CN102239717A - 在无线通信网络中优化带宽分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信方法(400)，所述方法包括将基站(BS)中小区内的多个用户设备(UE)划分成小区边缘用户组或小区内部用户组(402)，为与一个或多个邻近边缘基站的小区边缘用户组正交的所述小区边缘用户组确定带宽分配，为与一个或多个邻近边缘基站的小区边缘用户组正交的所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配，根据所述小区边缘用户组的所述带宽分配与频率分配以及预设的最小目标比例确定所述小区边缘用户组的最小传输功率(404)，根据所述小区边缘用户组的所述确定的传输功率为所述小区内部用户组中的每个UE确定传输功率，以及根据所述小区边缘用户组的所述确定的传输功率和加权因子为所述小区内部用户组的每个UE确定频率分配(408)。

Description

在无线通信网络中优化带宽分配的方法

技术领域

本发明涉及通信方法、基站、通信网络、用户设备和集成电路，且具体涉及、但不仅仅涉及有效率的频率复用，以最小化蜂窝通信网络中的小区之间的干扰。

背景技术

在本说明书中使用以下缩写：

OFDMA 正交频分多址

3GPP 第3代合作伙伴计划

MIMO 多输入与多输出

LTE 长期演进3GPP pre 4G标准例如：E-UTRA(发布8)

WiMAX 全球微波互联接入

SINR 信号与干扰加噪声比

BS 基站

UE 用户设备

ICI 小区之间的干扰

NB 节点B，即空中接口和载波网络之间的终止点，如基站SCH同步信道

q 作为小区边缘频带而预留的系统带宽的部分

p 小区边缘频带中的频率复用因子

K 每个基站中的用户设备数目

k 用户索引

n，m 小区索引

每个基站的小区内部用户组

每个基站的小区边缘用户组

第n个小区中的小区边缘用户的数目

该第n个小区的第m_i个邻近小区中的小区边缘用户的数目，其中i为索引，使得i＝1...1/p-1且其中该第m_i个小区的小区边缘用户使用不同于该第n个小区的小区边缘用户的频带。

P_max 一个基站的最大总传输功率

P_E 小区边缘用户组的总功率

P₀ 一个基站的传输功率

P_th P_E的功率阈值

W 总系统带宽

W_E 小区边缘用户的系统带宽

W_I 小区内部用户的系统带宽

B 每个子信道的带宽

子信道索引集合

可以被分配给第n个小区的

的子信道索引集合

可以被分配给第n个小区的

的子信道索引集合

信道索引

小区数目

第k个用户与第m个小区中的基站之间的子信道j中的随机信道增益

第n个小区的功率总和的最小化问题

第n个小区的加权比例总和的最大化问题

多小区加权比例总和的最大化问题

AWGN 加性白高斯噪声

N₀ AWGN的功率谱密度

第m个小区的第j个子信道中分配的传输功率

第n个小区的第j个子信道中分配的传输功率

目标最小速率

第n个小区中的第k个小区内部用户的即时吞吐量

第n个小区中的第k个小区边缘用户的即时吞吐量

第n个小区中的第k个用户设备的加权因子

d_th用于分离小区内部和小区边缘用户组的距离阈值

SINR_th用于分离小区内部和小区边缘用户组的即时SINR阈值

用于分离小区内部和小区边缘用户组的平均SINR阈值

第n个小区中的第j个子信道处的第k个用户的即时SINR

指明第n个小区的第k个用户的第j个子信道的利用率的变量

ε 路径损失指数

R 小区半径

d_k第k个用户设备与服务该第k个用户设备的基站之间的距离

问题中分配给小区边缘用户的子信道的最小数目

为了以有效率和/或有效的方式运行，无线或蜂窝通信系统使用一系列不同技术。OFDMA是这些技术中的可能被下一代蜂窝系统采用的一种技术。具体地，OFDMA已经被一些通信标准化组织作为下行链路传输技术而采用，例如，3GPP LTE和IEEE802.16移动WiMAX等。OFDMA是一种多载波传输技术，其将可用的频谱和时间资源分成一些复用的正交子信道(或3GPP环境中的“资源块”)，且许多子信道在接收机处被组合，以形成一个高速的数据传输。由于每个子信道被排他地分配给特定的用户，因而不存在小区内干扰。而且，通过有效率的资源分配以利用每个小区内的多用户、时间和频率多样性，可以实现健壮的、可靠的和具有频谱效率的蜂窝系统。然而，如果使用为一个通用频率复用因子，用户可能会遭受到来自其他小区的干扰，且这种小区之间的干扰(ICI)会大幅度地减少用户吞吐量。位于小区边缘或处于差的覆盖位置的用户可能会遭受低SINR，因此易受到ICI影响。

为了减轻ICI问题，可以利用有效率的资源调度算法来配置子信道和功率，以最小化总的系统干扰程度。这样的多小区调度方法可能需要中央式的调度器来对相应的小区中的所有用户求解相交子信道与功率优化问题。从而，可能需要将大量信息输送给该中央调度器。考虑到这样的优化问题的信令开销和计算复杂度，在特定的蜂窝系统中，尤其是在移动环境中，实施该多小区调度可能是具有挑战性的。

或者，可以采用较低复杂度的干扰协调方案，其在相同蜂窝系统中使用多个复用因子，以保护较弱的用户不受ICI影响。复用划分后面的潜在原理是降低已具有超过足够传输质量的用户的所接收SINR，同时通过在多个小区之间以协调的方式限制时间/频率/功率资源，以便给需要更大的ICI保护的那些用户提供更大的ICI保护。目的是在导致小区吞吐量的一般性增加的同时，生成总体的SINR分布以满足接收质量约束。

在传统的频率复用方案中，不同的不相交子信道集合可以被分配给不同的小区，且子信道集合在空间上分隔的各个位置被复用。该概念利用了这样的事实：由于信号功率随距离增加而下降，相同频谱可在空间上分隔的不同位置被复用。与传统的频率复用方案相反，部分频率复用方案允许不同信道条件下的用户利用不同的复用因子。具体地，整个系统带宽被分成两个子信道组，该两个子信道组被分别专用于小区内部和小区边缘的用户。此外，子信道的分配被进行协调，使得所有小区内部的用户共享通用的复用因子，而所有的小区边缘用户共享小于一的复用因子。该部分频率复用方案能被分成硬和软的频率复用方案。

在硬频率复用方案中，小区边缘子信道组在多个小区之间协调，使得每个小区内的小区边缘用户仅被允许使用小区边缘子信道的一部分。这等同于传统的频率复用概念，除了其仅用在小区边缘频带上之外。显然，硬频率复用方案以系统带宽的无效率使用为代价，确保了对小区边缘用户的完全保护。

另一方面，软频率复用方案通过允许小区内部用户以低得多的传输功率使用该频带来对小区边缘频带的低带宽效率进行补偿。然而，所有这些方案是静态方案，其中复用因子是在频率规划期间确定的先期数据。

在实际的系统中，流量载荷在空间上不太可能是均匀的，且可能随时间呈现出大的变化。例如，可能见到一天中的不同时刻的不同地区(如火车站、购物区和午餐时间)的用户集聚。从而，硬频率复用方案、软频率复用方案、或使用中央调度器不能解决在实际系统中出现的所有这些问题。

发明内容

一般地，本发明建议使用动态优化的频率复用方案，其中，分别在每个基站BS中优化分配给小区边缘用户组的总功率，且然后在每个BS中分别优化分配给小区内部用户组的带宽。这可能具有以下优点：

在基站之间可仅需要最少的协调，且可不需要预先的频率规划；

流量载荷、传播环境的特性、以及用户对于干扰的脆弱性均考虑在内；

本来的多小区优化问题可以被有效率地分解为分布的优化问题，这可能导致需要得到解决的单小区资源分配问题；

可以大大降低资源分配的复杂度；

可以将部分频率复用与自适应资源分配算法结合，以实现自适应复用划分；和/或

网络吞吐量可以被提高，同时小区边缘用户可以被保护免于受到小区之间干扰的影响。

在本发明的第一种特定表示中，提供了权利要求1中限定的通信方法。

在本发明的第二种特定表示中，提供了权利要求18中限定的基站。

在本发明的第三种特定表示中，提供了权利要求19中限定的通信网络。

在本发明的第四种特定表示中，提供了权利要求20中限定的用户设备。

在本发明的第五种特定表示中，提供了权利要求21中限定的集成电路。

可根据权利要求2至17中的任何实施方式来实施本发明。

附图说明

现在将结合以下附图来描述本发明的一个或多个例子，其中：

图1是根据示范实施例的无线网络的示意图；

图2是软频率复用方案的示意图；

图3是硬频率复用方案的示意图；

图4是根据示范性实施例的无线网络的方法的流程图；

图5是划分图4中的用户的一种方法；

图6a、图6b是划分图4中的用户的另一种方法；

图7是确定图4中的小区边缘用户组的功率层级的方法；

图8是确定图4中的小区内部用户组的带宽的方法；

图9是示范性实施例的仿真结果示意图；

图10是图9中的仿真的平均吞吐量图；

图11是图9中的仿真的第85百分位数吞吐量；

图12是图9中的仿真的第5百分位数吞吐量。

具体实施方式

在图1中示出了无线移动通信网络100的第一个示范性实施例。多个基站102在地理上散布在整个网络100中的各处。每个基站(或其他节点B)的覆盖范围被定义成小区104，其中术语“小区”指基站的最小覆盖区域。用户，或更具体的用户设备106，散布在整个网络100中的各处，且每个用户设备106经由基站102在该小区104内通信。每个小区104可被分为小区内部108和小区边缘110。如先前所说明的，可能希望以与邻近基站的信道正交的方式将信道112分配给小区边缘110，以避免小区之间的ICI干扰。为了有效率地实现这一目标，网络100可以如下所述。

基站102和用户设备106可包括一个被编程执行后面将提到的算法的集成电路或处理器。该算法可存储在ROM、RAM或外部存储器中。每个基站102可连接到一个骨干网(未示出)，这允许用户设备之间、基站之间以及与其他网络的通信。

A.网络模型

我们考虑具有N个小区的一个OFDMA多小区情形的下行链路。在这些小区中的每个小区中，其中

用户被分成小区内部和小区边缘用户组，且

以及

使得

且

和

是不相交的集合。因此，我们有K＝K_I+K_E，其中

且每个基站配备了一个或多个天线，且被施加了P_max。子载波被分成用于数据传输的子信道。这样的信道化技术可以减少以所需的反馈和控制信令的数量来衡量的系统开销。此外，可以子信道的粒度执行资源分配，这大大减少了调度器的计算和信息复杂度。因此，子信道的总数目是W/B，且

在每个小区内，每个用户可正交地访问信道，且可以将每个小区内的传输同步，使得小区内干扰不存在。由于在网络的其他小区内复用了频率资源，因而存在ICI，且这种损害的程度取决于干扰管理方案。在示范性实施例中，假设每个小区中的ICI可来自临近小区中的用户。在小区n的小区内部和小区边缘用户组中可用于分配的子信道是分别从集合

和

中选出的，其中

且

和

是基于所使用的频率复用划分方案的类型来选择的。

在第n个小区中，第k个用户的第j个自信道中的即时接收的SINR由公式(1)给出：

其中

信道增益

和

由用户设备(UE)估计。下行链路信道的信道参数由UE以子信道的粒度进行估计，即使用的解析率位于子信道层级，且这些信道参数被反馈回基站(BS)。由于通过在子信道的粒度上执行估计，而不必在子载波层级执行，因而可具有复杂度较低的优点。其他实施例也可以在BS处估计信道参数，例如，其中在时分双工(TDD)系统中BS估计UE的上行链路信道，且使用相互(reciprocal)特性来估计下行链路信道的参数。在这种情况下，从UE到BS的反馈信道可为非必要的。

B.频率复用划分

如前所述，部分频率复用方案允许更有效率使用频谱。以下更详细地描述了软频率复用和硬频率复用方案之间的差别。

B.1软频率复用

如图2中所示，软频率复用200为小区边缘用户保留了一部分的全部系统带宽W_E＝qW，其中q∈[0，1]。协调临近小区，以确保它们的小区边缘频带是正交的，而总是满足条件

然后，小区内部用户能够使用剩余带宽W_I＝(1-q)W。由于小区内部频带无需与临近的小区边缘频带正交，因而可以具有条件

不失一般性的情况下，令

且

其中qW/B是整数值。与传统的频率复用不同，软频率复用的每个小区的总的可用带宽仍然为W。

B.2硬频率复用

如图3所示，在硬频率复用300中，全部系统带宽被分成小区内部W₁和小区边缘W_E频带。在本说明书中，术语“硬频率复用”也可以被称为“部分频率复用”。从而，我们有W_I＝(1-q)W和W_E＝qW。在小区边缘频带内，使用了复用因子

使得在每个小区中小区边缘用户仅被允许使用pW_E。这等同于常规的频率复用概念，除了其仅在小区边缘频带上使用，使得总是满足条件

和

小区内部频带仅为小区内部组用户保留，且具有复用因子1，即

不失一般性，我们令

和

从而每个小区中用于硬频率复用的总可用带宽为(1-q)W+qpW。当第n个小区中的第j个子信道属于

时，用户k的即时接收的SINR由公式(1)给出。另一方面，当

时，第j个子信道中用户k的即时接收的SINR由公式(2)给出：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{jk}}^{\left(n\right)}=\frac{{\left|h_{\mathrm{jk}}^{\left(n\right)}\right|}^2{p}_j^{\left(n\right)}}{N_{0}B}.---\left(2\right)$

C.问题表达

为提高两个用户组之间的公平性，我们可以为所有小区边缘用户固定

该最小比例约束可迫使每个小区边缘用户的即时比例至少与

相等。然后，可以使用剩余的资源来最大化小区内部用户组的吞吐量。在数学上，我们能够在公式(3)中表达该多小区优化问题：

其中，

指明子信道j是否由用户k使用，且其中

和

中的目标函数代表系统中所有小区内部用户的比例加权和。

即使在单小区且忽略ICI的情况下，也已被证明该联合子信道与功率分配问题为NP难题，且这使得在计算上直接求解代价庞大。

为避免这种情况，在示范性实施例中，该联合子信道与功率分配问题被分解为子问题。使用这种方法，我们仍然需要解决由于ICI存在的多小区优化问题。以下，我们建议以分布式的方式求解

的启发式的和次优的算法，即每个小区仅求解其自身的优化问题，且小区之间信息交换最少。

在图4中示出了求解该优化问题的方法400。首先，用户组划分方案在402划分用户。在404，使用功率和最小化算法解决该小区边缘用户组的第一子问题。在406，小区边缘用户组子信道索引与临近的基站交换，以维持正交性。可选地，诸如信道增益的其他信道信息也可以与临近的基站交换。在408，使用比例加权和最大化算法求解小区内部用户组的第二子问题。在410，虚线显示小区内部用户组信道信息可选择地也能与临近基站交换。然后，该优化被用于用户的传输。可以周期地迭代确定该优化结果或可以连续地求解该优化问题。

C.1用户组划分

图4中的用户组划分步骤可以以多种方式来实施。以下给出了几个示范性的用户组划分方案：

C.1.i基于几何信息的方法

在该方法中，基于它们到服务基站的距离来区分小区内部和小区边缘的用户。这是通过使用距离阈值d_th完成的。

我们假设该系统是一个干扰受限的系统，其中，相比小区之间的干扰，热噪声可以忽略不计。在这样的情况下，在线性Wyner网络模型中，具有复用因子1且位于距服务基站距离为d的位置的任意用户的平均所接收信号干扰比可表示为公式(4)：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{SIR}}\left(d\right)=\frac{d^{-\mathrm{\ϵ}}{P}_0}{[{(2R-d)}^{-\mathrm{\ϵ}}+{(2R+d)}^{-\mathrm{\ϵ}}]P_0}\≥\frac{d^{-\mathrm{\ϵ}}}{2{(2R-d)}^{-\mathrm{\ϵ}}}---\left(4\right)$

其中2R是小区之间的距离。假设所有基站以相同功率P₀进行发射。考虑到要在用户的平均SIR超过给定的目标信号干扰比值SIR_th时，服务质量(QoS)得到满足，我们使用充要条件公式(5)：

$d\≤d_{\mathrm{th}}\underset{=}{\mathrm{\Δ}}\frac{2R}{{\left(2{\mathrm{SIR}}_{\mathrm{th}}\right)}^{1/\mathrm{\ϵ}}+1}---\left(5\right)$

从而，阈值距离d_th能使用SIR_th来定义。

该用户划分方案可能不是最优的，因为它忽略了噪声的影响和用户的SINR分布的时间变化。然而，该方案的优点在于它的简单性以及不需进行小区之间的协调。为考虑小区之间的非均匀的流量载荷，通过改变每个小区的SIR_th使得每个小区的d_th是不同的。

图5示出了示范性的基于几何信息的用户组划分算法500。对于每个用户k，在502中计算得到该用户到服务基站的距离d_k。例如，如果用户k发送的测距信号可用，可以使用所接收的测距信号得到d_k。然后，在504，每个用户k将d_k报告给服务基站。或者是，该基站利用接收到的上行链路信号的信号强度来估计距离d_k。

然后，在506，该基站确定，如果d_k大于距离阈值d_k，用户k在小区边缘用户组中，或者，如果d_k小于等于距离阈值d_th，用户k在小区内部用户组中。

C.1.ii基于SINR的方法

不同于利用用户的几何信息来进行用户组划分，我们可以利用每个用户所接收的SINR，该SINR可从服务基站处的控制信道中的测量值得到。该用户组划分方案取决于控制信道更新的时间尺度，而使用用户的即时或者平均SINR值。

图6示出了基于SINR的用户组划分算法600和608的例子。

C.1.ii.a平均值的情形

在图6(a)中，使用来自服务基站和干扰基站的同步信道(SCH)的测量结果，在602，每个用户k能确定其平均的所接收SINR的值。然后，在604，该平均的所接收SINR信息被反馈回其服务基站。在606，当用户平均的所接收SINR大于

时，该基站确定该用户属于小区内部用户组，否则该基站确定该用户属于小区边缘用户组。

C.1.ii.b即时值的情形

在图6(b)中，在610，小区中的每个用户确定其即时的所接收SINR的值，并在612将该值反馈回其服务基站。类似于上述的平均值情形，在614，当基站确定所接收的SINR大于阈值SINR_th时，用户被分配给小区内部用户组，否则它被分配给小区边缘用户组

可以大于SINR_th，以便补偿衰减余量。为在服务基站处获得这些即时的所接收SINR，信道质量指标(CQI)报告程序可包括信道质量和干扰估计两者。

C.1.iii基于固定比例的方法

在该方法中，服务基站首先对从控制信道中的测量值获得的所接收SINR从最大到最小排序。不同于将这些SINR值与一些预先设定的阈值进行比较，服务基站简单地将最弱的用户选为小区边缘用户。与以上两种方法不同，对于这种情况，小区边缘用户与小区内部用户的比例是固定的，且其在小区规划阶段预先选择。

C.2适应性干扰协调

对静止干扰协调而言，可以忽略流量载荷的非均匀性和每个小区内变化的用户组分布，以简化小区规划阶段。然而，这可能导致以小区和用户吞吐量衡量的性能大幅度下降。另一方面，适应性干扰协调可提高系统吞吐量和最小化小区之间的干扰。在被协调的基站之间，这可能增加计算和信息的复杂度。因此，在性能增加和复杂度之间可能存在折中。接下来将通过低复杂度的算法陈述这种折中，这些算法可以将适应性频率复用和功率分配结合，以协调ICI。

C.2.i小区边缘用户组的子问题

在图7中给出了用于优化小区边缘用户组的方法700。对小区边缘用户而言，在702，通过以随机的方式将J_min子信道任意分配给小区边缘用户组中的每个用户，可以以固定方式执行频率分配。或者，可以基于组内的每个用户的信道信息完成小区边缘用户组的频率分配。

可选地，也可以逐个子载波地(即以子载波粒度水平)分配频率。或者，也可以按子载波组分配频率。这些组可以包括，例如相邻的和/或非相邻的子载波。

可选地，也可以以二维方式完成频率分配，例如，以时间-频率资源块的形式。

在频率分配之后，在706，受到小区边缘用户的最小比例约束，解决了功率和最小化问题。功率和最小化问题

的可行性可能取决于最小目标比例R_min和初始子信道分配。只要满足J_minB≤W，便可以在704增加J_min，以检查

的可行性。

在707中，确定了q。如果所有小区上存在均匀的用户分布，通过公式(6)给出了q的一个一般值：

其中，p在小区规划阶段被确定为预先设定数据。

如果存在不均匀的用户分布，能够为每个小区获得不同的复用因子。在这样的情况下，用户数目K_E随基站不同而不同，且q的值由公式(7)给定：

其中p是频率复用因子，在第n个小区的所有相邻小区之中将存在1/p-1个相邻小区，使得该1/p-1个相邻小区的小区边缘用户与该第n个小区的小区边缘用户共享带宽W_E(其中W_E＝qW)。该第n个小区和所有的1/p-1个相邻小区使用不同的小区边缘用户频带(即小区边缘中为p的复用因子)。

以硬频率复用情形为例，其中p＝1/2，p＝1/3或p＝1/4，使用公式7计算q，分别为 $q=(K_E^{\left(n\right)}+K_E^{(m_1;n)})J_{\min }B/\mathrm{pW},q=(K_E^{\left(n\right)}+K_E^{(m_1;n)}+K_E^{(m_2;n)})J_{\min }B/\mathrm{pW},$ 或 $q=(K_E^{\left(n\right)}+K_E^{(m_1;n)}+K_E^{(m_2;n)}+K_E^{(m_3;n)})J_{\min }B/\mathrm{pW}.$

在708中，相对于阈值P_th测试小区边缘用户组的总功率(P_E)。如果发现P_E大于P_th，则从704开始重复该优化过程。可将P_th选择为等于P_max的值，或者能将其选择为小于P_max的值。

由于相邻小区之间的最小协调，能够在710为每个小区确定和

由于ICI的存在和显著的路径损失，小区边缘用户可能具有较低的SINR。这些用户可以运行在较低SINR环境，且可能功率受限而非自由度受限。从而，分配更多功率而非分配更多带宽给这些用户将提高这些小区边缘用户的比例。

C.2.ii小区内部用户组的子问题

小区内部用户可能具有较高的SINR，因为他们更靠近服务基站，更远离干扰基站。从而，这些用户可运行在较高SINR环境，这可能是带宽受限的环境。在这种情况下，通过分配更多带宽而非功率，可以提高这些小区内部用户的比例。

图8中给出了用于优化小区内部用户组的方法800。每个子信道(由索引j表示)能够被分配到一个用户设备，且每个用户设备能够接纳不同数目的子信道。在诸如使用多用户MIMO的其他实施例中，每个子信道也能够被分配给超过一个用户设备且由超过一个用户设备共享。该优化过程将会确定把多少个以及哪一些子信道分配给每个用户设备。

首先，在802，在小区内部用户之间分配剩余功率和带宽。在属于集合的剩余子信道上均匀地分配了剩余的传输功率。或者，也可以在子信道之间非均匀地分配该剩余传输功率。

在分配了功率后，可以在804解决小区内部用户的最大比例加权和问题。给定存在于

中的个子信道，804将比例和，即

最大化。可以将

的每个子信道(使用索引j表示)分配给一个用户设备UE。

是第k个UE的加权因子。

代表给予UE的优先级，且通常根据UE的服务质量(QoS)要求以及UE的应用类型来确定。

能够例如使用队列长度来确定，且这可以具有将缓存器溢出风险最小化的优点。其他实施例也可以使用平均吞吐量的倒数(inverse average throughput)来确定

且这可以具有产生比例公平调度策略的优点。其他实施例也可以为所有UE使用相同的值，而这导致每个UE的优先级相等。

804也涉及松弛对

的整数性约束，即

无需被约束为整数。典型地，该整数性约束会导致解决优化问题时存在困难，而该困难在804中通过将松弛为实数值使得

和得到了克服。获得相应的实数值解，且此后可将该解四舍五入成为整数。

D.仿真结果

图9描绘了具有19个小区的多小区OFDMA下行链路系统，且每个小区具有均匀分布在小区内的相同数目的用户。该OFDMA系统具有FFT尺寸N为256，且每个基站的用户总数为32。总带宽W为5MHz。相邻基站之间的距离是1Km。就信道传播而言，采用了具有路径损耗指数为4的路径损耗模型以及标准偏差为8dB的对数正态阴影。将第i个BS和第j个用户之间的基带快速衰减信道链路建模为具有六个等间距的分接头和0.3的时延扩展的有限冲击响应(FIR)滤波器。对于每个BS，假设P_max为60dBm。

在图10至图12中，比较了复用一、软复用、硬复用、以及适应性软复用方案之间的性能1000、1100、1200。复用一方案指一种通用的频率复用方案，其中所有用户被分配相等的功率和带宽。软复用方案指的是图2的频率复用方案，且p＝1/3。硬复用方案指的是图3的频率复用方案，且p＝1/3，q＝0.7。适应性软复用方案是根据p＝1/3且R_min＝0.5的示范性实施例来实施的。所有的方案都采用基于几何信息的用户组划分方法，且距离阈值d_th被设置为280m。由于小区内部用户与小区边缘用户之比取决于距离阈值d_th，因而可通过改变该距离阈值，使得不同复用方案之间的性能差距发生变化。

在图10中，相比平均吞吐量均在8以下的其他方案1004、1006和1008，该示范性实施例1002提供了超过12的更高的平均吞吐量。在图11中，相比第85百分位数吞吐量均在15以下的其他方案1104、1106和1108，示范性实施例1102提供了超过25的更高的第85百分位数吞吐量。在图12中，相比小区边缘用户第5百分位数吞吐量均在0.15之下的其他方案1204、1206和1208，示范性实施例1202通过维持最小的比例要求而为小区边缘用户给予更好的ICI保护。这表明，示范性实施例在具有不同流量载荷、传播环境特性和用户干扰脆弱性的优化方面可能是有效的。

尽管已经详细描述了本发明的示范性实施例，对本领域技术人员而言，显然本发明范围内的许多变化是可能的。例如，尽管使用具有仅仅一个六边形小区的基站说明了这些实施例，也可以实施分区化，从而将每个小区进一步分成一些更小的小区，例如3或6个更小的小区。另外，用户设备也不受天线数目的限制，它们可以拥有不同数目的天线，且实施例可以具有包括不同数目天线的用户设备。

在本说明书中，术语“用户”与“用户设备”(或其英文缩写“UE”)已经被互换使用。而且，可以将“子信道”与可能在3GPP标准环境中使用的“资源块”互换。

Claims (21)

1.一种通信方法，包括：

将基站(BS)的小区内的多个用户设备(UE)划分成小区边缘用户组或小区内部用户组，

为与一个或多个邻近基站的小区边缘用户组正交的所述小区边缘用户组确定带宽分配，

为与一个或多个邻近基站的小区边缘用户组正交的所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配，

根据所述小区边缘用户组的所述带宽分配和频率分配以及预设的最小目标比例为所述小区边缘用户组确定最小传输功率，

根据所述小区边缘用户组确定的传输功率为所述小区内部用户组中的每个UE确定传输功率，以及

根据所述小区内部用户组中的每个UE确定的传输功率和加权因子为所述小区内部用户组的每个UE确定频率分配。

2.根据权利要求1所述的方法，所述为小区边缘用户组确定带宽分配包括根据功率阈值和所述预设的最小目标比例最小化所述小区边缘用户组的带宽分配。

3.根据前述任何权利要求的方法，还包括将信道信息和子信道/或信道索引提供给所述邻近基站。

4.根据前述任何权利要求的方法，所述为所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配包括将子信道分配给所述小区边缘用户组的UE。

5.根据前述任何权利要求的方法，所述为所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配是在子载波的粒度层级上分配的。

6.根据前述任何权利要求的方法，所述为所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配是将时间-频率资源块分配给所述UE。

7.根据前述任何权利要求的方法，所述为所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配是随机分配的。

8.根据前述任何权利要求的方法，所述为所述小区边缘用户组中的每个UE确定频率分配是根据每个UE的信道信息而分配的。

9.根据前述任何权利要求的方法，其中划分所述多个UE是从由以下事项构成的组中选择的：

距离阈值测试；

平均SINR阈值测试；

即时SINR阈值测试；以及

固定比例。

10.根据权利要求2或当从属于所述权利要求2时的权利要求3至9中的任一项所述的方法，其中为所述小区边缘组确定最小传输功率还包括：

将小区边缘用户组的总功率与所述BS的功率阈值进行比较；以及

如果所述最小传输功率大于所述BS的功率阈值：

为所述小区边缘用户组确定具有增加的带宽的新带宽分配，所述小区边缘用户组与一个或多个邻近基站的小区边缘用户组正交；

根据所述小区边缘用户组的所述新带宽分配和预设的最小目标比例重新确定所述小区边缘用户组的最小传输功率。

11.根据权利要求10所述的方法，所述确定所述小区边缘用户组的最小传输功率包括：

12.根据权利要求2或从属于权利要求2的权利要求3至11中的任一项所述的方法，还包括根据所述BS的最大功率确定所述功率阈值。

13.根据前述任何权利要求的方法，还包括根据每个UE的预设服务质量确定所述加权因子。

14.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，还包括根据每个UE的平均吞吐量倒数确定所述加权因子。

15.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，还包括确定对于所述小区内部用户组中的所有UE相等的所述加权因子。

16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，其中确定所述小区内部用户组的每个UE的所述频率分配包括：

17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中

18.一种基站(BS)，所述基站根据权利要求1至17中的任一项所述的方法与多个用户设备(UE)通信。

19.一种通信网络，所述通信网络根据权利要求1至17中的任一项所述的方法进行通信。

20.一种用户设备(UE)，所述用户设备根据权利要求1至17中的任一项的方法与基站(BS)通信。

21.一种集成电路或处理器，所述集成电路或处理器包括存储的指令，当所述集成电路或处理器被执行时，所述指令根据权利要求1至17中的任一项的方法控制基站(BS)与用户设备(UE)之间的通信。

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