CN102113395A - 基站的联合资源分配和成簇方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在无线通信系统中的第一功能实体中实施的方法，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站。在所述方法的一个实施例中，包括：在所述第一功能实体处，接收与所述第一多个基站和所述移动单元之间的多个无线通信信道相关联的信道状态信息。使用所述信道状态信息，联合地执行从所述第一多个基站中选择第二多个基站以及对所述第二多个基站的资源分配。然后，所述第一功能实体向所选的第二多个基站传送指示所选的第二多个基站和所分配的资源的信息。

Description

基站的联合资源分配和成簇方法

相关申请的交叉引用

本申请与2008年6月17日提交的、题为“Method for Adaptive Formation of Cell Clusters for Cellular Wireless Networks with Coordinated Transmission and Reception”的美国专利申请12/140,537相关。

技术领域

本发明总体涉及通信系统，更具体地，涉及无线通信系统。

背景技术

无线通信系统中的基站向与基站相关联的地理区域或小区内的用户提供无线连接。在一些情况下，可以将小区划分为扇区，扇区朝向所选开放角度(例如3个120°扇区或6个60°扇区)并由不同天线提供服务。基站与每个用户之间的无线通信链路一般包括用于从基站向移动单元发送信息的一个或多个下行链路(DL)(或前向)信道，和用于从移动单元向基站发送信息的一个或多个上行链路(UL)(或反向)信道。上行链路和/或下行链路信道包括业务信道、信令信道、广播信道、寻呼信道、导频信道等等。可以根据各种协议来定义信道，包括时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA)、码分多址接入(CDMA)、正交频分多址接入(OFDMA)以及这些技术的组合。每个小区的地理范围可以随时间变化，可以由基站、接入点和/或移动单元使用的发送功率来确定，以及由环境条件、物理障碍等来确定。

基于对应的空中接口所支持的信道的属性，将移动单元分配给基站。例如，在传统的蜂窝系统中，基于如上行链路和/或下行链路信道强度之类的标准，将每个移动单元分配给小区。然后，移动单元在合适的上行链路和/或下行链路信道上与该服务小区进行通信。在移动单元与服务小区之间发送的信号可能干扰其他移动单元和/或其他小区之间的通信。例如，移动单元和/或基站对使用相同时间/频率资源的所有其他站点造成小区间干扰。对无线通信资源日益增长的需求推动服务提供商实现普遍的资源重用，这增大了小区间干扰的可能性。实际上，现代系统的性能主要受制于小区间干扰，相对于底层热噪声，小区间干扰是主要因素。

可以以若干方式减少小区间干扰，例如通过频率规划、软切换、或波束成形多天线。例如，当基站和可选地用户终端包括多根天线时，可以采用多输入多输出(MIMO)技术。例如，包括多根天线的基站可以在相同频带上向小区/扇区中的相同用户或多个用户同时发送多个独立且不同的信号。MIMO技术能够大致与基站处可用天线数目成比例地提高无线通信系统的频谱效率。

尽管常规无线通信系统尝试使用各种干扰消除技术来降低小区间干扰的效应，备选方法认识到，小区间“干扰”实际上是由包括有价值信息的信号所引起的。例如，在上行链路，在一个小区站点处的小区间干扰仅仅是针对其他小区站点的信号的叠加，即小区间干扰是由在错误位置收集的移动单元信号形成的。如果对这些信号进行正确分类和路由，它们将不再是干扰，而变为对其所承载的信息进行检测有用。尽管充满挑战，但是将在不同站点接收的信息进行组合在理论上是可能的，因为小区站点连接至公共的、强大的骨干网。这相当于认识到，无线小区站点的网络可以形成大型分布式多址接入信道，可以通过所有小区站点向所有用户提供服务。这种雄心勃勃的方法利用有线线路网络中的可用带宽来超越小区间干扰并减轻无线瓶颈。例如，已经提出了一种新的多天线技术，称为基站间MIMO(IBS-MIMO)，通过实现从不同基站处的天线至一个或多个移动终端的、叠加的信号波形的同时发送，来抑制所产生的相互干扰，从而增强空中接口性能。

在下行链路，IBS-MIMO技术对不同基站进行协调，使得它们从其天线向一个或多个移动单元同时发送(以协调的方式)叠加的信号波形，来抑制所产生的相互干扰，并且可以在每个移动单元处对来自多个基站的信号进行相干合并。在该过程中，以指定移动单元为目的地的信号可以从不同基站发送。无线接入网提供了控制信令和/或数据平面交换，以协调基站，使得可以对其发送进行相干合并。例如，可以从多根基站天线(可能在空间上是分布式的)同时发送每个用户的信号。对信号进行加权和预处理，从而通过对来自对各不同基站的叠加信号的相干合并来减轻或完全消除小区间干扰。在系统中所有B个基站的M根天线之间完全协调的假设之下，系统的行为与具有B*M根分布式天线的MU-MIMO(多用户多输入多输出)系统相同。该系统一般采用混合的每簇功率约束，使得相同站点中的天线簇服从“和功率”约束，并且不在属于不同簇的天线之间共享功率。

许多约束，包括对可用回程带宽的约束，可能使得难以或不能在实际系统中实现完全网络协调。例如，相对于用于常规的未协调发送的回程带宽，实施完全网络协调可能将信令和数据发送所需的回程开销增大若干数量级。例如，假定B＝10个基站之间的完全协调和星形网络拓扑，回程的数据业务量增大约10倍。即使系统中可以容纳这种附加的回程带宽，系统设计者可能认为，为了达成网络中的基站的完全协调所提供的性能增益，这是不可接收的巨大代价。

可以通过将协调限制为系统内基站和/或小区的子集来减小回程带宽和/或开销。已经考虑了不同方法来将协调限制为系统中的小区的子集。一种协调上行链路和下行链路发送的方法将用户划分为使用正交资源(如正交码、时间间隔、频率等等)的不同组。可以仅针对属于相同组的用户来进行联合检测。在该技术中，将弱用户(即在小区边缘的用户)组合在一起，并从弱用户开始实现基站协调，直至达成对回程的预定约束。使用在相对长时间段上(例如几秒)平均的信道状态信息来将用户分配至组。因此，该技术未考虑上行链路和/或下行链路信道的动态性。

一种备选的基站选择算法选择基站以最小化用于满足上行链路发送的等速率要求的功率。针对所选的基站，联合地实现功率分配、接收(线性)波束成形和簇分配。等速率要求提供了针对每个用户的最小数据发送速率或服务质量等级。该要求一般用于基于电路的发送，如语音服务。然而，该基站选择算法未考虑反映动态的、时间可变的信道条件的信息。例如，该算法未基于改变的信道条件来调度或分配资源。因此，该网络的主要限制在于缺少相对于改变的信道条件的多样性。

另一备选动态成簇技术选择基站以最大化上行链路发送的“和速率”。在该技术中，每个基站实施单独的调度器，以选择/调度用户，然后，中心实体形成与所调度的用户相关联的基站簇。例如，针对每个时隙，使用循环调度选择每小区一个用户。在该时隙，针对所选择的那些指定用户，该算法选择最佳的基站以使用联合合并来向这些用户提供服务。

发明内容

所公开的实质内容的目的是解决上述一个或多个问题的效应。以下呈现了所公开的实质内容的简化概述，以提供对所公开的实质内容的一些方面的基本理解。这种概述不是所公开的实质内容的穷尽概述。其不预期标识所公开的实质内容的关键或重要元素，或者描述所公开的实质内容的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念，作为对以后讨论的更详细描述的序言。

在一个实施例中，提供了一种在无线通信系统中的第一功能实体中实施的方法，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站。在所述方法的一个实施例中，包括：在所述第一功能实体处，接收与所述第一多个基站和所述移动单元之间的多个无线通信信道相关联的信道状态信息。使用所述信道状态信息，从所述第一多个基站中选择第二多个基站，所述选择与对所述第二多个基站的资源分配联合执行。然后，所述第一功能实体向所选的第二多个基站传送指示所选的第二多个基站和所分配的资源的信息。

在另一实施例中，提供了一种在无线通信系统中的第一基站中实施的方法，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站。所述方法可以包括：向所述无线通信系统中的第一功能实体发送与所述第一基站和所述移动单元之间的至少一个无线通信信道相关联的信道状态信息。所述方法还包括：从所述第一功能实体接收指示所述第一基站为第二多个基站之一的信息。使用所述信道状态信息来联合地执行对所述第二多个基站的选择和对所述第二多个基站的资源分配。

附图说明

结合附图，参照以下描述，可以理解所公开的实质内容，在附图中，相似的引用标号标识相似的元件，附图中：

图1概念性示出了无线通信系统的第一示例实施例；

图2A和2B概念性示出了无线通信系统的第二示例实施例；

图3A和3B概念性示出了联合地选择基站和分配资源的方法的第一和第二示例实施例；

图4A、4B和4C概念性示出了预定协调簇的集合的一个示例实施例；

图5示出了针对未协调和协调算法，每小区平均速率低于所选值的模拟概率；以及

图6示出了针对未协调和协调算法，取决于用户标识符的模拟的每用户平均速率。

尽管容易对所公开的实质内容做出各种修改和备选形式，在附图中作为示例示出并且本文详细描述了其特定实施例。然而，应当理解，本文具体实施例的描述不应将所公开的实质内容限制为所公开的具体形式，相反，预期覆盖落入所附权利要求范围内的所有修改、等效物和备选方案。

具体实施方式

以下描述说明性实施例。为了清楚，本说明书中未描述实际实施的所有特征。当然可以认识到，在任何这种实际实施例的开发中，应当进行许多实施特定的判定，以达成开发者的具体目的，如符合与系统相关和与商业相关的约束，这将依据实施而不同。此外，可以认识到，这种开发努力将是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言是常规工作。

现在通过附图来描述所公开的实质内容。在附图中，仅为了解释目的，示意性地描述了各种结构、系统和设备，以免对本领域技术人员而言公知的细节模糊本发明。然而，包括附图，以描述和解释所公开的实质内容的说明性示例。应当将本文所使用的词和短语理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些词和短语的理解相一致的意义。本文对术语或短语的一致性使用不应暗指术语或短语的特殊定义，即与本领域技术人员所理解的通常和习惯意义不同的定义。在术语或短语预期具有特殊意义(即与本领域技术人员所理解的不同的意义)的情况下，在说明书中，将以直接而明确地提供术语或短语的特殊定义的方式，明确地阐述这种特殊定义。

图1概念性地示出了无线通信系统100的第一示例实施例。在所示的实施例中，无线通信系统100根据为通用移动通信系统(UMTS)技术(如UMTS陆地无线接入(UTRA)技术)定义的标准和/或协议来操作。尽管本文描述的示例实施例的原理可以特别适用于基于UMTS演进UTRA技术、标准和技术的无线通信系统，并在本示例的上下文中进行描述，但是本文示出和描述的示例实施例仅是说明性的，不应以任何方式加以限制。示例实施例也适用于其他无线网络和/或正在开发的第四代(4G)无线通信系统，如802.16e、802.16m、WiMax和EV-DO修订C。同样地，应用于其他无线通信系统的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见的，并且可以由本文的教导所想到。

无线通信系统100包括多个基站105(1-4)。区分索引(1-4)可以用于指示各个基站105(1)或基站的子集105(1-2)。然而，当整体引用基站105时，可以去掉这些索引。这种惯例可以应用于在附图中描述并且使用标号和一个或多个区分索引来引用的其他单元。基站105被配置为提供无线连接，包括在空中接口上发送信号、在空中接口上接收信号，以及执行与在空中接口上的通信相关的测量。用于发送、接收和测量的技术是本领域已知的，为了清楚，本文仅讨论与本发明相关的这些技术方面。受益于本公开内容的本领域普通技术人员可以认识到，本发明不限于包括任何具体数目的基站105的无线通信系统100。此外，受益于本公开内容的本领域普通技术人员可以认识到，无线通信系统100的备选实施例可以包括用于提供无线连接的其他功能实体，包括但不限于：接入点、基站路由器、Node-B等等。

一个或多个移动单元110可以通过建立与一个或多个基站105的一个或多个无线通信链路(或段)来接入无线通信系统100。用于建立、维持、通信和/或拆除无线通信链路的技术是本领域已知的，为了清楚，本文仅讨论与本发明相关的这些技术方面。受益于本公开内容的本领域普通技术人员应当理解，无线通信系统100不限于任何具体数目的移动单元110。受益于本公开内容的本领域普通技术人员还应当理解，还可以将移动单元110称为移动台、用户台、用户终端、用户设备等等。

无线通信系统100针对上行链路(反向链路)和/或下行链路(前向链路)发送实施了IBS-MIMO技术。在下行链路上实施IBS-MIMO技术的实施例中，对所选基站105组(或簇)的操作进行协调，使得协调簇中的基站105从其天线向一个或多个移动单元100同时发送叠加的信号波形，来抑制所产生的相互干扰，并且在每个移动单元100处，可以将来自多个基站105的信号进行相干合并。在上行链路上实施IBS-MIMO技术的实施例中，可以共享协调簇中的基站105接收的信号并将其相干合并，从而在解调/解码过程中抑制相互干扰。

协调簇可以包括任何数目的基站105，任何特定簇中的基站105可以随时间变化。每个移动单元110可以与不同的协调簇相关联。备选地，移动单元110组可以与所选的协调簇相关联，本文使用的术语“相关联”指移动单元110(或其组)与协调簇中的基站105的配对。然而，移动单元110和基站105不需要主动通信信息以与协调簇相关联。例如，无线通信系统100和空闲移动单元110可以存储指示针对该空闲移动单元110的协调簇的信息，使得一旦有信息可用于在移动单元100与无线通信系统100之间发送，则立即发起通信。在一个实施例中，对于上行链路和下行链路发送，移动单元110均与相同的协调簇相关联。然而，在备选实施例中，对于上行链路发送，移动单元110可以与一个协调簇相关联，而对于下行链路发送，可以与不同的协调簇相关联。

公共资源分配器(CRA)120用于联合地形成协调簇、选择与协调簇相关联的移动单元110、并分配用于协调簇中的基站105与相关联的移动单元110之间的通信的资源。例如，公共资源分配器120可以形成包括基站105(1-2)的协调簇，然后将移动单元110(1-2)与该协调簇相关联。在一个实施例中，在集中位置实施公共资源分配器120，如无线网络控制器。然而，在备选实施例中，公共资源分配器120的功能可以分布在无线通信系统100的不同位置。此外，无线通信系统100可以包括多于一个公共资源分配器120。每个公共资源分配器120可以负责协调基站105的不同集合的操作。

公共资源分配器120使用基站105提供的信道状态信息来联合地调度和分配通信资源。在一个实施例中，基站105针对基站105与移动单元110之间的无线通信链路的上行链路和/或下行链路信道，执行对信道条件的各种测量(例如使用导频信号、比特错误率等等)。然后，基站105可以向公共资源分配器120报告这些测量的结果，公共资源分配器120然后可以使用从所有基站105收集的测量来执行联合的调度和分配过程。在一个实施例中，基站105还可以向公共资源分配器120提供在联合的调度和分配过程中使用的调度要求。示例调度要求可以包括但不限于：与移动单元110相关联的延迟要求和/或与要发送至移动单元110的数据相关联的缓冲器占用。

一旦公共资源分配器120定义了每个移动单元110的协调簇和用于与这些移动单元110通信的资源，公共资源分配器120将该信息提供给基站105。在一个实施例中，资源分配包括发送时间和/或发送时间间隔、波束成形系数、以及功率分配，因此，可以将该信息与指示基站105同与包括基站105的协调簇相关联的移动单元110进行通信的信息一起传送至基站105。公共资源分配器120传送的信息还可以包括协调簇中其他基站105的列表，使得每个基站105可以与其协调簇中的其他基站105共享数据。通过将数据共享限制为仅对由公共资源分配器120确定的协调簇中的基站105，显著减少了由于数据共享引起的信令。例如，在较低多普勒条件下，用于支持数据共享的信令在支持完全网络协调的系统中占据90％的回程业务。

图2A和2B概念性示出了无线通信系统200的第二示例实施例。在第二示例实施例中，初始将移动单元205分配给包括小区210(1-2)的协调簇。然而，移动单元205可以漫游至不同位置，如图2B中的粗体所示。然后，可以将漫游的移动单元205分配给包括小区210(2-3)的不同协调簇。为了适应移动单元205的漫游，可以迭代地执行联合的调度和资源分配，使得可以实质上连续更新和/或以所选的间隔来更新协调簇和相关联的移动单元205。

图3A和3B概念性示出了联合地选择基站和分配资源的方法300的第一和第二示例实施例。方法300的实施例可以在如图1所示的公共资源分配器120之类的功能实体中实现。可以迭代地执行方法300，可以实质上连续地重复、以所选间隔来重复，或者响应于满足某个其他标准(如从信道状态信息导出的一个或多个参数的改变)来执行方法300。相应地，根据用于调度和执行资源分配的不同算法(如计算波束成形系数)，每个基站可以实质上连续地或以其他间隔向分配实体发送信道估计(例如SINR、信号相位、信号幅度、长期、快衰落、协方差、用户位置)。

方法300使用无线空中接口的模型来联合地形成协调簇，将这些簇与用户相关联，并向协调簇中的基站分配资源。在所示实施例中，该模型定义了N作为系统中基站的数目，M作为每个基站处的天线数目，B作为每个簇的最大规模(dimension)、K作为网络中的用户数目，L作为每个用户处的接收天线的数目，α₁，...，α_K作为与不同用户相关联的服务质量权重。

来自第n个基站与第k个用户的信道由L×M矩阵

表示。将第n个基站的第m根天线与第k个用户之间的信道系数建模为：

$H_{\mathrm{km}}^{\left(n\right)}={\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{km}}^{\left(n\right)}\sqrt{\mathrm{\β}{d_k^{\left(n\right)}}^{-\mathrm{\α}}{\mathrm{\γ}}_k^{\left(n\right)}}$

其中是快衰落系数，β是路径损耗常数，

是第n个基站与第k个用户之间以km为单位的距离，α是路径损耗指数，

对阴影项进行建模。向量

指示第n个基站中用于第k个用户的M×1预编码向量。变量

是针对给定成簇方式的基站簇的集合，其中N_C＝|C|，并且U_l，l＝1，...，N_C是第l个簇中分配用于发送的用户集合。该模型还将U定义为

属于第l个簇的第k个用户接收的信号可以写为：

$y_k=\underset{m\∈C_l}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_k^{\left(n\right)}{u}_k+\underset{i\≠k}{\underset{i\∈U_l}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n\∈C_l}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_i^{\left(n\right)}{u}_i+\underset{j\≠l}{\mathrm{\Σ}}\underset{i\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\∈C_j}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_i^{\left(n\right)}{u}_i+n_k$

其中，第一项表示有用信号，第二项表示由于发送至相同簇中的用户的信号而引起的干扰，第三项表示由于来自其他簇的信号而引起的干扰，最后一项表示热噪声。向量

指示1×L接收合并器。合并状态之后的信号可以写为：

${\tilde{y}}_k=v_k^H{y}_k$

第k个用户的SINR作为(C，U)的函数给出：

${\mathrm{\γ}}_k(C,U)=\frac{{\left|v_k^H\underset{n\∈C_l}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_k^{\left(n\right)}\right|}^2{P}_k}{1+\underset{i\≠k}{\underset{i\∈U_l}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i{\left|v_k^H\underset{n\∈C_l}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_i^{\left(n\right)}\right|}^2+\underset{j\≠l}{\mathrm{\Σ}}\underset{i\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}{P}_i{\left|v_k^H\underset{n\∈C_j}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_i^{\left(n\right)}\right|}^2}---\left(1\right)$

其中P_k表示分配给第k个用户的功率。在备选实施例中，向量

可以使用迫零方法、基于MMSE的方法或者使用仅需要部分信道状态信息的预编码技术来计算。

在图3A所示的方法300的第一示例实施例中，向分配实体提供与一个或多个用户和基站相关联的一个或多个调度要求305(如果可用)和信道状态信息(CSI)310。然后，分配实体联合地(在315)选择一个或多个用户，创建与所选用户相关联的基站的一个或多个协调簇，针对从成簇的基站至所选用户的发送分配功率，并计算波束成形系数。基于用户提供的信道状态信息以及(如果可用)调度要求来执行联合操作(在315)。然而，受益于本公开的本领域普通技术人员应当理解，分配实体还可以使用信道状态信息和/或调度要求来执行其他操作。然后，分配实体可以向基站发送(在320)指示以下内容的信息：成簇方式、与每个簇相关联的用户列表、功率分配、以及波束成形系数。

在图3B所示的方法300的第二示例实施例中，分配实体对一定数量的候选簇进行迭代，联合地选择用户和向所选用户分配资源，然后基于如“和速率”标准之类的标准来选择候选簇之一。例如，首先使用调度要求305和信道状态信息(CSI)310来选择(在325)候选的基站簇。例如，可以以动态方式来选择(在325)候选簇，没有任何针对协调簇的固定或预定模式。在本示例中，可以使用贪婪算法，其中，在每一个步骤，将新基站加入簇，使得吞吐量最大化和/或直至达到簇的最大规模。备选地，方法300可以从预定候选协调簇的列表中选择(在325)候选簇，以进行调度和分配。使用候选协调簇的预定集合可以降低联合调度和分配问题的复杂度。例如，如果

表示可能协调簇的集合，则可以通过正确地设置集合

的基数来降低搜索的计算复杂度。

然后，分配实体联合地(在330)将一个或多个用户与所选候选协调簇相关联、分配发送功率、以及计算波束成形系数。基于用户提供的信道状态信息和(如果可用)调度要求来执行(在330)联合操作。如果更多的簇可用于评估(在335确定)，则分配实体继续选择(在325)另一候选簇并执行(在330)联合的用户选择和资源分配。

一旦评估了所有簇，则分配实体选择(在340)候选簇之一和相关联的用户以及所分配的资源。在一个实施例中，分配实体选择(在340)簇以达成最大可能“和速率”和/或加权“和速率”。例如，方法300可以通过根据候选成簇方式/用户集合、可用信道状态信息以及(可选地)调度器要求来计算波束成形系数和功率分配，从而评估针对给定成簇方式/用户集合而获得的“和速率”。然后，分配实体可以向基站发送(在320)指示以下内容的信息：成簇方式、与每个簇相关联的用户列表、功率分配和波束成形系数。

图4A、4B和4C概念性示出了预定协调簇的集合的一个示例实施例。在所示实施例中，附图示出了可以用于对这些图中所示的七个小区400进行分组的候选协调簇的3个集合。每个候选协调簇中的基站由粗线环指示。例如，图4A示出了协调簇的第一候选集合，其中，第一簇包括小区400(1-2)，第二簇包括小区400(6-7)，第三簇包括小区400(3-4)，第四簇包括小区400(5)。对于另一示例，图4B示出了协调簇的第一候选集合，其中第一簇包括小区400(2-3)，第二簇包括小区400(5-6)，第三簇包括小区400(4，7)，第四簇包括小区400(1)。对于又一示例，图4C示出了协调簇的第一候选集合，其中第一簇包括小区400(1，6)、第二簇包括小区400(3，7)，第三簇包括小区400(4-5)，第四簇包括小区400(2)。

在符号Δ表示协调簇的固定候选集合的假设之下，可以将联合地调度活跃用户、选择成簇方式和将用户分配给给定簇的问题写为：

为了计算

给定实施例可以使用迫零预编码策略。例如，考虑第l个簇。假定基站侧的天线数目等于1(M＝1)，则第l个簇的等效信道矩阵可以定义如下：

在迫零预编码策略下，

计算如下：

$w_k^{\left(n\right)}={\left[H_{U_l}^{{C_l}^H}{\left(H_{U_l}^{C_l}{H}_{U_l}^{{C_l}^H}\right)}^{-1}\right]}_{\mathrm{kn}}$

SINR(l)可以写为：

${\mathrm{\γ}}_k(C,U)=\frac{{\left|v_k^H\underset{n\∈U_l}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_k^{\left(n\right)}\right|}^2{P}_k}{1+\underset{j\≠l}{\mathrm{\Σ}}\underset{i\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}{P}_i{\left|v_k^H\underset{n\∈C_j}{\mathrm{\Σ}}{H}_k^{\left(n\right)}{w}_i^{\left(n\right)}\right|}^2}$

可以将所描述的ZF方法扩展至基站处多天线(M＞1)和每个接收器处多天线的情况。其他实施例可以使用贪婪用户选择原理，以降低计算波束成形系数的计算复杂度。

在一个实施例中，方法300还可以包括初始步骤，其中，每个用户可以与保证最佳长期信道值(即路径损耗+阴影效应)的基站相关联。在另一备选实施例中，方法300的迭代包括：在与属于簇的基站相关联的用户集合内选择活跃用户的集合。此外，方法300可以应用于重叠簇的情况和非重叠簇的情况。例如，候选协调簇的预定集合可以包括在一个或多个簇之间共享的一个或多个基站。

图5示出了对于未协调和协调算法，每小区平均速率低于所选值的模拟概率。水平轴指示每小区平均速率，垂直轴指示在模拟中实现该每小区平均速率的概率。使用系统模拟器来计算图5所示的概率，该系统模拟器假定无线通信系统包括7个单天线基站，还假定环绕(wraparound)。设计环绕以考虑中心簇边缘处的协作效果。因此，每个模拟的用户受到相同数目的干扰基站的影响，每个基站可以潜在地与相同数目的相邻基站合作。在每个小区内，以均匀的概率散布每个单天线用户。通过正比公平调度器来保证公平。将SNR定义为小区顶点处的参考SNR。使用ZF预编码器。模拟结果假定存在每小区20个用户、15dB的参考SNR、最大簇规模等于4、路径损耗指数＝5、无阴影效应、以及正比公平系数＝0.01。

图5示出的4条曲线对应于基站之间无协调、所有基站之间完全协调、最大规模为4的静态协调以及图4A所示的使用候选协调簇的动态协调的情况。模拟表明，使用候选协调簇的预定集合的动态协调(这是一种计算效率较高的方法)达成了由完全协调所实现的速率的几乎75％的典型速率。同时，使用动态协调将回程信令减少约50％。

图6示出了对于未协调和协调算法，取决于用户标识符的、模拟的每用户平均速率。水平轴指示用户标识符(以平均速率递增的顺序排列)，垂直轴指示平均速率。使用系统模拟器来计算图5所示的概率，该系统模拟器假定无线通信系统包括7个单天线基站，还假定环绕。设计环绕以考虑中心簇边缘处的协作效果。因此，每个模拟的用户受到相同数目的干扰基站的影响，每个基站可以潜在地与相同数目的相邻基站合作。在每个小区内，以均匀的概率散布每个单天线用户。通过正比公平调度器来保证公平。将SNR定义为小区顶点处的参考SNR。使用ZF预编码器。模拟结果假定存在每小区20个用户、15dB的参考SNR、最大簇规模等于4、路径损耗指数＝5、无阴影效应、以及正比公平系数＝0.01。

与图5一样，图6表明，基站的协调显著提高了实质上所有用户的平均速率，除了非常接近于基站之一从而通过与该基站通信实现非常高的速率的用户之外。此外，使用候选协调簇的预定集合来执行动态协调的计算效率较高的方法典型地提供了，与在没有协调的情况下实现的速率相比明显更高，而与所有基站的完全协调所实现的速率相比仅略微较低的平均每用户速率。动态协调技术达成的增益对于具有最低平均速率的用户(例如与任何特定基站相距最远(平均意义上))而言是最大的。

以软件或对计算机存储器内数据比特的操作的算法和符号表示的形式来呈现所公开的实质内容的部分和对应的详细描述。本领域普通技术人员通过这些描述和表示向本领域其他普通技术人员有效地传递其工作的实质。这里使用的术语算法，如一般所使用的，被认为是导致所需结果的步骤的自我一致的序列。步骤是需要物理量的物理操作的步骤。通常但不必需，这些量采取能够被存储、传送、组合、比较和操作的光、电或磁信号的形式。已经表明，有时主要出于通用的原因，将这些信号称为比特、值、单元、符号、字符、项、数等等是较为方便的。

然而，应当记住，所有这些和类似术语应与合适的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标签。除非另外特别声明，或者从讨论中显而易见，如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等等涉及计算机系统或类似的电子计算设备的行动和过程，计算机系统或计算设备将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据操作和变换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储器、发送或显示设备内的物理量的其他数据。

还应注意，所公开的实质内容的软件实施方面典型地在某种形式的程序存储介质上进行编码，或通过某种类型的发送介质来实施。程序存储介质可以是磁(例如软盘或硬盘)或光(例如致密光盘只读存储器或“CD ROM”)，并且可以是只读的或随机存取的。类似地，发送介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或本领域已知的某种其他合适的发送介质。所公开的实质内容不受任何给定实施的这些方面所限。

上述公开的具体实施例仅是说明性的，因为对受益于这里教导的本领域技术人员显而易见地，可以以不同但是等效的方式来修改和实现所公开的实质内容。此外，除了以下权利要求所述，不应对本文示出的构造或设计的细节加以限制。因此，显然可以对以上公开的具体实施例进行改变或修改，并且所有这种修改被认为在所公开的实质内容的范围之内。相应地，以下权利要求阐述了本文所寻求的保护。

Claims (10)

1.一种在无线通信系统中的第一功能实体中实施的方法，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站，所述方法包括：

在所述第一功能实体处，接收与所述第一多个基站和所述至少一个移动单元之间的多个无线通信信道相关联的信道状态信息；

联合地从所述第一多个基站中选择第二多个基站，以及向所述第二多个基站分配资源以与所述至少一个移动单元进行通信；使用所述信道状态信息来执行联合的选择和分配；以及

向所选的第二多个基站传送指示所选的第二多个基站和所分配的资源的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收指示所述至少一个移动单元的调度要求的信息，其中，联合地选择所述第二多个基站以及向所述第二多个基站分配资源包括：使用所述信道状态信息和所述调度要求，联合地选择和分配资源。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述第二多个基站包括：选择所述第一多个基站中包括少于全部所述第一多个基站的子集。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，选择所述第一多个基站的子集包括：基于以下至少一项来迭代地将所述第一多个基站中的基站加入所述子集：直到所选子集中的基站数目达到所选最大规模时的吞吐量；或者最大回程吞吐量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，传送指示所选的第二多个基站和所分配的资源的信息包括：向所述第二多个基站发送所述信息，使得能够对在所述第二多个基站与所述至少一个移动单元之间的所述多个无线通信信道上发送或接收的信号进行相干合并。

6.一种在无线通信系统中的第一基站中实施的方法，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站；所述方法包括：

向所述无线通信系统中的第一功能实体发送与所述第一基站和所述至少一个移动单元之间的至少一个无线通信信道相关联的信道状态信息；

从所述第一功能实体接收以下信息：指示所述第一基站为从所述第一多个基站中联合选择的第二多个基站之一的信息，以及指示联合分配给所述第二多个基站以与所述至少一个移动单元进行通信的资源的信息，由所述第一功能实体使用所述信道状态信息来执行联合的选择和分配。

7.根据权利要求6所述的方法，包括：

测量与所述至少一个无线通信信道相关联的信道状态信息，然后向所述第一功能实体发送所测量的信道状态信息；以及

发送与所述至少一个移动单元相关联的至少一个调度要求，使得所述第一功能实体能够基于所述信道状态信息和所述至少一个调度要求，联合地选择和向所述第二多个基站分配资源。

8.根据权利要求6所述的方法，包括：协调所述第二多个基站的操作，使得能够对在所述第二多个基站与所述至少一个移动单元之间的多个无线通信信道上发送或接收的信号进行相干合并。

9.一种无线通信系统中的资源分配器，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站，所述资源分配器被配置为：

接收与所述第一多个基站和所述至少一个移动单元之间的多个无线通信信道相关联的信道状态信息；

联合地从第一多个基站中选择第二多个基站以及向所述第二多个基站分配资源以与所述至少一个移动单元进行通信；使用所述信道状态信息来执行联合的选择和分配；以及

向所选的第二多个基站传送指示所选的第二多个基站和所分配的资源的信息。

10.一种无线通信系统中的第一基站，所述无线通信系统包括用于向至少一个移动单元提供无线连接的第一多个基站，所述第一基站被配置为：

向所述无线通信系统中的第一功能实体发送与所述第一基站和所述至少一个移动单元之间的至少一个无线通信信道相关联的信道状态信息；

从所述第一功能实体接收以下信息：指示所述第一基站为从所述第一多个基站中联合选择的第二多个基站之一的信息，以及指示联合分配给所述第二多个基站以与所述至少一个移动单元通信的资源的信息，由所述第一功能实体使用所述信道状态信息来执行联合的选择和分配。

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