[发明专利]小区中继系统中的综合子信道和功率分配方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，更具体地，涉及一种在基于正交频分多址的小区中继系统中的综合子信道和功率分配方法和设备，用以提升系统的吞吐量和公平性。

背景技术

随着移动用户数据业务的普及以及未来移动通信系统以视频流为主要卖点，移动运营商面临着提供给用户更好的服务质量和更高的吞吐量。频谱资源的稀缺性使得增大小区密度成为提高频谱利用率、提供更高吞吐量的一个重要手段。然而，基站设备一般都比较昂贵，使用小区中继来替代部分基站成了一个较为理想的解决方案。小区中继系统在3GPP LTE、WWRF和IEEE 802.16等多个组织均得到了重视和研究，其中IEEE 802.16工作组成立了移动多跳中继(16MMR)研究组，该研究组在2006年3月被正式批准为中继任务组802.16j。由于正交频分多址OFDMA的先进性，802.16j中继工作组选择正交频分多址OFDMA作为中继的唯一物理层技术。

为了降低频率复用系统不同中继之间的干扰，传统采用频率规划的方式，即，给相邻的中继分配不同的频率。虽然这种方式能有效地降低干扰，但同时频谱的利用率也随之大大降低。由于频谱资源的稀缺性，移动运营商越来越倾向于采用频率复用因子为1的方案，即，所有的中继都使用所有的授权频段。如前所述，这种方式使得来自相邻中继之间存在较大的干扰。功率分配根据中继和用户的信道状况以及来自其他中继的干扰状况选择合适的发射功率，相比采用相同功率进行发射而言，功率分配能够在很大程度上降低来自相邻中继的干扰。

由于无线信号的多径特性，同一位置接收到的不同频率的信号强弱也存在着一定的差异，这种差异称为频率选择性分集。频率选择性分集造成了多个可用的子信道中，一些子信道要明显好于另外一些子信道。子信道分配目的是合理分配子信道，使得每个用户都能尽可能使用较好的子信道，从而提高整个系统的性能。

在OFDMA的子载波和子信道分配方面，目前有一些研究工作。这些工作中，有些根据接收到的信号的信噪比进行分配，有些根据频率复用因子进行分配。在OFDMA的功率控制方面也有不少的工作，有些工作在不同的子信道之间分配功率，使得系统总体的信噪比达到最优，或者系统的吞吐量达到最大。有些工作通过功率控制来降低多个小区之间的干扰，使得在满足用户信噪比或吞吐量的前提下，系统的总功率达到最小。有些工作把时间划分成一个个的时隙，对于那些干扰较小的时隙进行功率分配，使得对相邻小区的干扰比较小。

目前在包含中继台的小区中，缺乏同时考虑功率分配和子信道分配的解决方案。我们的模拟结果表明，本发明提出的同时考虑两者的解决方案要远优于单独考虑其中一个的解决方案。具体来讲，本发明的解决方案比现有的方案而言能够同时提供较为显著的系统吞吐量和用户公平性增益。

功率分配和子信道分配都是比较有效的增加系统吞吐量、提升公平性的手段。功率分配在满足用户接收信干比的条件下使用尽可能小的发射功率，从而降低对相邻中继的干扰。从整个系统的观点来看，降低中继之间的干扰则意味着系统吞吐量的提升。子信道分配试图给每个用户分配对该用户来说性能较好的信道，从而提升整个系统的性能。本发明将这两种手段良好的融合在一起，比起单独使用任何一个都能获得更好的系统性能。

发明内容

为了克服上述缺陷提出了本发明。本发明的目的是提出一种在基于正交频分多址的小区中继系统中的综合子信道和功率分配方法和设备，用以提升系统的吞吐量和公平性。

为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种在基于正交频分多址的小区中继系统中的综合子信道和功率分配设备，包括：多个用户端，将测量到的每个子信道上的信道增益通过各中继台反馈给基站；各中继台；基站，根据各用户端反馈来的每个子信道上的信道增益，确定每个用户端在每个子信道上的收益功率比；从整个小区的所有用户端和子信道中选择出具有最优收益功率比的用户端和子信道；直到当前的各中继台的分配功率不超过系统总功率限制之前，所述基站根据所选择的具有最优收益功率比的用户端和子信道，逐级地升级各中继台在所选择的子信道上的传输功率和所选择的用户端在所选择的子信道上的调制方式，并更新每个用户端在每个子信道上的收益功率比，以确定最终子信道和功率分配方案。

优选地，所述用户端包括：导频接收模块，接收从中继台发过来导频信号；信道增益计算模块，根据导频接收模块接收到导频信号的强度测量每个子信道上的信道增益；以及反馈模块，将测量到的信道增益反馈给中继台。