[发明专利]一种基于自适应多波束天线实现蜂窝小区分层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体是一种基于自适应多波束天线的分层蜂窝小区实现方法。

背景技术

众所周知，蜂窝通信的关键是频率复用。在一个小区内使用的信道可以在其他小区重复使用。但是，只有当小区间的距离很远，使同频干扰在允许的范围内这些信道才能复用。而减小同频复用距离是提高频率利用率和系统容量的最为有效的途径之一。因此，为了获得一个允许的同频干扰，系统设计者首先必须保证同频小区之间的最小距离。目前，为了获得允许的同频干扰采用的方法有两种：(1)缩短同频复用距离，构造更紧密的蜂窝小区(2)利用基站自适应天线技术，构造智能蜂窝小区。

在缩短同频复用距离的方法中又具体包括以下方法：采用扇形分区技术，缩短同频复用距离；采用分层小区结构，缩短同频复用距离；采用同心圆技术，缩短同频复用距离；采用多重频率复用技术，缩短同频复用距离；通过天线波束倾斜，缩短同频复用距离；采用基站自适应天线技术，缩短同频复用距离。上述若干蜂窝小区的设计对提高系统容量起到重要作用，但与此同时，由于受到一些条件的约束而影响同频干扰和越区切换，主要影响分析如下：采用扇区化小区、微蜂窝以及分层蜂窝小区等结构将使得特定面积内的小区数目增多，增加小区间用户的切换次数。微蜂窝以及分层蜂窝小区中小区半径越小，发射功率越难控制，同频干扰和远近效应加强，最终可能导致不能复用。为解决大城市的连续覆盖，需要大量的微蜂窝，投资十分庞大；采用分层结构时，网络结构复杂，增加了频率规划的难度。多重频率复用技术要求有跳频技术的支持，同心圆技术也要求采用特殊的切换算法，而这些都将在一定程度上增加系统的交换开销。多重频率复用技术会受跳频速度的限制，导致话音信道分层数受到制约，降低同频干扰的能力受到限制。天线波束倾斜可能会造成水平面波束上翘，降低同频干扰的能力受到限制。采用自适应天线会受到天线阵元数、尺寸大小的约束，降低同频干扰的能力受到限制。当利用基站自适应天线技术，构造智能蜂窝小区时，由于智能小区需要对移动用户进行跟踪，同样会受到天线阵元数、尺寸大小的约束，降低同频干扰和灵活越区切换的能力受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，设计了一种基于自适应多波束天线的分层蜂窝小区方法实现频率复用。该方法使同频干扰限定在允许的范围内，能够提高频率利用率和系统容量。为缓解移动通信有限频率资源与移动用户数日益增长这一根本性矛盾提供了一种有效的解决方案。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提出一种基于自适应多波束天线的分层蜂窝小区实现方法，该方法包括以下处理步骤：

A.利用基站自适应多波束天线对蜂窝小区进行分层。对基站自适应多波束天线进行垂直面分割，并利用天线俯仰面形成一簇以基站为中心的同心圆，即形成一个n分层的分层小区系统；

B.采用动态信道分配方案，以减小相邻同频小区的干扰。所述动态信道分配方案具体为，同一小区内某一分层优先使用属于自己分层的信道，当某一分层中的信道全部被占用，且同一小区内位于该分层内侧的其他分层中有空闲信道时，可以使用位于其内侧的其他分层中的空闲信道(简称其内分层的信道)，而内分层的信道不能使用位于其外侧分层中的信道(简称其外分层的信道)，即使其外分层的信道中有空闲信道；对于相邻同频小区，两相邻同频区群使用的频率采用逆序信道组分配，并采用信道优先级保证相邻同频区群内的同频复用距离最远。当两个分层同时选择某分层的信道时，拥有信道的自身分层具有优先选择权。当两个相邻同频区群中各分层首先使用相同信道的波束覆盖形成同心圆半径R_i、R_j，满足i+j＝n+1(其中i，j＝1，…，n)。其中，R_i，R_j下标i，j表示小区内各分层从内到外依次排列序号，n表示小区被划分的分层数目。

C.根据小区内总信道数nm和话务量密度λ及其变化，初始选择并动态改变小区各分层半径与分层数。算法模块调用公式：

计算呼叫用户发起的概率由此确定与概率相对应的R_i，即小区各分层半径。

本发明通过设计一种基于自适应多波束天线的分层蜂窝小区使同频干扰限定在允许的范围内，提高了蜂窝移动通信系统的频率利用率和系统容量。为缓解移动通信有限频率资源与移动用户数日益增长这一移动通信发展的根本性矛盾提供了一种有效的解决方案。

附图说明

图1是自适应多波束天线分层蜂窝小区结构示意图

图2是基站多波束天线的第i个波束形成示意图