摘要：针对4g移动通信系统提出的提高频谱利用率、同频组网的需求，文章从频率复用问题入手，提出了一种软分数频率复用方案。软分数频率复用方案包括3种表现形式，在实际应用中，可以根据物理层链路增益选择适当的表现形式。文章以第2种表现形式为例介绍了采用该方案的频率复用方法。研究表明，使用软分数频率复用方案，系统的频率复用系数可以达到1/3～1。软分数频率复用方案解决了同频组网问题，并已经在上海4g实验网中得到了良好的应用。

　　移动通信迄今为止已经发展了3代系统，第1代为采用频分多址(fdma)的模拟移动通信系统，该系统采用很低的频率复用系数，即复用系数远小于 1，如7小区频率复用，复用系数为1/7；第2代为数字移动通信系统，其中采用时分多址(tdma)的数字移动通信系统，如全球移动通信系统(gsm)，其频率复用系数较第1代有了很大的提高，可以达到1/4～1/3；第2代码分多址(cdma)[1]系统及第3代数字移动通信系统，如宽带码分多址 (wcdma)系统，其频率复用系数可以达到1，这提高了频谱利用率，降低了网络部署的成本，因此对于未来的3g增强(e3g)、第4代(4g)移动通信系统，人

　　3g系统的三大主流标准都是基于cdma技术的。随着对e3g技术如正交频分复用(ofdm)、多输入多输出(mimo)等技术的深入研究， mimo以其高通信容量等优势将成为e3g、4g的基本技术。正交频分多址(ofdma)也以其频谱效率高等优点被业界认可，并有可能成为e3g、4g采用的基本多址技术。国际标准化组织第3代移动通信合作长期演进计划(3gpp lte)[2]已经明确了在e3g系统中下行链路的多址技术将采用ofdma[3]。同时，大量研究机构表明不再使用cdma作为基本的多址技术，转而使用ofdma作为多址技术。而ofdma这种基于频分多址的多址技术带来了关于频率复用技术新的挑战，如果不能有效解决采用ofdma技术的系统中多小区间干扰问题以及同频组网、提高频率利用率的问题，以ofdma技术为基础的e3g、4g系统必将面临应用上的困难。

　　因此，在e3g、4g系统中基于频分多址的频率复用方案成为研究重点之一。在3gpp lte关于e3g系统的讨论中，关于频率复用方案的研究已经展开[4-5]。本文提出了软分数频率复用方案，该方案提供了一种解决e3g、4g移动通信系统频率复用的途径，其简单形式已成功应用于上海4g实验网中，取得了良好的性能。

　　本文在第2部分介绍软分数频率复用方案的系统模型，第3部分介绍软分数频率复用方案的3种表现形式，并且分析软分数频率复用方案表现形式ⅱ的特点，第4部分介绍在4g实验网中的应用，最后给予出总结。

　　1 系统模型

　　将所述无线蜂窝网络中的每个小区中的用户分为两组，1组为小区边缘用户，1组为小区中心用户；将整个可用频段分为两个不重叠的部分g 和f，将f分为3个频段f1、f2、f3，分别为两两相邻的小区1、小区2、小区3的小区边缘用户的可用频段；将每个小区边缘分为12个边缘区域，将这 12个边缘区域分为两类，分别称为第1类边缘区域和第2类边缘区域，第1类边缘区域即两两相邻的3个小区交界处的边缘区域(见图1中标记为“1”、 “2”、“3”的边缘区域)，第2类边缘区域即除第1类边缘区域的其他边缘区域(参见图1中标记为“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”的边缘区域)。由于边缘用户所处的通信环境恶劣，虚线圆内的9个边缘区域是频率规划的主要研究对象。

　　2 软分数频率复用方案

　　通过简要分析，可以得出图1中9个边缘区域c1—c9的频率规划如表1所示：

　　表1所示的频率规划方法就是采用软分数频率复用方案的频率分配结果。下面以形式ⅱ为例进行详细的介绍。

　　如图2所示，软分数频率复用方案表现形式ⅱ的频率规划为：

　　g和f的子集为小区中心用户的可用频率；对小区边缘用户的频率规划为：令
　　(u1=f1∪f4，u2=f 2∪f 6，u 3=f 3∪f 5，u4=f 7∪f 9，u5=f 8)，其中uj?奂f 表示互不相交的频段集合，每个频率集合中的频率可以是连续的也可以是不连续的。其中频率集合u 1、u 2、u 3中的频率分别分配给小区1、小区2、小区3的边缘，对位于其边缘的用户提供服务。u 4、u 5的分配为：

　　(1)为图1中数字“4”表示的区域再分配一段频段集合u 4，对位于该区域的用户提供服务。

　　(2)

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