[发明专利]一种正交频分多址接入中继蜂窝系统的干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于正交频分多址接入(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access，OFDMA)蜂窝移动通信技术领域，特别涉及OFDMA中继蜂窝系统的干扰抑制方法。

背景技术

OFDMA蜂窝系统中引入固定中继站(Fixed Relay Station，FRS)可以有效增强蜂窝边缘移动用户(Mobile Station，MS)的信号与干扰和噪声比(SINR，Signal to Interference plus Noise Ratio，下称信干噪比)，进而提高其可达数据速率。现有技术方案中的固定中继站都使用全向天线，会对其周围360度范围内的同频站点造成干扰。《美国电子与电气工程师协会通信杂志》(IEEE Communications Magazine，Volume 47，No.4，2009，pp.74-81)中提到，OFDMA蜂窝系统中主要有干扰协调、干扰消除和基站间协作等干扰抑制技术。其中，干扰协调技术需要一个中心控制单元来控制系统中所有的基站；干扰消除技术需要接收端对干扰进行较为准确的估计、恢复，然后将干扰从接收信号中减去；基站间协作技术则存在难以克服的时间同步问题。上述干扰抑制技术的复杂度都较高，而OFDMA中继蜂窝系统中引入固定中继站将使上述干扰抑制技术的实现变得更加复杂。

目前，无线通信频率资源非常稀缺，需要提高资源利用效率。固定中继站需要使用一定数量的数据子载波，在基站与移动用户之间转发数据，除必要的信令数据外，固定中继站不产生其它数据。现有技术方案一般直接从系统数据子载波集中划出一部分给固定中继站使用，这使得基站可用的数据子载波数减少。《美国电气电子工程师协会组织的通信国际会议》(IEEE International Conference on Communications，2007，pp4587-4591)提出的一种固定中继站复用同一蜂窝内基站的子载波的方法，在一定程度上缓解了子载波资源紧张的问题，但该方法中基站和固定中继站都使用全向天线，会导致较为严重的同频干扰，降低系统性能。

发明内容

本发明提出一种正交频分多址接入中继蜂窝系统的干扰抑制方法，能有效抑制蜂窝系统内的同频干扰，提高边缘移动用户的信干噪比和系统的频谱效率。

本发明正交频分多址接入中继蜂窝系统的干扰抑制方法，包括：置于蜂窝中心的基站使用水平面内等间隔分布的3～10个相同扇区天线对蜂窝进行覆盖，蜂窝各扇区的对称轴上都放置一个固定中继站，它们结构相同且到基站的距离都相等；将系统数据子载波集划分为与基站扇区天线相同数目的正交的子集，分别分配给该基站各扇区天线使用；其特征在于：各固定中继站分别复用顺时针方向上与之成最大夹角且该夹角不超过180度的基站扇区的子载波子集，使用一个最大辐射方向对准基站的窄波束扇区天线与基站通信，采用水平面内等间隔分布的2～6个相同扇区天线进行覆盖且使基站位于两个相邻扇区天线最大辐射方向所成夹角的角平分线上。

蜂窝通信系统中，基站通常使用水平面内均匀分布的几个相同扇区天线来覆盖整个蜂窝。基站使用几个扇区天线进行覆盖，其对应的扇区天线类型就是几扇区天线。考虑到实际效果和工程可行性，本发明中只考虑基站的扇区数为3～10，固定中继站扇区数为2～6的情形。本发明中，基站采用3～10个相同扇区天线进行覆盖，对应的扇区天线类型为三～十扇区天线，固定中继站采用2～6个相同扇区天线进行覆盖，对应的扇区天线类型为二～六扇区天线。

本发明由于采取了固定中继站复用所在蜂窝基站某扇区的子载波，使用一个窄波束扇区天线与基站通信，以及扇区化覆盖的干扰抑制方法，这种通过物理方法将干扰限制在所属扇区范围内的做法，与现有的干扰协调、干扰消除、基站间协作等通过复杂的无线资源调度和信号处理进行干扰抑制的技术相比，降低了基站的计算复杂度，具有实现简单、同频干扰小、边缘移动用户信干噪比高以及系统频谱效率高的优点。

附图说明

图1是基站采用6个扇区天线覆盖、固定中继站采用3个扇区天线覆盖时，蜂窝中基站扇区天线主波瓣、固定中继站扇区天线主波瓣以及固定中继站与基站通信的窄波束扇区天线主波瓣分布示意图。

图2是基站采用6个扇区天线覆盖、固定中继站采用3个扇区天线覆盖时的蜂窝结构示意图。

图3是一个19蜂窝通信系统中，目标蜂窝中的基站到蜂窝任意一个顶点的连线上，本发明干扰抑制方法的蜂窝系统与四种对比蜂窝系统的目标蜂窝的平均信干噪比对比图。