CN101179864B - 用于在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法。计算系统中的所有小区的平均密度和平均最小区间距离R。通过增加常数k直到圆的密度小于或者等于平均密度来确定具有半径kR且圆心在相应小区中的圆。针对每个小区产生集群，集群由包括在确定圆中的小区组成。因此，可以在最小化区段重新分配宽度的同时改进区段分配的性能。

Description

用于在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法

有关申请的对照

本申请要求2006年10月13日向韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.2006-0099848在35U.S.C§119(a)下的优先权，其全部公开在此合并作为参考。

技术领域

本发明总体涉及区段重新分配，更具体地涉及一种用于在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法。

背景技术

电气与电子工程师学会(IEEE)802.16e系统利用蜂窝方案并支持频率复用因子为1。因此，相邻小区可以使用相同的频率。因此，存在于该系统中的移动台(MS)必须能够将移动台MS所在的基站(BS)与使用相同频率的多个基站(BS)中的相邻基站(BS)区别开。为此，只要向MS发送帧，每个BS通过将伪噪声码(PN)插入到作为该帧的第一个符号的前同步码来发送该帧。

根据IEEE 802.16e标准，定义了总计114个前导PN码，并且该码分别具有0到113的码索引。此外，每个前导PN码都具有识别(ID)单元(下文中称为IDcell)和区段号。通过分析前导PN码，MS可以识别相应的BS的码索引、IDcell和区段号。IDcell具有32个值(即，0到31)。区段号具有3个值(即，0到2)。不是所有的码都具有唯一的IDcell和区段号的组合。因此，在114个码之中，仅码0到95具有唯一的IDcell和区段号的组合。使用码0到95来复制码96到113的IDcell和区段号的组合。

将区段用于多种目的，并且区段分配的结果对系统性能具有显著影响。区段确定了用于发送前导码的载波集。仅通过子载波的1/3部分来发送前同步码，其保持到删除保护带宽为止。子载波集可以通过使用以下方程式(1)来确定：

载波集＝区段+3k(k＝0，1，2……)    方程式(1)

方程式(1)示出了当给相邻扇区分配相同区段时，通过相同的载波集发送两个扇区的前同步码。在这种情况下，因为给两个扇区的前同步码分配了不同的码索引，即使MS可以没有任何问题地获得前导码，但是下行链路吞吐量可能恶化。

在下行链路信道中，MS估计发送自BS的导频信号。将该估计结果用于解调过程。然而，与帧控制报头(FCH)和下行链路-MAP(DL-MAP)类似，当信息在帧的前几个符号中发送时，没有导频信号从BS发送，从而导致信道估计困难。因此，MS通过使用前导码来估计信道。在这种情况下，是否在相邻扇区之间复制载波集严重影响信道估计的性能。如果给相邻扇区分配不同区段并由此通过不同载波集发送前导码，则可以通过前导码准确地实现信道估计，这导致FCH和DL-MAP的调制性能的改进。另一方面，如果给相邻扇区分配相同区段，则通过前导码不能准确地实现信道估计，这可能导致下行链路解调性能的恶化。

此外，区段可以确定用于下行链路子载波部分使用(PUSC)区域的频带。在下行链路PUSC区域中，将子载波被分成6组，包括3个主要组和3个次要组。每个扇区可以使用6个组中的所有或部分，并且在其中通过FCH将信息发送到MS。在这种情况下，每个扇区都必须使用一个或更多个主要组，并且由分配给扇区的区段确定要使用的主要组的数量。为了减少小区边界区域的小区之间的干扰，系统可以允许在扇区之间使用一些组，并且将此称为分段的PUSC。如果相邻扇区使用相同的区段，则这两个扇区使用相同的组。因此，甚至在使用区段PUSC时也不能减少干扰，这导致下行链路吞吐量的恶化。

同样地，当给相邻扇区分配了相同区段时，下行链路调制性能可能恶化。因此，区段分配可以对系统性能产生显著影响。然而，由于将区段的数量限制为3，在最小化相邻扇区之间的区段复制的同时分配区段是不容易的。

甚至在有效地分配区段时，也必须在某些情况下重新分配区段。例如，当无线配置(例如系统内的一些BS的位置、发射功率、天线角度、天线类型等)发生变化时，现有区段分配可能不再有用。此外，当无线电波环境由于建筑物和地形的交替而变化时，现有的区段分配可能并非优选的。如果是这种情况，则需要对区段进行重新分配。根据传统算法，可以通过将新的区段分配给系统中的所有扇区来实现区段重新分配。然而，当新区段的分配中发生显著变化时，这可能影响系统的实施。

因此，需要区段重新分配方法，其中如果需要，通过使用现有区段分配的结果来重新分配区段，以便在最小化区段分配中的变化的同时改进区段分配性能。

发明内容

本发明是为了解决至少上述问题和/或缺点并提供至少如下所述的优点而产生的。因此，本发明一方面提供了一种用于在宽带无线通信系统中分配区段的装置和方法。

本发明的另一方面提供了一种用于通过使用现有分配结果而在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法。

本发明的另一方面提供了一种用于在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法，从而在最小化区段分配中的变化的同时改进区段分配性能。

本发明的又一方面提供了一种用于在宽带无线通信系统中通过基于密度概念组成紧密布置的小区以在集群单元中重新分配区段的装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种在无线通信系统中重新分配区段的方法。计算系统中所有小区的平均密度和平均最小小区间距离R。通过增加常数k直到圆的密度小于或者等于平均密度来确定具有半径kR以及圆心在相应小区中的圆。针对每个小区，生成集群，其由包括在确定圆中的小区组成。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中重新分配段的装置。该装置包括用于计算全部小区的平均密度的平均密度计算器。该装置还包括用于计算平均最小小区间距离R的平均距离计算器。当针对每个小区增加常数k时，集群生成条件比较器确定具有半径kR和圆心在相关小区中的圆，并且该圆的密度小于或者等于平均密度。此外，该装置包括用于为每个小区生成集群的集群生成器，该集群由包括在确定圆中小区组成。

附图说明

从结合附图的以下详细描述中，本发明的上述和其它方面、特征和优点将变得更加显而易见，在附图中：

图1是示出了根据本发明的实施例的用于确定宽带无线通信系统中的扇区之间的接近度(proximity)的装置结构的方框图。

图2是示出了根据本发明的实施例的用于确定宽带无线通信系统中的扇区之间的接近度的方法的流程图。

图3是示出了根据本发明实施例的用于在宽带无线通信系统中生成集群的装置的方框图。

图4是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中生成集群的方法的流程图。

图5是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中在集群单元中重新分配区段的装置的方框图。

图6是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中为集群单元重新分配区段的方法的流程图。

图7是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中生成集群的方法的示例。

图8A至8C示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中为集群单元重新分配区段的方法的示例。

具体实施方式

参考附图，详细描述本发明的优选实施例。在所有的附图中使用相同的附图标记。可以忽略对本领域中已知的构造或过程的详细描述，以避免使本发明的主题含混不清。

在下文中，将描述本发明的用于在宽带无线通信系统中重新分配区段的装置和方法。

在根据本发明的实施例的方法中，在为所有小区分配了区段的情况下，为一些小区所分配的区段改变以增加区段分配性能。在区段重新分配方法中，给存在于一个小区中的扇区重新分配不同的区段，并在分配给特定扇区的区段需要改变时，将区段重新分配给存在于具有该扇区的小区中的所有扇区。此外，在将区段分配给扇区时，需要考虑存在于不同小区中的扇区之间的接近度值。这里定义了小区等同于基站(BS)并包括一个或多个扇区。

在本发明的本实施例中引入了密度概念。因此，将紧密布置的小区集合成集群，在集群单元中执行区段重新分配。集群是位于特定小区周围的邻近小区集合。因为区段的数量是3，所以当分配给特定扇区的区段改变时，邻近扇区由此受影响的可能性很高。换言之，分配给扇区的区段的改变可能导致分配给邻近扇区的区段发生变化，这可能导致区段分配的连续变化。因此，根据本发明，为了避免区段分配的连续变化，在集群单元中重新分配段，以代替在扇区/小区单元中重新分配区段。

引入密度概念因为区段分配的连续变化频繁发生在小区聚集密集的区域内。因此，在小区聚集密集的区域中，要确定集群大小足够大，以便同时为多个小区重新分配区段。在小区聚集不密集的区域中，要确定集群要足够小，以便最小化同时重新分配的小区数量。

尽管在本实施例中分配了区段，但是本发明还可以应用于伪随机位序列ID(PRBS_ID)的分配，该伪随机位序列ID是用于在宽带无线通信系统中标识BS的另一个参数。

下文中将假定BS包括一个或多个扇区。为了计算在将相同区段分配给邻近扇区的情况下的成本，定义了扇区之间的接近度。将扇区i与扇区j的干扰量定义为扇区i与扇区j的接近度，并将其表示为Prox_ij。可以由其他方式来确定Prox_ij。例如，当使用网络规划工具时，可以将Prox_ij确定为扇区j与扇区i的干扰的总量。当仅使用关于扇区间距离的信息时，可以将Prox_ij确定为扇区i与扇区j之间的路径损耗值。尽管可以使用多种方式来确定Prox_ij，但在下文中假定通过使用稍后将参考附图1和附图2进行描述的根据本发明的实施例的装置和方法来确定Prox_ij。

图1是示出了根据本发明的实施例的用于确定宽带无线通信系统中的扇区之间的接近度的装置的结构的方框图。该装置包括平均BS半径计算器101、扇区对(i，j)选择器103、扇区i的虚拟用户位置计算器105、扇区i的接近度计算器107、扇区j的虚拟用户位置计算器109、扇区j的接近度计算器111、扇区对(i，j)的接近度存储器113。

参照图1，平均BS半径计算器101计算系统中的平均BS半径并将计算结果输出至扇区对选择器103。这里，将从任意BS i到邻近的BS的距离定义为di，将关于系统中的所有BS的距离di的平均定义为平均BS距离，且将平均BS距离的1/2定义为平均BS半径。

扇区对(i，j)选择器103从多个扇区对中选择其接近度尚未确定的任意扇区对(i，j)。然后，扇区对(i，j)选择器103将所选的扇区对(i，j)以及来自平均BS半径计算器101的平均BS半径输出至扇区i的虚拟用户位置计算器105和扇区j的虚拟用户位置计算器109。

通过使用输入自扇区对(i，j)选择器103的扇区对(i，j)和平均BS半径，扇区i的虚拟用户位置计算器105计算表示扇区i的虚拟用户的位置。然后，扇区i的虚拟用户位置计算器105将计算结果输出至扇区i的接近度计算器107。这里假定虚拟用户位于与沿着扇区i的天线方位的相同线的平均BS半径的1/2相对应的位置处。

通过使用扇区i的虚拟用户的计算位置，扇区i的接近度计算器107计算扇区i到扇区j的接近度Prox_ij，然后将计算得到的接近度Prox_ij输出至扇区对(i，j)的接近度存储器113。通过使用扇区j与扇区i的虚拟用户之间的路径损耗值来确定接近度Prox_ij。在这种情况下，必须考虑扇区i的天线方位、天线方向图以及发射功率。

通过使用输入自扇区对(i，j)选择器103的扇区对(i，j)和平均BS半径，扇区j的虚拟用户位置计算器109计算表示扇区j的虚拟用户的位置，然后将该计算结果输出至扇区j的接近度计算器111。这里假定虚拟用户位于与沿着扇区j的天线方位的相同线的平均BS半径的1/2相对应的位置处。

通过使用扇区j的虚拟用户的计算位置，扇区j的接近度计算器111计算扇区j到扇区i的接近度Prox_ji，然后将计算得到的接近度Prox_ji输出至扇区对(i，j)的接近度存储器113。通过使用扇区j和扇区i的虚拟用户之间的路径损耗值来确定接近度Prox_ji。在这种情况下，必须考虑扇区j的天线方位、天线方向图和发射功率。

扇区对(i，j)的接近度存储器113确定分别输入自扇区i的接近度计算器107和扇区j的接近度计算器111的接近度Prox_ij和接近度Prox_ji的总数作为扇区对(i，j)的接近度，然后存储所确定的扇区对(i，j)的接近度。稍后将在区段分配过程中使用所确定的扇区对(i，j)的接近度。

图2是示出了根据本发明的实施例的用于确定宽带无线通信系统中的扇区之间的接近度的方法的流程图。

参照图2，在步骤201中，计算平均BS半径。这里，将从任意BS i到其邻近的BS的距离定义为di，将关于系统中的所有BS的距离di的平均值定义为平均BS距离，以及将平均BS距离的1/2定义为平均BS半径。

在步骤203中，选择其接近度尚未确定的任意扇区对(i，j)。在步骤205中，计算表示扇区i的虚拟用户的位置。这里假定虚拟用户位于与沿着扇区i的天线方位的相同线的平均BS半径的1/2相对应的位置处。在步骤207中，通过使用扇区i的虚拟用户的计算位置，计算扇区i到扇区j的接近度Prox_ij。通过使用扇区j和扇区i的虚拟用户之间的路径损耗值来确定接近度Prox_ij。在这种情况下，必须考虑扇区i的天线方位、天线方向图和发射功率。

与扇区i的情况类似，在步骤209中，计算扇区j中的虚拟用户的位置。在步骤211中，通过使用扇区j的虚拟用户的计算位置，计算扇区j到扇区i的接近度Prox_ji。换言之，通过使用扇区j和扇区i的虚拟用户之间的路径损耗值来确定接近度Prox_ji。在这种情况下，必须考虑扇区i的天线方位、天线方向图和发射功率。

在步骤213中，检查是否针对系统中的所有的扇区对确定接近度。如果该接近度不是针对所有扇区对而确定的，则该过程返回至步骤203。否则，图2的过程结束。

在如上所述的针对所有扇区对确定接近度的情况下，给各个扇区分配区段。在这种情况下，因为扇区i对扇区j的干扰可能不同于扇区j对扇区i的干扰，所以通过将接近度Prox_ij和接近度Prox_ji相加来确定扇区对的接近度。

图3是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中生成集群的装置的方框图。该装置包括平均密度计算器301、平均小区间距离计算器303、小区选择器/k设置单元305、集群生成条件比较器307、k增加单元309、集群生成器/存储器单元311。

参照图3，平均密度计算器301计算整个拓扑结构的密度(下文中，“平均密度”)，并将所计算的平均密度输出至小区选择器/k设置单元305。如在下文方程式(2)中所定义的，该密度指示小区聚集的密集程度。

平均小区间距离计算器303计算最小的平均小区间距离R，并将所计算的平均小区间距离R输出至小区选择器/k设置单元305。将最小的平均小区间距离R定义为小区与邻近小区之间的距离的平均值。

小区选择器/k设置单元305从全部小区中选择一个小区，并确定常数k为1。其后，小区选择器/k设置单元305将输入自平均小区间距离计算器303的平均最小小区间距离R、输入自平均密度计算器301的平均密度、以及所选的小区及所确定的常数k一起输出至集群生成条件比较器307。根据输入自集群生成器/存储器单元311的集群生成结果，小区选择器/k设置单元305重复该过程直到完全存储所有小区的集群。

在从小区选择器/k设置单元305接收到平均最小小区间距离R、平均密度、所选小区、以及所确定的常数k时，集群生成条件比较器307检查具有kR半径且圆心在所选择小区中的圆的密度是否小于或者等于平均密度。如果圆的密度大于平均密度，则集群生成条件比较器307将常数k输出至k增加单元309。当通过k增加单元309增加常数k时，集群生成条件比较器307通过使用增加的常数k再次检查圆的密度是否小于或者等于平均密度。另一方面，如果圆的密度小于或者等于平均密度，则将平均最小小区间距离R、所选的小区以及常数k输出至集群生成器/存储器单元311。

在从集群生成条件比较器307接收到常数k时，k增加单元309将常数k增加1，并将增加后的常数k输出至集群生成条件比较器307。

在从集群生成条件比较器307接收到平均最小小区间距离R、所选小区、以及常数k时，集群生成器/存储器单元311生成集群，该集群由包括在具有半径kR且圆心在小区处的圆中的小区组成，然后存储所生成的集群。此外，该集群生成器/存储器单元311将集群生成结果输出至小区选择器/k设置单元305。

图4是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中生成集群的方法的流程图。

参照图4，在步骤401，计算整个拓扑结构的密度(如，平均密度)，并计算平均最小小区间距离R。将平均最小小区间距离R定义为小区和邻近小区之间的距离的平均值。

密度指示小区聚集的密集程度，并由如下方程式(2)所示。

密度＝(目标拓扑中所包括的小区数量)/目标拓扑的宽度

                                            方程式

(2)

在步骤403中，从所有小区中选择一个小区，然后将常数k设置为1。在步骤405中，检查具有kR半径且圆心在所选小区中的圆的密度是否小于或者等于平均密度。如果圆的密度大于平均密度，则在步骤407，将常数k增加1。然后，该过程返回至步骤405，由此重复后续步骤。

如果圆kR的密度小于或者等于平均密度，则在步骤409中，针对相应小区产生集群，使得该集群由包括在圆中的小区组成，此外存储所生成的集群。例如，如果常数k是1，则在圆的密度小于或者等于平均密度时，所生成的集群仅由所选的小区组成。

在步骤411中，检查是否针对所有小区而完全存储了集群。如果没有完全存储集群，则该过程返回至步骤403，否则，图4中的过程终止。

图5是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中在集群单元中重新分配区段的装置的方框图。该装置包括现有分配输入单元501、集群生成器503、区段重新分配小区候选组选择器505、区段重新分配器507、接近度确定单元509、重新分配结果比较器511以及重新分配结果存储单元513。

参照图5，现有分配输入单元501接收初始的区段分配结果，即，针对现有小区的区段分配结果。然后，现有分配输入单元501将该初始区段分配结果输出至集群生成器503和接近度确定单元509。

通过使用输入自现有分配输入单元501的初始区段分配结果，该集群生成器503生成集群，关于全部小区该集群在每个小区中具有中心，给针对每个小区所产生的集群重新分配区段，其后将该区段重新分配结果输出至区段重新分配小区候选组选择器505。换言之，计算平均密度和平均最小小区间距离R，并针对每个蜂窝，确定具有半径kR及圆心在相应小区中且其密度小于或者等于平均密度的圆。然后，生成集群使得该集群由包括在所确定的圆中的小区组成。

区段重新分配小区候选组选择器505从全部小区中选择预先确定数量的小区进行区段重新分配，直到确定最佳的区段分配。然后，该区段重新分配小区候选组选择器505输出选自针对输入自集群生成器503的各个小区的集群之中的小区的集群。

区段重新分配器507仅就与所选小区相对应的集群的内部部件来重新分配区段，并将针对每一所选小区的区段重新分配结果输出至接近度确定单元509。当将区段重新分配给集群时可以使用多种区段算法。

通过使用输入自现有分配输入单元501的初始区段分配结果，接近度确定单元509确定全部小区的扇区对的接近度，并将所确定的每个扇区对的接近度输出至重新分配结果比较器511。换言之，计算系统中的平均BS半径，并通过使用计算得到的BS半径，计算关于任意扇区对(i，j)的每个扇区的虚拟用户的位置，根据输入自现有分配输入单元501的初始区段分配结果未确定该扇区对的接近度。然后，通过使用计算得到的扇区i的虚拟用户的位置来计算扇区i对扇区j的接近度Prox_ij，以及通过使用计算得到的扇区j的虚拟用户的位置来计算扇j对扇区i的接近度Prox_ji。其后，通过将计算得到的Prox_ij和Prox_ji相加来确定扇区对(i，j)的接近度。同样地，关于输入自区段重新分配器507的每个所选小区，接近度确定单元509通过使用区段重新分配结果来确定每个扇区对的接近度并将所确定的每个扇区对的接近度输出至重新分配结果比较器511。

根据输入自重新分配结果比较器511的初始区段分配结果，重新分配结果比较器511通过使用每个扇区对的接近度来计算目标函数值。然后，重新分配结果比较器511将计算得到的目标函数值和初始区段分配结果存储到重新分配结果存储器513。其后，在确定最佳区段分配之前，关于输入自接近度确定单元509的每个所选小区，重新分配结果存储器513根据区段重新分配结果通过使用每个扇区对的接近度来计算目标函数值。比较所选小区的目标函数值，以选择具有最小目标函数值的小区。将所选小区的目标函数值与存储在重新分配结果存储器513的目标函数值进行比较。将存储在重新分配结果存储器513中的值更新为最小目标函数值和区段分配(或重新分配)结果。当不在区段分配(或者重新分配)中执行预定次数或者更多次更新时，将该区段分配(或者重新分配)确定为最佳区段分配。

重新分配结果存储器513存储输入自重新分配结果比较器511的目标函数值和区段分配(或者重新分配)结果。

图6是示出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中在集群单元中重新分配区段的方法的流程图。在重新分配区段的方法中，随机选择预定数量的集群，并针对所选集群重复区段重新分配，直到获得最佳区段分配性能。

参照图6，在步骤601中，识别针对现有全部小区的初始区段分配，通过将接近度用于初始区段分配来计算目标函数值，将计算得到的目标函数值和初始区段分配作为最佳解决方案进行存储。将计数初始化为0。计数指示在没有更新最佳解决方案的情况下重复这个过程的次数。

通过以下方程式(3)来确定区段分配的目标函数。

$\min \left[\underset{i}{\mathrm{\Σ}}(\mathrm{prox}\_{\mathrm{iw}}_i+\mathrm{prox}\_w_{i}i)\right]$ 方程式(3)

这里，w_i表示在扇区中具有最大扇区对接近度的扇区，每个扇区都具有与扇区i相同的段。因为只有三个区段，在系统中频繁地发生区段复制。因此，如果该目标函数仅依照最坏的情况而确定，那么为了改进最坏情况下的一个扇区对的性能，整个系统的性能可能严重降低。另一方面，如果考虑具有相同区段的所有扇区对，那么为了改进整个系统的性能，特定扇区的性能可能严重降低。因此，在本实施例中，确定目标函数，使得仅根据受区段复制影响最严重的一个扇区来生成扇区对，并且最小化该扇区对关于所有扇区的接近度之和。

在步骤603中，对于所有小区，通过使用初始区段分配结果来在每个小区周围生成集群。特别地，如图3和图4所示的方式生成集群，计算平均密度和平均最小小区间距离R，确定具有半径kR及圆心在相关小区中的圆，并且在增加常数k的同时该圆的密度变得小于或者等于平均密度，然后生成由包括在所确定的圆中的小区所组成的集群。

在步骤605中，对于区段重新分配，与所选小区中的集群一起，从所有小区中随机选择预定数量的小区。当所选小区数量增加时，即使重新分配质量可以改进，算法也会变得复杂。因此，在本实施例中，将所选小区的数量定义为所有小区的10％。

在步骤607中，通过针对与所选小区相对应的各个集群重新分配区段，生成预定数量的解决方案。即，通过仅对于与所选小区相对应的集群的内部部分重新分配区段，生成与所选小区数量一样多的解决方案。在将区段重新分配给集群时，可以使用多种区段分配算法。

在步骤609中，从所生成的预定数量的解决方案中选择具有最高性能的解决方案。换言之，关于所生成的预定数量的解决方案，计算目标函数值，在解决方案之中选择具有最小目标函数值的解决方案。

在步骤611中，评估所选解决方案的性能是否优于最佳解决方案。换言之，将所选解决方案的目标函数值与最佳解决方案的目标函数值进行比较，然后检查所选解决方案具有的目标函数值是否小于最佳解决方案的目标函数值。如果所选解决方案的性能优于最佳解决方案，即，如果可以通过与所选解决方案相对应地为小区的集群重新分配区段来实现优于初始段分配的性能，则该过程前进到步骤613，并由此通过将所选解决方案存储为最佳解决方案来更新该最佳解决方案。然后，将计数初始化为0。另一方面，如果该最佳解决方案具有优于所选解决方法的性能，则该过程在步骤617继续，并由此使该计数加1。

在步骤615中，检查计数是否大于或者等于重新分配阈值。如果计数小于阈值，则过程返回到步骤605，并由此重复后续步骤。相反地，如果计数大于或者等于阈值，即，如果没有连续更新最佳解决方案，则将与最佳解决方案相对应的区段分配确定为最佳区段分配。然后，图6中的过程结束。最佳解决方案是具有最优性能(即具有最小目标函数值)的最佳分配。

图7是使出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中生成集群的方法的示例。

参照图7，关于最左边的小区，生成具有半径R的集群701。这是因为具有半径R且圆心在小区中的圆形区域内的小区密度大于平均密度，而具有半径2R的圆形区域中的小区密度小于平均密度。关于中心小区，生成具有半径2R的集群703。这是因为具有半径R的圆形区域内的小区密度和具有半径2R的圆形区域内的小区密度中的小区密度大于平均密度，但是具有半径3R的圆形区域内的小区密度小于平均密度。关于最右边的小区，生成仅由一个小区组成的集群705。这是因为具有半径R的区域内的小区密度小于平均密度。

图8A至8C使出了根据本发明的实施例的用于在宽带无线通信系统中在集群单元中重新分配区段的方法的示例。这里假定随机选择用于区段重新分配的三个小区。假定初始区段分配与图7相同。

参照图8A至8C，在三个所选小区中，关于最左边的小区，在初始区段分配中仅对于小区的集群801的内在部分重新分配区段(参见图8A)。关于中间小区，在初始区段分配中仅对于小区的集群803的内在部分重新分配区段(参见图8B)。关于最右边的小区，在初始区段分配中仅对于小区的集群805的内在部分重新分配区段(参见图8C)。

根据本发明，在宽带无线通信系统中，引入密度概念，以便将密集布置的小区组成集群，并在集群单元中重新分配区段。因此，当需要重新分配区段，可以在最小化区段重新分配的宽度的同时改进区段分配的性能。

尽管已经通过参考本发明的特定优选实施例说明并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不背离所附权利要求及其等价物所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种形式和细节的变化。

Claims (19)

1.一种用于在无线通信系统中重新分配区段的方法，所述方法包括：

识别针对系统中的所有小区的初始区段分配，使用所识别的初始区段分配来确定针对小区的每个扇区对的接近度，使用所确定的接近度来计算目标函数值，以及将计算得到的目标函数值存储在存储器中；

计算系统中的所有小区的平均密度和平均最小小区间距离R；

通过增加常数k直到圆的密度变得小于或者等于平均密度来针对每个小区确定具有半径kR且圆心在相应的小区中的圆；

对于每个小区，生成由包括在所确定的圆中的小区所组成的集群；

选择一个或多个小区用于区段重新分配，对于与所选小区相对应的集群的内在部分重新分配区段，使用针对每个所选小区的相应区段重新分配结果来确定针对小区的每个扇区对的接近度，以及使用所确定的接近度来计算目标函数值；

将每个所选小区的目标函数值与所存储的目标函数值进行比较，并将存储在存储器中的目标函数值更新为最小的目标函数值；以及

将与最小的目标函数值相对应的区段分配确定为最佳区段分配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密度指示小区聚集的密集程度，并使用：密度＝(包括在目标拓扑中的小区数量)/目标拓扑的宽度来计算所述密度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平均最小小区间距离R是小区和邻近小区之间的距离的平均值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，重复选择一个或多个小区，直到没有对目标函数值执行预定次数或者更多次更新。

5.根据权利要求4的所述方法，还包括：当没有对目标函数值进行预定次数或者更多次的更新时，将针对尚未进行预定次数或者更多次的更新的目标函数值的区段分配确定为最佳区段分配。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标函数值通过使用

计算得到的，其中w_i表示在每个扇区都具有与扇区i相同的区段的扇区中具有最大扇区对接近度的扇区，prox_ab表示扇区a到扇区b的接近度，以及

其中，执行所述目标函数，使得仅根据受区段复制影响最严重的一个扇区来生成扇区对，同时最小化所有扇区关于所述生成的扇区对的接近度之和。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，使用初始区段分配来确定针对小区的每个扇区对的接近度或者使用区段重新分配结果来确定针对小区的每个扇区对的接近度包括：

选择其接近度未确定的任意扇区对(i，j)；

计算扇区i的虚拟用户的位置，并通过使用计算得到的扇区i的虚拟用户的位置来计算扇区i到扇区j的接近度；

计算扇区j的虚拟用户的位置，并通过使用计算得到的扇区j的虚拟用户的位置来计算扇区j到扇区i的接近度；以及

通过将扇区i到扇区j的接近度和扇区j到扇区i的接近度相加来确定任意扇区对(i，j)的接近度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，每个扇区的虚拟用户位于与沿着相应扇区的天线方位的相同线的系统的平均基站(BS)半径的1/2相对应的位置处。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，关于存在于系统中的所有BS，平均BS半径是作为从任意BS到邻近BS的平均距离的平均BS距离的1/2。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，使用扇区j与扇区i的虚拟用户之间的路径损耗值来计算扇区i到扇区j的接近度，以及使用扇区i与扇区j的虚拟用户之间的路径损耗值来确定扇区j到扇区i的接近度。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，根据从由扇区i的天线方位、天线方向图和发射功率所组成的组中所选的至少之一来计算扇区i到扇区j的接近度，以及根据从由扇区j的天线方位、天线方向图和发射功率所组成的组中所选的至少之一来计算扇区j到扇区i的接近度。

12.一种用于在无线通信系统中重新分配区段的装置，所述装置包括：

用于计算系统中的所有小区的平均密度的平均密度计算器；

用于计算平均最小小区间距离R的平均距离计算器；

集群生成条件比较器，用于通过增加常数k直到圆的密度变得小于或者等于平均密度来为每个小区确定具有半径kR且圆心在相应小区中的圆；

集群生成器，用于针对每个小区，生成由包括在所确定的圆中的小区所组成的集群；

现有分配输入单元，用于识别初始区段分配；

重新分配小区候选选择器，用于选择一个或多个小区用于区段重新分配；

区段重新分配器，用于仅对于与一个或多个所选小区相对应的集群的内在部分重新分配区段；

接近度确定单元，用于通过使用所识别的初始区段分配来确定小区的扇区对的接近度，以及用于通过使用相应的区段重新分配结果来确定针对所选小区的扇区对的接近度；以及

重新分配结果比较器，用于通过使用利用所识别的初始区段分配所确定的小区的扇区对的接近度以及利用相应的区段重新分配结果所确定的针对所选小区的扇区对的接近度来计算目标函数值，以及用于通过使用所述目标函数值来将与最小目标函数值相对应的区段分配确定为最佳区段分配。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述密度指小区聚集的密集程度，并使用：密度＝(包括在目标拓扑中的小区数量)/目标拓扑的宽度来计算所述密度。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述平均最小小区间距离R是小区和邻近小区之间的距离的平均值。

15.根据权利要求12所述的装置，其中，所述区段重新分配小区候选选择器重复小区选择过程，直到不对所确定的最佳区段分配进行预定次数或者更多次更新。

16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述目标函数值是通过

计算得到的，其中w_i表示在每个扇区都具有与扇区i相同的区段的扇区中具有最大扇区对接近度的扇区，prox_ab表示扇区a到扇区b的接近度，以及

其中，执行所述目标函数，使得仅根据受区段复制影响最严重的一个扇区来生成扇区对，同时最小化所有扇区关于所述生成的扇区对的接近度之和。

17.根据权利要求12所述的装置，还包括：

扇区对(i，j)选择器，用于在所生成的扇区对中选择尚未确定接近度的任意扇区对(i，j)；

扇区i的虚拟用户位置计算器，用于计算扇区i的虚拟用户的位置；

扇区i的接近度计算器，用于通过使用计算得到的扇区i的虚拟用户的位置来计算扇区i到扇区j的接近度；

扇区j的虚拟用户位置计算器，用于计算扇区j的虚拟用户的位置；

扇区j的接近度计算器，用于通过使用计算得到的扇区j的虚拟用户的位置来计算扇区j到扇区i的接近度；

扇区对(i，j)的接近度存储器，用于通过将扇区i到扇区j的接近度和扇区j到扇区i的接近度相加来确定任意扇区对(i，j)的接近度。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，每个扇区的虚拟用户位于与沿着相应扇区的天线方位的相同线的系统中平均基站(BS)半径的1/2相对应的位置处。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，关于存在于系统中的所有BS，平均BS半径是作为从任意BS到邻近BS的平均距离的平均BS距离的1/2。

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