一．概述
根據(jù)WiMAX Forum的統(tǒng)計(jì)，在全球已經(jīng)有135個(gè)國(guó)家的455個(gè)WiMAX網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入商用。還有大量國(guó)家將陸續(xù)頒發(fā)WiMAX牌照。各個(gè)國(guó)家和地區(qū)所頒發(fā)的WiMAX牌照的帶寬資源都是不同的，有些國(guó)家牌照所包含的帶寬資源很豐富，如瑞典在2.5GHz頻段頒發(fā)了50MHz的TDD頻點(diǎn)，日本頒發(fā)的牌照具有30MHz帶寬；有些國(guó)家牌照所包含的帶寬資源卻很少，如印度只有20MHz帶寬，新加坡某運(yùn)營(yíng)商只有12MHz帶寬，等。當(dāng)WiMAX帶寬資源非常有限，如何最大化利用頻率資源，提供最佳的容量和覆蓋性能的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)營(yíng)商期望中興通訊提供的解決方案。
頻率資源少導(dǎo)致的直接后果是同頻小區(qū)干擾。同頻小區(qū)之間干擾(Inter cell interference，ICI)是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)固有問(wèn)題，是頻率復(fù)用的必然產(chǎn)物。和其他蜂窩通信系統(tǒng)一樣，移動(dòng)WiMAX系統(tǒng)蜂窩組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)也需要確定頻率復(fù)用模式，并進(jìn)行頻率規(guī)劃。
?? 蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)中頻率復(fù)用方式常用（C×N×S）進(jìn)行定義，其中C為每簇中的基站數(shù)，N是頻率復(fù)用的總信道（或信道組）數(shù)，S是每基站的扇區(qū)數(shù)。當(dāng)運(yùn)營(yíng)商WiMAX頻率資源豐富時(shí)，采用的主要頻率復(fù)用方式為3（1×3×3）或者6（2×6×3）。當(dāng)頻率資源不豐富時(shí)，如僅僅1個(gè)10MHz，如何蜂窩組網(wǎng)？有以下三個(gè)選擇，
.?同頻組網(wǎng)的方式，1×1×3
.?PUSC 3 Segment，1×3Segment×3
.?部分頻率復(fù)用技術(shù)（Fractional Frequency Reuse: FFR）
同頻組網(wǎng)1×1×3方式在小區(qū)邊界處干擾太大，無(wú)法接收到有用信號(hào)；PUSC 3 Segment 的頻譜利用率低，吞吐量很難保證。
?FFR技術(shù)可以同時(shí)滿足覆蓋和容量的需求，下面將重點(diǎn)討論中興通訊的WiMAX部分頻率復(fù)用技術(shù)（Fractional Frequency Reuse: FFR）。
二．部分頻率復(fù)用技術(shù)FFR
部分頻率復(fù)用技術(shù)（FFR）的原理是根據(jù)各種終端的信道條件和干擾情況（通常跟終端的位置有關(guān)）采用不同的頻率復(fù)用系數(shù)。將所有子載波分成若干復(fù)用組，不同的復(fù)用組可以實(shí)現(xiàn)不同的復(fù)用系數(shù)。如果終端適合工作在復(fù)用系數(shù)為3的環(huán)境下，則分配給該終端復(fù)用系數(shù)是3的復(fù)用組；如果工作在復(fù)用系數(shù)為1的環(huán)境下，則分配給該終端復(fù)用系數(shù)是1的復(fù)用組。更靈活的FFR方法是對(duì)不同的子載波組采用不同的發(fā)射功率控制，以進(jìn)行小區(qū)間協(xié)調(diào)。
FFR技術(shù)又可以通過(guò)“靜態(tài)”的和“動(dòng)態(tài)”的兩種方式實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)方式下，終端采用的頻率復(fù)用系數(shù)是相對(duì)固定的，與終端的“位置”對(duì)應(yīng)。終端測(cè)量下行相鄰小區(qū)（扇區(qū)）的干擾，并將結(jié)果報(bào)告給基站。基站則可以根據(jù)干擾的情況分配給該終端適當(dāng)?shù)念l率復(fù)用系數(shù)。
靜態(tài)方法的問(wèn)題是，每個(gè)復(fù)用組中的子載波數(shù)是一定的，難以應(yīng)付各種不同的部署場(chǎng)景和業(yè)務(wù)流量分布。此時(shí)就需要采用動(dòng)態(tài)的FFR方法，即終端所處的復(fù)用集是不斷刷新的。這種動(dòng)態(tài)的調(diào)度綜合考慮了用戶QoS的要求、小區(qū)間干擾避免和公平性原則。動(dòng)態(tài)FFR要求基站能即時(shí)的獲得每個(gè)復(fù)用集的信道質(zhì)量信息（CQI），因此比較復(fù)雜。
??? 上圖是一種典型的FFR方式，F(xiàn)1、F2和F3代表在相同頻率中的不同的子信道的子集。在這種頻率配置下，扇區(qū)中心用戶采用復(fù)用系數(shù)1使得頻譜效率最大，扇區(qū)邊緣用戶采用部分頻率復(fù)用保證服務(wù)質(zhì)量和吞吐量，系統(tǒng)采用部分頻率復(fù)用的目標(biāo)是整體頻譜效率優(yōu)于復(fù)用系數(shù)1和復(fù)用系數(shù)3的情況。
FFR技術(shù)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)資源的有效分配, 減小相鄰小區(qū)邊緣區(qū)域使用的資源在時(shí)間和頻率上的沖突, 降低干擾數(shù)量級(jí), 提高信號(hào)的接收信噪比, 從而提高系統(tǒng)小區(qū)邊緣的服務(wù)質(zhì)量, 甚至整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。
三． ZTE WiMAX FFR解決方案
中興通訊WiMAX解決方案，主要考慮兩種方式，頻分方式FFR和時(shí)分方式FFR。下面首先介紹頻分方式FFR。
頻分方式FFR
在頻分方式FFR中，頻率資源的劃分如下圖所示。
??? 在頻分方式FFR方式將頻率資源劃分為一個(gè)重用集合Reuse3，包括子帶。相鄰扇區(qū)Sector1、Sector2、Sector3分別選擇Reuse3集合中子帶、、分配較高發(fā)射功率，其余兩個(gè)子帶分配較低功率 ,且滿足條件。
??? 上圖為在頻分方式FFR中，相鄰扇區(qū)頻率資源分配的方式。首先將每個(gè)扇區(qū)劃分為內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域，然后為外環(huán)區(qū)域分配Reues3集合中功率對(duì)應(yīng)的子帶資源，最后為內(nèi)環(huán)區(qū)域分配Reues3集合中功率對(duì)應(yīng)的子帶資源。
在頻分方式FFR中，基站根據(jù)用戶反饋的子帶SINR值進(jìn)行內(nèi)外環(huán)用戶判斷。
時(shí)分方式FFR
??? 時(shí)分方式FFR的時(shí)-頻資源的劃分如下圖所示，下行子幀支持兩個(gè)ZONE，第一個(gè)是PUSC 1/3，第二個(gè)是PUSC all。小區(qū)中央用戶調(diào)度在PUSC all，小區(qū)邊緣用戶調(diào)度在PUSC 1/3，所以可以采用單頻點(diǎn)組網(wǎng)，一定程度提高頻譜效率。
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?????????????????????????????????????? 圖4在時(shí)分方式FFR中，時(shí)-頻資源劃分方式
在時(shí)分方式FFR中，時(shí)-頻資源劃分為Reuse3Zone和Reuse1Zone。Reuse1Zone采用PUSC all sub-channels方式，相鄰小區(qū)Cell A、Cell B、Cell C都可以使用Reuse1Zone；而Reuse3Zone則采用PUSC分Segment組網(wǎng)方式，相鄰小區(qū)Cell A、Cell B、Cell C分配的Reuse1Zone頻率資源互相正交。
??? Reuse3Zone的子載波發(fā)射功率值要明顯高于Reuse1Zone的子載波發(fā)射功率值。與頻分方式FFR相同，在時(shí)分方式FFR中，基站根據(jù)用戶反饋的子帶SINR值進(jìn)行內(nèi)外環(huán)用戶判斷。
四．FFR性能分析 ?
??? FFR實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用系數(shù)為1的組網(wǎng)方式，通過(guò)仿真和測(cè)試，ZTE WiMAX FFR解決方案與1×1×3和1×3Segment×3的組網(wǎng)方式相比有以下優(yōu)點(diǎn)：
.?時(shí)分方式FFR覆蓋與1×3Segment×3相同；
. 頻分方式FFR的覆蓋性能要優(yōu)于1×1×3組網(wǎng)方式，但要比1×3Segment×3模式的覆蓋性能差，當(dāng)內(nèi)環(huán)發(fā)射功率下降較多時(shí)，頻分方式FFR的覆蓋效果等 同于1×3Segment×3模式；
. 時(shí)分方式與頻分方式FFR方式下，整體頻譜效率要遠(yuǎn)高于1×3Segment×3組網(wǎng)方式，與1×1×3組網(wǎng)方式類似；
通過(guò)以上分析，綜合考慮覆蓋和吞吐量，F(xiàn)FR的性能要好于1×3Segment×3和1×1×3方式。
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中興通訊WiMAX FFR技術(shù)采取內(nèi)外環(huán)用戶采用不同頻率復(fù)用的方式，避免了干擾，提高小區(qū)邊緣性能，實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用系數(shù)為1的組網(wǎng)方式，幫助運(yùn)營(yíng)商解決了頻率資源有限的情況下，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和吞吐量性能。
通過(guò)提供性能卓越產(chǎn)品，中興WiMAX已經(jīng)樹(shù)立起了業(yè)界的領(lǐng)先地位。2009年，ZTE在年全球市場(chǎng)已經(jīng)建立超過(guò)40個(gè)的移動(dòng)WiMAX商用和實(shí)驗(yàn)局，遍布美洲、非洲、亞洲、歐洲。中興通訊全系列WiMAX產(chǎn)品是運(yùn)營(yíng)商建設(shè)WiMAX卓越網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。