专利名称：通过发送非限制重用集合的质量指示符和其它重用集合的向量化质量指示符来使反馈最少化的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信，更具体地，涉及无线多址通信系统中的数据传输。
背景技术：
无线多址系统可以在前向链路和反向链路上同时支持多个无线终端的通信。前向链路(或者下行链路)是指从基站到终端的通信链路，而反向链路(或者上行链路)是指从终端到基站的通信链路。多个终端可以同时在反向链路上发送数据和/或在前向链路上接收数据。这可以通过将每条链路上的数据传输进行复用以在时间、频率和/或码域中与其它数据传输正交来实现。正交性确保每个终端的数据传输不会干扰其它终端的数据传输。
多址系统通常具有许多小区，其中，根据使用术语的上下文，术语“小区”可以指基站和/或其覆盖范围。可以使用正交复用对同一小区内的多个终端的数据传输进行发送，以便避免“小区内”干扰。然而，不同小区内的多个终端的数据传输可能不是正交的，在这种情况下，每个终端将观测到来自其它小区的“小区间”干扰。小区间干扰可能显著降低某些观测到高级别干扰的处于不利条件的终端的性能。
为了抵制小区间干扰，无线系统可以通过不在每个小区内使用系统中可用的所有频带来采用频率重用方案。例如，系统可以采用7-小区重用模式并且重用因子K＝7。对于该系统，将整个系统带宽W分成7个相等的频带，并且对7-小区簇内的每个小区分配7个频带之一。每个小区仅使用一个频带，并且每个第七小区对相同频带进行重用。通过该频率重用方案，仅在彼此不相邻的小区内对相同的频带进行重用，从而在每个小区内观测到的小区间干扰会相对于所有小区都使用相同频带的情况有所减少。然而，由于每个小区仅可以使用整个系统带宽中的一部分，所以大的重用因子意味着对可用系统资源的低效率使用。更精确地，每个小区仅可以使用重用因子的倒数，即1/K。
基于激活集合的受限跳频(ASBR)减少了基于OFDMA的系统中的小区间干扰。ASBR是全球频率计划方案，其考虑由用户测量的信道和干扰。ASBR基于的主要思想是根据所选择用户的信道质量为其进行智能地频率重用。在CDMA系统中，为了切换的目的，已经为每个用户定义了激活集合。用户激活集合内的扇区通常对该用户在FL上的接收造成最多干扰，并且受该用户在RL上的传输的干扰最严重。期望避免来自用户激活集合内扇区的干扰，以便减少在FL和RL上的干扰。通过仿真和分析可以看出基于用户激活集合的频率重用分配算法以25％的带宽部分负载产生3.5dB的信号-干扰噪声比(SINR)改进。
因此，在本领域中需要以更加高效的方式从终端向基站提供反馈以便减少小区间干扰的技术。
发明内容
在一个方案中，一种在单输入单输出(SISO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法包括发送非限制重用集合的质量指示符；以及发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
在另一个方案中，一种在多码字(MCW)多输入多输出(MIMO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法包括发送非限制重用集合的质量指示符；以及对于所有的层，发送除了所述非限制重用集合以外的至少两个重用集合的向量化质量指示符。
在另一个方案中，一种在单码字(SCW)多输入多输出(MIMO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法包括发送非限制重用集合的质量指示符；以及对于所有的层，发送所有重用集合中除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
在另一个方案中，一种在单码字(SCW)多输入多输出(MIMO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法包括对于每个层，以最优质量指示符发送重用集合的质量指示符；以及对于所有的层，发送所有重用集合的向量化质量指示符。
在另一个方案中，一种用于无线通信的装置包括用于发送非限制重用集合的质量指示符的模块；以及用于发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符的模块。
在另一个方案中，一种用于无线通信的装置包括控制器，该控制器用于发送非限制重用集合的质量指示符；以及发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
在另一个方案中，一种无线设备中的控制器用于发送非限制重用集合的质量指示符；以及发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
在另一个方案中，一种可读介质体现一种用于无线通信的方法，该方法包括发送非限制重用集合的质量指示符；以及发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
下文对本发明的各个方案和实施例进行更详细的说明。
通过以下说明并结合附图，本发明的特征和特性将变得更加明显，在附图中，相同的参考标号进行相应地标识，其中 图1示出了无线多址通信系统； 图2A和图2B分别示出了被扇区化的小区及其模型； 图3示出了具有多个3-扇区小区的示例性多小区布局； 图4示出了用于3个扇区的3个重叠的禁用集合； 图5A至图5D示出了用于扇区的4个非受限和受限集合； 图6示出了形成3个禁用子带集合的实例； 图7A至图7D示出了4个用户在具有7个扇区的簇中的分布以及对应于其中3个用户的无干扰模式； 图8示出了用于通过限制重用将子带分配给用户的处理； 图9示出了发送实体的框图；以及 图10示出了接收实体的框图； 图11示出了用于限制重用的SISO-VCQI报告的实施例； 图12示出了用于限制重用的MISO-VCQI报告的实施例； 图13示出了条件数(condition number)与CQI估计误差相比较的实施例； 图14示出了用于限制重用的MIMO-VCQI报告的方法； 图15示出了对于平滑衰落信道的MIMO的CDF； 图16示出了用于限制重用的MIMO-VCQI报告；以及 图17示出了用于静态限制重用的MISO-VCQI(静态)报告以及用于SCE设计的快速CQI报告。
具体实施例方式 本文所使用的词语“示例性的”是指“用作实例、例子或例证的”。不应将本文描述为“示例性”的任何实施例或设计理解为优选于或优于其它实施例或设计。
本文描述了在无线通信系统中高效地避免或减少来自强干扰源的干扰的技术。对于给定用户u的强干扰源可能是基站(在前向链路上)或者其他用户(在反向链路上)。用户u还可能是其他用户的强干扰源。对于用户u的强干扰实体可能是对用户u造成高干扰的强干扰源和/或观测到来自用户u或由用户u引起的高干扰的强受干扰者。可以如下所述对每个用户的强干扰实体(或者干扰源/受干扰者，或者简单地称为干扰者/受干扰者)进行标识。为用户分配系统资源(例如，频率子带)，该系统资源正交于用户的强干扰者/受干扰者所使用的那些系统资源，从而避免了与其他用户的干扰。这些技术被称为“限制重用”技术，并且其可用于各种无线系统以及用于前向和反向链路。
在限制重用的实施例中，为每个小区/扇区分配(1)由可被分配给小区/扇区内用户的多个可用子带形成的集合以及(2)由不分配给小区/扇区内用户的多个禁用子带形成的集合。用于每个小区/扇区的可用集合和禁用集合互相正交。用于每个小区/扇区的可用集合还与用于每个相邻小区/扇区的禁用集合重叠。可以为小区/扇区x中的给定用户u分配用于该小区/扇区的可用集合中的子带。如果用户u观测到来自相邻小区/扇区y的高级别干扰或者引起对相邻小区/扇区y的高级别干扰，那么可以为用户u分配来自“受限”集合的子带，该“受限”集合包含被包括在用于小区/扇区x的可用集合和用于小区/扇区y的禁用集合中的子带。由于被分配给用户u的子带是未被小区/扇区y使用的禁用集合中的元素，所以用户u将不会观测到来自小区/扇区y的干扰或者引起对小区/扇区y的干扰。可以将子带限制扩展为避免来自多个相邻小区/扇区的干扰。
图1示出了无线多址通信系统100。系统100包括多个基站110，其支持多个无线终端120的通信。基站是用于与终端进行通信的站，其还可以被称为接入点(AP)、节点B或者某些其它术语。典型地，终端120分布在整个系统中，并且每个终端可以是固定的或者移动的。终端还可以被称为接入终端(AT)、移动台、用户设备(UE)、无线通信设备或者某些其它术语。每个终端可以在任何给定时刻处在前向和反向链路上与一个或可能的多个基站进行通信。
通信系统被广泛地部署用于提供例如语音、分组数据等各种通信服务。这些系统可以是时分、频分和/或码分多址系统，其可以通过共享可用系统资源来同时支持与多个用户的通信。这种多址系统的实例包括码分多址(CDMA)系统、多载波CDMA(MC-CDMA)、宽带CDMA(W-CDMA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统以及正交频分多址(OFDMA)系统。
对于集中式结构，系统控制器130连接到基站，并且为这些基站提供协调和控制。对于分布式结构，例如，基站可以根据需要与另一个基站进行通信，以便向终端提供服务、协调对系统资源的使用等。
图2A示出了具有3个扇区的小区210。每个基站为各自的地理区域提供通信覆盖。每个基站的覆盖区域可以具有任何大小和形状，并且其通常取决于例如地形、障碍物等各种因素。为了增加容量，可以将基站覆盖区域分割成3个扇区212a、212b和212c，将其分别标记为扇区1、2和3。可以通过各自的天线波束模式对每个扇区进行定义，并且用于3个扇区的3个波束模式可以指向彼此相距120°的方向。每个扇区的大小和形状通常取决于用于该扇区的天线波束模式，并且典型地，小区的多个扇区在边缘处重叠。小区/扇区可能不是连续的区域，并且小区/扇区边缘可能非常复杂。
图2B示出了用于被扇区化的小区210的简单模型。以逼近扇区边界的理想六边形来对小区210内的3个扇区中的每一个进行建模。可以通过位于基站中心处的包括3个理想六边形的三叶形(clover)来代表每个基站的覆盖区域。
典型地，通过基站收发信机子系统(BTS)向每个扇区提供服务。通常，取决于使用术语的上下文，术语“扇区”可以指BTS和/或其覆盖区域。对于被扇区化的小区，典型地，用于该小区的基站包括用于该小区的所有扇区的BTS。为简便起见，在以下说明中，通常将术语“基站”用于向小区提供服务的固定站以及向扇区提供服务的固定站。“服务”基站或者“服务”扇区是终端与之进行通信的基站或者扇区。在本文中，术语“终端”和“用户”可以互换使用。
可以将限制重用技术用于各种通信系统。为清楚起见，针对使用正交频分复用(OFDM)的正交频分多址(OFDMA)系统描述这些技术。OFDM有效地将整个系统带宽分割成多个(N个)正交频率子带，其也被称为音调(tone)、子载波、频段(bin)、频道等。每个子带与各自的可调制有数据的子载波相关联。
在OFDMA系统中，可以通过(1)在任何给定时间间隔中每个子带仅用于一个业务信道以及(2)在每个时间间隔中可为每个业务信道分配零个、一个或者多个子带，来定义多个正交“业务”信道。可以将业务信道视为是一种对不同时间间隔的子带分配进行表达的便利方式。可以为每个终端分配不同的业务信道。对于每个扇区，可以在多个业务信道上同时发送多个数据传输而不会互相干扰。
OFDMA系统可以使用或者可以不使用跳频(FH)。通过跳频，数据传输以伪随机的方式从一个子带跳跃到另一个子带，由此可以提供频率分集和其它益处。对于跳频OFDMA(FH-OFDMA)系统，每个业务信道可以与专用FH序列相关，其指示在每个时间间隔(或者跳频周期)内用于该业务信道的特定子带。在每个扇区中用于不同业务信道的FH序列互相正交，使得在任何给定的跳频周期内，没有两个业务信道使用相同的子带。用于每个扇区的FH序列还可以相对于用于相邻扇区的FH序列是伪随机的。FH序列的这些特性使扇区内干扰最小化并且使扇区间干扰随机化。
在OFDMA系统中，具有不同信道状况的用户可以分布在整个系统中。这些用户可以具有对扇区间干扰的不同贡献和容许度。可以通过信号质量度量对每个用户的信道状况进行量化，其可以通过信号-干扰噪声比(SINR)、信道增益、接收导频功率、和/或为用户的服务基站所测量的某些其它量、某些其它测量值或者其组合来进行定义。例如，由于对于弱用户的服务基站的低信道增益和/或高扇区间干扰，弱用户具有对于其服务基站相对较低的信号质量度量(例如，低SINR)。通常，弱用户可以位于扇区内的任何位置，但是典型地，其位于远离服务基站的位置。通常，弱用户更难以容许扇区间干扰、对其它扇区中的用户造成更多干扰、具有较差的性能以及可能是被要求了公平性需求的系统中的瓶颈。
限制重用可以避免或者减少由弱用户所观测到/造成的干扰。这可以通过确定对于弱用户的可能的高扇区间干扰(或者强干扰)源和/或可能的高扇区间干扰(或者强干扰)受影响者来实现。强干扰源可以是基站(在前向链路上)和/或相邻扇区内的用户(在反向链路上)。强受干扰者可以是相邻扇区内的用户。在任何情况下，为弱用户分配与强干扰源/受干扰者所使用的子带相正交的子带。
在限制重用的实施例中，为每个扇区x分配可用子带集合(表示为Ux)以及禁用或未用子带集合(表示为Fx)。可用集合包含可被分配给扇区中的用户的子带。禁用集合包含不分配给扇区中的用户的子带。由于没有子带被同时包括在两个集合中，所以用于每个扇区的可用集合和禁用集合是正交的或者不相交的。用于每个扇区的可用集合还与用于每个相邻扇区的禁用集合重叠。用于多个相邻扇区的禁用集合也可以重叠。如下所述，可以为每个扇区内的用户分配来自可用集合的子带。
可以将限制重用用于由未被扇区化的小区组成的系统以及由被扇区化的小区组成的系统。为清楚起见，下文针对由多个3-扇区小区组成的示例性系统描述限制重用。
图3示出了示例性多小区布局300，其中通过具有3个六边形的三叶形对每个3-扇区小区进行建模。对于该小区布局，每个扇区在第一层(或者第一环)中被具有与该扇区不同标记的扇区所包围。这样，每个扇区1在第一层中被6个扇区2和3所包围，每个扇区2被6个扇区1和3所包围，并且每个扇区3被6个扇区1和2所包围。
图4示出了由被标记为F1、F2和F3的3个重叠的子带集合所形成的维恩图，其中可以将这3个重叠的子带集合用作3个禁用子带集合。在该实例中，每个禁用集合与其它两个禁用集合中的每一个重叠(例如，禁用集合F1与禁用集合F2和F3中的每一个重叠)。由于重叠，在任何两个禁用集合上的交集运算产生非空集合。可以将该特性表示如下 F12＝F1⌒F2≠Θ，F13＝F1⌒F3≠Θ以及F23＝F2⌒F3≠Θ 方程(1) 其中，“⌒”表示交集运算； Fxy是包含同时为Fx和Fy两者的元素的子带的集合；以及 Θ表示零/空集。
三个禁用集合F1、F2和F3中的每一个是包含所有N个子带的全集Ω的子集，或者F1Ω、F2Ω且F3Ω。为了高效地利用可用子带，还可以对3个禁用集合进行定义，使得在所有3个集合上不存在重叠，可以将其表示为 F123＝F1⌒F2⌒F3＝Θ 方程(2) 方程(2)中的条件确保每个子带被至少一个扇区所使用。
可以基于3个禁用子带集合F1、F2和F3分别形成3个可用子带集合U1、U2和U3。可以通过全集Ω和禁用集合Fx之间的差集运算形成每个可用集合Ux，如下 U1＝Ω\F1，U2＝Ω\F2以及U3＝Ω\F3 方程(3) 其中，“\”表示差集运算；以及 Ux是包含位于全集Ω中且不位于集合Fx中的子带的集合。
可以为每个3-扇区小区内的3个扇区分配不同的可用集合和禁用集合对。例如，可以为扇区1分配可用集合U1和禁用集合F1，可以为扇区2分配可用集合U2和禁用集合F2，并且可以为扇区3分配可用集合U3和禁用集合F3。每个扇区还知道被分配给相邻扇区的禁用集合。因此，扇区1知道被分配给相邻扇区2和3的禁用集合F2和F3，扇区2知道被分配给相邻扇区1和3的禁用集合F1和F3，并且扇区3知道被分配给相邻扇区1和2的禁用集合F1和F2。
图5A示出了用于被分配给扇区1的可用集合U1的维恩图。可用集合U1(由斜线示出)包括所有N个子带中除了在禁用集合F1中的那些子带之外的子带。
图5B示出了用于扇区1的受限可用集合U1-2(由交叉线示出)的维恩图。受限集合U1-2包含被包括在用于扇区1的可用集合U1和用于扇区2的禁用集合F2两者中的子带。由于扇区2不使用禁用集合F2中的子带，所以受限集合U1-2中的子带不会受到来自扇区2的干扰。
图5C示出了用于扇区1的受限可用集合U1-3(由垂直线示出)的维恩图。受限集合U1-3包含被包括在用于扇区1的可用集合U1和用于扇区3的禁用集合F3两者中的子带。由于扇区3不使用禁用集合F3中的子带，所以受限集合U1-3中的子带不会受到来自扇区3的干扰。
图5D示出了用于扇区1的更受限可用集合U1-23(由实心示出)的维恩图。受限集合U1-23包含被包括在用于扇区1的可用集合U1、用于扇区2的禁用集合F2和用于扇区3的禁用集合F3三者中的子带。由于扇区2和3分别不使用禁用集合F2和F3中的子带，所以受限集合U1-23中的子带不会受到来自扇区2和3的干扰。
如图5A至图5D所示，受限可用集合U1-2、U1-3和U1-23是被分配给扇区1的非受限可用集合U1的不同子集。可以用类似的方式为扇区2形成受限可用集合U2-1、U2-3和U2-13，并且为扇区3形成受限可用集合U3-1、U3-2和U3-12。
表1列出了用于3个扇区的各个可用子带集合以及可以形成这些集合的方式。下文对表1中的“重用”集合进行了说明。表1仅用于说明性的目的。本领域技术人员将会清楚，重用集合不局限于表1中所示的那些集合。例如，如果每个小区内存在多于3个扇区，那么重用集合将与表1中所示的不同。
表1 每个扇区x(其中，x＝1，2或3)可以通过考虑扇区内的用户的信道状况来将其可用集合Ux内的子带分配给用户，使得可以为所有用户获得相当好的性能。扇区x可以具有弱用户以及强用户。强用户具有对于其服务基站相对良好的信道质量度量，并且典型地，其更容许较高级别的扇区间干扰。弱用户较低地容许容扇区间干扰。扇区x可以将其可用集合Ux内的任何子带分配给扇区中的强用户。扇区x可以将受限集合内的子带分配给扇区中的弱用户。从而，将弱用户限制到已知的不受到来自强干扰扇区的干扰的子带。
例如，可以为扇区x中的给定用户u分配来自用于扇区x的可用集合Ux的子带。如果认为用户u正在观测到来自扇区y的高扇区间干扰/造成对扇区y的高扇区间干扰，其中y≠x，那么可以为用户u分配来自受限集合Ux-y＝Ux⌒Fy的子带。如果还认为用户u正在观测到来自扇区z的高扇区间干扰/造成对扇区z的高扇区间干扰，其中z≠x且z≠y，那么可以为用户u分配来自更受限集合Ux-yz＝Ux⌒Fy⌒Fz的子带。
图6示出了形成3个禁用子带集合F1、F2和F3的实例。在该实例中，将所有N个子带分割成Q个组，每组包含被给定了从1至3L的标识的3·L个子带，其中，Q≥1且L＞1。禁用集合F1包含每组中的子带1、L+1和2L+1。禁用集合F2包含每组中的子带1、L+2和2L+2。禁用集合F3包含每组中的子带2、L+1和2L+2。从而，集合F12包含每组中的子带1，集合F13包含每组中的子带L+1，并且集合F23包含每组中的子带2L+2。
通常，在方程(1)和可能的方程(2)中所示的约束下，每个禁用集合可以包含任意数量的子带以及所有N个子带中的任何一个。为了获得频率分集，每个禁用集合可以包含从所有N个子带中取得的子带。如图6中所示，每个禁用集合内的子带可以基于预定的模式而分布在所有N个子带上。可选地，每个禁用集合内的子带可以伪随机地分布在所有N个子带上。也可以利用任意量的重叠来定义3个禁用集合F1、F2和F3。重叠的量可以取决于例如对于每个扇区所期望的有效重用因子(下述)、每个扇区内预期的弱用户数量等各种因素。3个禁用集合可以如图4中所示互相重叠相同的量，或者可以互相重叠不同的量。
每个用户可以与“重用”集合相关联，该“重用”集合包含用于该用户以及该用户的强干扰源/受干扰者(如果存在)的服务扇区。通过重用集合内的粗体下划线文本来表示服务扇区。通过重用集合内用于服务扇区的粗体下划线文本之后的常规文本来表示强干扰源/受干扰者。例如，重用集合(2，1，3)表示扇区2是服务扇区，而扇区1和3是强干扰源/受干扰者。
典型地，在前向链路上对于给定用户u的强干扰源是固定的，并且例如可以基于由扇区发送的导频来具体识别强干扰源。可能无法通过由用户u进行的前向链路测量来对在反向链路上对于给定用户u的强干扰源进行容易地识别，然而，例如可以基于由用户u的服务基站进行的反向链路干扰测量来推断出在反向链路上对于给定用户u的强干扰源。也可以具体识别或推断出对于用户u的强受干扰者。可以用各种方式确定对于每个用户的强干扰源/受干扰者。
在一个实施例中，基于给定用户u对不同扇区所测量的接收导频功率来确定对于用户u的强干扰源/受干扰者。每个扇区可以在前向链路上发送导频，以用于例如信号检测、定时和频率同步、信道估计等各种目的。用户u可以搜索由扇区发送的导频，并且对每个被检测导频的接收功率进行测量。随后，用户u可以将对应于每个被检测扇区的接收导频功率与功率阈值进行比较，并且如果对应于该扇区的接收导频功率超过功率阈值，就将该扇区添加到其重用集合。
在另一个实施例中，基于由用户u所维持的“激活”集合来确定对于用户u的强干扰源/受干扰者。激活集合包含作为向用户u提供服务的候选的所有扇区。例如，如果用户u所测量的对应于扇区的接收导频功率超过添加阈值(其可以等于或者可以不等于上文所述的功率阈值)，就可以将该扇区添加到激活集合。可以要求系统中的每个用户(例如，周期性地)对其激活集合进行更新，并且将激活集合报告给其服务扇区。激活集合信息可以容易地在扇区处获得，并且可以被用于限制重用。
在另一个实施例中，基于在不同扇区处所测量的对应于用户u的接收导频功率，确定对于用户u的强干扰源/受干扰者。每个用户还可以在反向链路上发送导频以用于各种目的。每个扇区可以对由系统中的用户所发送的导频进行搜索，并且对每个被检测导频的接收功率进行测量。随后，每个扇区可以将对应于每个被检测用户的接收导频功率与功率阈值进行比较，并且如果接收导频功率超过功率阈值，就通知用户的服务扇区。随后，用于每个用户的服务扇区可以将已报告了高接收导频功率的扇区添加到该用户的重用集合。
在另一个实施例中，基于对用户u的位置估计来确定对于用户u的强干扰源/受干扰者。可以根据各种原因(例如，向用户u提供位置服务)并且使用各种位置确定技术(例如，本领域中公知的全球定位系统(GPS)、先进前向链路三边测量(A-FLT)等)对用户u的位置进行估计。随后，可以基于对用户u的位置估计和扇区/小区布局信息来确定对于用户u的强干扰源/受干扰者。
上面已经对用于确定对于每个用户的强干扰源/受干扰者的一些实施例进行了说明。还可以用其它方式和/或基于接收导频功率之外的其它量来确定强干扰源/受干扰者。用于在前向链路上确定强干扰源的良好信号质量度量是在用户处对基站所测量的平均SINR，其也被称为“几何量(geometry)”。由于不能在用户处对基站进行SINR测量，所以用于在反向链路上确定强受干扰者的良好信号质量度量是在用户处对基站所测量的信道增益。可以同时为前向和反向链路两者维持单个重用集合，或者可以为两个链路使用单独的集合。可以使用相同或不同的信号质量度量来更新用于前向和反向链路的重用集合中的扇区。
通常，可以基于直接测量具体识别强干扰源/受干扰者(例如，对于前向链路)，或者可以基于相关测量值、扇区/小区布局和/或其它信息推断出强干扰源/受干扰者(例如，对于反向链路)。为简便起见，以下说明假定每个用户与单个重用集合相关联，该重用集合包含服务扇区和其它被认为是对于该用户的强干扰源/受干扰者的扇区(如果存在的话)。
在设计良好的系统中，弱用户应该具有对于至少一个相邻扇区的相对合理的信号质量度量。这使得弱用户能够在必要时从当前服务扇区切换到相邻扇区。每个这种相邻扇区可被认为是对于弱用户的强干扰源/受干扰者，并且可被包括在用户的重用集合中。
图7A示出了4个用户在具有7个扇区的簇中的示例性分布。在该实例中，用户1位于扇区1的中心附近并且具有重用集合(1)。用户2位于扇区1和扇区3之间的边界附近并且具有重用集合(1，3)。用户3也位于扇区1和扇区3之间的边界附近并且具有重用集合(3，1)。用户4位于扇区1、扇区2和扇区3的边界附近并且具有重用集合(1，2，3)。
图7B示出了用于图7A中用户1的无干扰模式。由于用户1的重用集合是(1)，所以为用户1分配可用集合U1内的子带。由于为扇区1中的用户分配了正交子带，所以用户1不会与扇区1中的其他用户发生干扰。然而，可用集合U1与用于扇区2和扇区3的可用集合U2和U3分别不正交。因此，用户1观测到来自扇区1周围的第一层中的6个相邻扇区2和3的干扰。典型地，由于为这6个相邻扇区内的(对于扇区1/用户1的)强干扰源所分配的子带(例如，在受限集合U2-1和U3-1中)与可用集合U1中的那些子带正交，所以用户1观测到来自这些相邻扇区内的远或弱干扰源。其它用户不与用户1发生干扰的区域由交叉线示出，其覆盖了扇区1和与扇区1相邻的其它扇区的边缘(由于可以为在这些相邻扇区2和3中的用户分配未被扇区1使用的子带)。
图7C示出了用于图7A中用户2的无干扰模式。由于用户2的重用集合是(1，3)，所以为用户2分配受限集合U1-3＝U1⌒F3内的子带。因为扇区3不使用其禁用集合F3中的子带，所以被分配给用户2的子带正交于扇区3所使用的子带。因此，用户2不会观测到来自扇区1内的其他用户以及扇区3内的用户的干扰。用户2观测到来自3个第一层相邻扇区2内的远干扰源的干扰。(由于上文关于图7B所述的原因)其他用户不与用户2发生干扰的区域覆盖了扇区1和扇区3以及与扇区1相邻的扇区2的边缘。
图7D示出了用于图7A中用户4的无干扰模式。由于用户4的重用集合是(1，2，3)，所以为用户4分配受限集合U1-23＝U1⌒F2⌒F3内的子带。因为扇区2和扇区3分别不使用它们的禁用集合F2和F3中的子带，所以被分配给用户4的子带正交于扇区2和扇区3所使用的子带。因此，用户4不会观测到来自扇区1内的其他用户以及6个第一层相邻扇区2和3内的用户的任何干扰。其他用户不与用户4发生干扰的区域覆盖了扇区1、扇区2和扇区3。
在图7A中，用户2和用户3的位置非常接近，从而在不采用限制重用的情况下将在彼此之间发生较强干扰。通过限制重用，由于用户2的重用集合是(1，3)，所以为用户2分配受限集合U1-3＝U1⌒F3内的子带，并且由于用户3的重用集合是(3，1)，所以为用户3分配受限集合U3-1＝U3⌒F1内的子带。由于每个受限集合Ux-y仅包含从可用集合Uy中排除的子带，其中其它受限集合Uy-x是Uy的子集，所以受限集合U1-3和U3-1互相正交。由于为用户2和用户3分别分配了来自正交受限集合U1-3和U3-1的子带，所以这两个用户不互相干扰。
如图7A至图7D中所示，用户所经历的干扰随着其重用集合大小的增大而减少。具有大小为1的重用集合的用户(例如，图7B中的用户1)受到6个第一层相邻扇区内的远干扰源的干扰。具有大小为2的重用集合的用户(例如，图7C中的用户2)受到3个第一层相邻扇区内的远干扰源的干扰。具有大小为3的重用集合的用户受到第二层相邻扇区内的干扰源的干扰。作为对比，在不采用限制重用的情况下，系统中的所有用户都将受到来自所有6个第一层相邻扇区的随机分布干扰源的干扰。
可以使用限制重用来在前向和反向链路上减轻对弱用户的扇区间干扰。在前向链路上，扇区x内的弱用户u可能观测到来自用于相邻扇区的基站的高扇区间干扰，其中所述相邻扇区位于其重用集合内。可以为弱用户u分配未由这些相邻扇区所使用的子带，从而弱用户u将不会观测到来自用于这些扇区的基站的干扰。因此，限制重用可以直接改进单个弱用户u的SINR。
在反向链路上，弱用户u可能观测到来自相邻扇区内的用户的高扇区间干扰，其中所述扇区位于其重用集合内。可以为弱用户u分配未被这些相邻扇区所使用的子带，从而弱用户u将不会观测到来自这些扇区内的用户的干扰。弱用户u也可能是对于相邻扇区内的用户的强干扰源。典型地，弱用户u以高功率电平进行发送，以便在其服务扇区x处提高其接收SINR。高发送功率会引起对相邻扇区内的所有用户的更大干扰。通过将弱用户u限制在未被重用集合内的相邻扇区使用的子带，弱用户u将不会对这些扇区内的用户造成干扰。
当在系统上应用限制重用时，即便不能识别对于弱用户u的强干扰源，弱用户u也可以从反向链路上更低的扇区间干扰中受益。在其重用集合中包含扇区x的相邻扇区内的弱用户可能是对于扇区x内的弱用户u以及其他用户的强干扰源。可以为这些强干扰源分配未被扇区x使用的子带，从而这些强干扰源将不会对扇区x内的用户造成干扰。因此，即使用户u不能对强干扰源进行识别，用户u也可能不会观测到来自这些强干扰源的扇区间干扰。总之，限制重用改善了所有弱用户的SINR。
对于前向和反向链路，限制重用可以避免或者减少由弱用户所观测到的来自强干扰源的干扰，由此改善了弱用户的SINR。限制重用可以减少系统中多个用户之间SINR的差异。因此，可以为系统实现改进的通信覆盖范围以及更高的总系统容量。
图8示出了用于通过限制重用将子带分配给扇区内的用户的处理800的流程图。可以由/为每个扇区执行处理800。首先，识别对于扇区内的每个用户的强“干扰实体”(如果存在的话)(方框812)。对于给定用户u的强干扰实体可以是(1)对用户u造成高干扰的强干扰源，和/或(2)观测到来自用户u或者由用户u引起的高干扰的强受干扰者。因此，对于用户u的强干扰实体可以是(1)在前向链路上对用户u造成高干扰的基站，(2)在反向链路上对用户u造成高干扰的另一个用户，(3)在反向链路上观测到来自用户u的高干扰的基站，(4)在前向链路上观测到来自用户u的服务基站的高干扰的另一个用户，或者(5)寻求减轻与用户u的干扰的某些其它实体。例如，可以基于用户对不同扇区所测量的接收导频功率、不同扇区对用户所测量的接收导频功率等，对强干扰实体进行识别。如上所述，可以将对于每个用户的强干扰实体包括在用户的重用集合中。在任何情况下，为具有至少一个强干扰实体的每个用户确定受限可用集合(方框814)。可以通过对用于用户的服务扇区的可用集合与用于每个强干扰实体的禁用集合执行交集运算，获得用于每个用户的受限集合，或者Ux-y...＝Ux⌒Fy...。为具有至少一个强干扰实体的每个用户分配为该用户所确定的受限集合内的子带(方框816)。为不具有强干扰实体的每个用户分配用于该扇区的可用集合内的剩余子带(方框818)。然后，处理结束。
处理800示出了首先将子带分配给具有至少一个强干扰实体的弱用户，随后将剩余子带分配给强用户。通常，可以用任何次序为弱和强用户分配子带。例如，可以基于用户的优先级来为用户分配子带，其中，可以根据例如用户所实现的SINR、用户所支持的数据速率、有效载荷大小、将发送的数据类型、用户已经历的延迟量、故障率、最大可用发送功率、所提供的数据服务类型等各种因素来确定所述优先级。所述各种因素可被给予适当的权重，并且可被用于对用户区分优先次序。随后，可以基于用户的优先级来为其分配子带。
在可为预定时间间隔的每个调度间隔中，可以由扇区执行处理800。每个扇区可以(例如，向所有用户或者仅向被分配了不同子带的用户)发送信令，以便指示被分配给每个用户的子带。(1)只要当扇区内的用户发生变化时(例如，如果添加新的用户或者移除当前用户)、(2)只要当用户的信道状况发生改变时(例如，只要当用于用户的重用集合发生改变时)或者(3)在任何时间和/或由于任何触发标准，也可以执行处理800。在任何给定时刻处，不是所有子带都可用于进行调度，例如，一些子带可能已经用于重传或者某些其它目的。
禁用集合表示用于支持限制重用的开销。由于扇区x不使用禁用集合Fx中的子带，所以可将可被扇区x使用的所有子带的比例给定为|Ux|/|Ω|＝(|Ω|-|Fx|)/|Ω|，其也是对于扇区x的有效重用因子，其中，|Ux|代表集合Ux的大小。为了减少用于限制重用的开销量，可以将禁用集合定义为尽可能地小。然而，受限集合的大小取决于禁用集合的大小。因此，可以基于对弱用户所期望的需求以及可能的其它因子来对禁用集合进行定义。
可以用各种方式定义可用和禁用集合。在一个实施例中，基于为系统计划的全局频率对可用和禁用集合进行定义，并且可用和禁用集合保持静态。每个扇区被分配可用集合和禁用集合，形成如上所述的受限集合，然后使用可用和受限集合。由于每个扇区可以独立运作，所以该实施例简化了限制重用的实现，并且在相邻扇区之间不需要信令。在第二实施例中，可以基于扇区负载和可能的其它因素对可用和禁用集合进行动态定义。例如，用于每个扇区的禁用集合可以取决于相邻扇区内的弱用户的数量，该数量可能随着时间而改变。所指定的扇区或系统实体(例如，系统控制器130)可以对各个扇区的负载信息进行接收，对可用和禁用集合进行定义，并且将这些集合分配给扇区。该实施例能够基于用户分布而对系统资源进行更好的利用。在另一个实施例中，扇区可以发送扇区间消息，以便对可用和禁用集合进行协商。
限制重用可以支持切换，切换是指用户从当前服务基站向另一个被认为更好的基站的转移。可以根据需要进行切换，以便为扇区覆盖范围边缘处的用户(或者“扇区-边缘”用户)维持良好的信道状况。一些传统系统(例如时分多址(TDMA)系统)支持“硬”切换，其中，用户首先从当前服务基站断开，然后转换到新的服务基站。码分多址(CDMA)系统支持“软”和“更软”切换，其允许用户同时与多个小区(对于软切换)或者多个扇区(对于更软切换)进行通信。软和更软切换可以提供对快衰落的额外缓解。
限制重用可以减少对于扇区边缘用户的干扰，这些用户是进行切换的良好候选。限制重用还可以支持硬、软和更软切换。可以为扇区x内的扇区边缘用户u分配受限集合Ux-y中的子带，其不会受到来自相邻扇区y的干扰。扇区边缘用户u还可以经由受限集合Uy-x中的子带与扇区y进行通信，其不会受到来自扇区x的干扰。由于受限集合Ux-y和Uy-x是不相交的，所以用户u可以同时与扇区x和扇区y进行通信(并且没有来自两个扇区内的强干扰源的干扰)以实现软或更软切换。用户u还可以执行从扇区x到扇区y的硬切换。由于受限集合Ux-y和Uy-x分别不具有来自扇区y和扇区x的强干扰源，所以当用户u从扇区x切换到扇区y时，用户u的接收SINR可以不非常突然地变化，从而可以确保平滑切换。
可以或者可以不与限制重用相结合地使用功率控制。功率控制对用于数据传输的发送功率进行调整，使得传输的接收SINR被维持在目标SINR，其可以进而被调整以便实现例如1％分组差错率(PER)的特定性能级别。可以使用功率控制来对用于给定数据速率的发送功率量进行调整，使得干扰被最小化。对于某些(例如固定速率)传输使用功率控制，而对于其它(例如可变速率)传输则省略功率控制。可以为可变速率传输(例如混合自动重传(H-ARQ)，其是在正确解码分组之前对每个分组的附加冗余信息进行的连续传输)使用全发送功率，以便对于给定信道状况实现可能的最高速率。
在限制重用的上述实施例中，每个扇区与一个可用集合和一个禁用集合相关联。下文描述了某些其它限制重用的实施例。
在限制重用的另一个实施例中，为每个扇区x分配非受限可用子带集合Ux和“限用”子带集合Lx。非受限可用集合包含可被分配给扇区内的任何用户的子带。限用集合包含具有例如较低发送功率限值等特定使用约束的子带。可以用上文针对集合Ux和Fx所描述的方式分别形成集合Ux和Lx。
每个扇区x可以在考虑到用户信道状况的情况下分配集合Ux和Lx内的子带，从而可以对所有用户实现良好的性能。可以将集合Ux中的子带分配给扇区x内的任何用户。可以为扇区x内的弱用户分配受限集合内的子带，该受限集合为(1)当观测到来自相邻扇区y的高干扰时的受限集合Ux-y＝Ux⌒Ly，(2)当观测到来自相邻扇区z的高干扰时的受限集合Ux-z＝Ux⌒Lz，或者(3)当观测到来自相邻扇区y和z的高干扰时的受限集合Ux-yz＝Ux⌒Ly⌒Lz。可以为扇区x内的强用户分配Lx内的子带。
扇区x内的强用户v具有对于其服务扇区x的良好信号质量度量，并且可以被分配限用集合Lx内的子带。在前向链路上，扇区x可以以对应于集合Lx的较低功率限值或低于该较低功率限值向强用户v进行发送。在反向链路上，强用户v可以以较低功率限值或低于该较低功率限值向服务扇区x进行发送。由于强用户v对于扇区x所获得的良好信号质量度量，所以即使是较低的发送功率，也可以在前向和反向链路上对于强用户v实现良好的性能。
典型地，强用户v对于相邻扇区具有较差信号质量度量。在前向链路上，扇区x为强用户v所使用的较低发送功率导致对相邻扇区内用户的低(典型地，可容许的)级别的干扰。在反向链路上，强用户v所使用的较低发送功率加上相邻扇区的较低信道增益将会导致对相邻扇区内用户的低(典型地，可容许的)级别的干扰。
在限制重用的另一个实施例中，每个重用集合与可以用于重用集合的子带集合的分类列表相关联。由于频率设计限制，某些受限集合的带宽可能非常小，例如对应于重用集合(1，2，3)的受限集合U1-23。假定用户u观测到来自扇区2和扇区3的高干扰，并且向用户u分配重用集合(1，2，3)。虽然由于干扰的减少，用户u将获得更高的SINR，但是由于被限制到较小的受限集合U1-23而导致的带宽损失在用户u可实现的吞吐量方面可能是有害的。因此，对于重用集合(1，2，3)内的用户，可以定义具有递减性能的子带集合的分类列表，例如，(U1-23，[U1-2，U1-3]，U1)，其中，方括号内的子带集合具有相等的性能。随后，如果需要的话，重用集合(1，2，3)内的用户可以通过使用与重用集合(1，2，3)相关联的分类列表中的附加子带集合，来使用更大的带宽。对于重用集合(1，2)中的用户，分类列表可以是(U1-2，U1，U1-3，U1-23)。对于重用集合(1)中的用户，分类列表可以是(U1，[U1-2，U1-3]，U1-23)。可以对用于每个重用集合的分类列表进行定义，以便(1)减少由重用集合中的用户所观测到的干扰量，和/或(2)减少由重用集合中的用户所造成的干扰量。
在限制重用的另一个实施例中，为每个扇区x分配多个(M个)可用集合和多个(例如，M个)禁用集合。可用集合的数量可以等于或者可以不等于禁用集合的数量。作为实例，可以形成多(M)对可用和禁用集合，其中，形成每对中的可用集合Ux和禁用集合Fx，使得将所有N个子带中的每一个子带仅包括在集合Ux或者集合Fx内，例如，Ω＝UxFx，其中“”代表并集运算。然而，通常，可以用各种方式形成M个可用集合和M个禁用集合。
例如，可以形成M个可用集合，使得它们是最大可用集合的接连较小的子集。从而，每个扇区可以基于其负载使用最小可能的可用集合。当对扇区进行部分加载时，这可以减少对相邻扇区的总干扰。这还可以增加由相邻扇区所观测到的干扰中的偏差，其可被用于改进总体系统性能。
可以形成M个禁用集合，使得它们不重叠。典型地，每个扇区内的弱用户的数量和他们的数据需求事先未知。每个扇区可以使用支持其弱用户所需的与用于相邻扇区的禁用集合一样多的禁用集合。例如，扇区x可以使用比扇区y更多的禁用集合中的子带，以便将更高的数据速率提供给扇区x内观测到来自扇区y的高干扰的一个或多个弱用户，或者支持更多的这种弱用户。扇区可以对禁用集合的使用进行协调。
通常，可以为每个扇区分配任意数量的非受限可用子带集合以及任意数量的“受约束”子带集合。受约束子带集合可以是禁用子带集合或者限用子带集合。作为实例，可以为扇区分配多个受约束子带集合。一个受约束子带集合可以是禁用子带集合，并且剩余的受约束子带集合可以具有不同的发送功率限值，并且可被分配到不同层的强用户。作为另一个实例，可以为扇区分配多个受约束子带集合，其中，每个受约束子带集合可以具有不同的发送功率限值(即，没有禁用集合)。通过为每个扇区使用多个可用和/或受约束集合，可以对不同扇区内的弱用户提供更好的子带匹配。
为清楚起见，已经针对具有多个3-扇区小区的系统描述了限制重用。通常，可以通过任何重用模式来使用限制重用。对于K-扇区/小区重用模式，可以对用于每个扇区/小区的禁用集合进行定义，使得其与用于其它K-1个扇区/小区中每一个的禁用集合重叠，并且可以与其它禁用集合的不同组合重叠。每个扇区/小区可以基于其可用集合和用于相邻扇区的禁用集合，形成用于不同相邻扇区的不同受限集合。随后，每个扇区/小区可以如上所述使用可用和受限集合。
还可以针对OFDMA系统描述限制重用。限制重用也可以用于TDMA系统、频分多址(FDMA)系统、CDMA系统、多载波CDMA系统、正交频分多址(OFDMA)系统等。TDMA系统使用时分复用(TDM)，并且通过在不同时间间隔内进行发送来使不同用户的传输正交化。FDMA系统使用频分复用(FDM)，并且通过在不同频率信道或子带内进行发送来使不同用户的传输正交化。通常，可以把将被重用的系统资源(例如，频率子带/信道、时隙等)分割成多个可用和禁用集合。如上所述，用于相邻扇区/小区的禁用集合相互重叠。如上所述，每个扇区可以基于其可用集合和用于相邻扇区/小区的禁用集合来形成受限集合。
限制重用可以用于全球移动通信系统(GSM)系统。GSM系统可以运行在一个或多个频带中。每个频带覆盖特定的频率范围，并被分割成多个200kHz的射频(RF)信道。通过专用ARFCN(绝对射频信道号)对每个RF信道进行标识。例如，GSM 900频带覆盖ARFCN1至124，GSM 1800频带覆盖ARFCN 512至855，并且GSM 1900频带覆盖ARFCN 512至810。通常，每个GSM小区被分配一个RF信道集合，并且仅在所分配的RF信道上进行发送。为了减少小区间干扰，通常为彼此靠近的GSM小区分配不同的RF信道集合，使得用于相邻小区的传输不互相干扰。典型地，GSM使用大于1的重用因子(例如，K＝7)。
对于GSM系统，限制重用可被用于改进效率并且减少扇区间干扰。可以使用用于GSM系统的可用RF信道，来形成K对可用和禁用集合(例如，K＝7)，并且可以为每个GSM小区分配K个集合对中的一个。随后，每个GSM小区可以将其可用集合内的RF信道分配给小区内的用户，并且将其受限集合内的RF信道分配给弱用户。限制重用使得每个GSM小区能够使用更大比例的可用RF信道，并且可以获得更接近于1的重用因子。
限制重用还可以用于为数据传输使用多个“载波”的多载波通信系统。每个载波是可独立调制有数据的正弦信号，并且与特定的带宽相关联。一种该系统为具有多个1.23MHz载波的多载波IS-856系统(也被称为3x-DO(仅数据))。可以允许系统中的每个扇区/小区使用所有载波或者仅使用载波的子集。可以禁止扇区/小区使用给定的载波，以避免在该载波上造成干扰，这可以使得使用该载波的其它扇区/小区观测到更少的(或者观测不到)干扰、实现更高的SINR并且获得更好的性能。可选地，可以约束扇区/小区在给定载波上使用较低的发送功率限值，以减少在该载波上的干扰。对于每个扇区，可以静态或者动态地分配受约束(禁用或者限用)的载波。
每个扇区可以为其用户分配其可用载波。每个扇区还可以用避免对于每个用户的强干扰源/受干扰者的方式来为该用户分配载波。例如，如果多个可用载波是可用的，那么可以为用户分配具有对用户较少干扰的多个载波中的一个(例如，未被用户的强干扰源所使用的载波)。
利用限制重用的数据发送和接收处理取决于系统设计。为清楚起见，下文对跳频OFDMA系统中的示例性发送和接收实体进行说明，该跳频OFDMA系统作为对于每个扇区具有一对可用和禁用子带集合的限制重用实施例。
图9示出了发送实体110x的实施例的框图，其可以是基站或终端的发送部分。在发送实体110x内，编码器/调制器914从用于给定用户u的数据源912接收业务/分组数据、基于为用户u所选择的编码和调制方案对数据进行处理(例如，编码、交织和调制)以及提供数据符号，其为对数据的调制符号。每个调制符号是与所选调制方案的信号星座图中的点相对应的复数值。符号-子带映射单元916将用户u的数据符号提供到由FH控制所确定的合适的子带上，其中由FH发生器940基于被分配给用户u的业务信道生成该FH控制。可以用查找表、伪随机数(PN)发生器等实现FH发生器940。映射单元916还在用于导频传输的子带上提供导频符号以及对于未用于导频或数据传输的每个子带提供零信号值。对于每个OFDM符号周期，映射单元916为所有N个子带提供N个发送符号，其中，每个发送符号可以是数据符号、导频符号或者零信号值。
对于每个OFDM符号周期，OFDM调制器920接收N个发送符号，并且生成相应的OFDM符号。典型地，OFDM调制器920包括逆快速傅里叶变换(IFFT)单元和循环嵌缀发生器。对于每个OFDM符号周期，IFFT单元使用N点逆FFT将N个发送符号变换到时域，以便获得“变换后的”符号，其包含N个时域码片。每个码片是将要在一个码片周期内发送的复数值。随后，循环前缀发生器对每个变换后的符号的一部分进行重复，以便形成包含N+C个码片的OFDM符号，其中，C是正在被重复的码片数量。通常，将所重复的部分称为循环前缀，并且将其用于抵制由频率选择性衰落造成的符号间干扰(ISI)。OFDM符号周期对应于一个OFDM符号的持续时间，其为N+C个码片周期。OFDM调制器920提供OFDM符号流。发射机单元(TMTR)922对OFDM符号流进行处理(例如，变换到模拟、滤波、放大和上变频)以便生成调制信号，从天线924发送调制信号。
控制器930指示在发送实体110x处的操作。存储器单元932为控制器930所使用的程序代码和数据提供存储。
图10示出了接收实体120x的实施例的框图，其可以是基站或者终端的接收部分。通过天线1012对由一个或多个发送实体发送的一个或多个调制信号进行接收，所接收的信号被提供给接收机单元(RCVR)并且被RCVR处理以便获得采样。对于一个OFDM符号周期的采样集合表示一个接收OFDM符号。OFDM解调器(Demod)1016对采样进行处理，并且提供接收符号，其为对由发送实体所发送的发送符号的噪声估计。典型地，OFDM解调器1016包括循环前缀移除单元和FFT单元。循环前缀移除单元移除每个接收OFDM符号内的循环前缀，以便获得所接收的变换后符号。FFT单元利用N点FFT将每个所接收的变换后符号变换到频域，以便获得对应于N个子带的N个接收符号。对于每个OFDM符号周期，子带-符号解映射单元1018获得N个接收符号，并且提供对应于被分配给用户u的子带的接收符号。通过由FH发生器1040基于被分配给用户u的业务信道所生成的FH控制来确定这些子带。解调器/解码器1020对用于用户u的接收符号进行处理(例如，解调、解交织和解码)，并且将解码后的数据提供给数据宿1022以进行存储。
控制器1030指示在接收实体120x处的操作。存储器单元1032为控制器1030所使用的程序代码和数据提供存储。
对于限制重用，每个扇区(或者系统中的调度器)为数据传输选择用户，对所选用户的强干扰源/受干扰者进行识别，基于每个所选择用户的强干扰源/受干扰者(如果存在的话)为该用户确定可用或受限集合，并且将来自适当集合的子带分配给(或者将业务信道分配给)所选择的用户。随后，例如，每个扇区经由空中信令向每个用户提供为其分配的业务信道。随后，用于每个用户的发送和接收实体进行恰当处理，以便在由被分配的业务信道所指示的子带上发送和接收数据。
可以通过各种方式实现本文所描述的限制重用技术。例如，可以用硬件、软件或者其组合来实现这些技术。对于硬件实现，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它被设计为实现本文所述功能的电子单元或者其组合内实现处理单元，该处理单元用于识别强干扰源/受干扰者、确定受限集合、分配子带、处理发送或接收的数据以及执行与限制重用相关的其它功能。
对于软件实现，可以用执行本文所述功能的模块(例如，程序、函数等)来实现限制重用技术。软件代码可被存储在存储器单元(例如，图9中的存储器单元932或图10中的存储器单元1032)中，并且由处理器(例如，图9中的控制器930或图10中的1030)执行。可以在处理器内部或者处理器外部实现存储器单元。
反馈 在一个实施例中，对于所有重用集合，基站内的调度器大约每隔5毫秒便需要来自终端的CQI信息，以便确定用哪个重用集合对给定终端进行调度。这意味着大量的反馈。为了使这种反馈最少化，在当前设计中，终端每几百毫秒将(缓慢)连接层消息反馈回基站一次，其指示所有重用集合的VCQI(平均CQI)。随后，基站以分组为基础对分组上的所有重用集合的CQI进行计算，并且对适当重用集合内的终端进行动态调度。
多输入多输出(MIMO)系统将多个天线用于进行发送和接收。MIMO系统相比单输入单输出(SISO)系统的优点是由于MIMO系统在发射机处具有M个天线并且在接收机处具有M个天线，所以MIMO系统产生“足够的”多径。
对于MIMO用户，其存在的问题在于当使用当前设计时，不能对于所有重用集合重构CQI。解决方案(1)对于多码字MIMO用户，我们提出MIMO VCQI连接层消息，其将使得基站以逐个分组为基础对所有重用集合的MIMO-CQI进行重构。这将能够实现动态调度(限制重用)增益。(2)对于单码字用户，可以通过改变CQI报告格式以及发送MIMO-VCQI连接层消息来获得动态限制重用。(3)对于单码字设计，可以通过发送MIMO-VCQI连接层消息2来获得准静态调度增益。
CQI值是对应于目标扇区而计算出的CQI值。比特的数量基于CQI报告模式和激活集合大小。如果激活集合大小是1并且CQI报告模式是SISO，那么CQI值是4个比特。如果激活集合大小大于1并且CQI报告模式是SISO，那么CQI值是3个比特。如果激活集合大小是1并且CQI报告模式是MCW-MIMO，那么CQI值是8个比特。如果激活集合大小大于1并且CQI报告模式是MCW-MIMO，那么CQI值是6个比特。
在当前设计中，SISO终端每5毫秒反馈回非限制重用集合(111)的CQI信息。终端还大约每几百毫秒发送所有重用集合的低带宽VCQI(平均CQI)连接层消息。基站可以使用该信息以逐个分组为基础对所有重用集合的CQI进行计算，并且对不同重用集合内的用户进行动态调度以便获得限制重用增益。
问题在于这种方案是否也可以支持MIMO用户？如果不可以，则如何能够实现对MIMO用户的动态调度(限制重用增益)？对于MIMO用户，当前VCQI反馈方案是不足以获得对MIMO用户的限制重用增益的。
对于MIMO多码字(MIMO-MCW)用户，如果将包含所有的层和重用集合的VCQI在内的MIMO-VCQI连接层消息从终端发送到基站，那么动态限制重用增益将是可实现的。
对于MIMO单码字(MIMO-SCW)用户，如果(a)CQI反馈格式从(6比特CQI+2比特秩(rank))变化到(对于每个可能秩的4比特CQI)，并且(b)将包含所有的秩和重用集合的VCQI在内的MIMO-VCQI连接层消息从终端发送到基站，那么动态限制重用增益将是可实现的。CQI的格式变化导致(111)重用集合用户的性能损失，以及与(非111)重用集合用户的限制重用增益的折衷。
对于MIMO-SCW用户，如果将包含每个重用集合的最优VCQI+秩在内的MIMO-VCQI连接层消息从终端发送到基站，那么(准静态)限制重用将是具有优势的。
MIMO-CQI测量 定义下列量 M空间复用层 H(k)在音调k处的MR×MT MIMO信道矩阵 P(k)在音调k处的MT×M空间映射矩阵 σ2(111)重用集合的噪声+干扰功率 ε2(非111)重用集合的噪声+干扰功率 Es发送符号能量。
假定进行M层传输，将(111)重用集合的CQI计算为 其中，N是OFDM音调的数量并且是对应于MMSE接收机的，对于第一层 对于σ2≥ε2，可以写出下列不等式(稍后将容易地得出) 如果满足至少一个下列条件，就将观测到等式 矩阵H(k)P(k)具有条件数κ(H(k)P(k))＝1 σ2＝ε2 在下列条件下，不等式可以变成松散不等式(loose-inequality) σ2≥1且ε2＜＜σ2，并且对应于大条件数κ[H(k)P(k)]。
对于SCW设计，对于(111)重用集合，每5毫秒反馈6比特
和2比特秩(M)。对于MCW设计，对于(111)重用集合，在第一个5毫秒反馈[CQI1(σ2，Es)，CQI2(σ2，Es)]对，并且在第二个5毫秒反馈[CQI3(σ2，Es)，CQI4(σ2，Es)]对。每个CQI为4比特宽。
由于理解对于SCW和MCW，CQI的意义是不同的，所以符号CQIM(σ2)减少了对“Es”项的依赖性。
在当前设计中，VCQI报告是包含所有重用集合的平均CQI(假定进行1层传输)的连接层消息，每几百毫秒对其进行发送。用VCQI1(ε2)表示(非111)重用集合的1层平均CQI，并且用VCQI1(σ2)表示(111)重用集合的1层平均CQI。
RL消息的最小分组大小是168比特。这对VCQI消息的大小施加了限制。可以计算出每个重用集合对于VCQI报告所允许的最大比特数量是17比特，并且对于限制重用-3(例如，ASBR-3)，每个重用集合对于VCQI报告所允许的最大比特数量是9比特。这是因为对于限制重用-3，VCQI报告应该包括关于5个重用集合的信息，而对于限制重用-2(例如，ASBR-2)，VCQI报告应该仅包括关于4个重用集合的信息。
非常低几何量的用户和非常高几何量的用户是热限的(thermallimited)，因此获得更少的限制重用增益。对于具有在VCQI1(σ2)∈[3，20]dB范围之间几何量的用户，50％的用户观测到VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)≥3dB的增益，30％的用户观测到VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)≥5dB的增益，并且10％的用户观测到VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)≥10dB的增益。
SISO-VCQI报告 图11是用于限制重用-2的SISO-CSQI报告 我们可以将(非111)重用集合的CQI估计为 第二个近似值的得出基于其中，g2是所有接收天线上的平均信道功率。由于通过4天线接收分集，所以这是良好的近似值，信道在频域上看起来是平滑的。从而 可以将估计误差写为 其中，最后一个不等式是从不等式(4)中得出的。
对于MCW设计，由于具有7PF的MCW设计所需的CQI粒度(granularity)是2dB，所以我们需要ΔM≤2dB。
现在绘制Δ4的CDF，假定平坦衰落信道并且σ2＝1、Es＝1/4，这导致VCQI1(σ2)＝0dB。假定进行4层传输，将Δ4的分布估算为VCQI1(ε2)＝{5，10，15，20}dB。
图14是用于限制重用-2的MIMO-VCQI报告 通过使用MIMO-VCQI报告来改进对(非111)重用集合的CQIM(ε2)估计。
图12是基于VCQI1(σ2)＝0dB和VCQI1(ε2)＝{5，10，15，20}dB的Δ4的CDF。
可以看出当VCQI1(ε2)≤5dB时，对于90％的用户具有Δ≤2dB。然而，对于VCQI1(ε2)＞5dB，对于较大比例的用户具有Δ＞2dB。这告诉我们对于VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)＞5dB的(非111)重用集合的CQI估计可能是不可靠的并且是过激的(overly aggressive)。通过对速率预测使用该CQI估计将导致过激的PF预测，其导致后续的编码器终止统计或者分组错误。由于MCW设计大多发送4层，所以在层1上的过激的PF预测将导致对于其它层的高等待时间解码。
从下述的散点图中可以看出，ΔM＞2dB的用户的信道具有高条件数(坏条件矩阵)，其中该散点图示出了对于VCQI1(ε2)＝10dB和VCQI1(σ2)＝0dB在信道条件数和ΔM之间的关系。由于对于宽带5MHz信道，信道矩阵的条件数应该由于多径而较大地改进，所以我们的结果是最不利的。这应该改进CQI估计性能。
图13是在假定平坦衰落信道的情况下条件数与估计误差的比较(对于VCQI1(ε2)＝10dB和VCQI1(σ2)＝0dB)。
如附图中所示，对于3层、2层和1层传输，信道条件数逐渐提高，这导致这些层逐渐改进的性能。换言之，Δ1≤Δ2≤Δ3≤Δ4。
对于VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)＞5dB，Δ4可能是不可靠的并且是过激的。
对于VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)＜10dB，对于90％的用户，Δ3≤2dB。
如果VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)＜20dB，对于90％的用户，Δ2≤2dB。
由于Δ≥0dB并且Δ随着等价信道本征值扩展和VCQI1(ε2)-VCQI1(σ2)间隔的增加而增加，所以可以潜在地将补偿δ(λ，σ2，ε2)应用于CQI估计。
可以从层1、2、3和4的快速CQI报告中获得对本征值扩展的粗略测量。随后，可以潜在地具有经由仿真而获得的查找表，以便读出补偿值δ(λ，σ2，ε2)。此外，如果在用于多个分组的给定重用集合内对用户进行调度，那么可以基于前几个分组的解码器终止统计对补偿进行调节。
图12示出了用于限制重用-2的MISO-VCQI报告，其包括所有的层1、2、3、4的所有端口集合的平均CQI。然而，如前所述，仅对于重用集合(111)才产生CQI报告。
可以将非111重用集合的M层CQI估计为 可以将估计误差写为 因此，这是相对于使用SISO-VCQI消息所获得的CQI估计误差的改进。绘制ΔMMIMO的CDF，假定具有VCQI1(σ2)＝0dB和VCQI1(ε2)＝{5，10，15，20}dB的平坦衰落信道。
图15是在假定平坦衰落信道的情况下对于平坦衰落信道VCQI1(σ2)＝0dB和VCQI1(ε2)＝{5，10，15，20}dB的Δ4MIMO的CDF。
可以看出对于VCQI1(ε2)≤15dB，对于90％的用户具有Δ4MIMO ≤2dB，这是对使用SISO-VCQI消息情况的较大改进。由于对于3层、2层和1层传输，信道条件数逐渐增加，所以应该看出对于这些层的逐渐改进的性能。换言之，Δ1MIMO≤Δ2MIMO ≤Δ3MIMO≤Δ4MIMO。对于M＝3层传输，仿真结果显示即使对于VCQI1(ε2)＞20dB，对于90％的用户也具有Δ3MIMO≤2dB。
图16是用于限制重用-3的MIMO-VCQI报告。
如前所述，对于限制重用-3，每个重用集合对于VCQI报告所允许的最大比特数量是9个比特。这时因为对于限制重用-3，VCQI报告应该包括关于5个重用集合的信息，而对于限制重用-2，VCQI报告应该仅包括关于4个重用集合的信息。从而，在限制重用-3中，由于在VCQI消息中所缺少的空间，VCQI消息可以仅包含层1和层4的VCQI消息。
用于SCW-MIMO的动态限制重用 如前所述，在SCW设计中，对于(111)重用集合，CQI报告仅包括2比特秩(M)和6比特CQIM(σ2)。由于CQIR(σ2)，R≠M不可用，我们不能对CQIR(σ2)，R≠M进行估计。换言之，缺点在于对于其它秩不能够仅对(非111)重用集合的CQI进行估计。此外，由于具有32PF，所以对于SCW，所需要的CQI量化是0.5dB。因此，需要改进非111重用集合的CQI估计误差，以便使由于非111重用集合内的过激速率预测所引起的容量损失最小化。
基于上述观测和在第2节中所获得的观点，可以得出 如果能够采用如图4中所示的MIMO-VCQI报告，那么对于SCW的动态限制重用将是可实现的。VCQIM(σ2)的意义与MCW的情况不同。在SCW中，对于(111)重用集合，VCQIM(σ2)对应于秩M传输的平均CQI。
(111)重用集合的CQI报告现在变成对于4个秩中的每一个的4比特CQI信息，即CQIM(σ2)，M＝{1，2，3，4}，而不是对于(111)重用集合的2比特秩(M)和6比特CQIM(σ2)。由于我们仅具有4比特CQI而不是6比特CQI，所以缺点在于(a)由于粗CQI反馈(4比特而不是6比特)所造成的对于(111)重用集合内剩余用户的可能的1.5dB性能损失；以及(b)由于CQI反馈现在跨越10毫秒而不是5毫秒所造成的低多普勒容限。另一方面，益处在于现在可以在发射机处进行秩和速率预测，并且其可以结合任何功率控制变化。
结论#2通过所有的秩的MIMO-VCQI报告和4比特CQI报告，可以实现SCW的动态限制重用增益。缺点在于由于4比特CQI报告的粗量化将导致(111)重用集合用户的性能损失。因此，必须将动态限制重用增益与上述性能损失进行折衷，以便确定是否期望用于SCW的动态限制重用。
图17示出了用于静态限制重用-2的MISO-VCQI(静态)报告和用于SCW设计的快速CQI报告。用于MCW的准静态限制重用的操作如下 从AT到AP的MIMO-VCQI报告包括对于所有重用集合的6比特CQI+2比特秩信息。
基于MIMO-VCQI(静态)报告，AP处的调度器随后对多个重用集合之一上的MIMO SCW用户进行调度。
在为MIMO SCW用户分配了专用重用集合之后，对于该特定的重用集合，产生6比特快速CQI+2比特秩报告。
当新的VCQI报告从AT到达AP时，可以重复上述处理。
本领域技术人员应当清楚，可以使用质量指示符而不是CQI并且可以使用向量化质量指示符VCQI。
提供了对所公开实施例的上述说明，以使本领域技术人员能够实现或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以将本文定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明并不旨在被限制于本文所示的实施例，而应给予与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。
权利要求
1.一种在单输入单输出(SISO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法，包括
发送非限制重用集合的质量指示符；以及
发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述质量指示符是CQI，并且所述向量化质量指示符是向量化CQI(VCQI)。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述非限制重用集合是集合(111)。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在第一时间段之后发送所述非限制重用集合的所述质量指示符，并且在第二时间段之后发送所述向量化质量指示符，所述第二时间段比所述第一时间段长。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一时间段大约为5毫秒，并且所述第二时间段大约为100毫秒。
6.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述向量化质量指示符和所述非限制重用集合的所述质量指示符，计算所有重用集合的质量指示符。
7.如权利要求6所述的方法，还包括基于所述质量指示符、所述向量化质量指示符以及所有重用集合的所述质量指示符，对重用集合内的终端进行调度。
8.一种在多码字(MCW)多输入多输出(MIMO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法，包括
发送非限制重用集合的质量指示符；以及
对于所有的层，发送除了所述非限制重用集合以外的至少两个重用集合的向量化质量指示符。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述质量指示符是CQI，并且所述向量化质量指示符是向量化CQI(VCQI)。
10.如权利要求8所述的方法，其中，在第一时间段之后发送所述非限制重用集合的所述质量指示符，并且在第二时间段之后发送所述向量化质量指示符，所述第二时间段比所述第一时间段长。
11.如权利要求8所述的方法，还包括基于所述向量化质量指示符和所述非限制重用集合的所述质量指示符，计算所有重用集合的质量指示符。
12.如权利要求11所述的方法，还包括基于所述质量指示符、所述向量化质量指示符以及所有重用集合的所述质量指示符，对重用集合内的终端进行调度。
13.一种在单码字(SCW)多输入多输出(MIMO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法，包括
发送非限制重用集合的质量指示符；以及
对于所有的层，发送所有重用集合中除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
14.如权利要求13所述的方法，其中，对于所述非限制重用集合，所述质量指示符包括用于秩的2个比特和用于CQI的6个比特。
15.如权利要求14所述的方法，其中，在第一时间段之后发送所述非限制重用集合的所述质量指示符，并且在第二时间段之后发送所述向量化质量指示符，所述第二时间段比所述第一时间段长。
16.如权利要求14所述的方法，还包括基于所述向量化质量指示符和所述非限制重用集合的所述质量指示符，计算所有重用集合的质量指示符。
17.如权利要求16所述的方法，还包括基于所述质量指示符、所述向量化质量指示符以及所有重用集合的所述质量指示符，对重用集合内的终端进行调度。
18.如权利要求13所述的方法，其中，对于所述非限制重用集合，所述质量指示符包括对应于每个秩的用于所述CQI的4个比特。
19.一种在单码字(SCW)多输入多输出(MIMO)系统中提供反馈以支持限制重用的方法，包括
对于每个层，以最优质量指示符发送重用集合的质量指示符；以及
对于所有的层，发送所有重用集合的向量化质量指示符。
20.如权利要求19所述的方法，其中，对于所述重用集合，所述质量指示符包括用于秩的2个比特和用于CQI的6个比特。
21.一种用于无线通信的装置，包括
用于发送非限制重用集合的质量指示符的模块；以及
用于发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符的模块。
22.一种用于无线通信的装置，包括控制器，该控制器用于
发送非限制重用集合的质量指示符；以及
发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
23.一种无线设备中的控制器，用于
发送非限制重用集合的质量指示符；以及
发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
24.一种可读介质，其体现一种用于无线通信的方法，该方法包括
发送非限制重用集合的质量指示符；以及
发送除了所述非限制重用集合以外的重用集合的向量化质量指示符。
全文摘要
基站内的调度器每隔5毫秒便需要来自终端的所有重用集合的CQI信息，以便确定用哪个重用集合对给定终端进行调度。对于MIMO用户，问题在于使用当前设计不能为所有重用集合重构CQI。解决方案(1)对于多码字MIMO用户，MIMO VCQI连接层消息使得基站能够以逐个分组为基础重构所有重用集合的MIMO-CQI。这将能够实现动态调度(限制重用)增益。(2)对于单码字用户，可以通过改变CQI报告格式并且发送MIMO-VCQI连接层消息来获得动态限制重用。(3)对于单码字设计，可以通过发送MIMO-VCQI连接层消息来获得准静态调度增益。
文档编号H04W72/08GK101120608SQ200580048262
公开日2008年2月6日 申请日期2005年12月22日 优先权日2004年12月22日
发明者H·桑帕斯, 季庭方 申请人:高通股份有限公司