CN101925185B - 中继蜂窝网络的干扰抑制方法、基站和网络*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继蜂窝网络的干扰抑制方法、基站和网络***。该方法包括将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备。本发明实施例可以有效抑制小区间的边缘用户设备干扰，并且可以提高中继蜂窝网络的***性能。

Description

中继蜂窝网络的干扰抑制方法、基站和网络***

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种中继蜂窝网络的干扰抑制方法、基站和网络***。

背景技术

未来移动通信***需要支持在高移动性下的高速传输，且具有更广业务覆盖。这不仅需要采用先进传输技术，还需要新的网络体系结构支持。随着无线通信的发展，多跳中继逐步被引入传统蜂窝网络中，通过在基站与移动台之间引入中继节点(Relay Node，RN)，使其传输信道由包含多个RN的中继转发链路组成，实现增加***吞吐量，扩大***覆盖范围，降低发射功率，提高小区边缘信号质量。更重要的一点是引入多跳中继的蜂窝网络中的基站可以共用目前运营商的站址，中继可以灵活架设，从而降低工程建设的投入。

虽然中继蜂窝网络能够提高移动通信***的性能，但是引入中继节点也带来一些问题，首先，中继节点大都部署于小区的边缘，在频率复用因子接近或等于1时，小区间干扰将会对中继节点和用户设备造成很大的影响；此外，资源在同小区内中继节点间进行复用同样也会导致用户设备之间的干扰增大，从而使得***的性能恶化。因此，为了提高中继蜂窝网络的性能，需要进行干扰抑制。

现有技术中也存在几种中继蜂窝网络的干扰抑制方法，但是，发明人在实现本发明的过程中发现现有技术至少存在如下问题：现有技术在解决小区间干扰问题时算法过于复杂或者抑制干扰时造成中继蜂窝网络的整体性能不够理想。

发明内容

本发明提供一种中继蜂窝网络的干扰抑制方法、基站和网络***，能够实现中继蜂窝网络抑制干扰时提高***的整体性能。

本发明实施例提供了一种中继蜂窝网络的干扰抑制方法，包括：

将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；

对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备。

本发明实施例提供了一种基站，包括：

第一模块，用于将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；

第二模块，用于对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备。

本发明实施例提供了一种网络***，包括：互相连接的中继节点和基站；

所述基站用于将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；并对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备；

所述基站还用于在所述中继节点中确定各边缘用户设备的服务中继节点，将服务中继节点信息通知给对应的边缘用户设备；根据各服务中继节点发送的信息确定对应各第二资源的合适的边缘用户设备。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过将小区内可用的资源划分为第一资源和第二资源，且第一资源和第二资源正交，可以避免小区内的中心用户设备和边缘用户设备间的干扰；通过小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交，可以避免小区间的边缘用户设备的干扰；通过将第二资源分配给合适的边缘用户设备，可以实现中继蜂窝网络抑制干扰时提高***的整体性能。

附图说明

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图；

图2为本发明第二实施例的方法流程示意图；

图3为本发明第二实施例对应的***结构示意图；

图4为本发明实施例中将用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备的方法流程示意图；

图5为本发明实施例中对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备的方法流程示意图；

图6为本发明实施例中资源分配之后的中心用户设备及边缘用户设备所使用的子载波的示意图；

图7为针对小区边缘用户设备信干比累积分布函数，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图；

图8为针对小区边缘用户设备数据速率累积分布函数，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图；

图9为针对小区吞吐率，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图；

图10为针对小区边缘用户设备吞吐率，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图；

图11为第一权值时针对小区边缘用户设备满意度，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图；

图12为第二权值时针对小区边缘用户设备满意度，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图；

图13为本发明第三实施例的基站的结构示意图；

图14为本发明第四实施例的基站的结构示意图；

图15为本发明第五实施例的网络***的结构示意图。

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。

图1为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括：

步骤11：基站将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；

步骤12：基站对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备。

本实施例通过将小区内可用的资源划分为第一资源和第二资源，且第一资源和第二资源正交，可以避免小区内的中心用户设备和边缘用户设备间的干扰；通过小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交，可以避免小区间的边缘用户设备的干扰；通过将第二资源分配给合适的边缘用户设备，可以实现中继蜂窝网络抑制干扰时提高***的整体性能。

基站将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备后，由于边缘用户设备可以通过多个中继节点接入基站，为了提升信息传输效率，基站可以在多个可以为边缘用户设备服务的中继节点中指定一个中继节点作为该边缘用户设备的服务中继节点。

为此，本发明实施例还可以包括基站指定服务中继节点等的步骤。

图2为本发明第二实施例的方法流程示意图，图3为本发明第二实施例对应的***结构示意图。

参见图3，本实施例假设***中有M个蜂窝小区，每个小区中均匀设置6个中继节点，中继节点位于小区半径2/3处。每个小区内中心用户设备频率集合复用因子为1，边缘用户设备频率集合复用因子为3；每个小区内可用带宽为B，分为N个正交的子信道，相邻小区边缘用户设备频率集合彼此正交。假设整个***中均匀分布着K个用户设备，其中有K_c个中心用户设备，K_e个边缘用户设备，基站的下行最大发射功率为P_max ^BS，中继节点的下行最大发射功率为P_max ^RS，第k用户设备在第m小区第i跳链路第n号子信道上的信道衰落为G_k ^m(i，n)，m＝1，...，M，n＝1，...，N，k＝1，..，K，i＝0，1，2，其中i＝0表示直传链路，即用户设备直接接入基站的链路，i＝1，2表示边缘用户设备的第1，2跳链路，第1跳链路为基站与该用户设备的服务中继节点间的链路，第2跳链路为该用户设备的服务中继节点与该用户设备之间的链路。***采用时分双工的方式，对于边缘用户设备来讲，时隙资源分成t，1-t两部分，以下行传输为例，在第一个时隙t内，基站将用户设备数据发送给中继节点，在第二个时隙1-t内，中继节点再将用户设备数据发送给边缘用户设备，以支持边缘用户设备的两跳传输，0＜t＜1。在示例性实施例中t可以取值为0.5。

参见图2，本发明第二实施例的方法包括：

步骤21：基站将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交。假设，本实施例的第一资源为个子信道，第二资源为

个子信道。

在同一小区内部，中心用户设备和边缘用户设备所使用的子信道相互正交，从而避免了小区内部由于频率复用而造成的干扰。在相邻小区之间，为了避免相邻小区之间由于同频复用距离较近而造成的强烈的干扰，相邻小区分配给边缘用户设备所使用的子信道集合彼此正交。

步骤22：对应各边缘用户设备，基站确定该边缘用户设备的服务中继节点，并将服务中继节点信息发送给该边缘用户设备。其中，基站可以根据最大接收功率、最小路径损耗、最大信道容量、最小距离等确定服务中继节点，例如，可以选取与边缘用户设备最近的中继节点作为服务中继节点。服务中继节点信息可以是服务中继节点ID。

步骤23：各边缘用户设备向其服务中继节点反馈信道状态信息和同频干扰信息。该信道状态信息包括第二信道衰落G_k ^m(2，n)，第二信道衰落为中继节点与用户设备之间的链路的信道衰落，信道衰落包含信号在自由空间的传播损耗、阴影衰落以及多径衰落等无线传播过程中存在的各种对信号有所影响的因素。该同频干扰信息包括第二信道同频干扰I_k ^m(2，n)，此同频干扰信息可以根据测量其他小区中继节点信号得到。

步骤24：服务中继节点根据边缘用户设备反馈的第二信道衰落G_k ^m(2，n)和第二信道同频干扰I_k ^m(2，n)计算得到第二信道数据速率c_k ^m(n)。

具体的，第二信道数据速率c_k ^m(n)的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{c_k^m\left(n\right)}=\frac{B}{6N}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_k^m(2,n)),n\∈[0,\frac{1}{3}N],k\∈k_e$

其中，γ_k ^m(2，n)是第k边缘用户设备在第m小区第2跳链路第n个子信道上的信干噪比，

${\mathrm{\γ}}_k^m(2,n)=\frac{G_k^m(2,n)p_k^m(2,n)}{I_k^m(2,n)+{\mathrm{\σ}}^2}$

其中，p_k ^m(2，n)是服务中继节点对第k用户设备在第m小区第2跳链路第n个子信道上的发射功率，σ²是噪声功率，I_k ^m(2，n)是第k用户设备在第m小区第2跳链路上第n个子信道上受到的整个网络的同频干扰，即第二信道同频干扰。

第二信道同频干扰I_k ^m(2，n)的计算公式为

$I_k^m(2,n)={\mathrm{\Σ}}_{m^{\′}\≠m}{G}_k^{m^{\′}}(2,n)p^{m^{\′}}(2,n)$

其中，p^m′(2，n)表示第m′小区的中继节点在第n个子信道上的发射功率；G_k ^m′(2，n)表示第m′小区的中继节点到第m个小区的第k个用户设备在第n个子信道上的信道衰落。

步骤25：服务中继节点向基站反馈第一信道衰落G_r ^m(1，n)，第一信道同频干扰I_r ^m(1，n)和第二信道衰落G_k ^m(1，n)及第二信道数据速率c_r ^m(n)和第二信道同频干扰I_k ^m(2，n)。其中，第一信道衰落G_r ^m(1，n)为基站和中继节点之间的链路的信道衰落。

步骤26：基站根据服务中继节点反馈的第一信道衰落G_r ^m(1，n)和第一信道同频干扰I_r ^m(1，n)计算得到各服务中继节点的第一信道数据速率c_r ^m(n)。

具体的，第一信道数据速率c_r ^m(n)的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{c_r^m\left(n\right)}=\frac{B}{6N}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_r^m(1,n)),n\∈[0,\frac{1}{3}N],r\∈\left[\mathrm{1,6}\right]$

其中，γ_r ^m(1，n)是第r服务中继节点在第m小区第1跳链路第n个子信道上的信干噪比，

${\mathrm{\γ}}_r^m(1,n)=\frac{G_r^m(1,n)p_r^m(1,n)}{I_r^m(1,n)+{\mathrm{\σ}}^2}$

其中，p_r ^m(1，n)是第r服务中继节点在第m小区第1跳链路第n个子信道上的发射功率，σ²是噪声功率，I_r ^m(1，n)是第r服务中继节点在第m小区第1跳链路第n个子信道上受到的整个网络的同频干扰，即第一信道同频干扰。

第一信道同频干扰的计算公式为

$I_r^m(1,n)={\mathrm{\Σ}}_{m^{\′}\≠m}{G}_r^{m^{\′}}(1,n)p^{m^{\′}}(1,n)$

其中，p^m′(1，n)表示第m′小区的基站在第n个子信道上的发射功率；G_k ^m′(1，n)表示第m′小区的基站到第m小区的第r中继节点在第n个子信道上的信道衰落。

步骤27：基站在第一信道数据速率c_r ^m(n)和第二信道数据速率c_k ^m(n)中较小的数据速率作为边缘用户设备的可达数据速率R(k，n)。

$R(k,n)=\underset{r\∈\left[\mathrm{1,6}\right]}{\underset{k\∈k_e}{\mathrm{Min}}}\{\stackrel{\‾}{c_k^m\left(n\right)},\stackrel{\‾}{c_r^m\left(n\right)}\},$ $n\∈[0,\frac{1}{3}N]$

步骤28：基站建立各子信道与各边缘用户设备的可达数据速率R(k，n)、第二信道衰落G(k，n)(即上述的G_k ^m(2，n))和第二同频干扰I(k，n)(即上述的I_k ^m(2，n))的对应关系，及确定可达数据速率R(k，n)、第二信道衰落G(k，n)和第二信道同频干扰I(k，n)的各自的加权值。

步骤29：基站根据上述的对应关系及加权值，对应第二资源中的各子信道 $n\∈[0,\frac{1}{3}N]$ 确定合适的边缘用户设备，将各子信道分别分配给对应的合适的边缘用户设备，例如，对应各子信道确定最合适的边缘用户设备，将各子信道分别分配给对应的最合适的边缘用户设备。

本实施例中边缘用户设备将其信道状态信息反馈给服务中继节点，由服务中继节点向基站反馈数据速率、信道衰落等信息，而不是边缘用户设备将各中继节点的信道状态信息反馈给基站，这样可以大大减少用户设备反馈信道状态信息的反馈量开销，提升了有效信息的传输效率。

图4为本发明实施例中将用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备的方法流程示意图，包括：

步骤41：小区内的各用户设备分别接收基站发送的导频信号。

步骤42：各用户设备根据自身接收的导频信号的功率和噪声功率计算得到信噪比。

步骤43：各用户设备将计算得到的信噪比携带在信道状态信息中发送给基站，用户设备可能经过用户设备与基站的直连链路直接将信道状态信息发送给基站，也可能是用户设备经过中继节点将信道状态信息发送给基站。

步骤44：基站根据接收的各用户设备的信噪比与预先设置的门限值进行比较，判定用户设备为中心用户设备或者为边缘用户设备。其中，判定的方法可以是，当某一用户设备的信噪比大于等于预先设置的门限值时，则表明该用户设备为中心用户设备；当某一用户设备的信噪比小于预先设置的门限值时，则表明该用户设备为边缘用户设备。

其中，门限值可以设置为当用户设备距离基站的距离为r时，用户设备处的信噪比，r为中继节点与基站间的距离。

本实施例通过划分中心用户设备和边缘用户设备，可以使中心用户设备和边缘用户设备使用正交的资源，避免所有用户设备采用相同的资源造成的干扰问题。

图5为本发明实施例中对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备的方法流程示意图，包括：

步骤51：基站中的调度器获取当前需要分配的子信道编号n0， $n0\∈[0,\frac{1}{3}N].$

步骤52：调度器获取子信道n0对应的可达数据速率R(k，n0)、第二信道同频干扰I(k，n0)和第二信道衰落G(k，n0)，以及当前调度时刻内的对应的加权值W_R，W_I和W_L。

步骤53：调度器构造得分函数，计算在当前子信道上小区内每个边缘用户设备的得分。

得分函数的计算公式为：

SF(k，n)＝W_RR(k，n)+W_II(k，n)+W_GG(k，n)

其中，SF(k，n)表示得分函数，R(k，n)表示边缘用户设备k在第n个子信道上的可达数据速率，I(k，n)和G(k，n)表示用户设备k使用子信道n时的第二信道同频干扰和第二信道衰落。W_R，W_I和W_L分别表示上述三个值的权值，可以根据需要而动态选择。

基站可以根据当前小区边缘用户设备的需要动态的调整W_R，W_I和W_L三个权值。为了最大化***的吞吐量，改善边缘用户设备的性能，权值的设置可以为W_R＝W_I＝W_L＝1，即用户设备数据速率，信道状况(干扰或信道衰落)对于用户设备的影响是相同的，采用上述权值设置之后，调度器会将子信道优先分配给信道状况较好，干扰较小的用户设备，从而使得***的容量最大；反之，如果当前边缘用户设备的满意度较低，即某些边缘用户设备由于信道状况较差或者由于干扰较大而数据速率较低，则基站可以考虑改变上述权值的取值，例如取W_I＝W_L＝-1，从而使得信道状况较差及所受干扰较大的用户设备会被优先分配子载波，从而会提高用户设备的公平性。服务中继节点以时分双工的方式工作，当其在与边缘用户设备进行第二跳的数据传输时，以时分双工的方式使用基站分配给它的子载波。

图6为本发明实施例中资源分配之后的中心用户设备及边缘用户设备所使用的子载波的示意图。参见图6，中心用户设备由于是直接接入基站，中心用户设备将占用整个时隙；边缘用户设备由于是经过中继节点接入基站，因此边缘用户设备所占用的子信道在每个时隙被分成两部分以支持两跳传输。

需要注意的是，得分函数中需要数据速率、同频干扰和信道衰落三者相加，而三者原始的单位是不同的，为了消除量纲的影响，需要进行归一化处理，具体步骤如下：

1)将各个边缘用户设备在当前子信道上能达到的数据速率R(k，n0)按照从大到小的顺序排列，并进行归一化，用户设备可达的数据速率越大，得分越高，反之用户设备可达的数据速率越低，得分越低；

2)将各个边缘用户设备在当前子信道上所受到的同频干扰I(k，n0)按照从小到大的顺序排列，并进行归一化，用户设备在当前子信道上所受到的同频干扰越小，得分越高，反之，所受到的同频干扰越大，得分越低；

3)将各个边缘用户设备在当前子信道上所受到的信道衰落G(k，n0)按照从小到大的顺序排列，并进行归一化，用户设备在当前子信道上所受到的信道衰落越小，得分越高，反之，所受到的信道衰落越大，得分越低；

4)将前三个步骤的所得到的参数(可达的数据速率、同频干扰、信道衰落)分别与其对应的权值相乘，分别得到W_RR(k，n0)、W_II(k，n0)和W_GG(k，n0)，然后将三部分相加，作为每个边缘用户设备的在当前子信道(编号n0)的综合得分。

其中，上述归一化的公式可以为：假设归一化处理前排序后的数值为S₁，...，S_n(数据速率是从大到小排列，同频干扰和信道衰落是从小到大排列)，则归一化的计算公式为 $S_i^{\′}=\frac{S_i}{S_1-S_n},$ 其中，S′_i是归一化后的值，S_i是归一化前的值。

步骤54：将该当前子信道(编号n0)分配给得分高的边缘用户设备。例如，将得分最高的边缘用户设备确定为该第二资源的最合适的边缘用户设备，之后，将该第二资源分配给该最合适的边缘用户设备。

步骤55：判断是否存在未分配的子信道，若是，重复执行步骤51，否则，结束。

本实施例的调度方法能够根据***的实际情况，选择不同的权值，不仅合理的降低了算法复杂度，而且减少了反馈开销，从而使得小区之间的干扰能够得到有效的抑制，并且可以兼顾***吞吐量与用户设备满意率，保证对用户设备的无缝业务支持，使得资源利用更为合理。

在采用上述方法后，本发明实施例可以达到的技术效果可以进行如下的仿真。

仿真参数为：

假设在本实施例中，***由27个蜂窝小区构成的，每小区中心放置1个基站，小区半径为1km。每个小区均匀放置6个中继站于2/3小区半径处，且基站BS的下行最大发射功率为12W，中继站RS的下行最大发射功率为8W。对于每个小区内部，多址接入方式为OFDMA。仿真参数选用3GPP LTE目前所规定的OFDMA***的参数：时隙长度1ms，每时隙OFDM符号数14个，子载波带宽15kHz，每个子信道包含的子载波数12个，子信道数目24个。对于小区中心用户设备基站使用半功率发射，即发射功率为6W，对于小区边缘用户设备基站使用全功率发射，即发射功率为12W。用户设备数据到达为full queue模型，即对于每个用户设备来说，每时隙均有数据业务到达。

下述的仿真中现有技术包括：无中继小区时且频率集合复用因子为1的轮询调度方法、无中继小区时软频率复用方法、有中继小区时且频率集合复用因子为1的轮询调度方法。其中，轮询调度的方法是：根据业务到达顺序，循环分配相应的信道资源给每个用户设备。轮询调度的目标是保障用户设备间的公平性，即保障每个用户设备都能得到一定的服务时间。另外，从算法复杂性考虑，由于轮询算法无优先级指标，不需排队，因此是一种复杂度很低的调度算法。在软频率复用的资源规划和分配方法中，基站首先将小区内的可用资源集合划分为两份，一部分供中心用户设备使用，另一部分供边缘用户设备使用，相邻小区的边缘用户设备所使用的资源集合彼此正交，位于基站处的调度器将小区内可用的频率资源都按照轮询调度的方法分配给小区内的中心用户设备和边缘用户设备。非中继小区中边缘用户设备和中心用户设备一跳接入基站，中继小区中边缘用户设备通过两跳接入基站。

图7为针对小区边缘用户设备信干比累积分布函数，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图。

图8为针对小区边缘用户设备数据速率累积分布函数，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图。

图7和图8分别示出了蜂窝中继网络中，当每个小区平均用户设备数为9时，小区边缘用户设备信干比(SIR)的累积分布曲线(CDF)和小区边缘用户设备数据速率的累积分布曲线。其中，为了最大化***容量，所提出方法权值的取值为W_R＝W_I＝W_L＝1。从性能可以看出，所提出的方法可以极大的提高小区边缘用户设备的信干比和边缘用户设备的数据速率，这是由于所提算法首先通过合理的频率规划消除了相邻小区边缘用户设备之间的强烈的干扰，从而使得相邻小区之间的同频复用距离大大增加，其次通过对可用资源的合理调度，从而使得边缘用户设备的数据速率获得极大的提升。在中继蜂窝网络中，采用本发明所提出的干扰抑制方法后，边缘用户设备的其性能要远好于采用复用因子为1频率复用方案，也好于非中继网络中的软频率复用方案。

图9为针对小区吞吐率，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图。

图10为针对小区边缘用户设备吞吐率，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图。

图9和图10分别示出了蜂窝中继网络中，随负载变化，即用户设备数变化时，每个小区的吞吐量及小区边缘用户设备吞吐量的性能曲线。其中，所提出方法权值的取值为W_R＝W_I＝W_L＝1。从吞吐量上看，本发明实施例所提出的干扰抑制的方案，由于有效的抑制了小区边缘用户设备之间的干扰，因而提升了小区的整体吞吐量；另外，在中继蜂窝小区中，由于中继节点的引入，大大增加了小区边缘用户设备的性能，这反映在同样采用复用因子为1的频率规划方案及轮询的用户设备调度算法，中继蜂窝小区中边缘用户设备的吞吐量高于非中继蜂窝小区中边缘用户设备的吞吐量。而本发明实施例所提出的干扰抑制方法，综合考虑了通过频率规划和用户设备调度来减小边缘用户设备之间的干扰，因而有效的提升了***的性能。

图11为第一权值时针对小区边缘用户设备满意度，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图。

图12为第二权值时针对小区边缘用户设备满意度，本发明实施例采用的方法与现有方法的对比曲线图。

图11和图12示出了不同资源分配方案的小区边缘用户设备满意度对比曲线。其中，为了显示出本方法的优越性，本实施例示出了当权值取W_R＝W_I＝W_L＝1(图11)和W_R＝1，W_I＝-1，W_L＝-1(图12)不同取值时，用户设备的满意度曲线。从满意率上看，本发明实施例所提出通过资源分配来实现小区边缘干扰抑制方法，当小区中的用户设备数目较少时，满意率性能优于于中继蜂窝小区中复用因子为1的频率复用方案，当小区中的用户设备数目逐渐增多时，满意率性能略差于中继蜂窝小区中复用因子为1的频率复用方案，但是要好于非中继网络中的软频率复用方案和复用因子为1的频率复用方案。当所提出的方案权值取值为W_R＝1，W_I＝-1，W_L＝-1时，边缘用户设备的满意率好于权值为W_R＝W_I＝W_L＝1时的用户设备满意率，这是由于当W_R＝1，W_I＝-1，W_L＝-1，所提出的调度算法会优先考虑那些信道状况较差，干扰较大的边缘用户设备，从而使得这些边缘用户设备会被优先调用，因此，通过调整权值的组合，所提出的方案可以兼顾***的吞吐率和用户设备的公平性。

需要指出的是，虽然仿真针对一套特定的中继网络构架与***参数，但是由于本发明实施例采用的基站先进行频率规划，然后再根据网络的实际情况调整权重因子，通过计算小区边缘用户设备的得分来对用户设备实现不同的调度方案，兼顾了用户设备之间的公平性和***的吞吐量，因此，当应用于具有不同网络构架的中继网络与***参数中时，本发明方案仍能体现出优越性。

综合图例可见，本发明实施例的中继蜂窝网络小区方法充分利用了中继节点这个新网元，通过干扰抑制有效的提升小区边缘用户设备性能的功能，保证了用户设备在移动环境下的通信服务质量，增强了***吞吐量，使有限的无线资源得到了高效的利用，具有较强的实用性。

可以理解的是，上述对第二资源的调度方法进行了描述，第一资源的调度也可以采用同样的方式。

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。

图13为本发明第三实施例的基站的结构示意图，包括第一模块131和第二模块132。第一模块131用于将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；第二模块132用于对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备。

本实施例通过将小区内可用的资源划分为第一资源和第二资源，且第一资源和第二资源正交，可以避免小区内的中心用户设备和边缘用户设备间的干扰；通过小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交，可以避免小区间的边缘用户设备的干扰；通过将第二资源分配给合适的边缘用户设备，可以实现中继蜂窝网络抑制干扰时提高***的整体性能。

图14为本发明第四实施例的基站的结构示意图，包括对应第三实施例的第一模块141、第二模块142，还包括第三模块143、第四模块144、第五模块145、第六模块146和第七模块147。第三模块143用于确定各边缘用户设备的服务中继节点，将服务中继节点信息通知给对应的边缘用户设备；第四模块144用于接收各服务中继节点反馈的服务中继节点在第二资源中的各子信道上的第一信道衰落和第一同频干扰及各边缘用户设备在各子信道上的第二数据速率、第二同频干扰和第二信道衰落；第五模块145用于根据所述第一信道衰落和第一同频干扰计算得到各服务中继节点在各子信道上的第一数据速率；第六模块146用于根据所述第一数据速率和第二数据速率得到各边缘用户设备在各子信道上的可达数据速率；第七模块147用于建立第二资源中的各子信道与各边缘用户设备的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的对应关系。

其中，本实施例中的第二模块142可以包括第一单元1421、第二单元1422、第三单元1423、第四单元1424和第五单元1425。第一单元1421用于确定当前待分配的子信道；第二单元1422用于获取与所述待分配的子信道对应的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落，及分别对应所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的第一权值、第二权值和第三权值；第三单元1423用于根据所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落及对应的第一权值、第二权值和第三权值计算得到各边缘用户设备的得分；第四单元1424用于确定得分高的边缘用户设备为合适的边缘用户设备，例如，确定得分最高的用户设备为最合适的边缘用户设备；第五单元1425用于将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备，例如，将各第二资源分配给对应的最合适的边缘用户设备。

本实施例中边缘用户设备将其信道状态信息反馈给服务中继节点，由服务中继节点向基站反馈数据速率、信道衰落等信息，而不是边缘用户设备将各中继节点的信道状态信息反馈给基站，这样可以大大减少用户设备反馈信道状态信息的反馈量开销，提升了有效信息的传输效率。

图15为本发明第五实施例的网络***的结构示意图，包括互相连接的中继节点151和基站152；所述基站152用于将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；并对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备；所述基站152还用于在所述中继节点151中确定各边缘用户设备的服务中继节点，将服务中继节点信息通知给对应的边缘用户设备；根据各服务中继节点发送的信息确定对应各第二资源的合适的边缘用户设备。

本实施例通过将小区内可用的资源划分为第一资源和第二资源，且第一资源和第二资源正交，可以避免小区内的中心用户设备和边缘用户设备间的干扰；通过小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交，可以避免小区间的边缘用户设备的干扰；通过将第二资源分配给合适的边缘用户设备，可以实现中继蜂窝网络抑制干扰时提高***的整体性能。并且本实施例中边缘用户设备将其信道状态信息反馈给服务中继节点，由服务中继节点向基站反馈数据速率、信道衰落等信息，而不是边缘用户设备将各中继节点的信道状态信息反馈给基站，这样可以大大减少用户设备反馈信道状态信息的反馈量开销，提升了有效信息的传输效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种中继蜂窝网络的干扰抑制方法，其特征在于，包括：

将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；

对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备；

所述对应各第二资源确定合适的边缘用户设备包括：

确定当前待分配的子信道；

获取与所述待分配的子信道对应的各边缘用户设备的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落，及分别对应所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的第一权值、第二权值和第三权值，所述第二信道同频干扰为各边缘用户设备在当前待分配的子信道上受到的整个网络的同频干扰，所述第二信道衰落为中继节点与各边缘用户设备之间的链路的信道衰落;

根据所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落及对应的第一权值、第二权值和第三权值计算得到各边缘用户设备的得分；

确定得分高的边缘用户设备为合适的边缘用户设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备包括：

接收小区内的各用户设备反馈的信道状态信息，所述信道状态信息包括用户设备根据基站发送的导频信号计算得到的信噪比；

当所述信噪比大于等于预先设定的门限值时，则所述用户设备为中心用户设备；当所述信噪比小于预先设定的门限值时，则所述用户设备为边缘用户设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述门限值为当用户设备与基站间的距离为中继节点与基站间的距离时，用户设备处的信噪比。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

确定各边缘用户设备的服务中继节点，将服务中继节点信息通知给对应的边缘用户设备；

接收各服务中继节点反馈的服务中继节点在第二资源中的各子信道上的第一信道衰落和第一信道同频干扰及各边缘用户设备在各子信道上的第二信道数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落；

根据所述第一信道衰落和第一信道同频干扰计算得到各服务中继节点在各子信道上的第一信道数据速率，所述第一信道衰落为基站和各服务中继节点之间的链路的信道衰落，所述第一信道同频干扰为服务中继节点在各子信道上受到的整个网络的同频干扰；

根据所述第一信道数据速率和第二信道数据速率得到各边缘用户设备在各子信道上的可达数据速率；

建立第二资源中的各子信道与各边缘用户设备的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的对应关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一权值、第二权值和第三权值均为1，或者第一权值为1，第二权值和第三权值均为-1。

6.一种基站，其特征在于，包括：

第一模块，用于将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；

第二模块，用于对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备；

所述第二模块包括：

第一单元，用于确定当前待分配的子信道；

第二单元，用于获取与所述待分配的子信道对应的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落，分别对应所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的第一权值、第二权值和第三权值，所述第二信道同频干扰为各边缘用户设备在当前待分配的子信道上受到的整个网络的同频干扰，所述第二信道衰落为中继节点与各边缘用户设备之间的链路的信道衰落；

第三单元，用于根据所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落及对应的第一权值、第二权值和第三权值计算得到各边缘用户设备的得分；

第四单元，用于确定得分高的边缘用户设备为合适的边缘用户设备；

第五单元，用于将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备。

7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，还包括：

第三模块，用于确定各边缘用户设备的服务中继节点，将服务中继节点信息通知给对应的边缘用户设备；

第四模块，用于接收各服务中继节点反馈的服务中继节点在第二资源中的各子信道上的第一信道衰落和第一信道同频干扰及各边缘用户设备在各子信道上的第二数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落；

第五模块，用于根据所述第一信道衰落和第一信道同频干扰计算得到各服务中继节点在各子信道上的第一数据速率，所述第一信道衰落为基站和各服务中继节点之间的链路的信道衰落，所述第一信道同频干扰为服务中继节点在各子信道上受到的整个网络的同频干扰；

第六模块，用于根据所述第一信道数据速率和第二信道数据速率得到各边缘用户设备在各子信道上的可达数据速率；

第七模块，用于建立第二资源中的各子信道与各边缘用户设备的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的对应关系。

8.一种网络***，其特征在于，包括互相连接的中继节点和基站；

所述基站用于将小区内的用户设备划分为中心用户设备和边缘用户设备，将小区内可用的资源划分为相互正交的第一资源和第二资源，第一资源用于供基站与中继节点及基站与中心用户设备之间通信使用，第二资源用于供中继节点与边缘用户设备之间通信使用，且该小区内的第二资源与相邻小区的第二资源相互正交；并对应各第二资源确定合适的边缘用户设备，将各第二资源分别分配给对应的合适的边缘用户设备；

所述基站还用于在所述中继节点中确定各边缘用户设备的服务中继节点，将服务中继节点信息通知给对应的边缘用户设备；根据各服务中继节点发送的信息确定对应各第二资源的合适的边缘用户设备；

所述对应各第二资源确定合适的边缘用户设备包括：

确定当前待分配的子信道；

获取与所述待分配的子信道对应的各边缘用户设备的可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落，及分别对应所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落的第一权值、第二权值和第三权值，所述第二信道同频干扰为各边缘用户设备在当前待分配的子信道上受到的整个网络的同频干扰，所述第二信道衰落为中继节点与各边缘用户设备之间的链路的信道衰落；

根据所述可达数据速率、第二信道同频干扰和第二信道衰落及对应的第一权值、第二权值和第三权值计算得到各边缘用户设备的得分；

确定得分高的边缘用户设备为合适的边缘用户设备。

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