CN101668295B - 通信系统中支持协作传输的资源复用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信系统中支持协作传输的资源复用方法，包括以下步骤：选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇，并对每个小区或每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；将可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；将边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，并根据相邻小区或扇区的个数将边缘区域划分为多个区域块；每个小区或每个扇区选择不同的不重叠部分作为该小区或该扇区的协作系统资源，并为多个区域块对应的分配除协作系统资源之外的多个不重叠部分。本发明还涉及了一种本发明通信系统中支持协作传输的资源复用系统。本发明能够有效的抑制小区间干扰，提高小区边缘用户性能。

Description

通信系统中支持协作传输的资源复用方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种通信系统中支持协作传输的资源复用方法及系统。

背景技术

随着下一代无线通信系统的研发与标准化工作的全面展开以及对高速率、高质量无线通信业务的更高的需求，如何对下一代无线通信系统中的小区间干扰进行有效的抑制已经成为一个亟待解决的问题。

3GPP LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统，作为3G系统向4G系统演进的3G增强型系统，提出了多项评估目标和性能要求，其中非常重要的几点是：提高小区边缘的数据速率；显著提高频谱效率。而由LTE进一步演进而来的LTE-Advanced系统，则在LTE系统的基础上，对系统的各项性能指标提出了更高的需求。LTE与LTE-Advanced都强调了在进一步提高小区中心用户的性能和小区平均吞吐量的同时，更加注重提高小区边缘用户的性能和吞吐量。

同时，随着无线通信的发展及用户需求的变化，固定宽带接入服务和移动服务在技术和业务上呈现融合的趋势，IEEE工作组制定的802.16系列标准，即WiMAX(World Interoperability for MicrowaveAccess，全球微波接入互操作性)是宽带移动化的重要演进方向。在WiMAX系统中，如何合理分配和复用有限的频段，而达到减少小区间、信道间的干扰是其频率规划需要解决的主要问题。

对于采用OFDM技术且要求更高频谱利用率的LTE、LTE-Advanced以及802.16/WiMAX系统，小区间干扰是限制小区边缘性能的主要因素。为了满足LTE-Advanced对小区边缘性能的要求，3GPP提出了CoMP(Cooperative Multipoint transmission/reception，多点协作发送/接收)技术，该技术通过相邻小区共享用户信道信息、调度信息或/和数据信息，采用协作调度或联合处理抑制小区间干扰，提高小区边缘用户性能。在LTE阶段，已经确定采用ICIC(Inter-Cell InterferenceCoordination，小区间干扰协调)技术来抑制小区间干扰。典型的方法有软分数频率复用、分数频率复用等等。WiMAX系统，也考虑采用频率复用方法抑制小区间干扰。但上述频率复用方法都是针对集中式基站控制的场景，不能充分利用多点协作技术的优势，且频谱利用率都较低。因此，有必要研究一种将频率复用与协作传输技术的优势相结合，同时提高频谱利用率的频率复用方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种通信系统中支持协作传输的资源复用方法及系统，能够有效的抑制小区间干扰，提高小区边缘用户性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种通信系统中支持协作传输的资源复用方法，包括以下步骤：

选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇，并对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；

将所述每个小区或每个扇区的可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；

将所述边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，并根据所述相邻小区或扇区的个数将所述边缘区域划分为多个区域块；

所述多个小区中的每个小区或多个扇区中的每个扇区选择不同的所述不重叠部分作为该小区或该扇区的协作系统资源，并为所述多个区域块对应的分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分。

在上述技术方案中，在将所述可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源时，根据各个小区或扇区的用户设备的分布和/或业务需求进行静态、半静态或动态的调整。

进一步的，在对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分时，可以按照预先根据地理位置进行划分或根据用户设备所处的信道状况进行划分的边缘用户设备和中心用户设备，将边缘用户设备所属的区域对应为边缘区域，将中心用户设备所属的区域对应为中心区域。

进一步的，所述根据用户设备所处的信道状况进行划分的操作具体为：

用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于边缘用户设备或中心用户设备；或

主服务节点根据用户设备反馈的信道状态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比判断所述用户设备属于边缘用户设备或中心用户设备；或

用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于边缘用户设备或中心用户设备，并将判断结果上报给主服务节点，所述主服务节点根据用户设备反馈的信道状态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比结合所述判断结果进一步判断所述用户设备属于边缘用户设备或中心用户设备。

优选的，在将所述可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源时，选用原则为：除去与边缘用户系统资源共用部分的中心用户系统资源为高优先级，除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分的边缘用户系统资源为较高优先级，作为所述协作系统资源的边缘用户系统资源为低优先级。

进一步的，所述多个不重叠部分的系统资源可以是连续的，也可以是不连续的。在划分所述多个不重叠部分的系统资源时，可以根据各小区或扇区用户设备的分布和/或用户的业务需求对各部分所占系统总资源的比例做静态、半静态或动态的调整。

进一步的，所述将所述边缘区域划分为多个区域块的操作具体为：

按地理位置对所述边缘区域划分为多个区域块：对小区i的边缘区域中的某一位置x，求x到与小区i相邻的小区的基站的距离d(x，y)，得到距离最小的小区的ID标号 $y^{*}=\underset{y}{\arg \min d}(x,y),$ 其中y为各小区的ID标号，若符合条件的y^*的取值不止一个，则随机选取一个符合条件的y^*，然后得到小区y^*在小区簇中的编号j，则所述位置x属于区域块(i，j)；

或者，按边缘用户设备可能受到的最大同频干扰情况对所述边缘区域划分为多个区域块：对小区i的某一边缘用户设备m，测量与小区i相邻的小区的导频信号强度p(m，y)，其中y为各小区的ID标号，得到导频信号最强的小区的ID标号 $y^{\′}=\underset{y}{\arg \max p}(m,y),$ 若符合条件的y′的取值不止一个，则随机选取一个y′，然后得到小区y′在簇中的编号j，则所述边缘用户设备m所处的位置属于区域块(i，j)。

进一步的，所述将所述边缘区域划分为多个区域块的操作具体为：

按地理位置对所述边缘区域划分为多个区域块：对扇区i的边缘区域中的某一位置x，求x到与扇区i相邻的扇区的基站的距离d(x，y)，其中y为各扇区的ID标号，得到距离最小的扇区的ID标号 $y^{*}=\underset{y}{\arg \min d}(x,y),$ 若符合条件的y^*的取值不止一个，则随机选取一个符合条件的y^*，然后得到扇区y^*在扇区簇中的编号j，则所述位置x属于区域块(i，j)；

或者，按边缘用户设备可能受到的最大同频干扰情况对所述边缘区域划分为多个区域块：对扇区i的某一边缘用户设备m，测量与扇区i相邻的扇区的导频信号强度p(m，y)，其中y为各扇区的ID标号，得到导频信号最强的扇区的ID标号 $y^{\′}=\underset{y}{\arg \max p}(m,y),$ 若符合条件的y′的取值不止一个，则随机选取一个y′，然后得到扇区y′在簇中的编号j，则所述边缘用户设备m所处的位置属于区域块(i，j)。

进一步的，为多个区域块对应的分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分的操作具体为：给小区或扇区i中标号为(_i，j)的区域块分配与相邻的小区或扇区j的协作系统资源相同的系统资源。

进一步的，从所述多个不重叠部分中选择部分系统资源作为协作系统资源之后，还包括为边缘用户设备分配系统资源的操作：

判断所述边缘用户设备是否需要协作传输；

对于不需要协作传输的边缘用户设备，分配所述边缘用户设备所在区域块对应的部分边缘用户系统资源；

对于需要协作传输的边缘用户设备，由边缘用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比选择为所述边缘用户设备服务的协作系统资源，或预先在网络中规定为所述边缘用户设备服务的协作系统资源，或由边缘用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比在网络中预先规定的协作系统资源中选择为所述边缘用户设备服务的协作系统资源。

进一步的，所述系统资源采用频率资源或时隙资源。

为实现上述目的，本发明提供了一种通信系统中支持协作传输的资源复用系统，包括：

簇组成模块，用于选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇；

第一区域划分模块，用于对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；

可用资源划分模块，用于将所述可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；

第二区域划分模块，用于根据所述相邻小区或扇区的个数将所述边缘区域划分为多个区域块；

非协作资源分配模块，用于将所述边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，为所述多个区域块中不需要协作传输的边缘用户设备分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分；

协作资源分配模块，用于从所述多个不重叠部分中选择部分系统资源作为协作系统资源，为需要协作传输的边缘用户设备进行资源分配。

基于上述技术方案，本发明将小区或扇区的用户设备分为中心用户设备和边缘用户设备，通过资源复用方法，使得相邻小区或扇区的边缘用户的可用系统资源相互正交，以降低小区间干扰；同时通过资源复用方法，为每个小区或扇区分配一段协作系统资源，且每个小区或扇区的协作频段和相邻小区或扇区中临近该小区或扇区的边缘区域块使用相同的系统资源，从而可以结合协作传输技术来提高小区边缘用户性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明通信系统中支持协作传输的资源复用方法的一实施例的流程示意图。

图2示出了根据本发明的3小区模型的区域划分和频率复用方案的示意图。

图3示出了根据本发明的4小区模型的区域划分和频率复用方案的示意图。

图4示出了根据本发明的3小区三扇区化模型的区域划分和频率复用方案的示意图。

图5示出了根据本发明的3小区六扇区化模型的区域划分和频率复用方案的示意图。

图6示出了根据本发明的3小区模型的时隙资源复用方案的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的基本思想是，将小区或扇区的用户设备分为中心用户设备和边缘用户设备，通过资源复用方法，使得相邻小区或扇区的边缘用户的可用系统资源相互正交，以降低小区间干扰；同时通过资源复用方法，为每个小区或扇区分配一段协作系统资源，且每个小区或扇区的协作频段和相邻小区或扇区中临近该小区或扇区的边缘区域块使用相同的系统资源，从而可以结合协作传输技术来提高小区边缘用户性能。

如图1所示，为本发明通信系统中支持协作传输的资源复用方法的一实施例的流程示意图。本实施例包括以下步骤：

步骤101、选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇，并对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；

步骤102、将所述每个小区或每个扇区的可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；

步骤103、将所述边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，并根据所述相邻小区或扇区的个数将所述边缘区域划分为多个区域块；

步骤104、从所述多个小区中的每个小区或多个扇区中的每个扇区选择不同的所述不重叠部分作为该小区或该扇区的协作系统资源，并为所述多个区域块对应的分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分。

下面通过图2的3小区模型的区域划分和频率复用方案的实例对本发明进行说明。本实例以3个相邻小区为一个小区簇，在设计实现整个网络频率复用方法时，采用下述方法和步骤设计其中任一小区簇的分配方法，然后将相同的设计方法应用到网络的其他小区簇。其中每个小区簇的频率集合划分可以根据各个簇中用户的分布信息和/或用户的业务需求等情况做静态、半静态或动态的调整。中心用户系统资源和边缘用户系统资源占系统资源的比例，很长时间才调整一次，调整时间以天为数量级，这种调整方式称为静态调整；也可以较长时间才调整一次，如以秒为数量级的调整，这种调整方式称为半静态调整；也可以很短时间，即每个传输时间间隔，就调整一次，将这种调整方式称为动态调整。

下面给出具体的一个小区簇的频率复用方法的实施步骤：

步骤1：以所述系统中3个两两相邻的小区作为一个小区簇，将小区簇中的3个小区分别编号为1，2，3(参见图2(a))。

步骤2：每个小区划分为小区中心区域和小区边缘区域，并将系统可用频率资源分为中心用户设备的可用频段G和边缘用户设备的可用频段F两部分。具体实施过程分为两步：

步骤2-1：每个小区划分为小区中心区域和小区边缘区域。

其中，小区边缘用户设备所属区域对应为小区边缘区域，小区中心用户设备所属区域对应为小区中心区域。小区中心用户设备和小区边缘用户设备的划分有很多种方法，以下面两种划分方法为例：

划分方法一：根据地理位置进行划分，具体实施过程为：

网络预先规划好小区的内环半径参数r以及小区半径R，小区中，与小区中心的距离大于r的区域为小区边缘区域，反之为小区中心区域。用户向主服务小区发送数据，主服务节点通过接收用户数据进行计算获得所述用户的位置信息，包括所述用户离主服务小区的基站或服务天线的距离d，用户的角度信息θ等等。主服务节点将d和r进行比较。如果d≤r，则所述用户为小区中心用户，反之，为小区边缘用户。

划分方法二：根据用户当前所处的信道状况进行划分。具体的划分方式包括以下三种：

方式一：由用户设备计算判断自己是小区边缘用户还是小区中心用户，并将判断结果上报给所属小区。

下面给出用户计算信干噪比(也可以采用信噪比等作为判断标准)进行判断的具体过程：

用户测量主服务小区的导频信号强度，设测量值为g，并测量计算相邻其他小区的导频信号强度和，设计算值为g_i。将g与g_i的比值g/g_i与网络规划时预定的门限值th₁进行比较，当g/g_i＞th₁时，该用户为小区中心用户；否则为小区边缘用户。其中，主服务小区基于系统负载和用户分布决定th₁，且主服务小区通过广播控制信道将th₁发送给用户。

方式二：由主服务节点来计算判断用户为小区中心用户还是小区边缘用户。

下面给出主服务节点根据用户反馈的导频信号强度信息(也可以根据信道状态信息、信干噪比或信噪比等进行判断)进行判断的具体过程：

用户设备测量主服务小区和相邻其他小区的导频信号强度，并测量值上报给主服务节点，主服务节点选取最强的三个导频信号，用其中最强的导频信号强度除以另外两个导频信号强度之和，得到的值设为ρ，将ρ与网络规划时预定的门限值th₂进行比较，当ρ＞th₂时，该用户为小区中心用户；否则为小区边缘用户。其中，主服务节点基于系统负载和用户分布决定th₂。

方式三：由用户设备和主服务节点共同计算并判断所述用户设备是小区边缘用户还是小区中心用户。具体实施过程为：用户设备测量主服务小区基站的导频信号强度、信干噪比或信噪比等，并与预定的门限值进行比较，判断自己为小区中心用户设备还是小区边缘用户设备，并将判断结果上传给主服务节点。主服务节点采用方式二的方法做进一步判断，结合用户设备上传的判断结果，确定用户设备的属性，即中心用户设备/边缘用户设备。

步骤2-2：将系统可用频率资源分为中心用户设备的可用频段G和边缘用户设备的可用频段F两部分。本实例中，中心用户设备可用频段G包括系统全部可用频率资源。

对中心用户设备进行频率分配时，小区中心用户设备可以使用系统全部可用频率资源。用户设备所属小区采用合适的资源调度、分配算法，如比例公平算法，机会公平调度算法等为所述用户设备分配频率资源。假设所述小区编号为i，为了减小对相邻小区边缘用户设备的干扰，小区i在资源分配和调度时，为除去与边缘用户设备的系统资源共用部分的中心用户系统资源设定高的优先级，其次是为所述小区分配的边缘用户设备的可用频段F_j(j＝1，2，…N，j≠i)，为所述小区的协作频段F_i设定较低的优先级。

步骤3：对小区边缘用户设备的可用频段F进行规划，具体实施流程分3步：

步骤3-1：将边缘用户设备的可用频段F分为3个不重叠的部分，分别标记为F₁，F₂，F₃。

F₁，F₂，F₃各频段所占F的比例可以根据各小区用户设备的分布和/或用户设备的业务需求做静态、半静态或动态的调整。

步骤3-2：首先，如图2(a)所示，将每个小区的边缘区域划分为6块，分别对应于相邻的6个小区。将划分得到的各个边缘区域块标记为(i，j)。

小区边缘区域块的具体划分方法有两种，分别是：

方法一：根据地理位置进行划分。

区域块(i，j)表示小区i的边缘区域块中，地理位置离相邻小区j最近的区域块。则如图2(a)所示，区域块(1，3)表示小区1的边缘区域块中，离相邻小区3最近的区域块。具体实施过程为：

主服务小区i对边缘区域中的任一位置x，求x到与小区i相邻的6个小区基站的距离d(x，y)，其中y为各小区的ID标号，得到距离最小的小区ID标号 $y^{*}=\underset{y}{\arg \min d}(x,y),$ 若符合条件的y^*的取值不止一个，则随机选取一个y^*。进一步，得到小区y^*在小区簇中的编号j，主服务小区i将所述位置x归属于区域块(i，j)。

方法二：按边缘用户设备可能受到的最大同频干扰情况划分小区边缘区域块。区域块(i，j)表示小区i的一类边缘用户集合中的用户设备所属的区域，所述边缘用户集合中的用户设备受到的最大干扰来均自于相邻小区j。(i＝1，2，…N，j＝1，2，…N，i≠j)。则如图2(a)所示，区域块(1，3)表示表示受到的最大干扰来自于相邻小区3的干扰的用户设备所属的边缘区域块。具体实施过程为：

对小区i的某一边缘用户设备m，测量与小区i相邻的6个小区的导频信号强度p(m，y)，其中y为各小区的ID标号，得到导频信号最强的小区ID标号 $y^{\′}=\underset{y}{\arg \max p}(m,y),$ 若符合条件的y′的取值不止一个，则随机选取一个y′。进一步，得到小区y′在小区簇中的编号j，并将小区编号j反馈给主服务小区i，小区i将所述边缘用户设备m归属为区域块(i，j)中的用户。或者，小区i中的边缘用户设备将测量的相邻小区导频信号强度都反馈给主服务小区i，由小区i比较得到导频信号强度最大的相邻小区编号j，将所述边缘用户设备归属为区域块(i，j)中的用户。

其次，如图2(b)所示，划分好边缘区域块后，给标号为(i，j)的边缘区域块分配F_j频段的频率资源，使得相邻小区的边缘区域使用的频率资源相互正交，所谓正交的含义指的是所使用的系统资源不互相重叠。在图1(b)中，用密点标识的阴影区域为F₁频段，作为小区1的协作频段；多斜线标识的阴影区域为F₂频段，作为小区2的协作频段；用网格标识的阴影区域为F₃频段，作为小区3的协作频段；空白部分代表系统的可用频段，在区域块(1，3)中的黑色的圆点代表用户设备A。

步骤3-3：将频段F₁，F₂，F₃分别作为小区1，2，3的协作频段。以确保当相邻小区存在需要协作传输的边缘用户设备时，小区i可以作为协作小区，使用频段F_i为所述用户设备提供协作传输。

为边缘用户设备的分配频率资源的具体实施过程为：

首先，判断边缘用户设备是否需要进行协作传输，判断的实施步骤与步骤2中判断用户设备是中心用户设备还是边缘用户设备的方法类似，可以根据地理位置进行判断，或者根据用户当前所处的信道状况进行判断。

对于不需要协作传输的小区边缘用户设备，根据步骤3-2得到所述用户设备所属边缘区域块的编号(i，j)，用户设备所属的小区i使用区域块(i，j)中的可用频率资源F_j，采用合适的资源调度、分配算法，如比例公平算法，机会公平调度算法等为所述用户设备分配频率资源，并提供服务。

对于需要协作传输的小区边缘用户设备，确定为所述用户设备服务的协作小区集合，由集合中的所有小区采用合适的资源调度、分配算法，如比例公平算法，机会公平调度算法等为所述用户分配频率资源，共同为该用户提供服务。

协作小区集合的选取方式包括以下三种：

方式一：以边缘用户设备为中心进行选取，由边缘用户设备决定给自己提供服务的协作小区集合。具体实施过程为：

由用户设备测量得到用户设备所属小区i的导频信号强度g_i以及相邻小区的导频信号强度g_n(也可以以信干噪比或信噪比作为选择依据)。对各个相邻小区n，将|g_i-g_n|的值与网络规划时预定的门限值th₃进行比较，若|g_i-g_n|≤th₃，则将相邻小区n加入协作小区集合。

因此，属于同一小区的不同用户设备可以有不同的协作小区集合，且集合中小区的个数也可以不同。例如图2(b)中，小区1中用户设备A的协作小区集合为椭圆内的两个相邻小区，图2(c)中用户设备B(三角标识)的协作小区集合为细线圆内的三个相邻小区，用户设备C(正方形标识)的协作小区集合为粗线圆内的三个相邻小区，图2(d)中用户设备D(五角星标识)的协作小区集合为椭圆内的四个相邻小区。

方式二：以网络为中心进行选取，在网络规划时，根据相邻小区的地理位置和资源划分等信息，预先规定好协作小区集合。实施过程为：

网络预先规定，根据步骤1的小区簇的划分，每个小区簇为一个协作小区集合。因此，同一小区簇的所有用户设备都有相同的协作集合。则采用此方法，图2(a)-2(d)中的用户设备A、B、C、D的协作小区集合均为图2(c)中粗实线圆内的三个相邻小区。

方式三：由用户和网络联合选取协作小区集合。首先，网络预先规定一个较大的协作小区备选集合，然后由用户设备在网络规定的协作小区备选集合中，选取属于自己的协作小区集合。具体实施过程为：

网络预先规划，每7个相邻的小区作为一个协作小区备选集合I。边缘用户采用方法一得到可能为自己提供服务的协作小区集合M，并判断集合M中各个协作小区是否属于网络预先规划的协作小区备选集合I，若属于，则将所述小区加入所述边缘用户真正的协作小区集合。

确定边缘用户设备的协作小区集合后，根据步骤3-2得到所述用户所属边缘区域块的编号(i，j)，用户所属的小区i使用区域块(i，j)中的可用频率资源F_j，协作小区j使用备用频段F_j，若有其他协作小区，则其他协作小区使用F_j频段中未被本小区边缘用户设备使用的频率资源，共同为所述边缘用户设备服务。

如图3所示，本发明提供的第二实施例的示意图，本实例以4个相邻小区为一个小区簇，与第一实施例的区别是：

步骤1：以所述系统中4个相邻的小区作为一个小区簇，将小区簇中的4个小区分别编号为1，2，3，4(参见图3(a))。

步骤3：a)将边缘用户可用频段F分为4个不重叠的部分，分别标记为F₁，F₂，F₃，F₄。

本实施例的具体实施过程与第一实施例的实施过程相同，得到的频率复用区域划分如图2(a)所示，频率复用方案如图2(b)所示。

本发明的资源复用方法不仅可以应用于全向天线系统，对于定向天线扇区化系统或基于波束赋形技术的多扇区化系统，也可以采用本发明进行设计。如图4所示，为本发明提供的第三实施例的示意图。在本实施例中采用定向天线，每个小区被为三个120°的扇区，根据定向天线的主方向不同，分为两种情况考虑，参见图4(a)和图4(b)。本实例以分别属于不同的3个小区且两两相邻的三个扇区为一个扇区簇。在设计实现整个网络频率复用方法时，采用下述方法和步骤设计其中任一扇区簇的分配方法，然后将相同的设计方法应用到网络的其他扇区簇。其中每个扇区的频率集合划分可以根据各个簇中用户的分布信息和/或用户的业务需求等情况做静态、半静态或动态的调整。

下面给出具体的一个扇区簇的频率复用方法的实施步骤：

步骤1：以所述系统中分别属于不同的3个小区且两两相邻的三个扇区为一个扇区簇，将扇区簇中的3个扇区分别编号为1，2，3(参见图3(a)和图3(b))。

步骤2：将每个扇区划分为中心区域和边缘区域。将系统可用频率资源分为中心用户设备的可用频段G和边缘用户设备的可用频段F。对于扇区中心用户设备，可以使用系统全部可用频率资源。具体实施方法可参照与第一实施例。

步骤3：对于每个扇区的边缘用户设备的可用频段F，使用如下步骤进行规划：

a)将边缘用户设备的可用频段F分为3个不重叠的部分，分别标记为F₁，F₂，F₃。

b)对于图4(a)所示的扇区划分，首先将每个扇区的边缘区域划分为2块，分别对应相邻的2个扇区。将划分得到的各个边缘区域块标记为(i，j)；对于图4(b)所示的扇区划分，首先将每个扇区的边缘划分为4块，分别对应相邻的4个扇区。具体划分方法与第一实施例相同。然后，给标号为(i，j)的边缘区域块分配F_j频段的频率资源，从而使得一个扇区簇中，相邻扇区的边缘区域使用的频率资源相互正交。

c)频段F₁，F₂，F₃分别作为扇区1，2，3的协作频段。当某个扇区的相邻扇区存在需要协作传输的边缘用户设备时，所述扇区可以作为协作扇区，使用频段Fi为该用户设备提供协作传输。

本实施例的具体实施过程可以参照第一实施例的实施过程，图4(a)所示的扇区划分对应的频率复用方案如图4(c)所示，图4(b)所示的扇区划分对应的频率复用方案如图4(d)所示。

如图5所示，为本发明提供的第四实施例的示意图。参照第三实施例的实施步骤和方法，可以得到如图4(a)所示的3小区六扇区化模型的区域划分和如图4(b)所示的频率复用方案。

如图6所示，为本发明提供的第五实施例的示意图。与第一实施例的区别是，本实施例是对时隙资源进行分配和复用，而小区边缘用户设备和小区中心用户设备的可用频率资源相同，都为系统全部可用频率资源。

本实例中以3个小区为一个小区簇，以4个时隙为一个时间循环周期，每个小区的时隙划分方式如图6所示。在一个时间循环周期中的前3个时隙，对于小区i，第j个时隙给属于(i，j)区域的边缘用户设备进行服务，其中i≠j，且i＝1，2，3j＝1，2，3。第i个时隙作为小区i的备用时隙，当相邻小区有需要协作传输的边缘用户时，小区i作为协作小区，使用该时隙为所述用户设备提供服务。在一个时间循环周期中第4个时隙，各个小区为中心用户设备提供服务。

例如对于小区1，第1个时隙作为小区1的备用时隙，为相邻小区中需要协作传输的边缘用户设备提供服务，第2个时隙为小区1中属于(1，2)区域块的用户设备提供服务，第3个时隙为小区1中属于(1，3)区域块的用户设备提供服务，第4个时隙为小区1的中心用户设备提供服务。

本发明还可以应用于除频率资源、时隙资源之外的系统资源，例如信道字源、码字资源等。本发明可以适用于无线通信系统，也可以适用于有线通信系统。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明还提供了一种通信系统中支持协作传输的资源复用系统的实施例，包括：簇组成模块，用于选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇；第一区域划分模块，用于对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；可用资源划分模块，用于将所述可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；第二区域划分模块，用于根据所述相邻小区或扇区的个数将所述边缘区域划分为多个区域块；非协作资源分配模块，用于将所述边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，为所述多个区域块中不需要协作传输的边缘用户设备分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分；协作资源分配模块，用于从所述多个不重叠部分中选择部分系统资源作为协作系统资源，为需要协作传输的边缘用户设备进行资源分配。

在上述系统实施例中，系统资源可以为频率资源或时隙资源，或者其他的系统资源，例如信道或码字资源等。

本发明将小区或扇区的用户设备分为中心用户设备和边缘用户设备，通过频率复用方法，使得相邻小区或扇区的边缘用户的可用系统资源相互正交，以降低小区间干扰；同时通过频率复用方法，为每个小区或扇区分配一段协作系统资源，且每个小区或扇区的协作频段和相邻小区或扇区中临近该小区或扇区的边缘区域块使用相同的系统资源，从而可以结合协作传输技术来提高小区边缘用户性能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种通信系统中支持协作传输的资源复用方法，包括以下步骤：

选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇，并对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；

将所述每个小区或每个扇区的可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；

将所述边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，并根据相邻小区或扇区的个数将所述边缘区域划分为多个区域块；

所述多个小区中的每个小区或多个扇区中的每个扇区选择不同的所述不重叠部分作为该小区或该扇区的协作系统资源，并为所述多个区域块对应的分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分。

2.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，在将所述可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源时，根据各个小区或扇区的用户设备的分布和/或业务需求进行静态、半静态或动态的调整。

3.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，在对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分时，按照预先根据地理位置进行划分或根据用户设备所处的信道状况进行划分的边缘用户设备和中心用户设备，将边缘用户设备所属的区域对应为边缘区域，将中心用户设备所属的区域对应为中心区域。

4.根据权利要求3所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，所述根据用户设备所处的信道状况进行划分的操作具体为：

用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于边缘用户设备或中心用户设备；或

主服务节点根据用户设备反馈的信道状态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比判断所述用户设备属于边缘用户设备或中心用户设备；或

用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比判断自身属于边缘用户设备或中心用户设备，并将判断结果上报给主服务节点，所述主服务节点根据用户设备反馈的信道状态信息、导频信号强度、信干噪比或信噪比结合所述判断结果进一步判断所述用户设备属于边缘用户设备或中心用户设备。

5.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，在将所述可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源时，选用原则为：除去与边缘用户系统资源共用部分的中心用户系统资源为高优先级，除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分的边缘用户系统资源为较高优先级，作为所述协作系统资源的边缘用户系统资源为低优先级。

6.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，所述多个不重叠部分的系统资源为连续的或不连续的；在划分所述多个不重叠部分的系统资源时，根据各小区或扇区用户设备的分布和/或用户的业务需求对各部分所占系统总资源的比例做静态、半静态或动态的调整。

7.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，所述将所述边缘区域划分为多个区域块的操作具体为：

按地理位置对所述边缘区域划分为多个区域块：对小区i的边缘区域中的某一位置x，求x到与小区i相邻的小区的基站的距离d(x，y)，得到距离最小的相邻小区ID标号

其中y为各相邻小区的ID标号，若符合条件的y^*的取值不止一个，则随机选取一个符合条件的y^*，然后得到小区y^*在簇中的编号j，则所述位置x属于区域块(i，j)，所述区域块(i，j)表示小区i的边缘区域块中，地理位置离相邻小区j最近的区域块；

或者，按边缘用户设备可能受到的最大同频干扰情况对所述边缘区域划分为多个区域块：对小区i的某一边缘用户设备m，测量与小区i相邻的小区的导频信号强度p(m，y)，其中y为各小区的ID标号，得到导频信号最强的相邻小区的ID标号若符合条件的y′的取值不止一个，则随机选取一个y′，然后得到小区y′在小区簇中的编号j，则所述边缘用户设备m所处的位置属于区域块(i，j)，所述区域块(i，j)表示小区i的一类边缘用户集合中的用户设备所属的区域，所述边缘用户集合中的用户设备受到的最大干扰均来自相邻小区j。

8.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，所述将所述边缘区域划分为多个区域块的操作具体为：

按地理位置对所述边缘区域划分为多个区域块：对扇区i的边缘区域中的某一位置x，求x到与扇区i相邻的扇区的基站的距离d(x，y)，其中y为各相邻扇区的ID标号，得到距离最小的相邻扇区ID标号

若符合条件的y^*的取值不止一个，则随机选取一个符合条件的y^*，然后得到扇区y^*在簇中的编号j，则所述位置x属于区域块(i，j)，所述区域块(i，j)表示小区i的边缘区域块中，地理位置离相邻小区j最近的区域块；

或者，按边缘用户设备可能受到的最大同频干扰情况对所述边缘区域划分为多个区域块：对扇区i的某一边缘用户设备m，测量与扇区i相邻的扇区的导频信号强度p(m，y)，其中y为各扇区的ID标号，得到导频信号最强的相邻扇区的ID标号

若符合条件的y′的取值不止一个，则随机选取一个y′，然后得到扇区y′在扇区簇中的编号j，则所述边缘用户设备m所处的位置属于区域块(i，j)，所述区域块(i，j)表示小区i的一类边缘用户集合中的用户设备所属的区域，所述边缘用户集合中的用户设备受到的最大干扰均来自相邻小区j。

9.根据权利要求7或8所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，为多个区域块对应的分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分的操作具体为：给小区或扇区i中标号为(i，j)的区域块分配与相邻的小区或扇区j的协作系统资源相同的系统资源。

10.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，从所述多个不重叠部分中选择部分系统资源作为协作系统资源之后，还包括为边缘用户设备分配系统资源的操作：

判断所述边缘用户设备是否需要协作传输；

对于不需要协作传输的边缘用户设备，分配所述边缘用户设备所在区域块对应的部分边缘用户系统资源；

对于需要协作传输的边缘用户设备，由边缘用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比选择为所述边缘用户设备服务的协作系统资源，或预先在网络中规定为所述边缘用户设备服务的协作系统资源，或由边缘用户设备根据接收到的所属小区或扇区的导频信号强度、信干噪比或信噪比在网络中预先规定的协作系统资源中选择为所述边缘用户设备服务的协作系统资源。

11.根据权利要求1所述的通信系统中支持协作传输的资源复用方法，其中，所述系统资源采用频率资源或时隙资源。

12.一种通信系统中支持协作传输的资源复用系统，包括：

簇组成模块，用于选取彼此相邻的多个小区或属于不同小区的两两相邻的多个扇区组成簇；

第一区域划分模块，用于对所述多个小区中的每个小区或多个扇区的每个扇区进行中心区域和边缘区域的划分；

可用资源划分模块，用于将可用系统资源分为中心用户系统资源和边缘用户系统资源；

第二区域划分模块，用于根据相邻小区或扇区的个数将所述边缘区域划分为多个区域块；

非协作资源分配模块，用于将所述边缘用户系统资源划分为多个不重叠部分，为所述多个区域块中不需要协作传输的边缘用户设备分配除所述协作系统资源之外的多个不重叠部分；

协作资源分配模块，用于从所述多个不重叠部分中选择部分系统资源作为协作系统资源，为需要协作传输的边缘用户设备进行资源分配。

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