WO2011097751A1 - 软频率复用方法和使用该方法的基站 - Google Patents

软频率复用方法和使用该方法的基站 Download PDF

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frequency band
cell
relay
serving
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王栋耀
庞继勇
陈继明
刘建国
蒋琦
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Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Alcatel Lucent SAS
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Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Alcatel Lucent SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/10—Dynamic resource partitioning

Definitions

  • the present invention relates to an LTE-A (Long Term Evolution Advance) system, and more particularly to a soft frequency multiplexing method for downlink transmission in an LTE-A system and a base station using the same.
  • LTE-A Long Term Evolution Advance
  • Inter-Cell Interference Coordination is an important issue in the field of current wireless communication systems, which is used to deal with inter-cell interference and improve the bit rate at the cell edge.
  • Some ICIC solutions have been proposed and discussed in LTE.
  • the most common method of ICIC is the semi-static scheme of Soft Frequency Reuse (SFR). In essence, the soft frequency reuse scheme works in a power coordinated manner.
  • the LTE specification does not allow for downlink power control. This is because downlink power control interferes with downlink quality (CQI, Channel Quality Indicator) measurements, thus affecting the accuracy of downlink scheduling. Therefore, the existing soft frequency reuse scheme that requires downlink power control cannot be applied to the downlink transmission of LTE.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • trunking is used as an enhancement technique for implementing traffic/signaling forwarding between base stations and user equipment for better coverage and throughput.
  • the relay node Compared to the base station, the relay node has a lower transmit power and therefore less interference to neighboring cells. Therefore, this feature of the relay node can be used such that soft frequency reuse techniques can be used in downlink transmissions.
  • Fig. 9 shows the spectrum setting of a three-cell cellular network layout using a soft frequency multiplexing method of a relay node.
  • a relay node is deployed at the center of each cell.
  • user equipment in each cell is classified into three categories:
  • ⁇ Relay user equipment served by the base station through the relay node;
  • 0 Cell edge user equipment directly served by the base station, usually located at the edge of the cell, subject to strong interference from neighboring cells;
  • Band F4 will be used by the base station to provide service to its internal user equipment within each cell, and bands F1, F2 and F3 are allocated to three cells to provide service to the corresponding cell edge user equipment.
  • the frequency bands F1, F2 and F3 are orthogonal.
  • the relay node can use any one or both of the other two frequency bands to service its associated Relay user equipment
  • the above soft frequency reuse method provides better performance in a cellular network deployed with a relay, there are still some drawbacks.
  • the base station may provide services to the cell edge user equipment in the other two cells. Since the relay node is located at the center of the cell, the relay user equipment served by the relay node is also located at the center of the cell. Therefore, since the base station's transmit power is higher than the relay node, the relay user equipment will receive strong interference from the other two cells.
  • the object of the present invention is to provide a soft frequency reuse method, which can eliminate strong interference of other cells to the relay user equipment with less cost, thereby improving system performance.
  • a soft frequency multiplexing method for downlink transmission comprising the steps of: dividing a system bandwidth into a plurality of frequency bands for N cells, ⁇ [ ⁇ 1; for each cell, selecting a frequency band for serving the cell edge user equipment of the cell; receiving an interference message from each relay user equipment, the interference message indicating a cell edge user for serving other cells Interference of the frequency band of the device with the relay user equipment; determining, according to the interference message, a service relay user equipment from a frequency band different from a frequency band of a cell edge user equipment of a cell to which the serving relay user equipment belongs a frequency band; and notifying a relay node in each cell to serve the relay user equipment using the determined frequency band.
  • the soft frequency multiplexing method further includes the steps of: selecting, for all N cells, a frequency band for serving internal user equipment in each cell; wherein, the frequency band used for serving the internal user equipment is used for serving The frequency band of the cell edge user equipment and the frequency band used for serving the relay user equipment are different.
  • the predetermined criterion may be one of: directly selecting a frequency band with the least interference; selecting a frequency band based on the interference according to the proportional fair scheduling method; or selecting one or more frequency bands whose interference is less than a predetermined threshold.
  • the frequency band of the selected serving cell edge user equipment is different between adjacent cells.
  • the frequency band of the selected serving cell edge user equipment is different between the cells.
  • the soft frequency reuse method further comprises the step of: determining, according to the user equipment association scheme, a relay user equipment to be served by the relay node.
  • the soft frequency multiplexing method further includes the steps of: determining, by the user equipment other than the relay user equipment, that the user equipment is an internal user equipment when the receiving quality of the user equipment is greater than a predetermined threshold, otherwise determining the user The device is a cell edge user equipment.
  • the relay node is located at the center of the cell.
  • one or more relay nodes are arranged within each cell.
  • backhaul transmission from the base station to the relay node is performed in some subframes for downlink transmission.
  • the method is applied to an LTE-A system.
  • a base station including: a frequency band dividing unit, configured to divide a system bandwidth into a plurality of frequency bands for N cells, where N ⁇ 1; an edge a frequency band scheduling unit, configured to: for each cell, select a frequency band of a cell edge user equipment serving the cell; an interference message receiving unit, configured to receive an interference message from each relay user equipment, where the interference message indication is used for a cell edge user serving other cells: interference of a frequency band of the device to the relay user equipment; a relay band scheduling unit, configured to: according to the interference message, a cell from a cell to which the user equipment belongs is relayed based on a predetermined criterion Determining a frequency band of the serving relay user equipment in a frequency band different in the frequency band of the edge user equipment; and a relay node notifying unit, configured to notify the relay node in each of the cells to serve the relay user equipment using the determined frequency band.
  • the base station further includes: an internal frequency band scheduling unit, configured to select, for all N cells, a frequency band for serving internal user equipment in each cell; wherein, the frequency band used for serving the internal user equipment The frequency band of the user equipment at the edge of the serving cell and the frequency band used for serving the relay user equipment are different.
  • an internal frequency band scheduling unit configured to select, for all N cells, a frequency band for serving internal user equipment in each cell; wherein, the frequency band used for serving the internal user equipment The frequency band of the user equipment at the edge of the serving cell and the frequency band used for serving the relay user equipment are different.
  • the predetermined criterion may be one of: directly selecting a frequency band with the least interference; selecting a frequency band based on the interference according to the proportional fair scheduling method; or selecting one or more frequency bands whose interference is less than a predetermined threshold.
  • the frequency band of the selected serving cell edge user equipment is different between adjacent cells.
  • the frequency band of the selected serving cell edge user equipment is different between the cells.
  • the base station further includes: a user equipment determining unit, configured to determine, according to the user equipment association scheme, a relay user equipment to be served by the relay node.
  • a user equipment determining unit configured to determine, according to the user equipment association scheme, a relay user equipment to be served by the relay node.
  • the user equipment determining unit determines, for the user equipment other than the relay user equipment, that the user equipment is an internal user equipment when the receiving quality of the user equipment is greater than a predetermined threshold, otherwise determining that the user equipment is a cell edge user. device.
  • backhaul transmission from the base station to the relay node is performed in some subframes for downlink transmission.
  • the base station is located in an LTE-A system.
  • Figure 1 is a flow chart showing a soft frequency multiplexing method according to a first embodiment of the present invention. Schematic diagram of the system configuration of the soft frequency multiplexing method of the first embodiment;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing division of user equipment in a cell according to received power
  • FIG. 4 is a block diagram showing a system for implementing a soft frequency multiplexing method according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram showing a three-cell cellular layout of a soft frequency multiplexing method according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an LTE frame structure usable with a soft frequency reuse method according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a subframe and a spectrum setting of a soft frequency multiplexing method according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a view showing a simulation result of the soft frequency multiplexing method according to the present invention
  • Fig. 9 is a view showing the spectrum setting of the three-cell cellular network layout using the soft frequency multiplexing method of the relay node.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a soft frequency multiplexing method according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a system configuration of a soft frequency multiplexing method according to a first embodiment of the present invention.
  • the base station serves three cells I, II and III.
  • two trunks are deployed at the center of each cell.
  • the number of relay nodes and the deployment method can be changed according to actual conditions.
  • the user equipment is divided into three categories according to an appropriate user equipment association scheme.
  • Fig. 3 is a diagram showing the division of user equipments in a cell based on received power.
  • the user equipment is associated with the base station
  • the user equipment is associated with the relay node.
  • a soft frequency multiplexing method includes the following steps:
  • Step S101 dividing a frequency band.
  • the entire system bandwidth is divided into four frequency bands, namely Fl, F2, F3 and F4, as shown on the right side of Figure 2.
  • the number of divided frequency bands is not necessarily limited to four.
  • three frequency bands can be divided, one of which is used by the base station and serves the cell edge user equipment, and the other two are used by the relay node. And serve to relay user equipment.
  • Step S103 selecting a frequency band for serving internal user equipment in each cell.
  • Band F4 is selected for servicing internal user equipment.
  • This step can be omitted when there is no internal user equipment.
  • Step S105 For each cell, select a frequency band different from a frequency band used for serving the internal user equipment to serve the cell edge user equipment of the cell.
  • the frequency bands F1, F2, and F3 are selected for the cells I, II, and III, respectively, to serve the cell edge user equipment of the respective cell.
  • Step S107 The base station receives an interference message from the relay service device.
  • bands F2 and F3 can be allocated for relaying user equipment.
  • the base station will transmit a radio signal in the cell ⁇ on the frequency band F2 to serve the cell edge user equipment of the cell II, and the base station will transmit a radio signal in the cell III on the frequency band F3 to serve the cell edge user equipment of the cell ⁇ .
  • each relay user equipment in the cell I can measure the interference power 1 on the frequency band F2, and the interference power 1 2 on the frequency band F3.
  • Interference relay report message comprising the user equipment interference power I, and the interference power to the base station 12.
  • Step S109 The base station determines the frequency band serving the relay user equipment.
  • ⁇ jo.ooi otherwise / ⁇ is the predetermined threshold of the interference power difference, for example 3dB.
  • the relay user equipment receives more interference power on the frequency band F2, It is then more likely to be scheduled on frequency band F3. Otherwise, it will be scheduled on band F2.
  • the manner in which the frequency band serving the relay user equipment is determined is not limited to the proportional fair scheduling scheme.
  • the frequency band with the least interference power may be directly selected as the frequency band of the serving relay user equipment, or one or more frequency bands whose interference power is less than the predetermined threshold may be selected as the frequency band of the serving relay user equipment.
  • the frequency band serving the relay user equipment can be determined by the cooperation of the int-site. Since the relay user equipment in the center of the cell is mainly interfered by neighboring cells from the same station, the cooperation between the same stations can greatly reduce the overhead requirement for communication between the base stations. This makes it possible to eliminate strong interference from other cells with less cost, thereby improving system performance.
  • Step S111 The base station notifies the relay node associated with the relay user equipment to serve the relay user equipment in the determined frequency band.
  • the frequency band of the selected serving cell edge user equipment may be different between adjacent cells or different between all cells.
  • the frequency band F4 will be used by the base station to provide services to its internal user equipment in each cell, the frequency band.
  • FK F2 and F3 are allocated to three cells to provide services to corresponding cell edge user equipment.
  • the frequency bands F1, F2 and F3 are orthogonal.
  • the relay node can use one or more of the other two frequency bands with less interference ( Here is a) to serve its associated relay user device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a system for implementing a soft frequency multiplexing method according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram showing a three-cell cellular layout of a soft frequency multiplexing method according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 6 shows a soft frequency that can be used in accordance with a second embodiment of the present invention LTE frame structure used together with rate multiplexing method
  • FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a subframe and a spectrum setting of a soft frequency multiplexing method according to a second embodiment of the present invention.
  • a base station 10 includes a frequency band dividing unit 102, configured to divide a system bandwidth into a plurality of frequency bands for N cells, where An ⁇ 1; an edge band scheduling unit 103, configured to select, for each cell, a frequency band of a cell edge user equipment serving the cell; an interference message receiving unit 104, configured to receive an interference message from the relay user equipment;
  • the scheduling unit 105 is configured to determine, according to the frequency band selected by the edge band scheduling unit 103 and the interference indicated by the interference message, a frequency band used for serving the relay user equipment, and the relay node notification unit 106, configured to notify each cell
  • the relay node serves to relay the user equipment using the frequency band determined by the relay band scheduling unit 105.
  • the base station 10 may further include a user equipment determining unit 101 for determining that the user equipment in each cell is one of an internal user equipment, a cell edge user equipment, and a relay user equipment. In the case where it is determined that there is an internal user equipment, the band scheduling unit 103 also selects one frequency band for all N cells for serving the internal user equipment in each cell.
  • two relay nodes are arranged at the center of each cell.
  • the number of relay nodes and the way they are deployed can vary depending on the actual situation.
  • the user equipment determining unit 101 determines that two relay nodes can serve 10 user equipments according to an appropriate user equipment association scheme, such as maximum received power, etc., that is, 10 user equipments are determined as relay user equipments. For other user equipments, the user equipment determining unit 101 uses the appropriate metric as a threshold, for example, a 5 dB reception quality threshold, and determines the user equipment as an internal user equipment when the receiving quality of the user equipment is greater than 5 dB. Otherwise, the user equipment determines It is a cell edge user equipment.
  • an appropriate user equipment association scheme such as maximum received power, etc.
  • each radio frame is 10 ms, including 20 time slots of length 0.5 ms, which are numbered 0 to 19, as shown in FIG. Two consecutive time slots are defined as subframes, wherein subframe i consists of time slot 2i and time slot 2i+1. So there are 10 Subframes are available for downlink transmission.
  • the frequency band dividing unit 102 can divide the entire system bandwidth into the following four frequency bands according to factors such as the number of relay nodes, the deployment mode, and the multiplexing mode:
  • FIG. 1 A diagram showing the relationship between the subframe and the spectrum setting of the soft frequency multiplexing method according to the second embodiment of the present invention is as shown in FIG.
  • subframe 2 and subframe are to be used
  • the edge band scheduling unit 103 selects the frequency band F1 for the cells I, II, and III, respectively.
  • the base station may also include an internal band scheduling unit (not shown) for selecting a frequency band (F4 in this example) to serve internal user equipment in all cells.
  • band F1 is scheduled for data transmission from the base station to the cell edge user equipment.
  • Bands F2 and F3 can be scheduled for data transmission from the relay node to its relay user equipment.
  • band F2 is scheduled for data transmission from the base station to the cell edge user equipment.
  • Bands F1 and F3 can be scheduled for data transmission from the relay node to its relay user equipment.
  • band F3 is scheduled for data transmission from the base station to the cell edge user equipment.
  • Bands F1 and F2 can be scheduled for data transmission from the relay node to its relay user equipment.
  • the interference message receiving unit 104 receives the interference message from the relay user equipment.
  • the interference message from the relay user equipment in cell I indicates the magnitude of the interference power it receives in frequency bands F2 and F3.
  • the interference message from the relay user equipment in cell II indicates the magnitude of the interference power it receives in frequency bands F1 and F3.
  • the interference message from the relay user equipment in cell III indicates the magnitude of the interference power it receives in frequency bands F1 and F2.
  • the relay band scheduling unit 105 can determine the frequency band in which the user equipment will be relayed based on the predetermined criteria.
  • the relay node notifying unit 106 notifies the relay node of the determined frequency band to serve the relay user equipment with the determined frequency band.
  • the predetermined criterion may be directly selecting a frequency band in which the interference power is the smallest; or selecting a frequency band based on the interference power according to a proportional fair scheduling method; or selecting one or more frequency bands in which the interference power is less than a predetermined threshold.
  • the interference of the base station to the relay user equipment is greatly reduced, so that better performance of the relay user equipment can be ensured.
  • Fig. 8 is a view showing a simulation result of the soft frequency multiplexing method according to the present invention.
  • Base station transmit power 46 dBm
  • Relay node receive power 30 dBm
  • Downlink HARQ is based on Chase-synthesized asynchronous HARQ, the most multiplexed three times, the base station antenna is configured with one transmit antenna, and has the antenna pattern defined by 3GPP TS 36.814 V1.5.1.
  • Relay node antenna configuration 1 transmit antenna and 2 receive antennas with 3GPP TS
  • User equipment antenna configuration 2 receiving antennas (O dBi antenna gain, omnidirectional antenna) Downlink receiver class maximum ratio combining
  • some specific subframes are reserved for backhaul transmission from the base station to the relay node, and the relay user equipment served by the relay node omits these subframes. If the backhaul transmission does not exhaust all reserved resources, the internal user equipment in the cell can also use the remaining reserved resources.
  • Table 2 shows the simulation results of the soft frequency reuse method without co-site coordination and the average spectral efficiency of the cell and the spectral efficiency of the cell edge using the soft-frequency multiplexing method coordinated by the same station.
  • Table 2 Performance Comparison The simulation results show that the soft frequency reuse method according to the present invention can provide better cell average spectral efficiency and cell edge spectral efficiency.
  • the soft frequency multiplexing method according to the present invention can reduce the interference of the base station to the relay user equipment, and the experience of the relay user equipment is also improved.
  • the soft frequency reuse method according to the present invention can be applied to class I relays and class relays.
  • the above description relates to a plurality of units, the present invention can also be implemented by dividing one unit into a plurality of units or combining a plurality of units into one unit as long as it can still perform the corresponding functions.
  • some embodiments also include a machine readable or computer readable program storage device (eg, a digital data storage medium) and encoding machine executable or computer executable program instructions, wherein the instructions perform some of the above methods or All steps.
  • the program storage device can be a digital memory, a magnetic storage medium (such as a magnetic disk and magnetic tape), hardware, or an optically readable digital data storage medium.
  • Embodiments also include a programming computer that performs the steps of the above method.

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Description

软频率复用方法和使用该方法的基站
技术领域
本发明涉及 LTE-A(Long Term Evolution Advance, 长期演进项目） 系统， 更具体地， 涉及 LTE-A系统中用于下行链路传输的软频率复用 方法和使用该方法的基站。 背景技术
小区间干扰协调 （ICIC， Inter-Cell Interference Coordination) 是 当前无线通信系统领域的一个重要议题， 其用于处理小区间干扰的问 题，并能够改善小区边缘的比特率。 LTE中已经提出并讨论了一些 ICIC 的方案。 ICIC的最常用方法是软频率复用 (SFR， Soft Frequency Reuse) 的半静态方案。本质上，软频率复用方案以功率协调的方式进行工作。
然而， LTE规范并不允许进行下行链路功率控制。 这是因为， 下 行链路功率控制会干扰下行链路质量 (CQI， Channel Quality Indicator) 测量， 因而影响下行链路调度的精确性。 因此， 需要进行下行链路功 率控制的现有软频率复用方案无法应用于 LTE的下行链路传输中。
在 LTE-A中， 中继被用作一种增强技术， 用于实现基站和用户设 备之间的业务 /信令转发， 以实现更好的覆盖率和吞吐量的增加。 与基 站相比， 中继节点具有更低的发射功率， 因此对相邻小区产生的干扰 更小。 因此， 可以使用中继节点的该特征， 以使得在下行链路传输中 可以使用软频率复用技术。
图 9示出了使用中继节点的软频率复用方法的三小区蜂窝网络布 局的频谱设置。
如图 9所示， 在每个小区的中心处都部署有中继节点。
此外， 每个小区中的用户设备被分类为三类：
◊ 中继用户设备： 由基站通过中继节点进行服务； 0 小区边缘用户设备： 由基站直接服务，通常位于小区边缘， 受到相邻小区的强干扰；
内部用户设备： 由基站直接服务的其它用户设备， 通常位 于小区中心处， 具有良好的接收质量。
将整个系统带宽划分为四个频带， 即 Fl、 F2、 F3和 F4， 如图 1 右侧所示。
频带 F4将由基站用于在每个小区内给其内部用户设备提供服务， 频带 Fl、 F2和 F3被分配给三个小区， 以给对应的小区边缘用户设备 提供服务。 频带 Fl、 F2和 F3是正交的。 此外， 对于特定的小区， 当 基站使用频带 Fi(i=l， 2或 3)来服务其边缘用户设备时， 中继节点可以 使用其它两个频带中的任意一个或两个来服务其相关联的中继用户设 备
显然， 对于小区边缘用户设备， 由于频带之间的正交性， 来自相 邻小区的强干扰被降低， 因此对于这些小区边缘用户设备， 可以实现 更好的系统性能。
尽管上述软频率复用方法在部署有中继的蜂窝网络中提供了较 好的性能， 但是仍然存在一些缺陷。 例如， 在该方法中， 在一个小区 内中继节点对中继用户设备进行服务的同时， 基站可能在其他两个小 区内向小区边缘用户设备提供服务。由于中继节点位于小区的中心处， 所以中继节点所服务的中继用户设备也位于小区中心处。 因此， 由于 基站的发射功率比中继节点高， 中继用户设备将接收到来自其他两个 小区的强干扰。
针对上述缺陷， 可以采用降低基站的发射功率的方法来克服。 在 这种情况下， 对于中继节点的覆盖范围内的用户设备， 来自其他两个 小区的干扰将大大降低。
但是，这种方法会缩小小区的覆盖范围，并降低小区的边缘性能。 因此， 针对上述缺陷， 需要对软频率复用方法进行一些改进。 发明内容
本发明的目的在于提出了一种软频率复用方法， 可以实现以较少 的代价消除其它小区对中继用户设备的强干扰， 从而提高系统性能。
根据本发明的第一方案， 提出一种用于下行链路传输的软频率复 用方法， 包括步骤： 针对 N个小区， 将系统带宽划分为多个频带， 其 中^[≥1；针对每个小区，选择用于服务该小区的小区边缘用户设备的 频带； 从每个中继用户设备接收干扰消息， 所述干扰消息指示用于服 务其它小区的小区边缘用户设备的频带对所述中继用户设备的干扰； 根据所述干扰消息， 基于预定准则， 从与服务中继用户设备所属小区 的小区边缘用户设备的频带不同的频带中确定服务中继用户设备的频 带； 以及通知各个小区中的中继节点， 以使用与所确定的频带来服务 中继用户设备。
优选地， 所述软频率复用方法还包括步骤： 针对所有 N个小区， 选择一个频带， 用于在每个小区内服务内部用户设备； 其中， 用于服 务内部用户设备的频带与用于服务小区边缘用户设备的频带和用于服 务中继用户设备的频带均不同。
优选地， 所述预定准则可以是以下中的一种： 直接选择干扰最小 的频带； 根据比例公平调度方法， 基于干扰来选择频带； 或者选择干 扰小于预定阈值的一个或多个频带。
优选地， 所选的服务小区边缘用户设备的频带在相邻小区之间不 同。
优选地， 所选的服务小区边缘用户设备的频带在各个小区之间都 不同。
优选地， 所述软频率复用方法还包括步骤： 根据用户设备关联方 案， 来确定将由中继节点服务的中继用户设备。
优选地， 所述软频率复用方法还包括步骤： 针对中继用户设备之 外的其它用户设备， 在用户设备的接收质量大于预定阈值时确定该用 户设备为内部用户设备，否则，确定该用户设备为小区边缘用户设备。
优选地， 针对每个小区， 中继节点位于小区中心处。
优选地， 每个小区内布置有一个或多个中继节点。
优选地， 在用于下行链路传输的一些子帧中进行从基站到中继节 点的回程传输。
优选地， 所述方法应用于 LTE-A系统中。
根据本发明的第二方案， 提出一种基站， 包括： 频带划分单元， 用于针对 N个小区， 将系统带宽划分为多个频带， 其中 N§ 1 ; 边缘 频带调度单元， 用于针对每个小区， 选择用于服务该小区的小区边缘 用户设备的频带； 干扰消息接收单元， 用于从每个中继用户设备接收 干扰消息， 所述干扰消息指示用于服务其它小区的小区边缘用户.设备 的频带对所述中继用户设备的干扰； 中继频带调度单元， 用于根据所 述干扰消息， 基于预定准则， 从与服务中继用户设备所属小区的小区 边缘用户设备的频带不同的频带中确定服务中继用户设备的频带； 以 及中继节点通知单元， 用于通知各个小区中的中继节点， 以使用与所 确定的频带来服务中继用户设备。
优选地， 所述基站还包括： 内部频带调度单元， 用于针对所有 N 个小区， 选择一个频带， 用于在每个小区内服务内部用户设备； 其中， 用于服务内部用户设备的频带与用于服务小区边缘用户设备的频带和 用于服务中继用户设备的频带均不同。
优选地， 所述预定准则可以是以下中的一种： 直接选择干扰最小 的频带； 根据比例公平调度方法， 基于干扰来选择频带； 或者选择干 扰小于预定阈值的一个或多个频带。
优选地， 所选的服务小区边缘用户设备的频带在相邻小区之间不 同。
优选地， 所选的服务小区边缘用户设备的频带在各个小区之间都 不同。
优选地， 所述基站还包括： 用户设备确定单元， 用于根据用户设 备关联方案， 来确定将由中继节点服务的中继用户设备。
优选地， 所述用户设备确定单元针对中继用户设备之外的其它用 户设备， 在用户设备的接收质量大于预定阈值时确定该用户设备为内 部用户设备， 否则， 确定该用户设备为小区边缘用户设备。
优选地， 在用于下行链路传输的一些子帧中进行从基站到中继节 点的回程传输。
优选地， 所述基站位于 LTE-A系统中。 附图说明
结合附图， 根据下面对本发明的非限制性实施例的详细描述， 本 发明的上述及其它目的、 特征和优点将变得更加清楚， 附图中： 图 1示出了根据本发明第一实施例的软频率复用方法的流程图； 图 2示出了根据本发明第一实施例的软频率复用方法的系统配置 的示意图；
图 3 示出了根据接收功率对小区内的用户设备进行划分的示意 图；
图 4示出了实现根据本发明第二实施例的软频率复用方法的系统 的框图；
'图 5示出了根据本发明第二实施例的软频率复用方法的三小区蜂 窝布局的示意图；
图 6示出了可与根据本发明第二实施例的软频率复用方法一起使 用的 LTE帧结构；
图 7示出了根据本发明第二实施例的软频率复用方法的子帧与频 谱设置的关系图；
图 8示出了根据本发明的软频率复用方法的仿真结果图； 以及 图 9示出了使用中继节点的软频率复用方法的三小区蜂窝网络布 局的频谱设置。 具体实施方式
下面， 结合附图来详细描述本发明的实施例。 在以下描述中， 一 些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制， 而只是本发明的示例。 需要指出的是， 示意图仅示出了与现有系统的 区别， 而省略了常规结构或构造， 以免导致对本发明的理解不清楚。
图 1示出了根据本发明第一实施例的软频率复用方法的流程图； 图 2示出了根据本发明第一实施例的软频率复用方法的系统配置的示 意图。
在根据本发明第一实施例的软频率复用方法中， 以三小区网络为 例进行说明。 即基站服务三个小区 I、 II和 III。
如图 2所示， 在每个小区中心处部署有两个中继。 当然， 中继节 点的数目和部署方式可根据实际情况而改变。 根据适当的用户设备关联方案， 将用户设备划分为三类。
图 3 示出了根据接收功率对小区内的用户设备进行划分的示意 图。
在部署有中继的网络中， 不同小区周期性地广播不同的同步信 号， 通常这些同步信号是由基站发送的。 用户设备将选择具有最大接 收功率的同步信号的小区作为其服务小区。 利用该信息， 用户设备在 物理随机接入信道 PRACH上发送随机接入前导信号 （random access preamble )0 服务小区内的基站和中继节点都将接收到该前导信号。 假 设基站测量的前导信号的接收功率是 ^。 中继节点测量的前导信号的 接收功率是 P2， 并且中继节点将测量的接收功率 A报告给基站。 基站 然后利用以下度量来确定用户设备的关联性：
如果 - Ρ2)≥Γ， 则用户设备与基站相关联；
否则， 用户设备与中继节点相关联。
其中 是预定阈值， 并且针对不同小区可以具有不同值。
' 假设在每个小区内有 25 个用户设备， 并且按照上述关联性确定 方法， 两个中继节点服务了 10个用户设备， 即有 10个用户设备与中 继节点相关联。 此外， 以合适的度量， 例如 5dB接收 SINR， 作为阈 值， 将 7个用户设备当作小区边缘用户， 剩下的 8个用户设备作为内 部用户设备。
如图 1所示， 根据本发明第一实施例的软频率复用方法包括以下 步骤：
步骤 S101 , 划分频带。
将整个系统带宽划分为四个频带， 即 Fl、 F2、 F3和 F4， 如图 2 右侧所示。
这里， 所划分的频带的数目并不一定局限为 4。 例如， 当不存在 内部用户设备时， 即只有中继用户设备和小区边缘用户设备， 可以划 分出三个频带， 其中一个由基站使用并服务小区边缘用户设备， 另外 两个由中继节点使用， 并服务于中继用户设备。
步骤 S103，选择一个频带，用于在每个小区内服务内部用户设备。 在根据本发明第一实施例的软频率复用方法中， 针对小区 I、 II和 II， 频带 F4被选择用于服务内部用户设备。
在不存在内部用户设备时， 该步骤可省略。
步骤 S105， 针对每个小区， 选择与用于服务内部用户设备的频带 不同的频带， 来服务该小区的小区边缘用户设备。 在该实施例中， 针 对小区 I、 II禾卩 III， 分别选择频带 Fl、 F2和 F3， 以服务各自小区的 小区边缘用户设备。
步骤 S107, 基站从中继服务设备处接收干扰消息。
在小区 I中， 频带 F2和 F3可被分配用于中继用户设备。
同时， 基站将在小区 Π中在频带 F2上发送无线信号以服务小区 II的小区边缘用户设备， 并且基站将在小区 III中在频带 F3上发送无 线信号以服务小区 ΠΙ的小区边缘用户设备。
因此，小区 I内的每个中继用户设备可以测量到频带 F2上的干扰 功率 1,、 以及频带 F3上的干扰功率 12。 中继用户设备将包含干扰功率 I,和干扰功率 12的干扰消息报告给基站。
步骤 S109, 基站将确定服务该中继用户设备的频带。
针对两个频带 F2和 F3， 基站按照如下度量来确定干扰因子： β = ίθ.001, 如果 (/ι-/2)>/Δ
l "jl.O , 否则 ，
jl.O ， 如果（/,-/2)>/Δ
~ jo.ooi , 否则 其中 /Δ是干扰功率差的预定阈值， 例如 3dB。
以比例公平 （PF) 调度方案为例， 中继用户设备的 PF度量更新 如下： 对于频带 F2: Ρ = -χβ,
R 对于频带 F3: Ρ = ^χβ2 这里 r是用户设备在相应频带上的瞬时速率， 也即信道速率; R 是该用户设备的平均速率。
显然， 如果中继用户设备在频带 F2 上接收到的干扰功率更强， 则更可能在频带 F3上对其进行调度。 否则， 将在频带 F2上对其进行 调度。
当然， 确定服务该中继用户设备的频带的方式并不局限于比例公 平调度方案。 例如， 作为非限制示例， 可以直接选择干扰功率最小的 频带作为服务中继用户设备的频带， 或者选择干扰功率小于预定阈值 的一个或多个频带作为服务中继用户设备的频带。
结果， 可以通过同站 （intm-site) 的协作， 可以确定对中继用户 设备进行服务的频带。 由于小区中央的中继用户设备主要受来自同站 的相邻小区的干扰， 而同站之间的协作可以大大减轻对基站间通信的 开销要求。这样就可以实现以较少的代价消除来自其它小区的强干扰， 从而提高系统性能。
步骤 S111 , 基站通知与该中继用户设备关联的中继节点， 以所确 定的频带对该中继用户设备进行服务。
所选的服务小区边缘用户设备的频带可以在相邻小区之间不同， 或者在所有小区之间都不同。
如图 2左侧所示， 在根据本发明第一实施例的三小区网络中， 频 带 F4 将由基站用于在每个小区内给其内部用户设备提供服务， 频带
FK F2和 F3被分配给三个小区， 以给对应的小区边缘用户设备提供 服务。 频带 Fl、 F2和 F3是正交的。
此外， 对于特定的小区， 当基站使用频带 Fi(i=l，2或 3)来服务其 边缘用户设备时， 中继节点可以使用其它两个频带中的干扰较小的一 个或多个频带 （这里是一个） 来服务其相关联的中继用户设备。
显然， 对于小区边缘用户设备， 由于频带之间的正交性，.来自相 邻小区的强干扰被降低， 因此对于这些小区边缘用户设备， 可以实现 更好的系统性能。 而且， 中继节点使用干扰较小的频带来服务中继用 户设备， 因此中继用户设备的体验也更好。 图 4示出了实现根据本发明第二实施例的软频率复用方法的系统 的框图； 图 5示出了根据本发明第二实施例的软频率复用方法的三小 区蜂窝布局的示意图; 图 6示出了可与根据本发明第二实施例的软频 率复用方法一起使用的 LTE帧结构； 图 7示出了根据本发明第二实施 例的软频率复用方法的子帧与频谱设置的关系图。
如图 4所示， 在实现根据本发明第二实施例的软频率复用方法的 系统中， 基站 10包括频带划分单元 102， 用于针对 N个小区， 将系统 带宽划分为多个频带， 其中 N≥l ; 边缘频带调度单元 103， 用于针对 每个小区， 选择用于服务该小区的小区边缘用户设备的频带； 干扰消 息接收单元 104， 用于从中继用户设备接收干扰消息； 中继频带调度 单元 105， 用于根据边缘频带调度单元 103所选择的频带以及干扰消 息所指示的干扰， 确定用于服务中继用户设备的频带； 以及中继节点 通知单元 106， 用于通知各个小区中的中继节点， 以使用中继频带调 度单元 105所确定的频带来服务中继用户设备。
基站 10还可包括用户设备确定单元 101，用于确定每个小区中的 用户设备为内部用户设备、 小区边缘用户设备和中继用户设备之一。 在确定存在内部用户设备的情况下， 频带调度单元 103还针对所有 N 个小区， 选择一个频带， 用于在每个小区内服务内部用户设备。
在根据本发明第二实施例的软频率复用方法中， 以三小区（N=3 ) 网络为例进行说明。
如图 5所示， 与第一实施例相同， 在根据本发明第二实施例的软 频率复用方法中， 在每个小区中心处配置两个中继节点。 当然， 中继 节点的数目和部署方式可根据实际情况而改变。
假设在每个小区中服务平均 25个用户设备。
用户设备确定单元 101根据适当的用户设备关联方案， 例如最大 接收功率等， 确定两个中继节点可以服务 10个用户设备， 即将 10个 用户设备确定为中继用户设备。 对于其它用户设备， 用户设备确定单 元 101利用适当的度量作为阈值， 例如 5dB接收质量阈值， 在用户设 备的接收质量大于 5dB时，将该用户设备确定为内部用户设备，否则， 将该用户设备确定为小区边缘用户设备。
对于典型的 LTE系统， 每个无线电帧为 10ms， 包括 20个长度为 0.5ms的时隙， 这些时隙被编号为 0〜19， 如图 6所示。 将两个连续时 隙定义为子帧， 其中子帧 i由时隙 2i和时隙 2i+l组成。 因此， 有 10 个子帧可用于下行链路传输。
在系统频带为 10MHz的情况下， 每个子帧有总共 50个物理资源 块 PRB (Physical Resource Block ) o
频带划分单元 102可以根据中继节点的数量、 部署方式、 复用方 式等因素， 将整个系统带宽分为以下四个频带：
F1 : 卜 8 PRB;
F2: 9— 16 PRB;
F3 : 17〜24 PRB; 以及
F4: 25〜50 PRB。
根据本发明第二实施例的软频率复用方法的子帧与频谱设置的 关系图如图 7所示。
在根据本发明第二实施例的软频率复用方法中， 将子帧 2和子帧
3预留用于回程传输。 当然， 选择其它子帧用于回程传输也是可行的。 因此， 在这两个子帧上， 将以最高优先级来调度从基站到中继节点的 中继回程链路的数据传输。 如果回程传输并未耗尽这两个子帧中的所 有资源， 则剩下的资源也可被调度用于从基站到内部用户设备的数据 传输。
其它子帧被调度用于从基站到所有小区中的内部用户设备的数 据传输。
边缘频带调度单元 103针对小区 I、 II和 III， 分别选择频带 Fl、
F2和 F3， 以服务各自小区的边缘用户设备。 基站还可包括内部频带 调度单元 （未示出）， 用于选择一个频带 （在该示例中为 F4 ) 来服务 所有小区中的内部用户设备。
因此，在小区 I中，频带 F1被调度用于从基站到小区边缘用户设 备的数据传输。 频带 F2和 F3可被调度用于从中继节点到其中继用户 设备的数据传输。 在小区 II中， 频带 F2被调度用于从基站到小区边 缘用户设备的数据传输。 频带 F1和 F3可被调度用于从中继节点到其 中继用户设备的数据传输。 最后， 在小区 III中， 频带 F3被调度用于 从基站到小区边缘用户设备的数据传输。 频带 F1和 F2可被调度用于 从中继节点到其中继用户设备的数据传输。 干扰消息接收单元 104从中继用户设备处接收干扰消息。 来自小 区 I中的中继用户设备的干扰消息指示其在频带 F2和 F3接收到的干 扰功率的大小。来自小区 II中的中继用户设备的干扰消息指示其在频 带 F1和 F3接收到的干扰功率的大小。 来自小区 III中的中继用户设 备的干扰消息指示其在频带 F1和 F2接收到的干扰功率的大小。
根据接收到的干扰消息，中继频带调度单元 105可基于预定准则， 确定将服务中继用户设备的频带。 中继节点通知单元 106将所确定的 频带告知中继节点， 使其以所确定的频带来服务中继用户设备。
所述预定准则可以是直接选择干扰功率最小的频带； 或者是根据 比例公平调度方法， 基于干扰功率来选择频带； 或者选择干扰功率小 于预定阈值的一个或多个频带。
显然， 利用根据本发明的方法， 基站对中继用户设备的干扰极大 地降低， 因此可以确保中继用户设备的更好性能。
图 8示出了根据本发明的软频率复用方法的仿真结果图。
采用如下表 1所示的仿真参数。 参数 值
蜂窝布局 六边形布局， 7个基站， 每个基站有三个小区 系统带宽 10 MHz, 下行链路
基站间距离 500 m (3GPP Case 1)
基站发射功率 46 dBm
中继节点接收功率 30 dBm
每个小区中中继节 2
点的数目
每个小区中用户设 25
备的数目
调度方法 比例公平
下行链路 HARQ 基于 Chase合并的异步 HARQ, 最多重传三次， 基站天线配置 1个发射天线， 具有 3GPP TS 36.814 V1.5.1定义 的天线模式
中继节点天线配置 1 个发射天线和 2 个接收天线， 具有 3GPP TS
36.814 V1.5.1定义的天线模式
用户设备天线配置 2个接收天线 （O dBi天线增益， 全向天线） 下行链路接收机类 最大比合并
Figure imgf000014_0001
表 1 : 仿真参数
在仿真中， 一些特定的子帧预留给从基站到中继节点的回程传 输， 并且中继节点所服务的中继用户设备会省略这些子帧。 如果回程 传输并未耗尽所有预留的资源， 则小区中的内部用户设备也可以使用 剩余的预留资源。
下表 2示出了无同站协调的软频率复用方法和使用了同站协调的 软频率复用方法的小区平均频谱效率和小区边缘频谱效率的仿真结 果。
Figure imgf000014_0002
表 2: 性能比较 仿真结果表明， 根据本发明的软频率复用方法可以提供更好的小 区平均频谱效率和小区边缘频谱效率。
根据本发明的软频率复用方法可以降低基站对中继用户设备的 干扰， 中继用户设备的体验也有所改善。
此外，根据本发明的软频率复用方法可用于 I类中继和 Π类中继。 尽管以上描述涉及多个单元， 但是通过将一个单元划分为多个单 元或将多个单元组合为一个单元， 只要其仍能执行相应的功能， 也可 以实现本发明。
本领域技术人员应该很容易认识到， 可以通过编程计算机实现上 述方法的不同步骤。 在此， 一些实施方式同样包括机器可读或计算机 可读的程序存储设备 （如， 数字数据存储介质） 以及编码机器可执行 或计算机可执行的程序指令， 其中， 该指令执行上述方法的一些或全 部步骤。 例如， 程序存储设备可以是数字存储器、 磁存储介质 （如磁 盘和磁带）、硬件或光可读数字数据存储介质。实施方式同样包括执行 上述方法的所述步骤的编程计算机。
描述和附图仅示出本发明的原理。 因此应该意识到， 本领域技术 人员能够建议不同的结构， 虽然这些不同的结构未在此处明确描述或 示出， 但体现了本发明的原理并包括在其精神和范围之内。 此外， 所 有此处提到的示例明确地主要只用于教学目的以帮助读者理解本发明 的原理以及发明人所贡献的促进本领域的构思， 并应被解释为不是对 这些特定提到的示例和条件的限制。 此外， 此处所有提到本发明的原 贝 |J、 方面和实施方式的陈述及其特定的示例包含其等同物在内。
上面的描述仅用于实现本发明的实施方式， 本领域的技术人员应 该理解， 在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换， 均应该属于 本发明的权利要求来限定的范围， 因此， 本发明的保护范围应该以权 利要求书的保护范围为准。

Claims

权 利 要 求
1 . 一种用于下行链路传输的软频率复用方法， 包括步骤： 针对 N个小区， 将系统带宽划分为多个频带， 其中 N≥l ;
5 针对每个小区， 选择用于服务该小区的小区边缘用户设备的频 带；
从每个中继用户设备接收干扰消息， 所述干扰消息指示用于服务 其它小区的小区边缘用户设备的频带对所述中继用户设备的干扰； 根据所述干扰消息， 基于预定准则， 从与服务中继用户设备所属 10 小区的小区边缘用户设备的频带不同的频带中确定服务中继用户设备 的频带； 以及
通知各个小区中的中继节点， 以使用与所确定的频带来服务中继 用户设备。
2. 根据权利要求 1所述的软频率复用方法， 还包括步骤：
15 针对所有 N个小区， 选择一个频带， 用于在每个小区内服务内部 用户设备；
其中， 用于服务内部用户设备的频带与用于服务小区边缘用户设 备的频带和用于服务中继用户设备的频带均不同。
3. 根据权利要求 1或 2所述的软频率复用方法， 其中， 所述预 20 定准则可以是以下中的一种： 直接选择干扰最小的频带； 根据比例公 平调度方法， 基于干扰来选择频带； 或者选择干扰小于预定阈值的一 个或多个频带。
4. 根据权利要求 1或 2所述的软频率复用方法， 其中， 所选的 服务小区边缘用户设备的频带在相邻小区之间不同。
-25 : 5. 根据权利要求 1或 2所述的软频率复用方法， 其中， 所选的 服务小区边缘用户设备的频带在各个小区之间都不同。
6. 根据权利要求 1 所述的软频率复用方法， 还包括步骤： 根据 用户设备关联方案， 来确定将由中继节点服务的中继用户设备。
7. 根据权利要求 6所述的软频率复用方法， 还包括步骤： 针对 30 中继用户设备之外的其它用户设备， 在用户设备的接收质量大于预定 阈值时确定该用户设备为内部用户设备， 否则， 确定该用户设备为小 区边缘用户设备。
8. 根据权利要求 1 所述的软频率复用方法， 其中， 针对每个小 区， 中继节点位于小区中心处。
9. 根据权利要求 8 所述的软频率复用方法， 其中， 每个小区内 布置有一个或多个中继节点。
10. 根据权利要求 1所述的软频率复用方法， 其中， 在用于下行 链路传输的一些子帧中进行从基站到中继节点的回程传输。
11. 根据权利要求 1-10之一所述的软频率复用方法， 其中， 所述 方法应用于 LTE-A系统中。
12. 一种基站， 包括：
频带划分单元，用于针对 N个小区，将系统带宽划分为多个频带， 其中 N≥l ;
边缘频带调度单元， 用于针对每个小区， 选择用于服务该小区的 小区边缘用户设备的频带；
千扰消息接收单元， 用于从每个中继用户设备接收干扰消息， 所 述干扰消息指示用于服务其它小区的小区边缘用户设备的频带对所述 中继用户设备的干扰；
中继频带调度单元， 用于根据所述干扰消息， 基于预定准则， 从 与服务中继用户设备所属小区的小区边缘用户设备的频带不同的频带 中确定服务中继用户设备的频带； 以及
中继节点通知单元， 用于通知各个小区中的中继节点， 以使用与 所确定的频带来服务中继用户设备。
13. 根据权利要求 12所述的基站， 还包括： 内部频带调度单元， 用于针对所有 N个小区， 选择一个频带， 用于在每个小区内服务内部 用户设备；
其中， 用于服务内部用户设备的频带与用于服务小区边缘用户设 备的频带和用于服务中继用户设备的频带均不同。
14. 根据权利要求 12或 13所述的方法， 其中， 所述预定准则可 以是以下中的一种： 直接选择干扰最小的频带； 根据比例公平调度方 法， 基于干扰来选择频带； 或者选择干扰小于预定阈值的一个或多个 频带。
15. 根据权利要求 12或 13所述的基站， 其中， 所选的服务小区 边缘用户设备的频带在相邻小区之间不同。
16. 根据权利要求 12或 13所述的基站， 其中， 所选的服务小区 边缘用户设备的频带在各个小区之间都不同。
17. 根据权利要求 12所述的基站， 还包括： 用户设备确定单元， 用于根据用户设备关联方案， 来确定将由中继节点服务的中继用户设 备
18. 根据权利要求 17所述的基站， 其中， 所述用户设备确定单 元针对中继用户设备之外的其它用户设备， 在用户设备的接收质量大 于预定阈值时确定该用户设备为内部用户设备， 否则， 确定该用户设 备为小区边缘用户设备。
19. 根据权利要求 12 所述的基站， 其中， 在用于下行链路传输 的一些子帧中进行从基站到中继节点的回程传输。
20. 根据权利要求 12-19之一所述的基站， 其中， 所述基站位于 LTE-A系统中。
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