的分布式资源分配方法及装置 技术领域

本发明涉及无线通信网络中的干扰消减， 尤其涉及用于消减基 站间下行信道干扰的资源分配方法和装置。 背景技术

在基于 OFDMA或 SC-OFDM的无线通信网络中，为了消减小区 间的千扰， 业界尝试了多种解决方案， 其中包括：

软分数频率复用 （ SFFR ) , TSG-RAN WG1 #41, R1-050507, Huawei, "Soft Frequency Reuse Scheme for UTRAN LTE," Athens, Greece, May 2005; TSG-RAN WG1 #42, Rl-050841, Huawei, "Further Analysis of Soft Frequency Reuse Scheme," London, UK, September 2005。

SFFR将可用的资源集合例如频谱分为多个子集� � 小区内的可用 频率对于位于小区中心附近的移动终端都是可 用的， 但是， 对于位 于小区边缘的移动终端， 它所能使用的仅是其中的一些频率子集。 在各个小区中， 分别用于分配给小区边缘的移动终端的频率相 互之 间是正交的， 从而可以避免小区间干扰。 SFFR的一种典型应用是在 此基础上为小区中心附近的移动终端分配较小 的发射功率， 并为小 区边缘的移动终端分配较大的发射功率， 也即基站自身的下行发射 功率的分配。

SFFR存在一些问题， 包括： 由于相邻或相近的小区中的基站分 配给小区边缘的移动终端的频率都是不重叠的 ， 尽管这种正交的关 系实现了有效的小区间干扰抑制， 但是也明显地降低了频谱的使用 效率。 另外， 虽然信道状况等具有时变性， 但在几个相邻小区之间 的频率子集分配方式却是静态的， 不会随信道状况的变化而变化。 再有， 小区中心与小区边缘的移动终端的频率和功率 分配时的参数 选择采用的是经验主义的方式，这使得 SFFR在很多场景中的效率并 不令人满意。

基于吞吐量边界效应 （TMU ) 的资源分配， G. Li and H. Liu, "Downlink Radio Resource Allocation for Multi-Cell OFDMA System," IEEE Transactions on Wireless Communications, pp. 3451-3459, December 2006。

基于 TMU的资源分配解决方案旨在通过资源分配来最 大化系统 整体的吞吐量。 具体地， 由无线网络控制器 （RNC ) 来以一种集中 式的方式来估计各个移动终端在与不在时系统 分别的吞吐量， 进而 从中选择能够最大化系统吞吐量的移动终端。

现有的基于 TMU的资源分配方案并不完美。 例如， 由于通过一 个 RNC来对其下辖的多个小区进行集中式的调度和 资源分配， 这将 要求对现存的网络架构做很大的改动， 另外， 即使花费较多的资金 为 RNC配备强大的处理器， 其仍会成为整个系统的瓶颈而带来较大 的延时。 此外， 这种方式在基站与移动终端之间的空中接口带 来了 比较明显的信令开销。 再有， 由于在频谱上釆用均等的功率分配方 式， 因此， 无法最大化频率增益。 最后， 现有的基于 TMU的资源分 配方式由于其启发式（heuristic )和贪婪的特点而难成最优的解决方 案。

多扇区梯度（ MGR )以及扇区自主（ SA )算法， A. Stolyar and H. Viswanathan, "Self-organizing Dynamic Fractional Frequency Reuse for Best-effort Traffic Through Distributed Inter-cell Coordination," IEEE INFOCOM, pp. 1287-1295, April 2009; A. Stolyar and H. Viswanathan, "Method of Dynamic Resource Allocations in Wireless Systems," US Patent Application No. 20090003266。

MGR和 SA算法都是通过调整基站在不同频带（ sub-band )上的 发射功率来追求整个网络效应的局部最大化， 它们都是动态的小区 间干扰协作 （ICIC ) 方案。

MGR与 SA算法进行适应于邻小区的无线环境的动态资� ��分配， 这里的邻小区的无线环境包括时变的小区布局 （cell layout ) 、 移动 终端的分布以及流量负荷， 同时， 一个小区的基站在进行这种动态 资源分配时， 又是独立于邻小区的频率分配的， 因此， 本小区为实 现功率分配， 必须为各个频带分别执行虚拟调度（ virtual scheduling ) 或阴影调度（shadow scheduling ) ， 而虚拟调度或阴影调度给基站带 来了十分可观的运算量， 进而导致了较大的延时。 发明内容

基于对现有技术的上述认识， 希望在本申请中提供一种分布式 的解决方案， 其信令开销比较有限且实现复杂度较低。

根据本发明的一个具体实施例， 提供了一种在基站中用于消减 小区间的下行信道干扰的分布式资源分配方法 ， 包括以下步骤： 一 个获得步骤， 其中， 所述基站获得至少一个其它基站发来的干扰强 度指示信息， 其中每个其它基站发发来的干扰强度指示信息 表示所 述其它基站所在小区在至少一个频带上所承受 的干扰强度的相关信 息； 一个确定步骤， 其中， 所述基站确定所述至少一个其它基站发 来的干扰强度指示信息与所述基站在所述至少 一个频带上的下行发 射功率分配之间的关联关系； 一个分配步骤， 其中， 所述基站根据 所确定的关联关系及所述至少一个其它基站发 来的干扰强度指示信 息， 在所述至少一个频带上分配本基站的下行发射 功率。

进一步地， 上述的确定步骤根据以下各项中的一项来确定 关联 关系： a. 所述基站在所述至少一个频带上的下行发射功 率分配使得 在所述基站所在小区内实现的吞吐量与由此所 带来的所述至少一个 其它基站所在小区内的吞吐量下降之和较大； b. 所述基站在所述至 少一个其它基站所在小区对来自所述基站的干 扰较为敏感的各个频 带上分配较小的下行发射功率或不分配， 而在所述至少一个其它基 站所在小区对来自所述基站的干扰较不敏感的 各个频带上分配较大 的下行发射功率。

进一步地， 上述方法还包括以下步骤， 从而使本基站能够帮助 其其它基站进行同样的分布式资源分配：

调度步驟， 其中， 所述基站在每个调度周期内基于单小区调度 方法来选择在所述至少一个频带上分别服务的 各个移动终端； 获取 步骤， 其中， 所述基站获取与该基站所在小区相对应的干扰 强度指 示信息， 其表示所述基站在上述至少一个频带上所承受 的干扰强度; 发送步骤， 其中， 所述基站将所获取的与该基站所在小区相对应 的 干扰强度指示信息发送给所述至少一个其它基 站中的相应基站。

根据本发明的另一具体实施例， 提供了一种在基站中用于消减 小区间的下行信道干扰的分布式资源分配装置 ， 包括： 一个获得装 置， 用于获得至少一个其它基站发来的干扰强度指 示信息， 其中每 个其它基站发发来的干扰强度指示信息表示所 述其它基站所在小区 在至少一个频带上所承受的干扰强度的相关信 息； 一个确定装置， 用于确定所述至少一个其它基站发来的干扰强 度指示信息与所述基 站在所述至少一个频带上的下行发射功率分配 之间的关联关系； 一 个分配装置， 用于根据所确定的关联关系及所述至少一个其 它基站 发来的干扰强度指示信息， 在所述至少一个频带上分配本基站的下 行发射功率。

进一步地， 确定装置根据以下各项中的一项来确定所述关 联关 系： a. 所述基站在所述至少一个频带上的下行发射功 率分配使得在 所述基站所在小区内实现的吞吐量与由此所带 来的所述至少一个其 它基站所在小区内的吞吐量下降之和较大； b. 所述基站在所述至少 一个其它基站所在小区对来自所述基站的干扰 较为敏感的各个频带 上分配较小的下行发射功率或不分配， 而在所述至少一个其它基站 所在小区对来自所述基站的干扰较不敏感的各 个频带上分配较大的 下行发射功率。

进一步地， 上述分布式资源分配装置还包括以下子装置， 用以 帮助其其它基站进行同样的分布式资源分配： 调度装置， 用于所述 基站在每个调度周期内基于单小区调度方法来 选择在所述至少一个 频带上分别服务的各个移动终端； 获取装置， 用于获取与该基站所 在小区相对应的干扰强度指示信息， 其表示所述基站所在小区在上 述至少一个频带上所承受的干扰强度； 发送装置， 用于将所获取的 与该基站所在小区相对应的干扰强度指示信息 发送给所述至少一个 其它基站中的相应基站。

根据本发明的又一具体实施例， 提供了一种基站， 其中， 包括 上述的用于消减小区间的下行信道干扰的分布 式控制装置。

有利地， 本发明各个实施例的解决方案可以将被应用于 各个基 站中， 而非仅用于某个特殊的基站中， 于是， 每个基站分别考虑其 资源分配特别是功率分配对于相邻小区的影响 ， 或者综合考虑其功 率分配所带来的收益例如所实现的吞吐量与因 此对相邻小区的影 响， 从而找到最优的功率分配结果， 再进行分配。

本发明提供了一种简单的分布式动态资源复用 形式， 与静态的

SFFR相比， 更能够适应多变的网络环境， 且频 i普的利用率被大大提 高。 不仅如此， 本发明中的解决方案复杂度低， 且信令开销十分有 限， 不会产生明显的延时。 重要地， 由于各个基站在进行资源分配 时不再利己地盲目追求本小区的性能最大化， 而是兼顾考虑本小区 的资源分配行为对邻小区的影响， 于是能够更行之有效地消减小区 间干扰。 此外， 本发明与 MGR算法相比， 需要在基站之间交互的信 道质量指示（CQI )的信息量更少， 并且不用对各个频带分别进行复 杂的虛拟 （阴影） 调度， 同时， 本发明借小区间必要的信息交互， 能够带来比不进行小区间交互的 SA算法更佳的系统表现。 附图说明

通过以下结合附图对本发明至少一个非限定性 实施例所作的描 述， 本发明的其它特点、 优势将会显得更为清楚和明显。 其中： 图 1示出了根据本发明的一个具体实施例的网络� �构简图； 图 2-图 3示出了根据本发明的一个具体实施例的在基� �中用于 消减小区间的下行信道干扰的分布式资源分配 方法的流程图；

图 4 示出了根据本发明的一个具体实施例的在基站 中用于消减 小区间的下行信道干扰的分布式资源分配装置 的框图。

在附图中， 相同或相似的附图标记表示相同或相似的技术 特征。 具体实施方式

以下参照附图对本发明的非限定性实施例进行 介绍。 首先参看 图 1 , 其中示出了本发明的一个典型的应用场景， 基站 2、 3分别位 于小区 0、 1的中心， 而移动终端 4和 5则分别位于这两个小区的边 缘。 为了更有针对性， 各个基站与移动终端之间的下行信道均由相 应基站与移动终端各自的附图标记组成， 也即， 基站 2与移动终端 4 之间的下行信道 24 , 基站 2与移动终端 5之间的下行信道 25 , 基站 3与移动终端 4之间的下行信道 34 , 以及基站 3与移动终端 5之间 的下行信道 35。 另外， 图中为简明起见省略了基站之间的回传链路 ( backhaul link ) , 为了类似的目的， 图中仅示出了这样的两个相邻 的小区及其中的网元， 本领域技术人员理解， 本发明完全适用于在 2 个以上小区之间消减干扰的情况。

于是，如果基站 2选择了移动终端 4,基站 3选择了移动终端 5 , 而二者所用的频带又是相同的， 信道 25与信道 34就会造成小区 0、 1在这个频带上的相互干扰。

为了避免这一问题， 根据本发明的一个具体实施例， 提供了一 种在基站中用于消减小区间的下行信道干扰的 分布式资源分配方 法， 其总体流程如图 2所示， 并以图 1所示基站 2为例， 该方法包 括以下步骤：

一个获得步骤 S21 , 其中， 基站 2获得至少一个其它基站发来的 干扰强度指示信息， 其中每个其它基站发发来的干扰强度指示信息 表示所述其它基站所在小区在至少一个频带上 所承受的干扰强度的 相关信息。

一个确定步骤 S22 , 其中， 基站 2确定上述至少一个其它基站发 来的干扰强度指示信息与基站 2在上述至少一个频带上的下行发射 功率分配之间的关联关系。 一个分配步骤 S23 , 其中， 基站 2根据所确定的关联关系及上述 至少一个其它基站发来的干扰强度指示信息， 在上述至少一个频带 上分配本基站的下行发射功率。

为了方便理解， 对其中涉及的一些概念解释如下：

今 小区间干扰： 参看图 1 , 对移动终端 5而言， 信道 25上的下 行信号应视为干扰，本文中称为小区 0对小区 1产生的干扰， 同样，对移动终端 4而言，信道 34上的下行信号也视为干扰， 即小区 1对小区 0所产生的干扰。 当然， 本发明并不排除非 相邻小区之间也会产生干扰， 更不排除其解决方案对这种情 形的适用。

今 分布式调度、 分布式资源分配： 在背景技术部分曾提到在现 有的基于 TMU的资源分配解决方案中， 由位于多个基站上 游的 RNC来进行集中式的调度和资源分配， 也即， 无论是基 站对移动终端的选择， 再到为所选的移动终端分配资源， 其 决定权都在于 RNC， 是谓集中式调度和资源分配。 与之相对 应的， 根据本发明的至少一个实施例， 这种移动终端的选择 和之后的资源分配都下放至各个基站， 称为分布式调度和分 布式资源分配。

今 干扰强度的相关信息：以基站 2对移动终端 5所造成的下行 信道干扰为例， 在本发明的实施例中， 干扰强度可以由被干 扰方例如移动终端 4接收到的来自干扰源 （干扰方） 例如基 站 3的下行信号的强度如 RSSI来表示， 同样， 这种干扰的强 度也可以由其它的物理量来表示， 这些物理量或许并不等同 于干扰强度， 但对干扰强度仍具指示性或代表性。 在本文中， 将能够直接等同于干扰强度和那些能够表征干 扰强度的物理 量统称为干扰强度的相关信息。

今 至少一个其它基站： 在本发明的实施例中， 一个基站的下行 功率分配需要考虑因此对相邻或相近小区所带 来的影响， 为 此，这个基站需要这些小区中的基站提供一些 信息以供参考。 对于每个基站， 它需要考虑的至少一个基站所构成哦集合可 以预先配置并静态地维持， 也可以才艮据网络中的特殊变化例 如小区的重划或基站的变迁而发生改变。 例如， 如图 1所示， 对基站 1而言， 与之相对应的至少一个基站可以仅包括基站 3， 也可以进一步包括图中未示出的其它小区中的 基站。 上述 描述同样适用于基站 3及图中未示出的基站。 优选地， 多个 相互间干扰较为明显的基站互为本文所谓的其 它基站。 其中，若以一个正整数 J表示小区 0与小区 1复用的频带总数也 即本文中提及的至少一个频带的总数， j=l，...，j表示一个具体的频带， 根据本发明的一个具体实施例， 针对至少一个频带中的任一频带 j , 任一其它基站例如基站 3所发来的干扰强度指示信息包括以下信息： 基站 3为该频带 j所选择的移动终端例如移动终端 5与基站 2之间的 下行信道的增益， 其基于基站 3在该频带 j上所选择的移动终端 5 接收到的来自基站 2的下行信号的强度来确定； 基站 3所在小区在 一个时间段内在该频带 j上所受到的干扰噪声总和， 不失一般' 地， 上述的一个时间段可以包括过去的多个调度周 期， 其中一个调度周 期可以是一个或多个传输时间间隔 （TTI ) 。

具体地， 如在现有技术中常用的， 基站 2在公共信道上广播导 频信号， 其它基站所辖的各个移动终端包括移动终端 5会对这一导 频信号的接收质量进行确定， 例如以 RSSI所表征， 以移动终端 5为 例的移动终端将对该导频信号的接收质量报告 给其归属的基站如基 站 3 ,归属基站根据该接收质量计算出基站 2与相应移动终端之间的 下行信道的增益， 并将其提供给基站 2。 可选地， 经过适当的配置， 移动终端可以自己计算上述的增益， 再报告给归属基站。

通过以上描述已经可以看出， 一个可能造成干扰的基站 2为了 进行适当的功率分配， 根据本发明的至少一个实施例， 它需要来自 其它基站的参考信息。 鉴于基站 2不但可能对其它小区中的移动终 端造成干扰， 基站 2与其所辖的移动终端例如移动终端 4也同样可 能受到其它基站发出的下行信号的干扰， 为此， 基站 2如图 3所示 的各个步骤来向其它基站提供所需的信息。 本领域技术人员理解， 其它基站也是通过图 3所示的流程来为基站 2提供所需的干扰强度 指示信息的。 本领域技术人员还应理解， 图 3所示的流程与图 2所 示流程相对独立。

图 3所示流程包括以下三个步骤， 分别是：

调度步骤 S31 , 其中， 基站 2在每个调度周期内基于单小区调度 方法来选择在至少一个频带上分别服务的各个 移动终端， 这些移动 终端包括移动终端 4以及图中没有示出的小区 0中的其它移动终端。 在此， 基站 2可以使用各种现有的或今后才被提出的单小� �调度手 段， 典型地如比例公平 （PF )调度， 对于一个频带 j， 基站 2可以根 据下式 端： ; _{(1 )}

其中， 选择令^"最大的那个移动终端 , 表示移动终端 i 在频带 j上的即时数据率， 而 表示移动终端 i在过去一个时间段 内的平均吞吐量。

获取步骤 32， 其中， 基站 2获取与该基站所在小区 0相对应的 干扰强度指示信息， 其表示小区 0在上述至少一个频带上所承受的 干扰强度。 具体地， 基站 2所在小区 0内的各个移动终端接收来自 其它基站的导频信号， 并将对导频信号的接收强度报告给基站 2, 由 基站 2由此计算出相应的其它基站与报告接收强度� �移动终端之间 的下行信道增益， 如上所述， 该增益也可以由移动终端自行计算并 上报给基站 2。 另外， 基站 2还计算过去一个时间段内例如一个超帧 内本小区 0在频带 j上所受的干扰噪声总和，其具体可以为一个� �权 和^^ ^N 、， 】 ⁼ , ' · · ^Κ 。

2 ^Rj - 1

发送步骤 33 , 其中， 基站 2将所获取的与小区 0相对应的干扰 强度指示信息发送给至少一个其它基站中的相 应基站。 例如， 基站 2 将基站 3与移动终端 4之间的下行信道增益发送给基站 3，将图中未 示出的另一基站与移动终端 4之间的下行信道增益发送给该另一基 站。 此外， 基站 2所在小区 0在过去一个时间段内所受到的干扰噪 声总和被发送给至少一个其它基站中的各个基 站。

上述介绍的基站之间的信令交互一般通过基站 之间的回传链路 进行。

上文中， 已对基站之间的信令交互做了较为详细的介绍 ， 下面 继续对图 2中所示的确定步骤 S22的描述。

为了最终确定各个频带上所分配的下行发射功 率， 基站 2除了 参考其它基站所提供的与小区间干扰相关的信 息， 还要在两者之间 建立关联关系。 这种关系或称确定方式一般以预存信息的方式 配置 在基站 2处。 在本发明的不同实施例中， 上述二者之间的关联关系 取决于不同内容：

第一实施例： 该关联关系为以下目的… -基站 2在至少一个频带 上的下行发射功率分配使得在基站 2所在小区 0内实现的吞吐量与 由此所带来的至少一个其它基站所在小区内的 吞吐量下降之和较 大， 下文中还会结合公式对这一目的做更详细的解 释。

第二实施例： 该关联关系为以下目的…-基站 2在至少一个其它 基站所在小区对来自基站 2的干扰较为敏感的各个频带上分配较小 的下行发射功率或不分配， 而在至少一个其它基站所在小区对来自 其中， 基站可以根据当时的信道盾量， 小区间干扰以及运算的 复杂度等实际情况来从选择其一用于本次的功 率分配。

以下是对第一、 第二实施例的详细介绍。 其中， 尽管主要以 OFDAM链路的讨论为主，但本领域技术人员理解� ��发明的各个实施 例完全可以适用于包括 SC-FDMA的多种其它网絡环境。 第一实施例

第一实施例将通过资源尤其是功率的分配来实 现 TMU 的最优 化， 本领域技术人员通过阅读下文可以理解， 本发明第一实施例中 的这种分布式的解决方案与传统的采用集中式 调度和资源分配的基 于 TMU的解决方案是完全不同的两种方案。 区别之一在于， 在第一 实施例中 , TMU对应于基站 2在本小区内的功率分配所实现的数据 率 （data rate ) 与由此所导致的其它小区内的数据率降低之和 ， 并追 求这样的 TMU的最大化。 通过分布在各个小区内的 TMU的分别最 大化， 实现系统整体容量的优势提升。 第一实施例中的小区 0 中的 TMU可以由式（ 1 )表示， 其中等号左边表示的是该小区内的 TMU, 等号右边第一项表示在小区 0 内实现的数据率， 一般为正值， 第二 项表示因小区 0内的功率分配动作所带来的其它小区的数据� �损失， 一般为负值， 两者的代数和就表征了小区 0 内的功率分配对于网络 整体的数据率贡献， 当然这一贡献未必为正值。

(2)

其中， /为移动终端的编号， J'为频带的编号 式 （ 1 ) 中等号右 边的各项还可以分别由式 （2 ) 、 ( 3 ) 来表示：

R

其中， " 代表基站 2将要在频带 j上分配给移动终端 i的下行 发射功率, 代表移动终端 i与其归属的基站即基站 2之间的下行 信道增益, 代表小区 0在过去一个时间段内在频带 j上的噪声干 扰总和。 且在式 (3)中， ^， 表示, 由小区 0中的基站 2为向移动 终端 i发送下行信号而分配的下行功率所导致的其� �小区 k中在频带 j 上的数据率损失， 称为邻小区数据率损失 (adjacent cell rate loss, ACRL)。 本文中， ACRL有至少两种解释， 一种是仅限于邻小区， 也 即， 排除对与当前小区不相邻的小区的干扰； 一种则不限于邻小区， 还可以涉及与当前小区不相邻但仍会产生相互 干扰的小区。 其中， 式 （4 ) 可以展开为式 （5 ) ： 其 中， 等号右边的第一项 即考虑了小区 0 内的基站 2的下行发射功率 一个其它小区 k中的新的数

据率。 而等号右边的第二项 则为不考虑小区 0内的 基站 2的下行发射功率分配时， 其它小区 k中本来的数据率。 具体

G ^{K) 表示作为干扰源的小区 0中的基站 2与小区 k中被干扰的移 动终端 ^之间的下行信道增益； ^N j 表示小区 k过去一个时间段内在 频带 j上的干扰噪声总和，其中不包括来自小区 0的干扰； 表示 小区 k内分配在频带 j上的下行发射功率， 而 "则是其它基站 k与 它在频带 j上所选择的移动终端 （ ) 之间的信道增益。

可见， 式 （5 ) 中的^ '， 也即 ACRL取决于多个参数， 通过 6 ) 中的逐步近似， ACRL的表达式得以简化：

由于 ACRL被一再地向更大的方向近似， 因此， 保守地将小区 0 对外界的干扰估计为一个较大的值， 从而有利于限制小区 0的对其 它小区的干扰强度。 当然， 本发明并不限制利用式 （6 ) 中间的近似 量来直接进行功率分配的解决方案。

通过式 （6 ) , ACRL被近似为一个分配功率的线性函数， 这个 线性函数也是 ACRL的上界， 即使实际的 ACRL未必真的可以取这 样大的数值。 以下， ACRL定义为由式 （7) 表示:

其中， 不难看出括号内的内容正是由单位量的功率分 配所带来 的小区 k内在频带 j '上的 ACRL, 于是， 由小区 0内的基站 2在频带 j上所分配的单位量的下行发射功率所导致的� �少一个其它小区中 总的 ACRL可以表示为 （8)

U鳳 j ( 8)

省略移动终端的编号， 各个其它基站所发来的干扰强度指示信 息如 (^和 N 与基站 2最后的功率分配之间的关联关系可以表示为 下式：

* = argmax _/ , ^U(Rj)

( 9)

其中， ·为频带的标号且 j=l，...J, J为所述至少一个频带的个数， 为基站 2在频带 '上分配的下行发射功率， ^为基站 2与基站 2在 频带 上所选择的移动终端例如移动终端 4之间的信道增益， ^为 基站 2所在小区在一个时间段内在频带 _/上所受到的干扰噪声总和，

A为其它基站的标号且 A=1，...K, K为至少一个其它基站的个数， ^G 表示基站 2与其它基站 k在频带 j上所选择的移动终端之间的信道增 益， 〉表示其它基站 所在小区在一个时间段内在频带 j上所受到 的干扰噪声总和。

考虑到基站 2 自身的发射功率限制， 可以再引入式 （ 10) 中的 限制条件： max ( 10) 于是， 式 （9) 中明确了其它基站提供给基站 2的 G 和 N 这两项 干扰指示信息与最终的功率分配 之间的关联关系 , 再通过步骤 S23 中的求解， 即可进行功率分配。 因此， 在实际应用时， 步骤 S22可以体 现为调取预先保存的式（9) , 步骤 S23则是将步骤 S21中得到的信息 代入式（ 9 )并基于下文来计算和确定在各频带 j上最适合的分配功率， 并进行功率分配。 下面是步骤 S23 的几种实现方式， 本领域技术人员还可以利用 其它的方式来实现步骤 S23,且均不脱离本发明的精神并落入随附权 利要求书限定的保护范围之内。 一种求解式（9)-( 10)的算法是，使用拉格朗日松弛法（Lagrangian relaxation )将式 （ 10) 并入式 （9) , 这一双重优化的求解问题由下 式给出：

g* = min _A θ(λ) ( li)

θ{λ) p j

(12)

式 (12)的解由式 （13 ) - ( 14)给出

γ = \n2 + UACRL _i (14) 要找到最合适的拉格朗日因数以最小化双重优 化 与最初的 之间 的差别， 对 A使用 次梯度搜索， 该搜索过程如下式所示： i(/ + l) θ) (15) 其中， 表示一个正的步长， 且满足下式: lim 7,.—一oo S' = 0

▽表示双重对象 WA)关于 l的次梯度。 对于式（12 )中的双重优化问题， 该次梯度是功率限制与给定1时的总功率之间� �差值， 由下式表示：

另一种实现步骤 S23中的功率分配的方式是迭代地向与最大边界 吞 吐量效用 （M-TMU )相关的频带分配功率， 其中， 频带 j上的 M-TMU 值如下式： 从上式， 当任一频带上的功率分配增加或减少时， 总的 TMU都不 再增大， 那么功率的调整即可结束。 为了实现最佳的功率分配， 可以将 M-TMU较小的频带上的功率移 至 M-TMU较大的频带上， 从式（18 ) 可以看出， M-TMU是频带发射 功率 的单调减函数。 此种方法使 M-TMU的分布更加均匀， 最终， 所 有频带上的 M-TMU变为定值， 此种方法可以用以下语句来表示：

I max - η / mi.n 、

while > ^Δ do

^7 max + ^7 mi

For 7 _min = arg min . η, P _Jmin - AP

For 7 _max = arg max, η, P』歸 = 匪 + Δ ； 也即 , 更新频带 7 _min 和 _max 上的 M-TMU;

end while

其中， Δ//和 ΔΡ均为系统定义的参数。 第二实施例

基站 2将在对其它基站的下行传输干扰较大的频带� �分配较低 或不分配任何功率， 而在不致对其它基站的下行传输造成较大干扰 的频带上更多地分配下行发射功率。

为了表征上述的干扰， 一个非限定性的例子是使用其它小区内 的 ACRL , 不同频带上的 ACRL相互独立， 于是可以在小区间进行 十分有效的资源复用。

考虑小区 0对其它小区的干扰问题， 则在一个被干扰的小区 k 中， 令移动终端 被基站 k调度到与移动终端 4相同的频带上， 于是， 由小区 0所导致的 ACRL可以由下式给出：

其中， 表示作为干扰源的小区 0中的基站 2与小区 k中被干 扰的移动终端 ^之间的下行信道增益； ^ 表示小区 k过去一个时间 段内在频带 j上的干扰噪声总和，其中不包括来自小区 0的干扰； ^Ρ 』 表示小区 k内分配在频带 j上的下行发射功率， 表示小区 0内分配 在频带 j上的下行发射功率， 而 "则是其它基站 k与它在频带 j上所 选择的移动终端 （ ^ ) 之间的信道增益。

于是， 小区 k在频带 j上实现的数据率表示为：

由式（20 )可得：

当 我们 将 式 （ 21 ) 代入 式 （ 19 ) 可 以 得 A(, )= log (22)

在小区 0的所有其它小区中的总的 ACRL表示为

=

于是， ACRL可以作为确定基站 2发射功率的限制因素， 也即， 限 制功率分配对其它小区的负面影响， 本例中， 在频谱上基于下式分配功 率：

AR _≡ ， V/· (24)

N 、2

当然， 考虑到基站 2本身有限的发射功率， 还可以加入式（25 ) 以进一步限制功率的分配：

V尸 ^w = p max (25) 于是， 式（24) 中明确了其它基站提供给基站 2的干扰 G )和 这 两项干扰指示信息与最终的功率分配 i 之间的关联关系， 再通过步骤 S23中的求解， 即可进行功率分配。 因此， 在实际应用时， 步骤 S22可 以体现为调取预先保存的式（ 24 ) , 步骤 S23则是将步骤 S21中得到的 信息代入式（24)并基于下文加以计算和确定在 各频带 j上最适合的分 配功率， 并进行功率分配。

下面介绍三种复杂度较低的算法来实现第二实 施例中的步骤 S23: 算法 1

等式 （23 ) 可以变形为： 2

这是 : 对它进行一阶泰勒 ( Taylor )近似， 由下式表示： 之间的线性关系极大地简化了小区 0内的功率分配 log(l + ) < X, e [0,+oo)

过程。 另外， 由于 1η2 , 基于式（ ₂₇ ) 的算 法实现了旨在限制小区间干扰的

在式（27 ) 的右侧， 括号内 小区 0内的单 位量的功率分配所导致的 ACRL， 也称为 UACRL。 它表征了其它小区 对于小区 0内的功率分配的敏感度， 因此， UACRL可以作为如何在频 谱上分配功率的一个因素， 这实际上是一种以接收端为中心的解决方 案， 其中， ：

尸 ⁽⁰⁾ oc

基站 2基于基 信道增益 ， 并计算

U 确定初始

再计算功率扩

∑Ρ厂 p _m (31) 』

1 x>0

U(x)

并根据 。） ^{= jP} 来分配功率， 其中， 、 ， I ⁰ 其它

算法 2

与边界 UACRL 显示， 高数据率的小区

更易受小区间干扰的影响， 令 来释放它， 式 (28) 可进一步简化 为：

G G[ ^k \2 ^R -\

由于∑^¾ ^≥ ∑ 因此，算法 2相比于算法 1而言

keK N ^(k) 2 ^Rj

更为保守， 因为牺牲了平均用户吞吐量来换得小区边缘的 更大的性能提 升。 在此不再展开描述算法 2, 因将算法 1 中的 ^一 N 替换为 N 即

2 ^RJ - 1

可得到。

算法 3

算法 1和 2均采用一阶近似的方式，而一种更准确的近� �方式就是 下面要介绍的二 由下式表示：

如果在频语上使用同一 ACRL值， 即 ，则频带 j上的发射 功率可以计算为： ^λ) +41 ₂ C λ

p

2λ 2λ.. (31)

C = 2^ 一 1

在式（ )中， c是一个取决于系统的参数， 可以基于下式来确定:

通过使用数学方法来求解式（32) 即可估计出 c

在基于式 （30)计算出 和^之后， c的上限和下限可以根据下式 别确定：

(33) 其中^， ， A ₂ 和 分别为 l和 j',2的最大和最小值 < 通过以下过程， 即可估计出 C:

while (c - c _min )〉& do

let c = (c _max +c _min )/2

计 2λ 7,2 if

c max = c

else

c mm . = c endif end while

应当理解，本发明在频谱上使用常量的 ACRL只是本发明的一个具 体实施例中的方式， 本发明并不排除在不同的小区中使用不同的 ACRL 限制， 这优选地由于这些小区具有不同的优先级。

为了更好地证明本发明的各种优势， 下面介绍在特定条件下的仿真 结果， 以第二实施例为例。 仿真条件如下：

考虑一个包括 7个小区的六边形网格，其中均匀分布着 210个用户 终端， 使用包围的方式来避免边缘效应， 也为模拟一种完全的小区间干 扰的场景。

第二实施例中的三种算法的表现

可见， 算法 1和算法 3实现了平均用户吞吐量的些许提升， 且算 法 3因应用了更为准确的 ACRL模型而在小区边缘吞吐量的表现上优于 算法 1 。 另一方面， 算法 2在获得最大的 25%小区边缘性能提升的同 时， 产生了平均吞吐量上的 2.3%的负增长。 如上所述地， 因为算法 2 相比于其它两者更为保守。 另外， 这三种算法的表现和全复杂度的常量 ACRL方式十分接近。

在表 2和表 3中， 示出了仿真过程中显示的用户吞吐量增长和小 区 边缘吞吐量的增长与 ACRL扩展指数 α和功率扩展指数/?的关系，《和/? 可见于上文中的有关内容。

表 2: 干扰信道增益 G )包括路径衰落， 对数正态衰落和快速衰落

1 1/3 -2.66% 27.26%

0.95 1 1.33% 22.02%

0.95 2/3 1.66% 23.31%

0.95 1/3 1.00% 25.68%

0.90 1 2.99% 19.61%

0.90 2/3 1.99% 23.06%

0.90 1/3 -0.33% 30.12%

0.85 1 3.65% 18.16%

0.85 2/3 1.66% 24.64%

0.85 1/3 -2.32% 33.20%

0.80 1 3.99% 16.53%

0.80 2/3 1.33% 25.45%

0.80 1/3 -3.99% 36.15%

0.75 1 4.32% 15.26%

0.75 2/3 0.66% 26.44%

0.75 1/3 -5.98% 37.07% 表 3: 干扰信道增益 仅包括路径衰落和对数正态衰落

ACRL扩展指 功率扩展指数 平均用户吞吐 小区边缘吞吐 数 α β 量增长 量增长

1 1 -1.66% 15.78%

1 2/3 -2.33% 18.62%

1 1/3 -4.65% 23.96%

0.95 1 0.00% 14.53%

0.95 2/3 -1.66% 18.84%

0.95 1/3 -5.65% 27.74%

0.90 1 0.66% 12.44%

0.90 2/3 -1.66% 20.87%

0.90 1/3 -7.30% 30.40%

0.85 1 1.00% 11.30%

0.85 2/3 -2.00% 21.01%

0.85 1/3 -8.64% 32.25%

0.80 1 1.33% 11.39%

0.80 2/3 -2.33% 22.22%

0.80 1/3 -9.97% 32.66%

0.75 1 1.66% 10.60%

0.75 2/3 2.99% 22.95%

0.75 1/3 -11.63% 32.07% 在上文中详细介绍了本发明所提供的方法的基 础上， 下面结合 上文对本发明中提供的在基站中用于消减小区 间的下行信道干扰的 分布式资源分配装置进行介绍， 其典型地位于无线网络中的各个基 站中， 例如图 1所示的基站 2和基站 3 , 并包括：

一个获得装置 401 ,用于获得至少一个其它基站发来的干扰强度 指示信息， 其中每个其它基站发发来的干扰强度指示信息 表示所述 其它基站所在小区在至少一个频带上所承受的 干扰强度的相关信 息， 对应于前述的步骤 S21。

一个确定装置 402 ,用于确定所述至少一个其它基站发来的干扰 强度指示信息与所述基站在所述至少一个频带 上的下行发射功率分 配之间的关联关系， 对应于前述的步骤 S22。

一个分配装置 403 ,用于根据所确定的关联关系及所述至少一个 其它基站发来的干扰强度指示信息， 在所述至少一个频带上分配本 基站的下行发射功率， 对应于前述的步骤 S23。

进一步地， 该分布式资源分配装置 40还包括：

调度装置 404 ,用于所述基站在每个调度周期内基于单小区� �度 方法来选择在所述至少一个频带上分别服务的 各个移动终端， 对应 于前述的步骤 S31。

获取装置 405 ,用于获取与该基站所在小区相对应的干扰强� �指 示信息， 其表示所述基站所在小区在所述至少一个频带 上所承受的 干扰强度， 对应于前述的步骤 S32。

发送装置 406 ,用于将所获取的与该基站所在小区相对应的� �扰 强度指示信息发送给所述至少一个其它基站中 的相应基站， 对应于 前述的步骤 S33。

对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施 例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况 下， 能够 以其他的具体形式实现本发明。 因此， 无论从哪一点来看， 均应将 实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附 权利要求而不是上述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要 件的含义和范围内的所有变化嚢括在本发明内 。 不应将权利要求中 的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 此外， 显然"包括"一 词不排除其他单元或步骤， 单数不排除复数。 系统权利要求中陈述 的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通 过软件或者硬件来实 现。 第一， 第二等词语用来表示名称， 而并不表示任何特定的顺序。