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基于中继的无线网络的资源管理和干扰抑制技术

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CN101610518A
CN101610518A CN 200910159507 CN200910159507A CN101610518A CN 101610518 A CN101610518 A CN 101610518A CN 200910159507 CN200910159507 CN 200910159507 CN 200910159507 A CN200910159507 A CN 200910159507A CN 101610518 A CN101610518 A CN 101610518A
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CN
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Patent type
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relay
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system
interference
mitigation
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CN 200910159507
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J·J·西迪尔
N·希玛亚特
O·奥亚曼
Q·李
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英特尔公司
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Abstract

本文一般地描述了用于基于中继的网络的资源管理和干扰抑制技术的系统和方法的实施例。其他实施例可被描述和要求保护。

Description

基于中继的无线网络的资源管理和干扰抑制技术发明领域本申请涉及基于中继的无线蜂窝系统,并且更特别地,涉及在中继辅助的(relay-assisted)无线网络中的资源管理和同信道干扰的抑制。扭旦 冃豕无线蜂窝系统的性能严重地受限于来自邻近基站的同信道干扰,尤其是当 这些系统走向密集频率复用模式时。虽然利用密集频率复用可提高蜂窝系统的 总体频谱效率,但小区边缘用户的性能严重地降低。应用各种干扰管理技术来 提高小区纖用户的性能,/細于小区職用户的分数频率飾(FFR)机制的 设计,至咖伺^lt舰鹏技术,到i柳多天线的接收机干扰抵消。附图说明采用示例的方式说明本发明,不受限于附图中各图,其中: 图1是根据一些实施例的基于中继的分数频率复用小区的示图; 图2是具有在该小区中实现的合作分数频率复用的小区示图; 图3是根据一些实施例使能合作分数频率复用的分层调度方案; 图4是说明具有通信节点、中继节点、合作者节点和目标节点的基于中继 的无线网络环境的示图;图5是根据一些实施例的干扰抑制系统的框图;图6是根据一些实施例使用图2的干扰抑制系统的无线邻域(witness neighborhood)的示图;图7是根据一些实施例示出图2干扰抑制系统的同信道干扰避免的流程图; 图8是根据一些实施例的图2干扰抑帝孫统传输随机化的流程亂以及 图9是在基于中继的无线网络环境中提供资源管理和干扰抑制的方法流程图。详细描述在此描述在基于中继的无线蜂窝网络中提供干扰抑制和资源管理的方法和 系统的实施例。在以下描述中,阐述了许多特定细节,例如合作中继通信、基 于中继的分数频率复用和基于中继的概率干扰抑制的齢{顿的描述,以掛共 本发明实施例的透澈理解。然而相关领域的技术人员将意识到可以不使用一个 或多个特定细节,或结合其他方法、组件、设备等来实施本发明。在其他的例 子中,为了避免模糊本发明的观点,没有示出或详细描述^^f周知的结构、设 备或操作。对于无线网络性能的一个限制是因为在无线信道中的衰落弓胞的随机波动 而导致的差可靠性和覆盖。在基于中继的蜂窝无线网络中的合作下行链路通信 技术使得多个中继站和可能一基站共同地向多个用户鄉信息,使在分布式结构中多入多出(MMO)益处的提取成为可能,包括合作多样性、合作复用和 分布式阵列(即功率效率)的增益。这使得合作中继通信成为蜂窝无线网络中 用于吞吐量、覆盖和可靠性提高的理想駄。在本领域中增加无线网络中的吞吐量、容量和覆盖改善将是一个进步,特 别就于位于或邻近扇区区域边界或小区边缘的用户而言,扇区区域边界或小 区边缘是因为基础收发机站和/或中继站織配置和定位形成的,并且从而遭受 由于低信号干扰噪声比情况而引起的差性能。在下行链路模式中,这些小区边 缘用户的性能改善可以通过使用合作传输技术来实现,由此多个中继站和可能 的基站共同地相互作用以分享它们的天线,从而以合作多样性、合作复用和分 布式阵列增益的形式提取MMO益处。可选地,在下fi^l^各和上行^^各模式中 均可采用分数频率复用,以通过减少由于在许多重叠通信信道中给定频率的重 复使用而弓胞的小区边缘干扰来提供无线网络改进。进一步地,可通过作为减 少在无线网络中干扰的一种方法,仔细控制到小区,用户的传输的可能性使 到小区边缘用户的传输随机化来提供无线网络改进。可以为改善无线网络性能 提供基于中继的分数频率复用策略,它會技持在诸如基础收发机站和中继站这 样的多个基础终端间使用概率干扰抑制技术的合作传输。中继和接入链路可在 频率上和时间上分离。从而,在无线网络中的用户可享受干扰抑制、合作多样 性和功率效率的^益处。现在参考附图,在图1中描述了根据一些实施例的基于中继的分数频率复用小区100的示意图。在一个实施例中,具有服縫站105的基于中继的分数 频率复用小区100 ^TVh中继站110、 112、 114、 116、 118和119围绕。在另一 个实施例中,可使用三个中继站,然而总的来说,可在基于中继的分数频率复 用小区100中任意^g放置ftj可数目的中继站。中继站皿和接收去往和来自 月艮縫站105禾口/或去往其他中继站和/或去往移动站的信号,以改善至啦于邻近 基于中继的分数频率复用小区100边缘的区域中的移动站的通信质量。为了在 中继站110、 112、 114、 116、 118和119处提供功率节省和最小化同信道干扰, 中继站部署的一个考虑是使中继站鶴区W重叠。取决于在小区100中的位置,给定移动站(MS)将与服縫站105或者一 个或多个中继站110、 112、 114、 116、 118和119相关联。例如,在小区100 中心的MS可倉喧接与服,站105相连接,而在小区100边缘的MS可能与 一个或多个中继站IIO、 112、 114、 116、 118和119相连接。进一步地,取决于 MS的位置,可在无线电接入l^各上采用不同的频谱翻策略,其中无线电接入 链路可以在月艮錢站105和MS之间或在中继站110、 112、 114、 116、 118和 119和MS之间,包括(i)通过服錢站105和中继站110、 112、 114、 116、 118和119其中之一的频i普复用,(ii)通过多个中继站110、 112、 114、 116、 118 和119的频谱复用,和(iii)通过服皿站105和多个中继站110、 112、 114、 116、 118和119的频谱gffi。多瑕沖继和频谱复用技术考虑至瞎吐量、容量和覆盖改善,但是应当管理 由于服,站105和中继站110、 112、 114、 116、 118和119在无线接入链路上同时传输而引起的结果干扰,以避免由于严重干扰问题引起盼性能损失。在小 区100纖处的移动站可育隨受干扰问题。對班也,位于中继站110、 112、 114、 116、 118和119覆盖区域边缘的用户也可會隨受类似的干扰问题,该干扰问题 不仅是由来自其他小区(即小区IOO外的所有小区)的同信道干扰弓胞的,还 是由在小区100内——即月艮縫站105和/或中继站110、 112、 114、 116、 118 和119~一的MS引起的小区内干扰。为了解决该问题,关于小区100内给定的 MS的复用因子(resuefactor)不i,当考虑它相对于服,站105的地理位置, 还应当考虑它相对于中继站110、 112、 114、 116、 118和119的位置来调整。 在图1中,根据频道区域120、 130、 140、 150、 160和170分配基于中继的小区100上的频率复用和信道分配方案。在分数频率复用小区励的中心处, 服^S站105在由第二频道区域130围绕的第一频道120区域中操作。在该实 施例中,使用第二频道区域130的目的是与第一频道区域120相比降低频率复 用,从而减少由在该区域中的移动站所经历的同信道干扰,使得移动站會嫩接 收在吞吐量、容量禾曙盖方面更好的服务质量。在分数频率飾小区100中心 处这种类型的频率Mffl通过在基于中继的分数频率复用小区100中心的具有变 化鄉度的两个信粒间分配资源,来向位于服縫站105 Pf逝的MS跑共改 善的通信。中继站110和116在由第四频道150区域围绕的第三频道140区域中的小 区100 ,[5^£操作,以向MS ^f共增强的通信,否则该MS将经历严重同信 道干扰。在该实施例中,在由第五频道170区域围绕的第三频道140区域中操 作的中继站112和118以及在由第六频道160围绕的第三频道140区域中操作 的中继站114和119被對妙也配置,以在小区100内提供分数频率复用(FFR)。 中继站110、 112、 114、 116、 118和119可将相同的频道用于位于最接近每一个 中继站的移动站,以最大化频率复用的频谱效率利益。进一步地,每一个中继 站还能够将不同的频道用于在它们各自覆盖区域边缘的移动站。因此,与那些 在频道区域140中的移动站相比,向频道区域150、 160和170中的移动站提供 较低的频率复用。在小区100的这些区域中降低频率OT减少了由移动站所经 历的同信道干扰,从而增强了吞吐量、容量和覆盖。在另一方面,除了对位于 中刺言道区域周界线周围的信道区鹏用的FFR夕卜,还可以向与紧邻中继站的 第三频道140相应的中刺言道区鹏用完全分数飾。在一些实施例中,频道区域150、 160和170的一个或多个可对应于相同的 频道,意l^对在中继站110、 112、 114、 116、 118和119覆盖区域,的用户 的中继站IIO、 112、 114、 116、 118和119间更紧密的频率复用。并且,在一些 实施例中,频道区域120和140可对应于相同的频道,意,对在高频率复用 下服务的用户的服皿站105和中继站110、 112、 114、 116、 118和119间的更 紧密的频率飾。最终,在一些实施例中,频道区域130、 150、 160和170中 的一个或多个可对应于相同的频道,意tt对在较低频率复用下服务的用户的 服縫站105和中继站110、 112、 114、 116、 118和119间的更紧密的频率复用。在一些实施例中,位于小区100'边缘的MS将在具有三个正交波段(或子信道集)的三个频率复用下^l艮务,以避免同信道干扰,这些正交波段被分配

给中继站对,其中每一个中继站位于小区100相反侧,即如图1所示,则频道 区域150、 160和170将对应于三个分离的频带。在可选实施例中,两个的复用 模式可应用于向在可选模式中的三个中继站的每一个提供两个子信道。在另一 个实施例中,六个的复用模式可用于为每一个中继站提供它自己的频道,需要 一共六个正交信道分配。

在图1所示的实施例中,位于紧邻服錢站105 (在第一频道120内)的 MS在OT 1策略下l则艮务,位于近邻中继站UO、 112、 114、 116、 118和119 其中之一 (在第三频道140内)的小区100 ,用户在复用1策略下MI艮务。 可选地,对远离服皿站105 (在第二频道区域130内)和^f可中继站110和 116 (在第四频道150区域内)、112和118 (在第五频道170区域内)以及114 和119 (在第六频道160内)的MS应用飾3策略,以确鹏些MS的因频谱 飾而导致的干扰损失最小化。

图2是具有产生合作FFR小区200的合作分数频率复用的在图1中图示的 基于中继的分数频率复用小区100的示意图。出于在合作中继模式中实现成功 的干扰管理以有益于在蜂窝系统中位于小区職敷卜围、通常经历差SINR剝牛 的MS的目的,下〗滩路(DL)合作中继技术与基于中继的FFR概念相结合。 产生的合作多样性禾呦率效«益可导致小区職MS的显著性能增益;大致 上可比得上由接收最大比合并(MRC)技术提供的增益。

在存在如图2所示的基于中继的FFR策略的情况下,为小区ii^ MS包括 DL合作中继支持意1«,可由多个基础终端(服#«站105和/或中继站110、 112、 114、 116、 118和119)通过^ffl诸如分布式空时编码(STC)、分布式波 束形成、合作糊餘作中继技术的它们的同时传输,来服务在复用3区中(即 在第二频道区域130、第四频道150区域、第六频道160 ,五频道170区域内) 的MS。

在图2中,应用合作中继技术以向具有差的信号与干扰加噪声比(S腿) 的目标节点220提供增强的干扰管理能力。产生的合作多样性和功率效率增益 导致目标节点220 (例如蜂窝电话、个人数字助手(PDA)、便携式PC、手持计 算机设备等形式的移动站)在性能上的显著提高。合作多样性由使用诸如分布 式空时编码(STC)、分布式波束形成、合作复用等合作中继技术、提供同时或几乎同时传输的多个基础终端(中继站110、 112、 114、 116、 118和119,月艮务 基站105等)产生。

基于中继的FTR和DL合作多样性的结合使得目标节点220會嫩连同合作 中继的功率效率优点一起同时实现FFR和合作多样性的干扰抑制优点,对于合 作FFR小区200 ,移动站被称为合作FFR (coop-FFR)。在一个实施例中, 目标节点220在第五频道170和第六频道160中和/或在第五频道170和第六频 道160之间的coop-FFR区域210中使用下行链路(DL)模式中的合作多样性 操作。结果,目标节点220可从中继站118接CT于接收的分配的时频资源, 同时将给邻近中继站119在相同时频资源上发射的选择以支持DL合作中继。

在复用3策略模式中coop-FFR和传统的基于中继的FFR的不同在于,在 coop-FFR中合作FFR小区200边缘移动站可从两个或多^K卩近基础终端(中继 站110、 112、 114、 116、 118和119,月艮,站105等)在相同的时间和频率区 上接收同时的合作传输,而i顿传统EFR这是不允许的。例如,当为诸如目标 节点220这样的MS分配了用于来自基础终端的接收的特定时频资源时,也将 乡好邻近基础终端在相同时频资源上微的选择以支持DL合作中继。因此, 合作FFR小区200 ,移动站不仅避免了来自邻ifiS础终端的主要干扰,基础 终端还被用于有利地实现合作多样性和功率效率增益。

下《滩足繊据由服縫站105发送,且所有中继站110、 112、 114、 116、 118和119會,接收该DL数据并学习服,站105调度决定。并且,在基于正 交频分多址(OFDMA)的资源分配盼瞎况下,其中服縫站105在中继区域中 正交地调度打算送给不同中继站IIO、 112、 114、 116、 118禾口119的«,每个 中继站倉滥听到其他中继站的娜和控帝赔息(MAP等)。因此,在调度合作 中继传输所需的附加带宽的方面,预期合作的间接成本非常小。当在调度和调 整DL合作中继传输的控帝瞻息(例如附加MAP等)方面有一些附加间接财 时,可应用已知的纠正方fefe最小化这样的成本。

图3是涉,信皿节点、两个中继节点和通信接收节点的实现合作分数 频率复用的分级调度禾喷源管理方案的实施例。在图4中说明了通信鄉节点 410、第一中继节点420、第二中继节点430和通信接收节点440或目标节点和 合作者节点450的实施例。通信對寸节点410可以是S艮皿站105,通信接收节 点440可以是目标节点220,中继节点420和430可以是中继站110、 112、 114、116、 118和119的任意两个,并且合作者节点450或邻居节点可以是移动站、 用户站560 (图5)或另一个基站或中继节点。为了支持DL合作中继和先进的 基于中继的干扰管理策略,用于中继辅助的蜂窝网络的调度和资源管理技术的 发展是必须的。在合作中继和coop-FFR方案中,要求多个中继站110、 112、 114、 116、 118和119的同时传输劍艮^^站105和一个或多个中继站110、 112、 114、 116、 118及119的同时传输,以便以协同的方式激寸,使得它们发生在相同的

时间/频率(tf)并且具有协同的mcs和选取的合作传irtH义。

虽然在服务基站105处的集中调度可以完成该任务,但是由于在测距 (ranging)、带宽要求禾,络入口方面弓胞的复杂化它不是一个ttt的方法。替 代地,可使用两层分级(或者混合)调度方案。第一层是分布式调度,它以非 合作方划艮务移动站。第二层是集中调度,它服务魏于合作中继的MS (例如 合作者节点450)的特定集合。尽管对于大多数MS的资源分配依赖于分布式调 度,但关于能够魏于DL合作中继的MS的调度决定,通过基站的一些级别 的基站集中协调是可能的。在该上下文中,中继站110、 112、 114、 116、 118 和119使用分布式调度创建它们自己的调度,但是服錢站105可为中继站110、 112、 114、 116、 118和119下行^S各传输创建特定的分配以实现有限的集中协 调和分级调度。通知每个中继站IIO、 112、 114、 116、 118和119服皿站105 的相关集中调度决定,使得它能在不是由服,站105分配的时频资源上执行 它的分布式调度。

实现coop-FFR的混合调度方案使用集中协调机制(在基站处的)将即将以 中继辅助方式服务的所有用户分类为两组:(i)将被合作地服务的移动站,例如 那些在复用3分配下位于中继站小区边缘的并由基站选取用于合作传输的移动 站;(ii)将被非合作地服务的移动站,例如,1)那些非常^fi特定中继站以使 它们在飾1分配下的用户,和2)那些在复用3分配下位于中继站小区纖的 用户,但基站决定这些移动站不应当被合作地服务。

用户的这种分组可以基于诸如用户位置信息、信道质量指标(cqi)度量以 及在基站和中继站处的通信量负载这样的标准得以执行,并且可以通过多个帧 得以维持或在逐帧的基础上得以改变。

还应当通知中继站这些决定,使得每个中继站知道:(i)它将合作地服务哪 个移动站,和它将非合作地服务哪个移动站,以及(ii)明P个时频(TP)区域已被分配用于合作传输,明P个TF区繊各I細于非合作传输。

在被分配用于非合作传输的TF区域上,齡中继站可对它被指示非合作地 服务的移动站集合执行分布式调度,并且基站不需要帮助对这些移动站的特定 TF资源分配。

在被分酉调于合作传输的TF区耻,基站的进一步地集中协调将是必须的 以指定用户TF资源分配、合作传输方案和MCS选择,并且该信息应当被传送 给各个中继站以插入它们的DL-MAP中。该方法将集中调度的i顿限制为i观 于应当被合作地服务的移动站,剩下的移动站可以通过分布式调度得以服务。

用于实现coop"FFR方案的分级调度方案的一个例子在两跳中继辅助的DL 通信设置的图3中示出。在该图中,在DLMAP中的COOP-MAP携带与关于 在合作中继协议下服务的移动站的基站集中调度决定有关的信息。在下一 DL 子帧中,中继站在它们自己的DL-MAP中包括COOP-MAP,还为在分布式调

度下服务的移动站创建它们自己的分配。

回到图3中,通信激寸节点410鄉带有首部或前同步码312和包括基本 信道(FCH) 314的信息体的数据块310,以,数据用户的基础«服务、下 行链路(DL)映射316、包括调度和调制编码方案信息的合作者映射 (COOP-MAP) 318、上行^?各鹏寸(UL-MAP) 320、中继站1,322、中继 站2数据324和合作者数据326。放置在数据块310开始、用于帧同步的前同步 码312包括补充繊,并且可包括«±央310处理信息。图4的第一中继节点 420接收包括第一中继节点»±央首部332以及第一中继节点«分组334和 336的第一中继节点«块330。

图4的第二中继节点430接收包括第一中继节点«块首部342以及第一 中继节点数据分组344和346的第二中继节点数据块340。 ,«块310,并 且在第一 DL子帧308中接收第一中继节点数据块330和第二中继节点数据块 340。

在第二DL子帧348中,第一中继节点420向通信接收节点440 (目标节点 或用户站)划才具有第一中继节点前同步码352、第一中继节点基础信道354、 第一中继节点DL MAP 356、第一中继节点COOP-MAP 358、第一中继节点 UL-MAP360、第一中继节点COOP-DATA362和中继站1 ■ 364的第一中继 节点«块350。类^i也,在第二DL子帧348中,第二中继节点向通信接收节点440劍寸具有第二中继节点前同步码372、第二中继节点基舰言道374、第二 中继节点DLMAP376、第二中继节点COOP-MAP378、第二中继节点UL-MAP 380、第二中继节点COOP-DATA382和中继站2数据384的第二中继节点, 块370。来自第一中继节点420的COOP-MAP358和COOP-DATA362,以M 自第二中继节点430的COOP-MAP 378和COOP-DATA 382允许通信接收节点 440 (和在相同区域中被合作地服务的其他移动站)i顿合作分数频率鄉顿 信。在一些实施例中,仅一个中继站可向在相同区域中被合作地服务的移动站 鄉齡COOP MAP,而两个中继站都可以鄉COOP國DATA。

所讨论的分级调度和资源管理技术也可以应用于一般基于中继的蜂窝网 络,以支持除合作中继以外的也需要基站集中协调的诸如串行干扰消除技术这 样的传输技术。如以前一样,可为将不由任何先进合作中继或先进干扰管理技 术服务的用户执行分布式调度。

通信接收节点440可JOT根据^ffl诸如通用分组无线电系统(GPRS)、增 强型数据率的全球演进(EDGE)或第三带无线(3G)这样的适当蜂窝标准的 基于蜂窝的通信进行通信,虽然本实施例不受限于此。在另外的实施例中,可 以采用其他无线通信标准,例如但不限于由电气和电子工程师协会(正EE) 802.11定义的通信、无线保真(Wi-Fi)和正EE 802.16微波存取全球互通 (WiMAX)系列标准。

在中继辅助的蜂窝系统中,由于有多个源的干扰干扰管理变得更复杂。例 如在DL模式中,由移动站观察到的干扰可起因于(i)来自其他基站的同信道 干扰,(ii)来自邻,站小区中中继站的同信道干扰和(iii)来自其他基础终端 (基站和/或中继站)的小区内干扰。由于将需要大量的协调来同时避免干扰和以 有效方式利用TP资源,多个源弓胞的干扰使得难于以助、作形式抑制干扰。并且, 由于天线自由度(在画O-MUD中)和足跟宇V抑制可能干J^f需的IC消除层 (在SIC中)的数量巨大,^f顿诸如MMO多用户检测(MUD)禾口减串行干扰 消除(SIC)技术这样的技术的干扰抑制方法的设计也更困难。进一步地,诸如 合作中继这样的技术涉及在给定TT资源中多个基础终端的同时传输,增加了在 相同TP W"其他传输的潜在干扰。在基于合作^1J的干扰抑制方法M到这样 的困难的情况下,可结合随机化传输和概率干扰抑制技术的使用来使用 coop-FFR方案。在一个例子中,MS识别对在它至期望的基站或中继站的链路上的传输造成 最大干扰的基站和中继站。该信息随同其他参数(例如信道质量指标、干扰测 量、主要干扰者数目等)由移动站报告给它的中继站或基站,在报告给中继站 的情况下,中继站将该信息中继给基站。该基站与其他基站共享弓胞最大干扰 或弓胞超过给定信道阈值的干扰的基站和中继站标识和其他相关参数,其他基 站又可向它们各自的中继站通知该信息。在该协调期间的最后,每个基站和中 继站知道在哪,路上它需要随机化传输,以及对于各种动作应当考虑哪个概 率判定标准。将被随机化的链路集合由概率干扰抑帝蝶体接入控制(PIM-MAC) 控制。对于各种动作的概率判定标准可基于由系统几何(system geometiy)和移 动站位置确定的平均S證斜牛,以及服务质量(QoS)要求、通信量瞎况和用 户优先级,因此在基站和中继站之间仅需要周斯性更新和协调。对于诸如路由、 合作中继和链路自适应这样的不同动作可设计不同的概率判定标准。

使用开发的概率判定标准,每个基站和中继站基于各种观察系统和信道参 数以及预定义质量阈值,确定每条PM-MAC链路将I雌取的动作。

在基于中继的蜂窝网络中的概率干扰抑审得致了以下方法:i)概率中继和 路由:对邻近基站小区或中继站小区造成太多干扰的中继站可不被基站调度者 选取用于路由,即{跌用的路由算法可能指示通过该特定中继站的多瑕璐由获 得最佳端到端鹏质量。

ii)概率合作和模式选取:用于到移动站的DL合作中继传输的目的具有良 好信道质量以帮助另一中继站的中继站在一定概率上将不被基站调度,因为基 站认识到该中继站对邻近基站小区或中继站小区造成太多干扰。类似他,应当 ^ffi何种合作中继模式或是否应当采用合作的确定是以具有分配给每一模式的 预定义概率的随机方式执行的。除了合作中继模式的选取之外,概^i式选取 还可应用于(i)基于中继的FFR,即用于确定在各种中继站小区区域中将i顿 的复用因子(例如复用1对OT3),和(ii)决定是否应当在基站小区和中继站 小区中的各种区域中{顿先进干扰抑制技术。

在一个实施例中,在无线通信网络中用于抑制干扰的系统包括被配置为通 过包括合作者节点的多瑕璐由在第一频带和时隙与目标节点通信的通信节点、 被配置为与目标节点通信的中继节点,中继节点在第二频带和时隙上操作,以 及被配置为至少基于信道阈值随机化来自通信节点的多个传输用于同信道干扰避免的媒体访问控制器。

根据一些实施例在图5中示出了一种干扰抑制系统500。该干扰抑制系统 500包括服,站105、中继站118和用户站560。月艮,站105和服务中继站 118通常是由用户站560基于用户站560 /Al艮皿站105和/或中继站118接收 的相关信号强度选取的。干扰抑制系统500可包括一个或多个其他基站,表示 为基站502、基站504和基站506。服縫站105具有媒体访问控制器(MAC) 532,中继站118具有MAC 582,用户站560具有MAC 562。 MAC 532、 582 和562包括对本领域普通技术人员来说^m周知的、在此不描述的功能和结构 组件。这些在无线领域中对于所有基站来说通用的功能和结构组件在此被称为 传统MAC操作。

在一些实施例中,MAC 532、 582和562各自包括适用于同信道干扰避免 (CIA)的新元件,被成为CIAMAC580。由于MAC 532、 582和562继续支持 其他在此没有描述的MAC功能,所以所有服錢站105、中继站118和用户站 560都具有传统MAC和CIA MAC 580两个功能性。

在一些实施例中,CIAMAC 580包括同信道干扰避免570、传输随机化540、 传输随机化590、物理层优化550和物3M优化595。如图5所示,同信道干扰 避免570由用户站560执行,而^tr随机化590和物理层优化595由中继站118 执行,传输随机化540和物理层优化550由基站502、 504、 506和105执行。

根据一些实施例,在图6中图示了一种无线邻域600,以有助于理解图5 的干扰抑帝係统。无线邻域600包括七个小区610,每个都具有基站,BS广BS7 (统称为基站BS)。描述为移动设备的、标为M,、 M2、 ...、 M9的用户站560 被用于旨无线邻域600中(统称为用户M)。用户M的数量可随时间改变。 线q g用户M和基站BS之间的期望^。对于移动用户Mi存在到基站 的期望链路q。由于基站使用相同的频tt信道1 (Cl)上发射,这样的传输可 倉树在其他小区中的移动站造成干扰。例如,在图6中,产生了来自基站BS4 和BS2的在相同信3Ii:的干扰,在两方均表示为id。

干扰抑帝係统500从用户站560 (或目标节点)开始。用户站560通知服务 基站105和中继站118来自无线邻域600中某些其他基站或中继站的干扰。在 图5中,显示了从用户站560到服皿站105的反«路534以表示该步骤。 然后,月艮,站105与已有干扰报告的,邻域600中的其他基站共享该干扰报告。在图5中在服縫站105和在干扰抑制系统500中的針基站502、 504 和506之间显示了干扰报告链路520。在一些实施例中, 一旦在无线邻域600 中的所有基站都意识到该干扰,基站确定是否执行传输随机化540。和其他传输 一样,随机化的传辦艮据通过物理层优化550获得的参数发生。并且,在一些 实施例中,中继站118确定是否执行传输随机化590。和其他传输一样,随机化 的传输根据通过物鹏优化595获得的参数发生。

在一些实施例中,同信道干扰避免570根据图7的流程图操作。尽管操作 可由多个用户同日m行,但操作由用户站560 (或在无线邻域600中用户M的 其中之一)执行。用户站560识另赃到服縫站的其链路谓传输造臓大干 扰的基站502 (或中继站)(方框700)。然后用户站560通过比较干扰载波比 (ICR)与阈值(r),作出是否向它的服«站105和可能它的中继站118通知 该干扰的决定(方框710)。

如果没有超过阈值(方框720),干扰不足以触发用户站560的通知。否则, 用户站560向它的服錢站105和可能它的中继站118提交造成最大干扰的基 站和中继站标识(方框730)。在一些实施例中,提交操作构成用户站560、服 錢站105和中继站118之间的一次或多次CIAMAC触发信息的交换。如在此 {顿的,"CIAMAC触发'是指导致用户站560劍艮錢站105或中继站118调 用它们各自MAC 562、 582、 532的CIAMAC 580的事件。换句话说,CIAMAC 触发是在用户站560确定干OT过阈值时。

服#«站105将由用户站560报告的信息総给在无线邻域600中的其他 基站(方框740)。此时,每个基站都知道被报告干扰所在的链路,这纖路是 在其中^lT将被最^i也随机化的链路(方框750)。在一些实施例中,CIAMAC 触发可以基于由系统几何和用户位置确定的平均SINR情况。在这些实施例中, CIAMAC触发在无线邻域中的其他基站间被周斯性地更新和协调。

一旦触发了 CIA MAC 580,月艮縫站105中MAC 532的传输随机化540 和服务中继站118中MAC 582的传输随机化590 !鹏动。在无线邻域中的其他 基站和中继站同样地启动至,户站560的传输随机化。图8是示出根据一些实 施例在无线邻域600中执行以随机化传输的操作的流程图。在图8中的操作可 由在无线邻域600中的所有基站BS和所有中继站执行,但是为了简明起见,在 流程图中仅指出一个基站和一个中继站。基站和中继站识别将被分析的^IE各(方框800),这些链路是服皿站105、 中继站118和报告干扰的用户站560之间的链路。基站和中继站为CIAMAC链 路确定信道阈值(方框810)。如果在给定链路上的信道增益没有超迚'信道阈使' (方框820),则没有发生到用户站560的传输(方框830)。否则,月艮,站105 和服务中继站118向具有优化物理层参数的用户站560娜(方框840)。因此, 在一些实施例中,传输概率和超迚'信道阈使'的概率成比例。

然而,在传输随机化540、 590和物理层优化550、 595會,发生之前,干 扰抑制系统500确定CIAMAC触发的阈值。在一些实施例中,每个用户站560 作出决定以触发CIAMAC 580。该触发基于将来自每个基站的所测量的干扰载 波比(ICR)禾口阈值的相比较。在一些实施例中,基于每用户一个强干扰的假设 推导该阈值。对多^hT扰者的扩展是简单的。在一些实施例中,其中有一1^F 扰者,M将^ffl CIA MAC 580的系统的实际吞吐量(goodput)和没有CIA MAC系统的实际吞吐量相比,推导最佳阈值。对于最佳阈值,CIA MAC的 实际吞吐量大于传统传统MAC的实际吞吐量。计算ICR阈值的值作为SNR的 函数。

干扰抑制系统500可采用替换的触发CIAMAC 580的方法。这些方g括 但不限于基于一个以上的强干扰者比较实际吞吐量,使用基于位置的信息或用 户站560间的协调来确定被严重干扰的用户等。舰前述的分数频率翻的执 行,可进一步的避免干扰。

图9是在基于中继的无线网络环境中提供资源管理和干扰抑制的方法的流 程图。在单元900中,服縫站105在图1中图示为小区100的覆盖区域中标 识一个或多个中继站(例如中继站110)和包括目标节点220的一个或多个移动 站翻户站。在单元910中所标识的移动站被分类为合作用户或非合作用户。 在单元920中服,站105确定每个中继站是否具有合作用户移动站。如果服 皿站105没有合作用户移动站,贝鹏皿站105指示一个或多个中继站为非 合作用户移动站执行分布式调度(单元930)。如剰艮錢站105的确具有合作 用户移动站,贝朋艮«站105将合作用户移动站和任何非合作用户移动站通知 给一个或多个中继站(单元940)。然后服皿站105为合作用户移动站执fi^ 中传输调度(单元950),并糊专,度信息皿给一个或多个中继站并指令一 个或多个中继站为非合作用户移动舰行分布式调度(单元960)。月艮錢站105接收干扰参数« (单元970)并将该干扰参数f[^皿给一个或多个中继站和 邻近基站(单元980)。在单元990中通过^ffi概率干扰抑制媒体访问控制,与 目标节点220的服縫站和中继站传输被随机化。

本发明所示实施例的以上描述,包括在摘要中所描述的内容,并非意欲详 尽的或限制本发明为公开的精确形式。本发明的实施例提出了在基于中继的蜂 窝网络中资源管理和干扰抑制的技术。提出的算法和结构使诸如分级调度这样 的资源管理技术以及诸如分数频率复用(FFR)和概率干扰抑制这样的皿干扰 抑制技术能够结合中继协议(例如合作中继)工作,从而使来自所有这些技术 的性能优点同时得以实现。

虽然出于说明的目的在此描述了本发明的特定实施例和例子,如那些相关 领域技术人员将意识到的那样,在本发明的范围内各种等效修改是可能的。在 说明书和权利要求书中,可能已<顿了术语"耦合的"和"连接的"连同其衍生词。 应当理解这些术语并非互为同义词。而是在特定的实施例中,"连接的"可用来 表示两个或多个元件相互直接物理或电接触,而"耦合的"可进一步指两个或多 个元件没有相鼓離触,但是仍相互合作或妊。

本说明书的全文中提及的"一个实施例"或"实施例"是指结合该实施例描 述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在本 说明书全文各个位置短语"在一个实施例中"或"在实施例中"的出现不一定全 部涉及相同的实施例。此外,在一个或多个实施例中特定的特征、结构或特性 可以ftf可^S的方式被组合。

因此,本发明的实施例可用作或用于支持在某些形式的处理核(例如计算 机的处理器)上执行的软件程序,或者在机器可读介质上或内被执行或实现。 机器可读介质包括任何用于以机器(例如计算机)可读形式存储信息的机制。

例如,机器可读介质可包例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、 磁盘存储介质、光存储介质和闪存设备等。

在以上详细描述的启示下可对本发明作出修改。在以下权禾腰求中使用的 术语不应当被解释为将本发哪蹄U为在说明书和附图中公开的特定实施例。相 反地,本发明的范围将由以下权禾腰求完全地确定,将根据已建立的权利要求 解释原则解释以下权利要求。

Claims (20)

1、一种系统,包括: 通信发射节点,被配置为使用第一时频资源通过多跳路由与多个目标节点通信; 多个中继节点,其中每个中继节点被配置为与多个目标节点通信,所述多个中继节点使用第二时频资源操作; 在通信发射节点处的调度器,被配置为将在其覆盖区域中的所述多个目标节点分类为多个组,其中每组目标节点由不同的传输方案服务;以及 媒体访问控制器,被配置为至少基于信道阈值随机化来自所述通信发射节点的多个传输用于同信道干扰避免。
2、 权利要求1所述的系统,其特征在于,所舰信鄉节点鄉包括基础信道、下行„和合作者,的»块。
3、 权利要求2所述的系统,其特征在于,所述合作者鹏寸包括在所^il信 鄉节点处确定的调度和调制编码方案信息。
4、 权利要求2戶脱的系统,^T征在于,戶服下《滩路鹏包括在戶腿中 继节点处确定的调度和调制编码方案信息。
5、 权利要求l所述的系统,辦征在于,来自BWffl信鄉节点的多个传 输被集中调度以f顿合作中棘服务移动站。
6、 权利要求1所述的系统,其特征在于,所3^1信,节点使用集中调度 方案和分布式调度方案«信,其中所述分布式调度方案进一步包括在每个中 继节点处被配置为服务所述多个目标节点的调度器,使得所述多个目标节点的 第一组的资源分配由所述通信发射节点确定,所述多个目标节点的第二组的资 源分配由所述多个中继节点确定。
7、 权利要求1戶脱的系统,其特征在于,戶欣传输方案包括合作中继和串 行干扰消除技术。
8、 权利要求1所述的系统,其特征在于,戶皿传输方案包括与分数频率复 用一起〗OT的合作传输技术。
9、 一种在无线通信网络中抑制干扰的方法,所述方^S括:使用通信发射节点识别多个目标节点,使用多个中继节点将所述多个目标节点与AA^f^M信激才节点到所述多个目标节点的多超鹏径相关联;选取所M信发射节点的邻近节点用作合作者节点,所述合作者节点和所3SM信节点被配置为合作地操作以在第一频率通过所述多瑕^射5与所述多个目标节点通信;4OT所皿信发射节点识别多个中继节点,所述中继节点被配置为在第二 频率与所述多个目标节点通信;在所^lffl信^l寸节点处调度以将在覆盖区域中的多个目标节点分类为多个 组,其中每组目标节点由不同的传输方案服务;在每个中继节点处调度以服务在覆盖区域中的多个目标节点,使得一组目标节点的资源分配由所m信发射节点确定,另一组目标节点的资源分配由所述中继节点确定;以及至少基于信道阈值随机化多个传输,以避免由所述多个目标节点接收的同 信道干扰。
10、 权利要求9戶腿的方法,其特征在于,戶;f^i信鄉节点鄉包括基础信道、下行鄉各鹏狩哈作者«的«块。
11、 权利要求10所述的方法,,征在于,所述合作者»包括在所^1 信^l寸节点处确定的调度和调制编码方案信息。
12、 权利要求10戶脱的方法,其特征在于,所述下行链路鹏寸包括^^M 中继节点处确定的调度和调制编码方案信息。
13、 权利要求9戶脱的方法,其特征在于,来自戶;Mffi信鄉节点的多个传输被集中调度以^ffl合作中继来服M自所述多个目标节点的目标节点。
14、 权利要求9戶脱的方法,其特征在于,来自戶;Mii信激寸节点的多个传输被集中调度以使用串行干扰消除来服务来自所述多个目标节点的目标节 点。
15、 权利要求9戶脱的方法,其特征在于,戶;Mffi信鄉节点i顿分布式调度方案和集中调度方案«信。
16、 一种包括具有在其上存储的指令的存储介质的产品,当由计算平台执 行所述指令时,导致:】顿通信划才节点识别多个目标节点,使用多个中继节点将戶舰多个目标节点与,A^f^l信,节点至lJ戶,多个目标节点的多超鹏径相关联;选取所m信皿节点的邻近节点用作合作者节点,所述合作者节点和所 述通信节点被配置为合作地操作以在第一频率通过所述多瑕鹏径与所述多个目标节点通信;使用所述通信^l寸节点识别多个中继节点,所述中继节点被配置为在第二 频率与戶,多个目标节点通信;在所m信,节点处调度以将在覆盖区域中的所述多个目标节点分类为多个组,其中每组目标节点由不同的传输方案服务;在每个中继节点处调度以服务在覆盖区域中的多个目标节点,使得一组目 标节点的资源分配由所^M信對f节点确定,另一组目标节点的资源分配由所 述中继节点确定;以及至少基于信道阈值随机化多个传输,以避免由多个目标节点接收的同信道 干扰。
17、 权利要求i6戶腿的方法,其特征在于,戶;f^M信划寸节点鄉包括基础信道、下行^5各鹏寸和合作者,的«块。
18、 权禾腰求i7戶脱的方法,其特征在于,戶服合作者鹏寸包括在戶;Ma信发射节点处确定的调度和调制编码方案信息。
19、 权利要求17所述的方法,其特征在于,所述下行链路鹏寸包括在戶M 中继节点处确定的调度和调制编码方案信息。
20、 权利要求i6戶脱的方法,其特征在于,来自戶;^m信鄉节点的多个 传输被集中调度以^ffl合作中继来服务来自所述多个目标节点的目标节点。
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