)中的每個(gè)移動終端；以及通過分配的子信道發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)中用于分配虛擬小區(qū)資源的設(shè)備，該虛擬小區(qū)由構(gòu)成特定小區(qū)的一個(gè)特定扇區(qū)和特定扇區(qū)周圍的其他兩個(gè)小區(qū)的扇區(qū)形成，該移動通信系統(tǒng)包含一種具有每個(gè)都由多個(gè)扇區(qū)組成的小區(qū)的小區(qū)結(jié)構(gòu)，小區(qū)通過至少一個(gè)具有正交性的子信道執(zhí)行與相應(yīng)小區(qū)中的移動終端的數(shù)據(jù)通信。在該設(shè)備中，位于虛擬小區(qū)中的終端將在基站斷電期間測量的干擾信息和利用來自基站的導(dǎo)頻信號所估計(jì)的信道信息發(fā)送給基站，并且根據(jù)來自基站的接入信息執(zhí)行具有至少一個(gè)子信道的解調(diào)?；緦碜砸苿咏K端的干擾信息和信道信息發(fā)送到控制虛擬小區(qū)的基站控制器，接收來自基站控制器的無線分配信息，將接入信息發(fā)送到移動終端，將相同的子信道分配給位于虛擬小區(qū)中的每個(gè)移動終端，然后通過分配的子信道發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。資源分配器根據(jù)通過基站控制器發(fā)送的干擾信息和信道信息，在虛擬小區(qū)中分配頻率帶寬、初始比特、副載波和精制比特，并且通過基站控制器將所分配的無線分配信息發(fā)送到基站。
附圖簡述通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚。
圖1說明傳統(tǒng)的OFDM移動通信系統(tǒng)中的小區(qū)配置；圖2說明傳統(tǒng)的OFDM移動通信系統(tǒng)中的發(fā)送/接收方案；圖3說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的OFDM移動通信系統(tǒng)中的虛擬小區(qū)概念；圖4說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例分布在虛擬小區(qū)中的活動移動終端的示例；圖5說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于在OFDM移動通信系統(tǒng)中進(jìn)行自適應(yīng)資源分配的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖6說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于在OFDM移動通信系統(tǒng)中執(zhí)行考慮傳輸送分集的自適應(yīng)資源分配的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖7說明如圖6中所示的基站控制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖8說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由多個(gè)移動終端重排子信道的方法；圖9說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在虛擬小區(qū)中應(yīng)用傳輸分集的方法；圖10是說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在OFDM移動通信系統(tǒng)中分配虛擬小區(qū)資源的程序流程圖；圖11是說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通過位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端執(zhí)行資源分配的程序流程圖；和圖12是說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通過基站分配虛擬小區(qū)資源的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在下文中參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例。圖中，用相同的標(biāo)號表示相同或者相似的要素，即使它們出現(xiàn)在不同的圖中。在下列描述中，為簡明起見，已經(jīng)省略了對本文包含的已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。
本發(fā)明提供了一種提高分集增益的方法，該方法通過引入虛擬小區(qū)概念以及在小區(qū)中執(zhí)行自適應(yīng)資源分配和空間干擾抑止，以便于方便地管理頻率和容易地執(zhí)行軟切換。另外，本發(fā)明還提出了一種寬頻帶無線OFDM系統(tǒng)的新的無線接入技術(shù)，用于提高頻率效率和功率效率。這里假設(shè)基站預(yù)先知道到移動終端的瞬時(shí)下行鏈路信道特性。在時(shí)分雙工(TDD)模式下，根據(jù)基站接收的上行鏈路信道來測量下行鏈路信道特性，在頻分雙工(FDD)模式下，通過在上行鏈路信道上發(fā)送的反饋信息(FBI)來測量下行鏈路信道的特性。
為了測量下行鏈路信道特性，本發(fā)明提出了虛擬小區(qū)，并且提供了形成虛擬小區(qū)的每個(gè)基站中的自適應(yīng)資源分配算法。
1.虛擬小區(qū)的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明將提出一種由三個(gè)相鄰扇區(qū)組成的虛擬小區(qū)的新概念，全部扇區(qū)由一個(gè)基站控制器控制。分別利用三個(gè)不同的基站形成構(gòu)成虛擬小區(qū)的相鄰扇區(qū)。
圖3說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的OFDM移動通信系統(tǒng)中的虛擬小區(qū)概念。參考圖3，構(gòu)成整個(gè)小區(qū)的每個(gè)小區(qū)對應(yīng)于基站BS#1到BS#12中的特定一個(gè)，各個(gè)小區(qū)分配有不同的頻率資源。例如，基站BS#1的小區(qū)分配了頻率資源 基站BS#2的小區(qū)分配了頻率資源 基站BS#3的小區(qū)分配了頻率資源 將由其相關(guān)基站形成的小區(qū)通過定向天線分成三個(gè)扇區(qū)，給每個(gè)扇區(qū)分配具有正交性的不同頻率資源。例如，由基站BS#1形成的扇區(qū)被分配了頻率資源 和 由基站BS#2形成的扇區(qū)被分配了頻率資源 和 由基站BS#3形成的扇區(qū)被分配了頻率資源 和 在圖3中，通常包含在三個(gè)相鄰小區(qū)中的扇區(qū)被定義為虛擬小區(qū)(見陰影部分)。例如，可以利用基站BS#1的扇區(qū)中與基站BS#2和BS#3相鄰的扇區(qū)(利用頻率資源 )、基站BS#2的扇區(qū)中與基站BS#1和BS#3相鄰的扇區(qū)(利用頻率資源 )和基站BS#3的扇區(qū)中與基站BS#1和BS#2相鄰的扇區(qū)(利用頻率資源 )來實(shí)現(xiàn)虛擬小區(qū)。由管理包含在虛擬小區(qū)中的三個(gè)扇區(qū)的三個(gè)基站來控制虛擬小區(qū)。因此，從與包含在虛擬小區(qū)中的三個(gè)扇區(qū)之中移動終端自身所屬于的那個(gè)扇區(qū)相對應(yīng)的基站，給存在于虛擬小區(qū)中的移動終端分配無線資源。例如，由陰影線表示的虛擬小區(qū)通常由基站BS#1、BS#2、BS#3來控制，位于包含在虛擬小區(qū)中的三個(gè)扇區(qū)之中屬于基站BS#1的扇區(qū)中的移動終端，被從基站BS#1分配無線資源。
通常，在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，因?yàn)榭捎玫念l率帶寬有限，所以只要系統(tǒng)不受從下行鏈路同信道小區(qū)接收的同信道干擾所影響，就復(fù)用頻率以便提高頻率效率。因此，只要系統(tǒng)不受同信道干擾所影響，也可以復(fù)用虛擬小區(qū)的頻率。也就是說，控制虛擬小區(qū)的基站控制器依據(jù)整個(gè)頻率帶寬F的干擾信號的大小和信道條件的反饋信息，將頻率分配給虛擬小區(qū)中的活動移動終端。為了測量虛擬小區(qū)中活動移動終端的同信道干擾，有必要測量從全部相鄰小區(qū)或者構(gòu)成虛擬小區(qū)的基站所發(fā)送的全部下行鏈路信號。要測量干擾信號的基站必須暫停下行鏈路信號的發(fā)送。下行鏈路同信道干擾是在特定時(shí)隙中測量的。當(dāng)如上所述使用虛擬小區(qū)時(shí)，即使在與特定虛擬小區(qū)相鄰的虛擬小區(qū)中，也能夠復(fù)用整個(gè)頻帶。副載波能夠被動態(tài)地分配給獨(dú)立于相鄰虛擬小區(qū)的活動移動終端。在特定的情況中，如果全部扇區(qū)必須支持相同的業(yè)務(wù)，則虛擬小區(qū)中的三個(gè)扇區(qū)同等地分配整個(gè)帶寬，以便只從基站BS#8和BS#9產(chǎn)生CCI。然而，業(yè)務(wù)是在扇區(qū)中不均衡地產(chǎn)生的，并且CCI主要是從基站BS#4和BS#12隨機(jī)接收的。在這樣的情況中，干擾避免技術(shù)降低了全部活動移動終端的CCI。
與頻率復(fù)用因子為3或7的現(xiàn)有FDM小區(qū)方案相反，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多小區(qū)方案具有接近于1的頻率復(fù)用因子。
圖4說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例分布在虛擬小區(qū)中的活動移動終端的示例。如圖4所示，位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端的分布不依照構(gòu)成虛擬小區(qū)的扇區(qū)。也就是說，位于由基站BS#1控制的扇區(qū)中的活動移動終端的分布最高，而位于由基站BS#3控制的扇區(qū)中的活動移動終端的分布最低。為了在整個(gè)頻帶上有效地分配頻率，在活動移動終端的分布相對較低的扇區(qū)中管理的一些無線資源，被分配到活動移動終端的分布相對較高的扇區(qū)的基站中。
為此，必須依據(jù)虛擬小區(qū)中全部活動移動終端的信道特性，由活動移動終端自適應(yīng)地分配移動通信系統(tǒng)的全部帶寬。同時(shí)，在相鄰的虛擬小區(qū)中復(fù)用整個(gè)頻帶。由于多用戶分集，其中存在于多個(gè)基站和移動終端中的全部鏈路的統(tǒng)計(jì)特性和干擾是彼此獨(dú)立的，所以一個(gè)副載波的全部鏈路經(jīng)歷深度衰落或者具有很高CCI的可能性很低。因此，如果給出了信道信息和快速干擾測量信息，就有可能在滿足虛擬小區(qū)中全部活動移動終端的各種業(yè)務(wù)的位速率和所要求的QoS(業(yè)務(wù)質(zhì)量)的情況下，進(jìn)行自適應(yīng)分配資源。這樣，就能夠通過基于干擾避免、自適應(yīng)調(diào)制和功率控制的動態(tài)副載波分配，使頻率復(fù)用因子接近于1，并且確保高功率效率帶來的高頻率效率。
2.虛擬小區(qū)資源分配現(xiàn)在將對采用可選擇資源分配的OFDM技術(shù)進(jìn)行描述。
在如上定義的虛擬小區(qū)中，不使用由于采用多用戶分集和自適應(yīng)調(diào)制而經(jīng)歷深度衰落或者強(qiáng)CCI的副載波。然而，特定副載波不經(jīng)歷虛擬小區(qū)中多個(gè)基站和移動終端之間的深度衰落或者強(qiáng)干擾。這是因?yàn)樗ヂ涞慕y(tǒng)計(jì)特性和干擾的統(tǒng)計(jì)特性相獨(dú)立。因此，在虛擬小區(qū)中，有可能依據(jù)噪聲和干擾的程度，來自適應(yīng)分配全部活動用戶的頻率信道、比特和功率。然而，因?yàn)橥瓿捎糜趦?yōu)化整個(gè)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)算法很困難，所以本發(fā)明限制多級次最優(yōu)自適應(yīng)資源分配算法，以便在一個(gè)獨(dú)立的虛擬小區(qū)中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)副載波分配、比特分配和功率控制。
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于在OFDM移動通信系統(tǒng)中分配虛擬小區(qū)資源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)包含基站發(fā)送機(jī)500、基站接收機(jī)和基站控制器(BSC)520。基站發(fā)送機(jī)500由帶寬分配器502、IFFT模塊504和循環(huán)前綴添加和并行/串行(P/S)轉(zhuǎn)換模塊506構(gòu)成?；窘邮諜C(jī)由串行/并行(S/P)轉(zhuǎn)換和循環(huán)前綴消除模塊532、FFT模塊534、信道組合器536、副載波選擇器538和解調(diào)器540構(gòu)成。
參考圖5，帶寬分配器502接收數(shù)據(jù)User#1到User#K和基站控制器520所發(fā)送的固定副載波分配信息，這些數(shù)據(jù)將被發(fā)送到位于相同虛擬小區(qū)中的每個(gè)活動移動終端，并且根據(jù)固定副載波分配信息將帶寬分配給將被發(fā)送到每個(gè)活動移動終端的數(shù)據(jù)。IFFT模塊504對帶寬分配器502輸出的數(shù)據(jù)執(zhí)行IFFT調(diào)制。循環(huán)前綴添加和P/S轉(zhuǎn)換模塊506將循環(huán)前綴添加到IFFT變換數(shù)據(jù)中，并且將添加了循環(huán)前綴的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)。通過天線510發(fā)送所轉(zhuǎn)換的串行數(shù)據(jù)。
通過天線530接收位于相同虛擬小區(qū)中的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)。S/P轉(zhuǎn)換和循環(huán)前綴消除模塊532將接收的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并且消除添加在轉(zhuǎn)換的并行數(shù)據(jù)中的循環(huán)前綴。FFT模塊534對消除循環(huán)前綴的并行數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT，并且生成恢復(fù)數(shù)據(jù)。信道組合器536依據(jù)信道來組合恢復(fù)數(shù)據(jù)。副載波選擇器538根據(jù)從基站控制器520提供的固定副載波分配信息來選擇副載波。解調(diào)器540根據(jù)從副載波選擇器538提供的所選副載波，對從信道組合器536提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，并且生成用戶數(shù)據(jù)User#K。
然而，位于圖9的陰影區(qū)域中的移動終端將能夠接收來自三個(gè)基站BS#1(900)、BS#2(920)和BS#3(930)的各自的下行鏈路信號，并且對接收的下行鏈路信號執(zhí)行傳輸分集。
圖6說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于OFDM移動通信系統(tǒng)中在支持傳輸分集的同時(shí)分別分配各小區(qū)資源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖6所示的系統(tǒng)并列包含如圖5所示的多個(gè)發(fā)送機(jī)，并且每一個(gè)發(fā)送機(jī)通過其自己的天線發(fā)送下行鏈路信號。圖6中的每個(gè)發(fā)送機(jī)對應(yīng)于形成相同虛擬小區(qū)的三個(gè)基站中的每一個(gè)。該系統(tǒng)還包含調(diào)制參數(shù)/子信道分配器660和信道/干擾信息生成器670。圖6的發(fā)送機(jī)在結(jié)構(gòu)和操作上與圖5的發(fā)送機(jī)相同。圖6的接收機(jī)在結(jié)構(gòu)和操作上也與圖5的接收機(jī)相同。
現(xiàn)在將參考圖6來描述新增加的部件。調(diào)制參數(shù)/子信道分配器660根據(jù)從基站控制器(BSC)600提供的下行鏈路信息來分配調(diào)制參數(shù)和子信道，并且將其輸出提供給副載波選擇器648。信道/干擾信息生成器670根據(jù)從接收機(jī)的信道組合器646提供的信道信息來生成信道和干擾信息，并且將其輸出作為上行鏈路反饋信息(FBI)提供給基站控制器600。
圖7說明圖5和6中的基站控制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖7中，基站控制器包含第一到第三處理器702、704和706和下行鏈路無線資源分配器708。
參考圖7，第一處理器702接收來自信道/干擾信息生成器670的信道/干擾信息，并且根據(jù)信道/干擾信息分配指定副載波的副載波號和初始比特。第二處理器704接收副載波號，并且分配對應(yīng)于副載波號的副載波。第三處理器708接收初始比特和副載波，并且根據(jù)初始比特和副載波分配比特。下行鏈路無線資源分配器708接收所分配的負(fù)載波和比特，并且根據(jù)所分配的負(fù)載波和比特，將無線資源分配給位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端。下行鏈路無限資源分配器708所分配的無線資源的信息，被提供給調(diào)制參數(shù)/子信道分配器660。
2.2虛擬小區(qū)資源分配程序圖10是說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在OFDM移動通信系統(tǒng)中分配虛擬小區(qū)資源的流程圖。參考圖10，在步驟1000中，位于虛擬小區(qū)中的每個(gè)活動移動終端基于來自相鄰基站的下行鏈路信號測量干擾，并且估計(jì)信道參數(shù)?；顒右苿咏K端將干擾測量值和信道參數(shù)估計(jì)值發(fā)送給三個(gè)基站。在步驟1020中，每個(gè)基站從存在于虛擬小區(qū)中的活動移動終端收集干擾測量值和信道參數(shù)估計(jì)值。每個(gè)基站將所收集的干擾測量值和信道參數(shù)估計(jì)值發(fā)送給基站控制器。基站控制器被定義為管理形成虛擬小區(qū)的全部基站的基站控制器。在步驟1040中，從形成虛擬小區(qū)的三個(gè)基站給基站控制器提供信道測量值和信道參數(shù)估計(jì)值，以便對虛擬小區(qū)執(zhí)行自適應(yīng)資源分配。用于對虛擬小區(qū)執(zhí)行自適應(yīng)資源分配的算法被稱為“自適應(yīng)OFDM算法”。
此后，在步驟1060-2到1060-6中，基站控制器通過自適應(yīng)OFDM算法來給虛擬小區(qū)分配資源。也就是說，在步驟1060-2中，基站控制器在虛擬小區(qū)中分配頻率帶寬和初始比特，在步驟1060-4中分配副載波。最后，基站控制器在步驟1060-6中分配精制比特。將在后面對步驟1060-2到1060-6進(jìn)行詳細(xì)描述。能夠通過基站控制器或者本發(fā)明未定義的分離結(jié)構(gòu)來執(zhí)行自適應(yīng)OFDM算法。
如果在步驟1080中通過自適應(yīng)OFDM算法執(zhí)行虛擬小區(qū)的資源分配，則基站控制器將所分配的資源信息和宏傳輸分集(MTD)請求信息發(fā)送給形成虛擬小區(qū)的基站。當(dāng)接收到來自基站控制器的資源信息和宏傳輸分集請求信息時(shí)，在步驟1100中，每個(gè)基站將包括子信道、比特和調(diào)制參數(shù)的所分配的資源信息發(fā)送給位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端。
如果通過上述過程完成了虛擬小區(qū)的資源分配，則在步驟1120中結(jié)束資源分配程序，然后基站和活動移動終端通過所分配的資源開始數(shù)據(jù)傳輸。
圖11是說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端來執(zhí)行資源分配的程序流程圖。參考圖11，在步驟1100中，當(dāng)形成虛擬小區(qū)的基站斷電(power off)期間，活動移動終端測量干擾。在步驟1102中，活動移動終端利用從其相鄰基站接收的導(dǎo)頻來估計(jì)信道。在步驟1104中，活動移動終端將在步驟1100和1102中獲得的信道和干擾信息發(fā)送給形成虛擬小區(qū)的基站，然后等待接入信息。在步驟1106中，活動移動終端從形成虛擬小區(qū)的基站獲得接入信息(或者輔助信息)，然后選擇接入子信道和解調(diào)。
圖12是說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由形成虛擬小區(qū)的基站來執(zhí)行虛擬小區(qū)的資源分配的程序流程圖。參考圖12，在步驟1200中，基站通過斷電來暫停信號傳輸，并且等待來自位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端的信道和干擾信息。當(dāng)接收到信道和干擾信息時(shí)，在步驟1202中，基站將信道和干擾信息發(fā)送給基站控制器。如果通過信道和干擾信息來執(zhí)行資源分配程序，則基站控制器將通過資源分配程序獲得的無線分配信息發(fā)送給基站。然后在步驟1204中，基站接收來自基站控制器的無線分配信息，在步驟1206中確定相應(yīng)的移動終端(或者用戶)是否位于虛擬小區(qū)中請求分集的區(qū)域中。如果移動終端位于請求分集的區(qū)域中，則基站在步驟1208中執(zhí)行宏傳輸分集，然后進(jìn)行到步驟1210。相反，如果沒有請求分集，則基站直接進(jìn)行到步驟1210。在步驟1210中，基站將輔助信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送到位于虛擬小區(qū)中的活動移動終端。
2.3實(shí)施例現(xiàn)在將參考具有K個(gè)用戶和N個(gè)副載波的下行鏈路OFDM系統(tǒng)來描述本發(fā)明的實(shí)施例。用戶能夠以要求的數(shù)據(jù)速率Rk來發(fā)送多媒體數(shù)據(jù)例如音頻和視頻。每個(gè)副載波的帶寬比相關(guān)的信道帶寬更窄，所以在每個(gè)副載波上衰落是平滑的?；灸軌虼_定由全部基站和移動終端形成的鏈路的瞬時(shí)信道特性，直到信道被較慢地改變。在這里假設(shè)形成虛擬小區(qū)的基站中每個(gè)子信道的信道信息包含屏蔽(shadowing)、選擇性衰落和CCI是完全已知的。另外，能夠通過由三個(gè)扇區(qū)的三個(gè)扇行天線通過相同的子信道發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，來容易地實(shí)現(xiàn)虛擬小區(qū)中的宏分集。依據(jù)信道信息將總共N個(gè)子信道選擇性地、自適應(yīng)地分配給虛擬小區(qū)中的K個(gè)活動用戶。一個(gè)用戶能夠占用一個(gè)副載波，并且通過其專用信道將分配信息發(fā)送給移動終端。每個(gè)扇區(qū)滿足每個(gè)用戶所要求的業(yè)務(wù)水平，移動終端從接收的OFDM碼元中提取它們的數(shù)據(jù)。
如上所述，本發(fā)明在滿足每個(gè)扇區(qū)中每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)請求的同時(shí)，能夠最小化虛擬小區(qū)中發(fā)送的總功率。這是全部移動通信系統(tǒng)的目標(biāo)。下面的方程(1)表示必須最小化由存在于虛擬小區(qū)中的全部移動終端所使用的發(fā)送功率的總和。
方程(1)minΣk=1KΣn=1NPk,n]]>Pk=Σn=1Nck,n∀k∈{1,2,......K},Pe,n≤SERk]]>在方程(1)中，在一個(gè)時(shí)隙中，每個(gè)副載波只由一個(gè)移動終端所使用，Pk，n表示第k個(gè)移動終端的第n個(gè)副載波處發(fā)送的功率，ck，n表示MQAM(M元正交調(diào)幅)比特的數(shù)目，Pe，n表示由第k個(gè)移動終端占用的第n個(gè)副載波處的碼元差錯(cuò)率，其滿足所要求的QoS。另外，k表示位于相同虛擬小區(qū)中的活動移動終端的數(shù)目，N表示可用于相同虛擬小區(qū)的副載波的數(shù)目。方程(1)中的第二個(gè)公式表示用于最小化由全部移動終端所使用的發(fā)送功率總和的條件。在第二個(gè)公式中，Pk=Σn=1NCk,n]]>是第一條件，表示全部移動終端的數(shù)據(jù)速率的總和應(yīng)該等于Rk，k∈{1，2，……K}，Pe，n≤SERk是第二條件，表示Pe，n必須小于碼元差錯(cuò)率SERk的。
在這里假設(shè)考慮無編碼傳輸，并且自適應(yīng)MQAM星座(constellation)用于整個(gè)頻帶。尤其是，基于加性高斯白噪聲(AWGN)和高斯近似，在高信號對干擾加噪聲比(SINR)和高信號星座情況下的MQAM傳輸?shù)拇a元差錯(cuò)率(或采用Gray編碼時(shí)的誤碼率)可近似為如方程(2)所表示。也就是說，方程(1)的Pe，n能夠被近似為如方程(2)所表示。
方程(2)Pe,n≈4Q3·SINRk,nMk,n-1]]>在方程(2)中，子信道的碼元差錯(cuò)率與SINR和調(diào)制電平有關(guān)。Mk，n表示由第k個(gè)移動終端占用的第n個(gè)子信道的調(diào)制電平，Q(·)表示標(biāo)準(zhǔn)的概率積分，SINRk，n表示由第k個(gè)移動終端占用的第n個(gè)子信道的SINR。
為了將方程(2)應(yīng)用到下列方程(4)中，本發(fā)明提出的參數(shù)滿足方程(3)。
方程(3)Γk,n=3·SINRk,nMk,n-1=Q-1(Pe,n4)]]>這是因?yàn)镼AM碼元的平均功率依賴于信號星座中兩點(diǎn)之間的最小距離dmin。平均功率能夠被近似地定義為方程(4)Pk,n(ck,n)≈2ck,n-16dk,n2,ck,n∈{2,3,4,5,6}]]>這里，假設(shè)移動到具有高能信道特性(即信道增益和干擾)的子信道的調(diào)制電平存在于4QAM和64QAM之間。另外，在第k個(gè)移動終端的第n個(gè)子信道中，星座上的最小距離dk，n定由以下方程來確定
方程(5)dk,n=2Γk,n2(N0+Ik,n)|Hk,n|2]]>其中，Γk，n來自方程(3)，N0是噪聲功率，Ik，n是干擾功率，Hk，n是信道頻率響應(yīng)。
2.3.1自適應(yīng)OFDM算法在實(shí)際系統(tǒng)中，為了以低復(fù)雜性實(shí)時(shí)地分配副載波、比特和功率，將自適應(yīng)OFDM算法分成下列三個(gè)階段，用于確定每個(gè)用戶的子信道的數(shù)目、對每個(gè)用戶執(zhí)行子信道選擇以及根據(jù)比特和注水來執(zhí)行功率分配聯(lián)合(joint)和最優(yōu)分配。
(1)第一個(gè)階段帶寬分配和初始比特分配在第一個(gè)階段，將描述確定帶寬的過程。在無線環(huán)境中，由于遠(yuǎn)近問題的影響，遠(yuǎn)離基站的用戶獲得比其他用戶更低的SINR。這些用戶需要更高的功率以便發(fā)送與其他用戶所發(fā)送的相同的數(shù)據(jù)。如果將滿足所要求的最小數(shù)據(jù)速率的足夠多的子信道分配給各用戶，最好降低整個(gè)發(fā)送功率，以便將另外的子信道分配給具有低平均SINR的用戶。已經(jīng)證明，如果與子信道分配一起使用平直發(fā)送功率譜密度和調(diào)制電平分配，則與使用子信道分配方法時(shí)相比，降低多用戶OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量是很困難的。例如，假設(shè)第k個(gè)用戶的屏蔽衰落增益(shadow fading gain)被定義為αk，所要求的最小數(shù)據(jù)速率被設(shè)為Rkmin，而且第k個(gè)用戶占用mk個(gè)副載波。因此，在確定第k個(gè)用戶的副載波數(shù)量以后，比特分配被定義如下方程(6) 圖7的第一處理器702需要利用方程(6)來執(zhí)行圖10的步驟1060-2中的初始比特分配。
根據(jù)方程(6)，第k個(gè)用戶(或者移動終端)的平均總發(fā)送功率計(jì)算如下
方程(7) 本發(fā)明旨在確定一組mk，其中k＝1，…，K。下面的方程(8)指示必須根據(jù)方程(6)和方程(7)來分配用于第k個(gè)移動終端的最小發(fā)送功率。
方程(8)minΣk=1KPk,total]]>在方程(8)中，Σk=1Kmk=N]]>和 其中Rmax表示副載波上調(diào)制比特的最大數(shù)目。如果Rmax是6，則能夠通過由下列算法表示的程序來確定用戶之間副載波的最優(yōu)分布。
初始化 WhileΣk=1Kmk<Ndo]]> ml＝m1+1End while上述程序是用于實(shí)現(xiàn)方程(8)的程序，它確定帶寬(圖7中“副載波號”)，并且對應(yīng)于由圖7的第一處理器702執(zhí)行的圖10的步驟1060-2。
(2)第二個(gè)階段副載波分配在第二個(gè)階段，將描述分配副載波和比特的過程。在本發(fā)明中，用于第k個(gè)用戶的第n個(gè)副載波的信道特性參數(shù)Gk，n被定義為方程(9)Gk,n=N0+Ik,n|Hk,n|]]>由方程(9)確定的參數(shù)Gk，n表示用于依據(jù)它們的質(zhì)量來確定信道次序的信道信息。
在如圖6所示重新排列用于順序排列的參數(shù)Gk，n之后，通過 來分配每個(gè)用戶的副載波索引。這里，第l個(gè)副載波在一個(gè)時(shí)隙中只能由一個(gè)用戶所使用。尤其是，通過下列算法來執(zhí)行副載波分配。
初始化Φk＝null k＝1，…，K，和Φ＝null，其中Φ=Uk=1KΦk]]>WhileFork＝1，…，Kif l Φ and m(Φk) mkl∈Φkand l∈Φend ifend forend while這里，m(·)表示陪集中元素的數(shù)目。在副載波分配以后，如方程(6)所表示對比特分配進(jìn)行初始化。
(3)第三階段精制比特分配(宏傳輸分集)此后，通過注水算法來細(xì)分比特分配。第k個(gè)用戶的數(shù)學(xué)最優(yōu)化的精制比特分配能夠表示為方程(10)minΣl∈ΦkPk,l,Rk=Σl∈Φkck,l]]>并且Pe，l≤SERk因?yàn)榻?jīng)過如上所示初始化的比特分配接近于最優(yōu)比特分配，所以能夠通過搜索兩個(gè)副載波來更準(zhǔn)確地執(zhí)行比特分配。在這里，索引被定義為l和l′，其中第k個(gè)移動終端在使用最小發(fā)送功率的同時(shí)執(zhí)行最優(yōu)化比特分配的第一個(gè)條件被表示為方程(11) 如果存在第(l，l′)對，則將1比特子信道l移動到副載波l′，能夠降低第k個(gè)用戶的總發(fā)送功率。第k個(gè)用戶的最優(yōu)化比特分配，即其中第k個(gè)移動終端在使用最小發(fā)送功率的同時(shí)執(zhí)行最優(yōu)化比特分配的第二個(gè)條件，直到滿足下列方程(12)才能夠獲得。
方程(12)ΔPk+‾≥ΔPk-‾]]>
在方程(12)中，ΔPk+‾=minl∈Φk{Pk,l(ck,l+1)-Pk,l(ck,l)},]]>和ΔPk-‾=minl∈Φk{Pk,l(ck,l)-Pk,l(ck,l-1)}]]>有可能直接計(jì)算與方程(5)的傳輸碼元的信號星座上的最短距離相似的最短距離dk，n以便減少基站與移動終端之間的輔助信息。
為了改進(jìn)位于小區(qū)的邊界區(qū)域(虛擬小區(qū)的中心)中的用戶性能，使用了宏傳輸分集技術(shù)，該技術(shù)利用與數(shù)字視頻廣播(DVB)系統(tǒng)中的單頻率網(wǎng)絡(luò)(SFN)相類似的概念，但沒有增加影響其他虛擬小區(qū)的同信道干擾。如果一個(gè)用戶移動到如圖9所示的陰影虛擬小區(qū)的中心，則將減少來自基站的接收功率，除非增加發(fā)送功率。為了滿足所要求的QoS，最好增加一個(gè)基站發(fā)送的功率。如果虛擬小區(qū)中的基站知道接收弱信號的用戶的信道衰落增益，則理論上有可能執(zhí)行預(yù)均衡以便降低基站的接收機(jī)復(fù)雜性。另外，虛擬小區(qū)中的三個(gè)基站有可能發(fā)送具有預(yù)均衡系數(shù)的相同碼元。在頻率域中，接收信號給定為方程(13)Yk,n=αk,n1ρk,n1*|ρk,n1|Xk,n·ρk,n1+αk,n2ρk,n2*|ρk,n2|Xk,n·ρk,n2]]>+αk,n3ρk,n3*|ρk,n3|Xk,n·ρk,n3+Nn+Zk,n]]>在方程(13)中，ρk,ni*|ρk,ni|(i=1,2,3)]]>表示具有方差1和Nn的副載波的預(yù)均衡系數(shù)。另外，Zk，n表示AWGN和同信道干擾，例如N0、Ik，n和用于第k個(gè)用戶的第n個(gè)副載波的每個(gè)方差。換句話說，方程(13)表示利用宏傳輸分集的移動終端的條件(圖10的步驟1080)。
因此，遠(yuǎn)離基站的第k個(gè)用戶的接收SINRk，n定義為方程(14)SINRk,n=Σi=13αki|ρk,ni|·Pk,nN0+Ik,n]]>換句話說，通過方程(14)計(jì)算的SINRk，n表示利用宏傳輸分集的弱移動終端的接收SINR。
當(dāng)不使用宏傳輸分集時(shí)，即使用于具有弱接收信號的用戶的總發(fā)送功率增加三倍，也幾乎不增加相鄰虛擬小區(qū)的同信道干擾。這是因?yàn)樵诶蒙刃刑炀€接收弱信號的用戶處集中了來自三個(gè)扇區(qū)的相同發(fā)送功率。
本發(fā)明具有下列效果。
第一，依據(jù)本發(fā)明的OFDM移動通信系統(tǒng)提高了無線資源效率，并且有助于無線資源的方便管理。換句話說，與其他相鄰小區(qū)相鄰的扇區(qū)構(gòu)成虛擬小區(qū)，并且集中控制虛擬小區(qū)。如果在虛擬小區(qū)中已知瞬時(shí)信道信息，則根據(jù)多級自適應(yīng)資源分配的無線多用戶OFDM接入將獨(dú)立應(yīng)用到虛擬小區(qū)。虛擬小區(qū)中的總發(fā)送功率能夠最小化或者減少影響相鄰虛擬小區(qū)的干擾，并且此時(shí)滿足業(yè)務(wù)請求。因此，基于干擾避免和同信道干擾抑制，本發(fā)明提出的自適應(yīng)OFDM無線接入方法能夠通過使頻率復(fù)用因子接近于1，來確保高功率效率和高頻率效率。另外，扇形天線和聚束技術(shù)能夠用于同信道干擾的抑制，并且通過具有虛擬小區(qū)概念的多小區(qū)結(jié)構(gòu)來提高頻譜效率。
第二，由于本發(fā)明通過來自形成虛擬小區(qū)的三個(gè)基站的相同信道頻率來接收相同信號，所以活動移動終端能夠提高傳輸分集增益。
第三，本發(fā)明能夠通過宏傳輸分集容易地執(zhí)行軟切換。
盡管已經(jīng)參考特定的優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離所附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)中利用扇區(qū)的虛擬小區(qū)管理方法，所述正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)包含一種具有每個(gè)都由多個(gè)扇區(qū)組成的小區(qū)的小區(qū)結(jié)構(gòu)，所述小區(qū)通過至少一個(gè)具有正交性的子信道執(zhí)行與相應(yīng)小區(qū)中的移動終端的數(shù)據(jù)通信，所述方法包括步驟由構(gòu)成特定小區(qū)的扇區(qū)中的一個(gè)特定扇區(qū)和與所述特定扇區(qū)相鄰的其他兩個(gè)小區(qū)的扇區(qū)形成虛擬小區(qū)；由形成所述虛擬小區(qū)的三個(gè)基站，將來自位于所述虛擬小區(qū)中的移動終端的干擾測量值和信道參數(shù)估計(jì)值發(fā)送給控制所述虛擬小區(qū)的基站控制器，從而在所述虛擬小區(qū)中分配至少一個(gè)無線資源；將至少一個(gè)所分配的無線資源發(fā)送給所述三個(gè)基站，以便所述基站將相同的子信道分配給位于所述虛擬小區(qū)中的每個(gè)移動終端；和通過所分配的子信道上發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的虛擬小區(qū)管理方法，其中在所述虛擬小區(qū)可用的整個(gè)頻率帶寬內(nèi)動態(tài)分配所述子信道。
3.如權(quán)利要求2所述的虛擬小區(qū)管理方法，其中在與所述虛擬小區(qū)相鄰的另一個(gè)虛擬小區(qū)中復(fù)用所述整個(gè)頻率帶寬。
4.如權(quán)利要求1所述的虛擬小區(qū)管理方法，還包括如下步驟通過宏傳輸分集接收通過所分配的子信道從所述基站發(fā)送的相同數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的虛擬小區(qū)管理方法，其中至少一個(gè)無線資源包含頻率帶寬、初始比特、副載波和精制比特中的至少一個(gè)。
6.一種正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)中用于分配虛擬小區(qū)的資源的設(shè)備，所述正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)包含一種具有每個(gè)都由多個(gè)扇區(qū)組成的小區(qū)的小區(qū)結(jié)構(gòu)，所述虛擬小區(qū)由構(gòu)成特定小區(qū)的特定扇區(qū)和與所述特定扇區(qū)相鄰的其他兩個(gè)小區(qū)的扇區(qū)形成，所述小區(qū)通過至少一個(gè)具有正交性的子信道執(zhí)行與相應(yīng)小區(qū)中的移動終端的數(shù)據(jù)通信，所述設(shè)備包括移動終端，位于所述虛擬小區(qū)中，用于給基站發(fā)送在所述基站斷電期間測量的干擾信息和利用來自所述基站的導(dǎo)頻信號估計(jì)的信道信息，并且根據(jù)來自所述基站的接入信息執(zhí)行具有至少一個(gè)子信道的解調(diào)；所述基站，用于將來自所述移動終端的干擾信息和信道信息發(fā)送給控制所述虛擬小區(qū)的基站控制器，接收來自所述基站控制器的無線分配信息，將接入信息發(fā)送給所述移動終端，將相同的子信道分配給位于所述虛擬小區(qū)中的每個(gè)移動終端，然后通過所分配的子信道發(fā)送相同的數(shù)據(jù)；和資源分配器，用于根據(jù)通過所述基站控制器發(fā)送的干擾信息和信道信息在所述虛擬小區(qū)中分配無線資源，并且將所分配的無線分配信息通過所述基站控制器發(fā)送給所述基站。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中在所述虛擬小區(qū)可用的整個(gè)頻率帶寬內(nèi)動態(tài)分配所述子信道。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在與所述虛擬小區(qū)相鄰的另一個(gè)虛擬小區(qū)中復(fù)用所述整個(gè)頻率帶寬。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中通過宏傳輸分集來接收通過所分配的子信道從所述基站發(fā)送的相同數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述無線資源包含頻率帶寬、初始比特、副載波和精制比特中的至少一個(gè)。
全文摘要
一種正交頻分復(fù)用移動通信系統(tǒng)中利用扇區(qū)的虛擬小區(qū)管理設(shè)備和方法，該移動通信系統(tǒng)包含一種具有每個(gè)都由多個(gè)扇區(qū)組成的小區(qū)的小區(qū)結(jié)構(gòu)，小區(qū)通過至少一個(gè)具有正交性的子信道執(zhí)行與相應(yīng)小區(qū)中的移動終端的數(shù)據(jù)通信。該方法包括由構(gòu)成特定小區(qū)的扇區(qū)中的一個(gè)特定扇區(qū)和與特定扇區(qū)相鄰的兩個(gè)其他小區(qū)的扇區(qū)形成虛擬小區(qū)；由形成虛擬小區(qū)的三個(gè)基站，將來自虛擬小區(qū)中的移動終端的干擾測量值和信道參數(shù)估計(jì)值發(fā)送給控制虛擬小區(qū)的基站控制器，從而在虛擬小區(qū)中分配包含頻率帶寬、初始比特、副載波和精制比特的無線資源；將所分配的無線資源發(fā)送給三個(gè)基站，以便基站將相同的子信道分配給虛擬小區(qū)中的每個(gè)移動終端；以及通過所分配的子信道發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。
文檔編號H04B7/04GK1501607SQ0316495
公開日2004年6月2日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者李軍強(qiáng), 金映秀, 鄭炳章 申請人:三星電子株式會社