CN101610518A - 基于中继的无线网络的资源管理和干扰抑制技术 - Google Patents

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Abstract

本文一般地描述了用于基于中继的网络的资源管理和干扰抑制技术的系统和方法的实施例。其他实施例可被描述和要求保护。

Description

基于中继的无线网络的资源管理和干扰抑制技术
发明领域
本申请涉及基于中继的无线蜂窝系统，并且更特别地，涉及在中继辅助的(relay-assisted)无线网络中的资源管理和同信道干扰的抑制。
背景
无线蜂窝系统的性能严重地受限于来自邻近基站的同信道干扰，尤其是当这些系统走向密集频率复用模式时。虽然利用密集频率复用可提高蜂窝系统的总体频谱效率，但小区边缘用户的性能严重地降低。应用各种干扰管理技术来提高小区边缘用户的性能，从用于小区边缘用户的分数频率复用(FFR)机制的设计，到协同发射波束成形技术，到使用多天线的接收机干扰抵消。
附图说明
采用示例的方式说明本发明，不受限于附图中各图，其中：
图1是根据一些实施例的基于中继的分数频率复用小区的示图；
图2是具有在该小区中实现的合作分数频率复用的小区示图；
图3是根据一些实施例使能合作分数频率复用的分层调度方案；
图4是说明具有通信节点、中继节点、合作者节点和目标节点的基于中继的无线网络环境的示图；
图5是根据一些实施例的干扰抑制系统的框图；
图6是根据一些实施例使用图2的干扰抑制系统的无线邻域(wirelessneighborhood)的示图；
图7是根据一些实施例示出图2干扰抑制系统的同信道干扰避免的流程图；
图8是根据一些实施例的图2干扰抑制系统传输随机化的流程图；以及
图9是在基于中继的无线网络环境中提供资源管理和干扰抑制的方法流程图。
详细描述
在此描述在基于中继的无线蜂窝网络中提供干扰抑制和资源管理的方法和系统的实施例。在以下描述中，阐述了许多特定细节，例如合作中继通信、基于中继的分数频率复用和基于中继的概率干扰抑制的联合使用的描述，以提供本发明实施例的透澈理解。然而相关领域的技术人员将意识到可以不使用一个或多个特定细节，或结合其他方法、组件、设备等来实施本发明。在其他的例子中，为了避免模糊本发明的观点，没有示出或详细描述众所周知的结构、设备或操作。
对于无线网络性能的一个限制是因为在无线信道中的衰落引起的随机波动而导致的差可靠性和覆盖。在基于中继的蜂窝无线网络中的合作下行链路通信技术使得多个中继站和可能一基站共同地向多个用户发射信息，使在分布式结构中多入多出(MIMO)益处的提取成为可能，包括合作多样性、合作复用和分布式阵列(即功率效率)的增益。这使得合作中继通信成为蜂窝无线网络中用于吞吐量、覆盖和可靠性提高的理想技术。
在本领域中增加无线网络中的吞吐量、容量和覆盖改善将是一个进步，特别是对于位于或邻近扇区区域边界或小区边缘的用户而言，扇区区域边界或小区边缘是因为基础收发机站和/或中继站天线配置和定位形成的，并且从而遭受由于低信号干扰噪声比情况而引起的差性能。在下行链路模式中，这些小区边缘用户的性能改善可以通过使用合作传输技术来实现，由此多个中继站和可能的基站共同地相互作用以分享它们的天线，从而以合作多样性、合作复用和分布式阵列增益的形式提取MIMO益处。可选地，在下行链路和上行链路模式中均可采用分数频率复用，以通过减少由于在许多重叠通信信道中给定频率的重复使用而引起的小区边缘干扰来提供无线网络改进。进一步地，可通过作为减少在无线网络中干扰的一种方法，仔细控制到小区边缘用户的传输的可能性使到小区边缘用户的传输随机化来提供无线网络改进。可以为改善无线网络性能提供基于中继的分数频率复用策略，它能支持在诸如基础收发机站和中继站这样的多个基础终端间使用概率干扰抑制技术的合作传输。中继和接入链路可在频率上和时间上分离。从而，在无线网络中的用户可享受干扰抑制、合作多样性和功率效率的联合益处。
现在参考附图，在图1中描述了根据一些实施例的基于中继的分数频率复用小区100的示意图。在一个实施例中，具有服务基站105的基于中继的分数频率复用小区100被六个中继站110、112、114、116、118和119围绕。在另一个实施例中，可使用三个中继站，然而总的来说，可在基于中继的分数频率复用小区100中任意位置放置任何数目的中继站。中继站发射和接收去往和来自服务基站105和/或去往其他中继站和/或去往移动站的信号，以改善到位于邻近基于中继的分数频率复用小区100边缘的区域中的移动站的通信质量。为了在中继站110、112、114、116、118和119处提供功率节省和最小化同信道干扰，中继站部署的一个考虑是使中继站覆盖区域不重叠。
取决于在小区100中的位置，给定移动站(MS)将与服务基站105或者一个或多个中继站110、112、114、116、118和119相关联。例如，在小区100中心的MS可能直接与服务基站105相连接，而在小区100边缘的MS可能与一个或多个中继站110、112、114、116、118和119相连接。进一步地，取决于MS的位置，可在无线电接入链路上采用不同的频谱复用策略，其中无线电接入链路可以在服务基站105和MS之间或在中继站110、112、114、116、118和119和MS之间，包括(i)通过服务基站105和中继站110、112、114、116、118和119其中之一的频谱复用，(ii)通过多个中继站110、112、114、116、118和119的频谱复用，和(iii)通过服务基站105和多个中继站110、112、114、116、118和119的频谱复用。
多跳中继和频谱复用技术考虑到吞吐量、容量和覆盖改善，但是应当管理由于服务基站105和中继站110、112、114、116、118和119在无线接入链路上同时传输而引起的结果干扰，以避免由于严重干扰问题引起的性能损失。在小区100边缘处的移动站可能遭受干扰问题。类似地，位于中继站110、112、114、116、118和119覆盖区域边缘的用户也可能遭受类似的干扰问题，该干扰问题不仅是由来自其他小区(即小区100外的所有小区)的同信道干扰引起的，还是由在小区100内——即服务基站105和/或中继站110、112、114、116、118和119——的MS引起的小区内干扰。为了解决该问题，关于小区100内给定的MS的复用因子(resue factor)不仅应当考虑它相对于服务基站105的地理位置，还应当考虑它相对于中继站110、112、114、116、118和119的位置来调整。
在图1中，根据频道区域120、130、140、150、160和170分配基于中继的小区100上的频率复用和信道分配方案。在分数频率复用小区100的中心处，服务基站105在由第二频道区域130围绕的第一频道120区域中操作。在该实施例中，使用第二频道区域130的目的是与第一频道区域120相比降低频率复用，从而减少由在该区域中的移动站所经历的同信道干扰，使得移动站能够接收在吞吐量、容量和覆盖方面更好的服务质量。在分数频率复用小区100中心处这种类型的频率复用通过在基于中继的分数频率复用小区100中心的具有变化复用度的两个信道之间分配资源，来向位于服务基站105附近的MS提供改善的通信。
中继站110和116在由第四频道150区域围绕的第三频道140区域中的小区100边缘附近操作，以向MS提供增强的通信，否则该MS将经历严重同信道干扰。在该实施例中，在由第五频道170区域围绕的第三频道140区域中操作的中继站112和118以及在由第六频道160围绕的第三频道140区域中操作的中继站114和119被类似地配置，以在小区100内提供分数频率复用(FFR)。中继站110、112、114、116、118和119可将相同的频道用于位于最接近每一个中继站的移动站，以最大化频率复用的频谱效率利益。进一步地，每一个中继站还能够将不同的频道用于在它们各自覆盖区域边缘的移动站。因此，与那些在频道区域140中的移动站相比，向频道区域150、160和170中的移动站提供较低的频率复用。在小区100的这些区域中降低频率复用减少了由移动站所经历的同信道干扰，从而增强了吞吐量、容量和覆盖。在另一方面，除了对位于中央信道区域周界线周围的信道区域应用的FFR外，还可以向与紧邻中继站的第三频道140相应的中央信道区域应用完全分数复用。
在一些实施例中，频道区域150、160和170的一个或多个可对应于相同的频道，意味着对在中继站110、112、114、116、118和119覆盖区域边缘的用户的中继站110、112、114、116、118和119间更紧密的频率复用。并且，在一些实施例中，频道区域120和140可对应于相同的频道，意味着对在高频率复用下服务的用户的服务基站105和中继站110、112、114、116、118和119间的更紧密的频率复用。最终，在一些实施例中，频道区域130、150、160和170中的一个或多个可对应于相同的频道，意味着对在较低频率复用下服务的用户的服务基站105和中继站110、112、114、116、118和119间的更紧密的频率复用。
在一些实施例中，位于小区100边缘的MS将在具有三个正交波段(或子信道集)的三个频率复用下被服务，以避免同信道干扰，这些正交波段被分配给中继站对，其中每一个中继站位于小区100相反侧，即如图1所示，则频道区域150、160和170将对应于三个分离的频带。在可选实施例中，两个的复用模式可应用于向在可选模式中的三个中继站的每一个提供两个子信道。在另一个实施例中，六个的复用模式可用于为每一个中继站提供它自己的频道，需要一共六个正交信道分配。
在图1所示的实施例中，位于紧邻服务基站105(在第一频道120内)的MS在复用1策略下被服务，位于近邻中继站110、112、114、116、118和119其中之一(在第三频道140内)的小区100边缘用户在复用1策略下被服务。可选地，对远离服务基站105(在第二频道区域130内)和任何中继站110和116(在第四频道150区域内)、112和118(在第五频道170区域内)以及114和119(在第六频道160内)的MS应用复用3策略，以确保这些MS的因频谱复用而导致的干扰损失最小化。
图2是具有产生合作FFR小区200的合作分数频率复用的在图1中图示的基于中继的分数频率复用小区100的示意图。出于在合作中继模式中实现成功的干扰管理以有益于在蜂窝系统中位于小区边缘或外围、通常经历差SINR条件的MS的目的，下行链路(DL)合作中继技术与基于中继的FFR概念相结合。产生的合作多样性和功率效率增益可导致小区边缘MS的显著性能增益；大致上可比得上由接收最大比合并(MRC)技术提供的增益。
在存在如图2所示的基于中继的FFR策略的情况下，为小区边缘MS包括DL合作中继支持意味着，可由多个基础终端(服务基站105和/或中继站110、112、114、116、118和119)通过使用诸如分布式空时编码(STC)、分布式波束形成、合作复用等合作中继技术的它们的同时传输，来服务在复用3区中(即在第二频道区域130、第四频道150区域、第六频道160或第五频道170区域内)的MS。
在图2中，应用合作中继技术以向具有差的信号与干扰加噪声比(SINR)的目标节点220提供增强的干扰管理能力。产生的合作多样性和功率效率增益导致目标节点220(例如蜂窝电话、个人数字助手(PDA)、便携式PC、手持计算机设备等形式的移动站)在性能上的显著提高。合作多样性由使用诸如分布式空时编码(STC)、分布式波束形成、合作复用等合作中继技术、提供同时或几乎同时传输的多个基础终端(中继站110、112、114、116、118和119，服务基站105等)产生。
基于中继的FFR和DL合作多样性的结合使得目标节点220能够连同合作中继的功率效率优点一起同时实现FFR和合作多样性的干扰抑制优点，对于合作FFR小区200边缘移动站被称为合作FFR(coop-FFR)。在一个实施例中，目标节点220在第五频道170和第六频道160中和/或在第五频道170和第六频道160之间的coop-FFR区域210中使用下行链路(DL)模式中的合作多样性操作。结果，目标节点220可从中继站118接收用于接收的分配的时频资源，同时将给邻近中继站119在相同时频资源上发射的选择以支持DL合作中继。
在复用3策略模式中coop-FFR和传统的基于中继的FFR的不同在于，在coop-FFR中合作FFR小区200边缘移动站可从两个或多个邻近基础终端(中继站110、112、114、116、118和119，服务基站105等)在相同的时间和频率区上接收同时的合作传输，而使用传统FFR这是不允许的。例如，当为诸如目标节点220这样的MS分配了用于来自基础终端的接收的特定时频资源时，也将给予邻近基础终端在相同时频资源上发射的选择以支持DL合作中继。因此，合作FFR小区200边缘移动站不仅避免了来自邻近基础终端的主要干扰，基础终端还被用于有利地实现合作多样性和功率效率增益。
下行链路数据由服务基站105发送，且所有中继站110、112、114、116、118和119能够接收该DL数据并学习服务基站105调度决定。并且，在基于正交频分多址(OFDMA)的资源分配的情况下，其中服务基站105在中继区域中正交地调度打算送给不同中继站110、112、114、116、118和119的数据，每个中继站能监听到其他中继站的数据和控制信息(MAP等)。因此，在调度合作中继传输所需的附加带宽的方面，预期合作的间接成本非常小。当在调度和调整DL合作中继传输的控制信息(例如附加MAP等)方面有一些附加间接成本时，可应用已知的纠正方法来最小化这样的成本。
图3是涉及通信发射节点、两个中继节点和通信接收节点的实现合作分数频率复用的分级调度和资源管理方案的实施例。在图4中说明了通信发射节点410、第一中继节点420、第二中继节点430和通信接收节点440或目标节点和合作者节点450的实施例。通信发射节点410可以是服务基站105，通信接收节点440可以是目标节点220，中继节点420和430可以是中继站110、112、114、116、118和119的任意两个，并且合作者节点450或邻居节点可以是移动站、用户站560(图5)或另一个基站或中继节点。为了支持DL合作中继和先进的基于中继的干扰管理策略，用于中继辅助的蜂窝网络的调度和资源管理技术的发展是必须的。在合作中继和coop-FFR方案中，要求多个中继站110、112、114、116、118和119的同时传输或服务基站105和一个或多个中继站110、112、114、116、118及119的同时传输，以便以协同的方式发射，使得它们发生在相同的时间/频率(TF)并且具有协同的MCS和选取的合作传输协议。
虽然在服务基站105处的集中调度可以完成该任务，但是由于在测距(ranging)、带宽要求和网络入口方面引起的复杂化它不是一个优选的方法。替代地，可使用两层分级(或者混合)调度方案。第一层是分布式调度，它以非合作方式服务移动站。第二层是集中调度，它服务受益于合作中继的MS(例如合作者节点450)的特定集合。尽管对于大多数MS的资源分配依赖于分布式调度，但关于能够受益于DL合作中继的MS的调度决定，通过基站的一些级别的基站集中协调是可能的。在该上下文中，中继站110、112、114、116、118和119使用分布式调度创建它们自己的调度，但是服务基站105可为中继站110、112、114、116、118和119下行链路传输创建特定的分配以实现有限的集中协调和分级调度。通知每个中继站110、112、114、116、118和119服务基站105的相关集中调度决定，使得它能在不是由服务基站105分配的时频资源上执行它的分布式调度。
实现coop-FFR的混合调度方案使用集中协调机制(在基站处的)将即将以中继辅助方式服务的所有用户分类为两组：(i)将被合作地服务的移动站，例如那些在复用3分配下位于中继站小区边缘的并由基站选取用于合作传输的移动站；(ii)将被非合作地服务的移动站，例如，1)那些非常接近特定中继站以使它们在复用1分配下的用户，和2)那些在复用3分配下位于中继站小区边缘的用户，但基站决定这些移动站不应当被合作地服务。
用户的这种分组可以基于诸如用户位置信息、信道质量指标(CQI)度量以及在基站和中继站处的通信量负载这样的标准得以执行，并且可以通过多个帧得以维持或在逐帧的基础上得以改变。
还应当通知中继站这些决定，使得每个中继站知道：(i)它将合作地服务哪个移动站，和它将非合作地服务哪个移动站，以及(ii)哪个时频(TF)区域已被分配用于合作传输，哪个TF区域将被用于非合作传输。
在被分配用于非合作传输的TF区域上，每个中继站可对它被指示非合作地服务的移动站集合执行分布式调度，并且基站不需要帮助对这些移动站的特定TF资源分配。
在被分配用于合作传输的TF区域上，基站的进一步地集中协调将是必须的以指定用户TF资源分配、合作传输方案和MCS选择，并且该信息应当被传送给各个中继站以插入它们的DL-MAP中。该方法将集中调度的使用限制为仅用于应当被合作地服务的移动站，剩下的移动站可以通过分布式调度得以服务。
用于实现coop-FFR方案的分级调度方案的一个例子在两跳中继辅助的DL通信设置的图3中示出。在该图中，在DL-MAP中的COOP-MAP携带与关于在合作中继协议下服务的移动站的基站集中调度决定有关的信息。在下一DL子帧中，中继站在它们自己的DL-MAP中包括COOP-MAP，还为在分布式调度下服务的移动站创建它们自己的分配。
回到图3中，通信发射节点410发射带有首部或前同步码312和包括基本信道(FCH)314的信息体的数据块310，以提供数据用户的基础数据服务、下行链路(DL)映射316、包括调度和调制编码方案信息的合作者映射(COOP-MAP)318、上行链路映射(UL-MAP)320、中继站1数据322、中继站2数据324和合作者数据326。放置在数据块310开始、用于帧同步的前同步码312包括补充数据，并且可包括数据块310处理信息。图4的第一中继节点420接收包括第一中继节点数据块首部332以及第一中继节点数据分组334和336的第一中继节点数据块330。
图4的第二中继节点430接收包括第一中继节点数据块首部342以及第一中继节点数据分组344和346的第二中继节点数据块340。发射数据块310，并且在第一DL子帧308中接收第一中继节点数据块330和第二中继节点数据块340。
在第二DL子帧348中，第一中继节点420向通信接收节点440(目标节点或用户站)发射具有第一中继节点前同步码352、第一中继节点基础信道354、第一中继节点DL MAP 356、第一中继节点COOP-MAP 358、第一中继节点UL-MAP 360、第一中继节点COOP-DATA 362和中继站1数据364的第一中继节点数据块350。类似地，在第二DL子帧348中，第二中继节点向通信接收节点440发射具有第二中继节点前同步码372、第二中继节点基础信道374、第二中继节点DL MAP 376、第二中继节点COOP-MAP 378、第二中继节点UL-MAP380、第二中继节点COOP-DATA 382和中继站2数据384的第二中继节点数据块370。来自第一中继节点420的COOP-MAP 358和COOP-DATA 362，以及来自第二中继节点430的COOP-MAP 378和COOP-DATA 382允许通信接收节点440(和在相同区域中被合作地服务的其他移动站)使用合作分数频率复用来通信。在一些实施例中，仅一个中继站可向在相同区域中被合作地服务的移动站发射整个COOP MAP，而两个中继站都可以发射COOP-DATA。
所讨论的分级调度和资源管理技术也可以应用于一般基于中继的蜂窝网络，以支持除合作中继以外的也需要基站集中协调的诸如串行干扰消除技术这样的传输技术。如以前一样，可为将不由任何先进合作中继或先进干扰管理技术服务的用户执行分布式调度。
通信接收节点440可使用根据使用诸如通用分组无线电系统(GPRS)、增强型数据率的全球演进(EDGE)或第三带无线(3G)这样的适当蜂窝标准的基于蜂窝的通信进行通信，虽然本实施例不受限于此。在另外的实施例中，可以采用其他无线通信标准，例如但不限于由电气和电子工程师协会(IEEE)802.11定义的通信、无线保真(Wi-Fi)和IEEE 802.16微波存取全球互通(WiMAX)系列标准。
在中继辅助的蜂窝系统中，由于有多个源的干扰干扰管理变得更复杂。例如在DL模式中，由移动站观察到的干扰可起因于(i)来自其他基站的同信道干扰，(ii)来自邻近基站小区中中继站的同信道干扰和(iii)来自其他基础终端(基站和/或中继站)的小区内干扰。由于将需要大量的协调来同时避免干扰和以有效方式利用TF资源，多个源引起的干扰使得难于以协作形式抑制干扰。并且，由于天线自由度(在MIMO-MUD中)和跟踪/抑制可能干扰所需的IC消除层(在SIC中)的数量巨大，使用诸如MIMO多用户检测(MUD)和/或串行干扰消除(SIC)技术这样的技术的干扰抑制方法的设计也更困难。进一步地，诸如合作中继这样的技术涉及在给定TF资源中多个基础终端的同时传输，增加了在相同TF处对其他传输的潜在干扰。在基于合作传输的干扰抑制方法遭遇到这样的困难的情况下，可结合随机化传输和概率干扰抑制技术的使用来使用coop-FFR方案。
在一个例子中，MS识别对在它至期望的基站或中继站的链路上的传输造成最大干扰的基站和中继站。该信息随同其他参数(例如信道质量指标、干扰测量、主要干扰者数目等)由移动站报告给它的中继站或基站，在报告给中继站的情况下，中继站将该信息中继给基站。该基站与其他基站共享引起最大干扰或引起超过给定信道阈值的干扰的基站和中继站标识和其他相关参数，其他基站又可向它们各自的中继站通知该信息。在该协调期间的最后，每个基站和中继站知道在哪个链路上它需要随机化传输，以及对于各种动作应当考虑哪个概率判定标准。将被随机化的链路集合由概率干扰抑制媒体接入控制(PIM-MAC)控制。对于各种动作的概率判定标准可基于由系统几何(system geometry)和移动站位置确定的平均SINR条件，以及服务质量(QoS)要求、通信量情况和用户优先级，因此在基站和中继站之间仅需要周期性更新和协调。对于诸如路由、合作中继和链路自适应这样的不同动作可设计不同的概率判定标准。
使用开发的概率判定标准，每个基站和中继站基于各种观察系统和信道参数以及预定义质量阈值，确定每条PIM-MAC链路将被选取的动作。
在基于中继的蜂窝网络中的概率干扰抑制导致了以下方法：i)概率中继和路由：对邻近基站小区或中继站小区造成太多干扰的中继站可不被基站调度者选取用于路由，即使采用的路由算法可能指示通过该特定中继站的多跳路由获得最佳端到端链路质量。
ii)概率合作和模式选取：用于到移动站的DL合作中继传输的目的具有良好信道质量以帮助另一中继站的中继站在一定概率上将不被基站调度，因为基站认识到该中继站对邻近基站小区或中继站小区造成太多干扰。类似地，应当使用何种合作中继模式或是否应当采用合作的确定是以具有分配给每一模式的预定义概率的随机方式执行的。除了合作中继模式的选取之外，概率模式选取还可应用于(i)基于中继的FFR，即用于确定在各种中继站小区区域中将使用的复用因子(例如复用1对复用3)，和(ii)决定是否应当在基站小区和中继站小区中的各种区域中使用先进干扰抑制技术。
在一个实施例中，在无线通信网络中用于抑制干扰的系统包括被配置为通过包括合作者节点的多跳路由在第一频带和时隙与目标节点通信的通信节点、被配置为与目标节点通信的中继节点，中继节点在第二频带和时隙上操作，以及被配置为至少基于信道阈值随机化来自通信节点的多个传输用于同信道干扰避免的媒体访问控制器。
根据一些实施例在图5中示出了一种干扰抑制系统500。该干扰抑制系统500包括服务基站105、中继站118和用户站560。服务基站105和服务中继站118通常是由用户站560基于用户站560从服务基站105和/或中继站118接收的相关信号强度选取的。干扰抑制系统500可包括一个或多个其他基站，表示为基站502、基站504和基站506。服务基站105具有媒体访问控制器(MAC)532，中继站118具有MAC 582，用户站560具有MAC 562。MAC 532、582和562包括对本领域普通技术人员来说众所周知的、在此不描述的功能和结构组件。这些在无线领域中对于所有基站来说通用的功能和结构组件在此被称为传统MAC操作。
在一些实施例中，MAC 532、582和562各自包括适用于同信道干扰避免(CIA)的新元件，被成为CIAMAC 580。由于MAC 532、582和562继续支持其他在此没有描述的MAC功能，所以所有服务基站105、中继站118和用户站560都具有传统MAC和CIA MAC 580两个功能性。
在一些实施例中，CIAMAC 580包括同信道干扰避免570、传输随机化540、传输随机化590、物理层优化550和物理层优化595。如图5所示，同信道干扰避免570由用户站560执行，而传输随机化590和物理层优化595由中继站118执行，传输随机化540和物理层优化550由基站502、504、506和105执行。
根据一些实施例，在图6中图示了一种无线邻域600，以有助于理解图5的干扰抑制系统。无线邻域600包括七个小区610，每个都具有基站，BS1-BS7(统称为基站BS)。描述为移动设备的、表示为M1、M2、...、M9的用户站560被用于整个无线邻域600中(统称为用户M)。用户M的数量可随时间改变。线c1表示用户M和基站BS之间的期望链路。对于移动用户M1存在到基站BS1的期望链路c1。由于基站使用相同的频率在信道1(c1)上发射，这样的传输可能对在其他小区中的移动站造成干扰。例如，在图6中，产生了来自基站BS4和BS2的在相同信道上的干扰，在两方均表示为ic1。
干扰抑制系统500从用户站560(或目标节点)开始。用户站560通知服务基站105和中继站118来自无线邻域600中某些其他基站或中继站的干扰。在图5中，显示了从用户站560到服务基站105的反馈链路534以表示该步骤。然后，服务基站105与已有干扰报告的无线邻域600中的其他基站共享该干扰报告。在图5中在服务基站105和在干扰抑制系统500中的每个基站502、504和506之间显示了干扰报告链路520。在一些实施例中，一旦在无线邻域600中的所有基站都意识到该干扰，基站确定是否执行传输随机化540。和其他传输一样，随机化的传输根据通过物理层优化550获得的参数发生。并且，在一些实施例中，中继站118确定是否执行传输随机化590。和其他传输一样，随机化的传输根据通过物理层优化595获得的参数发生。
在一些实施例中，同信道干扰避免570根据图7的流程图操作。尽管操作可由多个用户同时执行，但操作由用户站560(或在无线邻域600中用户M的其中之一)执行。用户站560识别在到服务基站的其链路上对传输造成最大干扰的基站502(或中继站)(方框700)。然后用户站560通过比较干扰载波比(ICR)与阈值(Г)，作出是否向它的服务基站105和可能它的中继站118通知该干扰的决定(方框710)。
如果没有超过阈值(方框720)，干扰不足以触发用户站560的通知。否则，用户站560向它的服务基站105和可能它的中继站118提交造成最大干扰的基站和中继站标识(方框730)。在一些实施例中，提交操作构成用户站560、服务基站105和中继站118之间的一次或多次CIAMAC触发信息的交换。如在此使用的，“CIAMAC触发”是指导致用户站560或服务基站105或中继站118调用它们各自MAC 562、582、532的CIAMAC 580的事件。换句话说，CIAMAC触发是在用户站560确定干扰超过阈值时。
服务基站105将由用户站560报告的信息发送给在无线邻域600中的其他基站(方框740)。此时，每个基站都知道被报告干扰所在的链路，这些链路是在其中传输将被最优地随机化的链路(方框750)。在一些实施例中，CIAMAC触发可以基于由系统几何和用户位置确定的平均SINR情况。在这些实施例中，CIAMAC触发在无线邻域中的其他基站间被周期性地更新和协调。
一旦触发了CIA MAC 580，服务基站105中MAC 532的传输随机化540和服务中继站118中MAC 582的传输随机化590被启动。在无线邻域中的其他基站和中继站同样地启动到用户站560的传输随机化。图8是示出根据一些实施例在无线邻域600中执行以随机化传输的操作的流程图。在图8中的操作可由在无线邻域600中的所有基站BS和所有中继站执行，但是为了简明起见，在流程图中仅指出一个基站和一个中继站。
基站和中继站识别将被分析的链路(方框800)，这些链路是服务基站105、中继站118和报告干扰的用户站560之间的链路。基站和中继站为CIAMAC链路确定信道阈值(方框810)。如果在给定链路上的信道增益没有超过“信道阈值”(方框820)，则没有发生到用户站560的传输(方框830)。否则，服务基站105和服务中继站118向具有优化物理层参数的用户站560发射(方框840)。因此，在一些实施例中，传输概率和超过“信道阈值”的概率成比例。
然而，在传输随机化540、590和物理层优化550、595能够发生之前，干扰抑制系统500确定CIAMAC触发的阈值。在一些实施例中，每个用户站560作出决定以触发CIA MAC 580。该触发基于将来自每个基站的所测量的干扰载波比(ICR)和阈值的相比较。在一些实施例中，基于每用户一个强干扰的假设推导该阈值。对多个干扰者的扩展是简单的。在一些实施例中，其中有一个干扰者，通过将使用CIA MAC 580的系统的实际吞吐量(goodput)和没有CIAMAC系统的实际吞吐量相比较来推导最佳阈值。对于最佳阈值，CIA MAC的实际吞吐量大于传统传统MAC的实际吞吐量。计算ICR阈值的值作为SNR的函数。
干扰抑制系统500可采用替换的触发CIAMAC 580的方法。这些方法包括但不限于基于一个以上的强干扰者比较实际吞吐量，使用基于位置的信息或用户站560间的协调来确定被严重干扰的用户等。通过前述的分数频率复用的执行，可进一步的避免干扰。
图9是在基于中继的无线网络环境中提供资源管理和干扰抑制的方法的流程图。在单元900中，服务基站105在图1中图示为小区100的覆盖区域中标识一个或多个中继站(例如中继站110)和包括目标节点220的一个或多个移动站或用户站。在单元910中所标识的移动站被分类为合作用户或非合作用户。在单元920中服务基站105确定每个中继站是否具有合作用户移动站。如果服务基站105没有合作用户移动站，则服务基站105指示一个或多个中继站为非合作用户移动站执行分布式调度(单元930)。如果服务基站105的确具有合作用户移动站，则服务基站105将合作用户移动站和任何非合作用户移动站通知给一个或多个中继站(单元940)。然后服务基站105为合作用户移动站执行集中传输调度(单元950)，并将传输调度信息发送给一个或多个中继站并指令一个或多个中继站为非合作用户移动站执行分布式调度(单元960)。服务基站105接收干扰参数数据(单元970)并将该干扰参数数据发射给一个或多个中继站和邻近基站(单元980)。在单元990中通过使用概率干扰抑制媒体访问控制，与目标节点220的服务基站和中继站传输被随机化。
本发明所示实施例的以上描述，包括在摘要中所描述的内容，并非意欲详尽的或限制本发明为公开的精确形式。本发明的实施例提出了在基于中继的蜂窝网络中资源管理和干扰抑制的技术。提出的算法和结构使诸如分级调度这样的资源管理技术以及诸如分数频率复用(FFR)和概率干扰抑制这样的先进干扰抑制技术能够结合中继协议(例如合作中继)工作，从而使来自所有这些技术的性能优点同时得以实现。
虽然出于说明的目的在此描述了本发明的特定实施例和例子，如那些相关领域技术人员将意识到的那样，在本发明的范围内各种等效修改是可能的。在说明书和权利要求书中，可能已使用了术语“耦合的”和“连接的”连同其衍生词。应当理解这些术语并非互为同义词。而是在特定的实施例中，“连接的”可用来表示两个或多个元件相互直接物理或电接触，而“耦合的”可进一步指两个或多个元件没有相互直接接触，但是仍相互合作或交互。
本说明书的全文中提及的“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书全文各个位置短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定全部涉及相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中特定的特征、结构或特性可以任何合适的方式被组合。
因此，本发明的实施例可用作或用于支持在某些形式的处理核(例如计算机的处理器)上执行的软件程序，或者在机器可读介质上或内被执行或实现。机器可读介质包括任何用于以机器(例如计算机)可读形式存储信息的机制。例如，机器可读介质可包例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质和闪存设备等。
在以上详细描述的启示下可对本发明作出修改。在以下权利要求中使用的术语不应当被解释为将本发明限制为在说明书和附图中公开的特定实施例。相反地，本发明的范围将由以下权利要求完全地确定，将根据已建立的权利要求解释原则解释以下权利要求。

Claims (20)

1、一种系统，包括：
通信发射节点，被配置为使用第一时频资源通过多跳路由与多个目标节点通信；
多个中继节点，其中每个中继节点被配置为与多个目标节点通信，所述多个中继节点使用第二时频资源操作；
在通信发射节点处的调度器，被配置为将在其覆盖区域中的所述多个目标节点分类为多个组，其中每组目标节点由不同的传输方案服务；以及
媒体访问控制器，被配置为至少基于信道阈值随机化来自所述通信发射节点的多个传输用于同信道干扰避免。
2、权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信发射节点发射包括基础信道、下行链路映射和合作者映射的数据块。
3、权利要求2所述的系统，其特征在于，所述合作者映射包括在所述通信发射节点处确定的调度和调制编码方案信息。
4、权利要求2所述的系统，其特征在于，所述下行链路映射包括在所述中继节点处确定的调度和调制编码方案信息。
5、权利要求1所述的系统，其特征在于，来自所述通信发射节点的多个传输被集中调度以使用合作中继来服务移动站。
6、权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信发射节点使用集中调度方案和分布式调度方案来通信，其中所述分布式调度方案进一步包括在每个中继节点处被配置为服务所述多个目标节点的调度器，使得所述多个目标节点的第一组的资源分配由所述通信发射节点确定，所述多个目标节点的第二组的资源分配由所述多个中继节点确定。
7、权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传输方案包括合作中继和串行干扰消除技术。
8、权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传输方案包括与分数频率复用一起使用的合作传输技术。
9、一种在无线通信网络中抑制干扰的方法，所述方法包括：
使用通信发射节点识别多个目标节点，使用多个中继节点将所述多个目标节点与从所述通信发射节点到所述多个目标节点的多跳路径相关联；
选取所述通信发射节点的邻近节点用作合作者节点，所述合作者节点和所述通信节点被配置为合作地操作以在第一频率通过所述多跳路径与所述多个目标节点通信；
使用所述通信发射节点识别多个中继节点，所述中继节点被配置为在第二频率与所述多个目标节点通信；
在所述通信发射节点处调度以将在覆盖区域中的多个目标节点分类为多个组，其中每组目标节点由不同的传输方案服务；
在每个中继节点处调度以服务在覆盖区域中的多个目标节点，使得一组目标节点的资源分配由所述通信发射节点确定，另一组目标节点的资源分配由所述中继节点确定；以及
至少基于信道阈值随机化多个传输，以避免由所述多个目标节点接收的同信道干扰。
10、权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通信发射节点发射包括基础信道、下行链路映射和合作者映射的数据块。
11、权利要求10所述的方法，其特征在于，所述合作者映射包括在所述通信发射节点处确定的调度和调制编码方案信息。
12、权利要求10所述的方法，其特征在于，所述下行链路映射包括在所述中继节点处确定的调度和调制编码方案信息。
13、权利要求9所述的方法，其特征在于，来自所述通信发射节点的多个传输被集中调度以使用合作中继来服务来自所述多个目标节点的目标节点。
14、权利要求9所述的方法，其特征在于，来自所述通信发射节点的多个传输被集中调度以使用串行干扰消除来服务来自所述多个目标节点的目标节点。
15、权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通信发射节点使用分布式调度方案和集中调度方案来通信。
16、一种包括具有在其上存储的指令的存储介质的产品，当由计算平台执行所述指令时，导致：
使用通信发射节点识别多个目标节点，使用多个中继节点将所述多个目标节点与从所述通信发射节点到所述多个目标节点的多跳路径相关联；
选取所述通信发射节点的邻近节点用作合作者节点，所述合作者节点和所述通信节点被配置为合作地操作以在第一频率通过所述多跳路径与所述多个目标节点通信；
使用所述通信发射节点识别多个中继节点，所述中继节点被配置为在第二频率与所述多个目标节点通信；
在所述通信发射节点处调度以将在覆盖区域中的所述多个目标节点分类为多个组，其中每组目标节点由不同的传输方案服务；
在每个中继节点处调度以服务在覆盖区域中的多个目标节点，使得一组目标节点的资源分配由所述通信发射节点确定，另一组目标节点的资源分配由所述中继节点确定；以及
至少基于信道阈值随机化多个传输，以避免由多个目标节点接收的同信道干扰。
17、权利要求16所述的方法，其特征在于，所述通信发射节点发射包括基础信道、下行链路映射和合作者映射的数据块。
18、权利要求17所述的方法，其特征在于，所述合作者映射包括在所述通信发射节点处确定的调度和调制编码方案信息。
19、权利要求17所述的方法，其特征在于，所述下行链路映射包括在所述中继节点处确定的调度和调制编码方案信息。
20、权利要求16所述的方法，其特征在于，来自所述通信发射节点的多个传输被集中调度以使用合作中继来服务来自所述多个目标节点的目标节点。
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