[发明专利]一种频率软复用系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及无线通信领域中的频率复用技术。

背景技术

无线通信系统通常利用地理区域进行区分，无线通信系统中的每个通信区域可以被称为一个小区(cell)，例如蜂窝无线通信系统。

为提高宽带无线通信系统容量和频谱效率，开发出一些多载波技术，其基本思想是将一个宽带载波划分成多个子载波，并在多个子载波上同时传输数据。在应用中，要求子载波的宽度小于系统信道的相干带宽，这样每个子载波上的衰落为平坦衰落，因而能够减少符号间串扰，并且不需要复杂的信道均衡，适合高速数据的传输。多载波技术有多种形式，如正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、多载波CDMA(MC-CDMA，Multicarrier-Code Division Multiple Access)、多载波直接扩展CDMA(MC-DS-CDMA，Multicarrier-Direct Sequence-Code Division Multiple Access)、多音调CDMA(MT-CDMA，Multitone-Code Division Multiple Access)、多载波TDMA(MC-TDMA，Multicarrier-Time Division Multiple Access)、时频域二维扩展、以及在以上基础上的多种扩展技术。

OFDM技术是多载波技术中比较有代表性的一种技术，该技术是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，并且允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波间相互正交，就可从混叠的子载波上分离出数据信号。

为有效利用有限的频谱资源，通信网络通常在不同的地理位置重用频率资源。如图1所示，为一种频率重用因子为1的蜂窝网络频率复用示意图，五角框图表示小区，灰色表示所采用的频率1，如图所示，该蜂窝网络的各个小区都采用同一个频率1传输数据。虽然频率重用因子为1的频率复用方法能很好地利用有限的频谱资源，但对于频率重用因子为1的网络，处在小区边缘的用户终端会受到来自其邻近小区的干扰，因此小区边缘用户终端的信干比会降低，由此，需要采用某些技术改善小区边缘信干比。

而改善小区边缘信干比的最简单的办法就是增加频率复用因子，如图2所示，为一种复用因子为3的蜂窝网络频率复用示意图，将频率划分为三子频率：频率1、2、3，相邻两个小区采用不同的频率。对该蜂窝网络来说，复用因子3可以保证任意两个相邻小区使用的频率都不一样，但其缺点是每个小区只能够使用原来的1/3频率。

因此，为进一步改善频谱利用效率，发展出一种频率软复用技术，其主要思想是：对干扰比较严重的小区边缘地带采用大于1的频率复用因子，而在小区内部则采用的频率复用因子为1。

具体如图3所示，以复用因子为3的例子来说，将多载波系统中的所有子载波按照复用因子为3划分频率，得到三个主频：主频1、2、3，如图3中的条文部分，各个小区得到各自的主频；对某个具体的小区而言，将其所得主频以外的频率作为其副频，比如说，对小区1而言，主频2、3在小区1里面就成副频，主频主要用于小区边缘的通信，副频主要用于小区内部的通信。

为避免图2所示频率复用方法的缺点，通常需要将主频与副频的发射功率要做一些限制，一般是主频的发射功率门限比副频的发射功率门限高。如果主频和副频的发射功率一样，那么软复用就退化成为复用因子为1。另外，从主频和副频的作用区域来看的话，副频的作用区域为0时等价于一般频率复用；副频的作用区域为整个小区时等价于复用因子为1。

与上述频率软复用类似，还可以采用部分频率软复用的方法，来改善频谱利用效率：对干扰比较严重的小区边缘地带采用大于1的频率复用因子，而在小区内部则采用1的频率复用因子。

具体如图4所示，以主频复用因子为3的例子来说明，将多载波系统中的子载波划分为2份：主频和副频。对副频，其复用因子为1；对主频，将主频部分再划分为三个子主频部分：子主频1、2、3，即主频复用因子为3，如图4中的条纹部分，各个小区得到各自的子主频，所有小区采用相同的副频。子主频主要用于小区边缘的通信，副频主要用于小区内部的通信。

不论是采用频率软复用方法，还是采用部分频率软复用方法，频率利用率均比较低，如在频率复用因子为3的频率软复用中，每个小区只能得到1/3的频率为主频，如在频率复用因子为3的部分频率软复用中，每个小区只能得到小于1/3的频率为主频。

发明内容