CN1555612B

CN1555612B - 控制无线通信系统上行链路传输的方法和设备

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Publication number: CN1555612B
Application number: CN02813405.2A
Authority: CN
Inventors: J·R·沃尔顿; M.S.华莱士; J.M.霍尔茨曼; F.P.安东尼奥
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2022-05-02
Also published as: EP2271149A2; JP2011045092A; US20030013451A1; JP4988907B2; EP2230861A2; EP2230861A3; BR0209391A; AU2002259144A1; KR20040055735A; EP1384334A2; EP2271149A3; JP4620149B2; JP2011045091A; KR100913710B1; US7042856B2; EP1384334B1; WO2002091597A3; US20060262750A1; JP4880773B2; TWI224932B

Abstract

用于在通信系统中蜂窝小区之间划分和分配可用系统资源以及为终端在上行链路上数据传输分配每个蜂窝小区中资源的技术。在一个方面，提供自适应重用方案，其中，基于多个因素，诸如，例如所观测到的干扰电平、负载条件、系统要求等等，可动态地和/或自适应地划分和分配可用系统资源，以及将它们分配给蜂窝小区。最初定义一重用计划，并可重新定义以反映系统中的变化。在另一个方面，可划分系统资源，使得为每个蜂窝小区分配一组具有不同等级标准的信道。在再另外的一个方面，为每个蜂窝小区中的终端调度数据传输(例如根据它们的优先级或负载要求)，并根据它们对干扰和信道的性能的容许限度指派信道。

Description

控制无线通信系统上行链路传输的方法和设备

背景

技术领域

本发明涉及数据通信，更明确地说涉及控制无线通信系统的上行链路传输的新颖和改进的方法与设备，以提高效率和改善性能。

背景技术

无线通信系统被广泛地使用，为许多用户提供各种类型的通信，诸如语音、数据等等。这些系统可基于码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)或其它一些多址技术。

在无线通信系统中，用户间的通信是通过一个或多个基站进行的。在一个终端上的第一用户在到一个基站的上行链路上通过传输数据与在第二终端上的第二用户通信。这个基站接收数据并能将这些数据传递到另一个基站。然后在下行链路上将数据从这个基站传输到第二终端。下行链路是指从基站到终端的传输而上行链路是指从终端到基站的传输。在很多系统中，为上行链路和下行链路分配单独的频率。

在无线通信系统中，每个传输源(例如终端)充当对系统中其它传输源的可能干扰。为防止终端和基站所受到的干扰和维持所要求的性能标准，常规的TDMA和FDMA系统采取重用技术，由此在每个蜂窝小区中不使用全部的频带或时隙。例如，一个TDMA系统可能使用一个7-蜂窝小区重用模式(7-cell patternreuse pattern)，在这个模式中，总工作带宽W被分成七个相等的工作频带(即B＝W/7)，并为一个7-蜂窝小区群集(7-cell cluster)中的每个蜂窝小区分配这些工作频带中的一个。这样，在这个系统中，每第七个蜂窝小区重用相同的频带。在重用的情况下，在每个蜂窝小区中所受到的同信道(co-channel)干扰电平。相对于如果为所有蜂窝小区分配同一频带有所减少。然而，多于一个蜂窝小区的重用模式(诸如在一些常规的TDMA系统中所使用的7-蜂窝小区重用模式)意味着低效率地使用可用资源，因为为每个小区分配的和每个小区能够使用的只是全部系统资源(例如工作带宽)的一小部分。

CDMA系统能够以1-蜂窝小区重用模式(即相邻的蜂窝小区可使用相同的工作带宽)。将第一代CDMA系统主要设计为传送具有低数据速率(例如，32kbps或更低)的语音数据。使用码分扩频(code division spread spectrum)，低速率数据扩展到一个宽(例如1.2288MHz)的带宽。由于大的扩展系数，能在一个低的或负的载波—噪声干扰比(carrier-to-noise-plus interference)(C/I)水平上接收所传输的信号，将它去扩展为一个相干信号(coherentsignal)并进行处理。新一代CDMA系统被设计成支持许多新的应用(语音、分组数据、视频等等)，并且能够以高数据速率(例如，超过lMbps)进行数据传输。然而，要达到高数据速率，要求高的C/I水平和控制干扰的需求变成更为重要。

因此在本领域中对这样的技术存在一个需求，即控制上行链路传输以支持用高数据速率传输数据和达到更好地利用可用资源。

概述

本发明的一些方面提供技术，用于(1)在一通信系统中蜂窝小区之间划分和分配可用系统资源(例如频谱)，和(2)为在上行链路上传输数据把在每个蜂窝小区中的资源分配给终端。可执行这两者，以便达到更高的效率同时满足系统要求。

在一个方面，提供自适应重用方案，其特征在于，基于多个因素，诸如，例如所观测到的干扰电平、负载条件、系统要求等等，可动态地和/或自适应地划分和分配可用系统资源，以及将它们分配给蜂窝小区。最初定义一个重用计划，并为每个蜂窝小区分配全部可用系统资源的一小部分。这个分配可以是如此的，使得每个蜂窝小区能够同时利用全部可用资源的大部分，如果要求或者需要的话。在系统改变时，可重新定义重用计划以反映系统中的变化。如此，自适应重用计划可能能够达到非常低的有效重用系数(例如接近于1)而同时满足其它系统要求。

在另一个方面，可划分系统资源从而为每个蜂窝小区分配一组具有不同性能等级的信道。可达到更高的性能，例如，对于共用较少的信道和/或与相邻蜂窝小区中低传输功率电平关联的信道。相反，例如，由对于信道所允许的低传输功率电平可导致更低的性能。可通过为信道定义不同的补偿系数(back-off factor)获得具有不同性能等级的信道，如下所述。

在再另一个方面，基于终端对干扰和信道性能的容许限度，可为在每个蜂窝小区中的终端指派信道。例如，可为要求更好地预防干扰的处于不利位置的终端指派提供更多保护的信道。相反，可为具有有利传播条件处于有利位置的终端指派共用较多的和/或具有与其使用关联的更大的干扰电平的信道。

动态地和/或自适应地为蜂窝小区分配资源的能力和蜂窝小区智能地将资源分配给终端的能力，使系统能够达到使用常规不可调整的固定重用方案所不能相比较的高的效率和性能水平。

本发明还提供实现本发明的各种方面、实施例和特点的方法、系统和设备，如在下面进一步详细描述。

附图说明

通过在下面阐述的详细说明并结合附图，本发明的特点、性质和优点将变得显而易见，在附图中同样的参考符号相应地贯穿在下列附图中，其中：

图1是一个通信系统的示意图，这个系统支持许多用户和能够实现本发明的各种方面和实施例；

图2示出一个特殊的通信系统的多个固定重用模式达到C/I的累积分布函数(CDF)；

图3是按照本发明实施例的自适应重用方案的特定实现的流程图；

图4是3-蜂窝小区重用模式的资源划分和分配的实施例的示意图；

图5是全部蜂窝小区以全功率传输的1-蜂窝小区重用模式所达到C/I的CDF。

图6是调度数据传输的一个方案的实施例的流程图；

图7是基于优先级的信道指派方案的实施例的流程图；

图8是信道升级方案的实施例的流程图；以及

图9是在一通信系统中的基站和终端的方框图，这个系统能够实现本发明的各种方面和实施例。

详细说明

图1是一个通信系统100的示意图，系统100支持许多用户并能够实现本发明的各种方面和实施例。系统100为多个覆盖区域102a至102g提供通信，每一个覆盖区域由一个相应的基站104服务。可定义每个基站的覆盖区域，例如，如在这个区域上的终端能实现一个特殊的服务等级(GoS)。在某种意义上组织基站覆盖区域以实现对指定的地理区域的完整覆盖。常常把基站和它的覆盖区域称为“cell(蜂窝小区)”。

如在图1中所示，各个终端106被分散在系统各处。在覆盖区域中的终端可以是固定的(即固定台(stationary))或移动的，通常由一主要的(即服务)基站服务。在任何给定时刻，每个终端在下行链路和上行链路上与至少一个和可能多个基站通信，取决于是否使用“soft handoff(软切换)”和/或终端是否被设计成和工作于(同时地或顺序地)传输/接收至/从多个基站的多个传输。下行链路涉及从基站至终端的传输，而上行链路涉及从终端至基站的传输。

在图1中，基站104a在上行链路上从终端106a和106b接收数据传输，基站104b从终端106b、106c、106d和106i接收数据传输，基站104c从终端106a、106e、106f和106g接收数据传输，等等。在上行链路上，来自每个通信终端的传输意味着对在系统中的其它终端的可能的干扰。为了简单起见，在图1中没有示出下行链路传输。

系统100可以是一个多输入多输出(MIMO)系统，MIMO系统使用多个(NT)传输天线和多个(NR)接收天线供传输数据。可把由NT个传输和NR接收天线构成的MIMO信道分解成NC个独立的信道，其中NC≤min{NT，NR}。NC个独立信道的每一个也被称为MIMO信道的空间子信道(spatial subchannel)。如果通过使用多个传输和接收天线产生空间子信道，则MIMO系统可提供改善的性能(例如，增加传输容量)。

在美国专利申请系统列号No.09/532,492中描述了一个实例MIMO系统，名为“HIGH EFFICIENCY，HIGH PERFORMANCE COMMUNICATION SYSTEM EMPLOYINGMULTI-CARRIER MODULATION”，于2000年3月30日提出申请，转让给本发明的受让人，并通过引用将它包括在此。还可以把系统100设计成实现用于CDMA、TDMA、FDMA和其它多址方案的任意数量的标准和设计。CDMA标准包括IS-95、cdma2000、W-CDMA标准，而TDMA标准包括全球数字移动通信系统(GlobalSystem for Mobile Communication)(GSM)。在本领域中这些标准是公知的。

在系统100中，大量终端共用共同的系统资源，即全部工作带宽。对于系统中一个特殊的终端，为了要达到所要求的性能标准，必需将来自其它传输的干扰减少至一可接受的水平。而且，对于一个给定的工作带宽，为了可靠地以高数据速率传输，必须在一个特殊的载波—噪声干扰比(C/I)水平上或之上工作。减少干扰和达到所要求的C/I按惯例是通过将全部可用资源分成小部分，然后将每个小部分指派给系统中特殊的蜂窝小区而实现的。

例如，可将全部工作带宽W分成Nr个相等的工作频带(即，B＝W/Nr)，然后为每一个蜂窝小区指派Nr个频带中的一个频带。周期性地重用这些频带以达到更高的频谱效率。对于诸如由图1所支持的7-蜂窝小区重用模式，可为蜂窝小区102a分配第一频带，可为蜂窝小区102b分配第二频带等等，以及可为蜂窝小区102g分配第七频带。

一般将通信系统设计成符合多个系统要求，例如包括服务质量(QoS)、覆盖和性能要求。服务质量一般被定义为在覆盖区域中每个终端在规定的时间百分比内能够达到一个指定的最小平均位速率。例如，可要求系统在至少99.99％的时间内用至少lMbps的最小平均位速率来支持在覆盖区域内的任何终端。覆盖要求可规定接收信号电平超过一个特殊的C/I阈值的终端，能够得到指定的服务等级的特定百分比(例如99％)。并且可由一些特殊的最小平均位速率、误码率(bit-error-rate)(BER)、分组差错率(packet-error-rate)(PER)、误帧率(frame-error-rate)(FER)或一些其它要求来定义性能要求。这些要求影响可用资源的分配和系统的效率，如下所述。

图2示出通信系统中的终端所实现的C/I的累积分布函数(cumulativedistributtion function)(CDF)的例子，所述通信系统是基于从随机地分布于整个复盖区的终端的仿真所得到的多个重用模式的。水平轴x表示C/I，垂直轴表示一个特定的终端达到的C/I比在水平轴中所示的值小的概率，即P(C/I<x)。如在图2中所示，事实上没有终端达到比0dB更差的C/I。图2还示出较大的C/I的概率随着更多地重用而增加。这样，7-蜂窝小区重用模式的P(C/I>x)大于1-蜂窝小区重用模式的P(C/I>x)。

在图2中的C/ICDF可用于表示系统可能性能的特征。如作为一个例子，假定要求至少10dB的C/I以满足99.99％的时间的最小瞬时位速率(instananeous bit rate)。使用一个为一的重用系数(即，N＝1，每个蜂窝小区重用相同的信道)，达不到要求性能的概率(即中断概率(outageprobability))大约是12％。同样，蜂窝小区重用系数为三、四和七，分别相应于中断概率5.4％、3.4％和1.1％。这样，为了让99％终端达到10dB，在这个例子中要求重用系数至少为七(Nr≥7)。

可使用许多调制方案在传输之前调制数据。这样的调制方案包括M元相移键控(M-ary phase shift keying)(M-PSK)，M元正交调幅(M-ary quadratureamplitude modulation)(M-QAM)以及其它。通常，诸如M-QAM这样的有效带宽调制方案(bandwidth-efficient modulation scheme)方案每调制码元(modulation symbol)能够传输更多数目的信息位，但要求高的C/I以实现所要的性能水平。表1列出多个有效带宽调制方案的频谱效率，这是通过每赫兹每秒传输的信息位数量(bps/Hz)量化的。表1还列出在这些调制方案达到1％误码率时假定的所要求的C/I。

表1

调制方案	调制效率(bps/Hz)	对于1％BER所要求的C/I(dB)
			BPSK	1	4.3
QPSK	2	7.3
			8-PSK	3	12.6
16-QAM	4	14.3
			32-QAM	5	16.8
64-QAM	6	20.5

可根据一个特殊的重用方案可达到的C/I的CD(如在图2中所示)和可达到的调制效率如一个C/I的函数(如在表1中所示)来确定这个方案的平均信道效率ECH。如果只要有可能就使用最有效率的调制方案，那么用达到要求的C/I的概率所确定的权重可导出作为调制效率的加权和的平均信道效率ECH。例如，如果只要有可能就使用BPSK到64-QAM，则可计算平均信道效率如下：

ECH＝1·P(4.3<C/I<7.3)

+2·P(7.3<C/I<12.6)

+3·P(12.6<C/I<14.3)

+4·P(14.3<C/I<16.8)

+5·P(16.8<C/I<20.3)

+6·P(20.5<C/I)

表2(在第2列中)列出对于各种重用系数(例如，1-蜂窝小区、3-蜂窝小区、5-蜂窝小区和7-蜂窝小区)的平均信道效率。表2还(在第3列中)提供由平均信道效率除以重用系数得到的对于这些重用系数的平均频谱(即全部)效率。从表2可观察到平均信道效率随着重用增加而增加。然而，这个在增加重用情况下信道效率的增益不仅为每个蜂窝小区只使用系统全部可用资源的一小部分所导致的总的频谱效率损耗所抵销。这样，全部频谱效率随增加重用而降低。

表2

蜂窝小区重用系数Nr	每信道平均效率(bps/信道)	平均频谱效率(bps/Hz/蜂窝小区)
			1	4.4	4.4
3	5.18	1.73
			4	5.4	1.35
7	5.75	0.82

如在图2和表2中所示，如果通过使用更高的重用系数减少来自邻近蜂窝小区中终端的干扰，则可改善给定终端的C/I。然而，在由许多蜂窝小区组成的多址系统(multiple access system)中，使一个蜂窝小区中单一终端的C/I最大化一般意味着在系统中的一些其它蜂窝小区中不能重用资源。这样，虽然在更高的重用系数下一些终端可达到更高的C/I和更高的吞吐量，但是，由于被允许同时使用相同信道传输的终端数量随着更高的重用系数而减少，所以整个系统吞吐量会减少。

按照惯例，要求高C/I的工作点(operating point)的系统使用固定的重用方案。在这些固定的重用系统中，一个蜂窝小区中的终端可得到使用的“channel(信道)”只可在另一个蜂窝小区中以相同的重用模式重用。例如，考虑一包括蜂窝小区1、2和3的3-蜂窝小区重用群集。在这个方案中不同信道组被分配给在这个第一重用群集中的每个蜂窝小区。在分配给重用群集中的任何一个蜂窝小区的组中的信道正交于被分配给这个群集中的其它蜂窝小区的在其它组中的信道。这个策略减少或消除在一个重用群集中的终端所引起的相互干扰。在整个网络中以一些规定的方式重复这个重用群集。因此例如，将允许蜂窝小区4、5和6的第二重用群集分别象蜂窝小区1、2和3那样的相同的信道组。由于增加使用相同信道组的蜂窝小区之间的距离由第二重用群集中的终端引起的对第一重用群集中的终端的干扰被减少了。增加距离意味着增加路径损耗以及更低的干扰功率。当可以使用固定的重用方案使满足最小要求的C/I的终端百分比最大时，它们通常没有效率，因为它们使用一个大的重用系数。

本发明的一些方面提供一些技术用于：(1)在通信系统中的蜂窝小区之间划分和分配可用的系统资源(例如频谱)，和(2)为在上行链路上传输数据将每个蜂窝小区中的资源分配给终端。可同时执行这两者，以致达到比固定的重用方案更大的效率同时满足系统要求。本发明的某些方面基于几个关键的观察(observation)。

首先，上行链路与下行链路不同，因为为了增加效率系统可以协调来自终端的传输。系统(例如，蜂窝小区)接收描述系统中终端的某些特性的信息(例如，它们到服务的蜂窝小区的路径损耗)。然后可用这个信息确定如何最好地调度终端在上行链路上的数据传输。协调上行链路数据传输考虑各种利益，诸如(1)在全系统的基础(system-wide basis)上增加上行链路吞吐量，以及(2)系统中的终端观察到性能的更小变化，意味着可给终端提供更一致的服务质量(QoS)。

第二，在系统中的终端一般对干扰具有不同的容限等级(tolerancelevel)。处于不利位置的终端，诸如那些靠近蜂窝小区边缘、具有不良的遮蔽(shadowing)/几何位置的终端，必须以更高的功率传输以克服它们的大的路径损耗。其实，这些终端具有小的链路容限(link margin)，其中链路容限被定义为在它们的峰值功率约束和在蜂窝小区站点上达到要求的C/I工作点所必需的传输功率之间的差异。因而，这些终端更易受到来自其它终端的干扰的攻击，并且还倾向于对附近蜂窝小区中的终端产生更高水平的干扰。相反，占有利位置的终端，诸如那些靠近蜂窝小区站点的终端、具有良好的传播损耗和遮蔽，更能容忍干扰，因为它们具有更大的链路容限。另外，这些占有利位置的终端倾向于提供可由其它蜂窝小区中的终端看到的较少的干扰功率。

在一典型系统中，在系统中大百分比的终端能够达到一个等于或大于设定值(setpoint)的C/I。设定值是达到所需要的性能标准所要求的特殊的C/I，可以把它定量为例如，在1％BEF或0.01％中断概率或者一些其它准则时的特殊的平均数据速率。对于这些终端，可使用单一重用模式(unity reuse pattern)来实现系统的高效率。一般只有系统中的一小部分终端在任何给定时刻处于不利位置。对于达到低于设定值的C/I的这小部分终端，可使用一些其它重用方案和/或一些其它技术来提供所要求的性能。

在一个方面，提供自适应重用方案，其特征在于，可基于多个因素，诸如，例如观测到的负载条件、系统要求等等动态地和/或自适应地将可用的系统资源划分与分配给蜂窝小区。最初定义一个重用计划，并为每个蜂窝小区分配全部可用的系统资源的一小部分。可这样分配，使得每个蜂窝小区能够利用全部可用资源的大部分，如果要求或需要的话。当系统改变时，可重新定义重用计划以反映系统中的变化。如此，自适应的重用计划可能能够达到非常低的有效重用系数(例如，接近于1)但满足其它系统要求。

在另一方面，可这样划分系统资源，使得为每个蜂窝小区分配一组具有不同性能等级的信道。例如，对于共用较少的信道和/或与在相邻蜂窝小区中的低传输功率电平关联的信道，可达到更高的性能。相反地，例如，由对于信道所允许的低传输功率电平可导致更低的性能。可通过为信道定义不同补偿系数，获得具有不同性能等级的信道，如下所述。

在另外的一个方面，基于终端对干扰的容许限度和信道的性能，为在每个蜂窝小区中的终端指派信道。例如，可为要求更好的防止干扰的处于不利位置的终端分配提供更多保护的信道。相反，可为具有良好传播条件的处于有利位置的终端指派更多被共用较多的和/或具有与它们的使用关联的更大干扰电平的信道。

为蜂窝小区动态地和/或自适应地分配资源的能力和蜂窝小区智能地为终端分配资源的能力，使系统能够达到使用常规不可调整的固定重用方案系统不能满足的效率和性能的高水平。在此描述的技术可应用于任何受干扰的通信系统，诸如例如，无线(例如，蜂窝状的)通信系统、卫星通信系统、无线电通信系统和重用能改善性能的其它系统。在一个特定的实现中，可有利地使用这些技术来改善固定终端的(fixed-terminal)、被设计成适应高数据速率服务的多址通信系统的频谱效率。

自适应重用方案

可将自适应重用方案设计成利用通信系统的某些特性达到高系统性能。这些系统特性包括加载效应(loading effect)和终端对干扰的不同容许量(tolerance)。

在蜂窝小区处的负载影响整个系统的性能(例如，吞吐量)。在低负载时，可把可用的系统资源可被分成“orthogonal(正交的)”信道组，然后可将信道组分配给蜂窝小区，在重用群集中每个蜂窝小区一个信道组。因为在每个组中的信道是与其它组中的信道正交的，所以对这些正交信道的干扰低且可达到高C/I值。当负载增加时，每个组中的正交信道数量可能不足以满足需求，并且可允许蜂窝小区从只使用正交信道而改变。在非正交信道上的传输增加在已使用的信道中观测到的平均干扰电平。然而，通过适当地控制在非正交信道上的传输电平，甚至在更高的负载时可控制干扰量并达到高性能。

在负载增加时，要求传输数据的活动终端数量也增加，终端库(pool ofterminals)也增加，蜂窝小区可从终端库中选择终端为其调度数据传输和指派信道。在库中的每个终端对系统中的其它终端造成干扰，并且这个电平可(部分地)依赖于终端到服务的蜂窝小区(serving cell)以及其它邻近的蜂窝小区的特殊位置。另外，具有较高链路容限的终端对其它用户干扰具有更大的容许量。在调度终端和指派信道时能够利用终端的不同干扰特性，以达到严密的重用(tight resue)(即接近一致)。详细地说，在负载增加时，可为对干扰具有更高的容许量的终端指派对于接收高干扰电平具有更高可能性的信道。

图3是按照本发明实施例的自适应重用方案的流程图。可在通信系统的正常工作中同时进行重用计划的开发(development)示这个计划的适应以改变系统条件。

首先，在步骤310处，基于为系统所收集的信息，用一个或多个参数描述系统的特性，并可存储在数据库330中。例如，在每个蜂窝小区观测到的可确定终端所受到的干扰，并可开发(develop)一个干扰特性(interferencecharacterization)，如下所述。可在每个蜂窝小区的基础上完成干扰特征，并可包括开发一个干扰电平的统计特性(statistical characterization)，诸如功率分布(power distribution)。由于新的蜂窝小区和终端，可周期性地更新用于表示特性的信息，以反映系统中的变化。

然后在步骤412处，使用所开发的系统表示特性和其它系统约束与条件来确定重用计划。重用计划包含各种成分，诸如特定的重用系数Nr和基于重用系数Nr的特定的重用蜂窝小区布局(reuse cell layout)。例如，重用系数可相应于1-蜂窝小区、3-蜂窝小区、7-蜂窝小区或19-蜂窝小区重用模式或群集。可基于在步骤310中所开发的数据和任何其它有效数据来完成重用系数的选择和重用蜂窝小区布局的设计。重用计划为系统工作提供一个框架(framework)。

然后在步骤314处，确定另外的系统参数和/或工作条件。这一般包括将全部可用的系统资源划分成信道，信道相应于时间单位、频带或一些其它单位的信道，如下所述。基于在步骤312中所确定的重用计划可确定要使用的信道数量Nr。然后将可用的信道与组联系起来，并且为每个蜂窝小区分配一个相应的信道组。这些组可包括重叠的信道(即，一个特殊的信道可被包括在多于一个组中)。下面进一步详细地描述资源划分和分配。

在步骤314中还可确定其它参数，诸如例如，调度时间间隔(schedulinginterval)、系统中蜂窝小区的工作点或设定值、与所分配的信道组关联的补偿系数(back-off factor)、补偿系数极限、对补偿系数的调整的步长大小和其它。补偿系数确定在信道的峰值传输功率电平(peak transmit power level)中的减少量。在下面进一步详细地描述的这些参数和条件与要由蜂窝小区在正常工作中遵循的一组工作规则相似。

然后系统按照所定义的重用计划工作，蜂窝小区接收来自经调度用于数据传输的终端的传输。在正常工作过程期间，在步骤316处，对所定义的重用计划估算系统性能。例如，这样的估算可包括，确定从每个终端到几个靠近的蜂窝小区的有效路径损耗和关联的链路容限、吞吐量、中断概率和性能的其它测量值。例如，可计算在每个蜂窝小区的每个信道中每个被调度的终端的有效链路容限。基于所计算的链路容限，可开发系统的平均吞吐量以及终端的独立的性能估算。

一旦已经估算了系统性能，在步骤318处，对所定义的重用计划的有效性(即性能)的作出判断。如果系统性能是不可接受的，则返回到步骤312，并重新定义重用计划。如果系统性能不符合一组系统要求和/或不达到所要的性能等级，则它是不可接受的。重新定义的重用计划可包括改变各种工作参数，甚至可包括选择另一个重用模式和/或重用蜂窝小区布局。例如，如果遇到过多的干扰，则可增加重用模式(例如，从3-蜂窝小区至7-蜂窝小区)。反复地执行步骤312至318，直到达到系统的目标(例如，最大化的吞吐量而同时满足在覆盖区域中的终端的最低性能要求)。步骤312至318还代表在系统工作的同时一个正在进行的过程。

如果系统性能是可接受的(即确实符合系统要求)，那么可在步骤320处对系统是否已经改变作出判断。如果没有变化，则过程结束。否则，在步骤324处更新数据库330以反映系统中的变化，并重新描述系统的特性。在下面将更详细地描述在图3中的步骤。

可周期性地或在检测到系统变化的任何时刻执行在图3中的过程。例如，在系统增长或改变时可执行这个过程，例如，在增加新的蜂窝小区和终端时，和在去除或更改现有的蜂窝小区和终端时。例如，这个过程让系统适应在终端分布、拓扑结构和地形方面的变化。

信道

在蜂窝小区和终端之间资源的共用可使用时分多路复用(TDM)、频分多路复用(FDM)、码分多路复用(CDM)、其它多路复用方案或它们的任意组合来完成。使用所选择的多路复用方案将可用的系统资源划分为小部分。

对于基于TDM的方案，可将传输时间划分为时间单元(例如时隙或帧)，并为每个蜂窝小区分配多个时隙。对于每个时间单元，可由分配有那个时间单元的蜂窝小区将全部工作带宽指派给一个或多个终端。对于基于FDM的方案，可将全部工作带宽分成频带，并为每个蜂窝小区分配一组频带。然后每个蜂窝小区可将所分配的频带指派给在它的覆盖区域内的终端，并接着(同时)通过这些频带接收从终端来的数据传输。对于基于CDM的方案，可为系统确定代码(code)，并可为每个蜂窝小区分配一组代码。然后每个蜂窝小区可将所分配的代码指派给在它的覆盖区域内的终端，并接着(同时)通过这些代码接收数据传输。而且，还可以在划分过程中使用这些方案的组合。例如，在一个CDMA系统内的某些编码信道可与一个特殊的时隙或频率信道关联起来。然后确定控制使用这些所划分的信道的公共规则。

图4是用于3-蜂窝小区重用模式(即Nr＝3)的资源划分和分配的实施例的示意图。在这个实例中，将系统资源分成12个小部分。能以时间、频率或代码域或者这些的组合实现分割。这样，在图4中的水平轴可表示时间或频率，取决于所使用的是TDM还是FDM。例如，这12个小部分可代表基于TDM方案12个的时分多路复用的时隙，或者基于FDM方案的12个频带。在这里也把被每个小部分称为“channel(信道)”，并且每个信道正交于其它信道。

对于3-蜂窝小区重用模式，可通过将可用的信道组成三个组来划分系统资源，并且可为在3-蜂窝小区群集中的每个蜂窝小区分配一个信道组。根据在使用的特殊的重用方案，每个信道组包括12个可用信道中的一些或全部。对于在图4中所示的实施例，为每个蜂窝小区分配相等数量的信道，为蜂窝小区1分配用于全功率传输的信道1至4，为蜂窝小区2分配信道5至8，以及为蜂窝小区3分配信道9至12。在一些其它实施例中，可为每个蜂窝小区分配一个相应的信道组，信道组可包括任意数量的信道，也可把其中的一些分配给其它蜂窝小区。

补偿系数

在一方面，由系统确定和使用的信道结构，使得在负载增加时，在大百分比的时间内使用信道而达到可靠的性能。对于一个特殊的蜂窝小区，一些终端比一些其它终端更不受其它蜂窝小区干扰的影响是很可能的。通过提供一个利用这一事实的优点的信道结构，可实现在系统吞吐量和性能方面的改善。

对于信道结构，为在重用群集中的每个蜂窝小区分配一个相应的信道组，然后可将信道组指派给在它的覆盖区域中的终端。还可为每个蜂窝小区指派所分配的信道组的一组补偿系数。每个所分配的信道的补偿系数表示可用于这个信道的全部传输功率的最大百分比。补偿系数可以是从零(0.0)至一(1.0)范围内的任何值，其中0表示在这个信道上不允许数据传输，而1表示以等于全部传输功率的数据传输。补偿系数的结果是信道能够达到不同性能等级。

在一个或多个所选择的时隙，由一个或多个所选择的蜂窝小区，或它们的任意组合，可将来自全部传输功率的补偿施加一个或多个所选择的信道。可把补偿附加地或交替地施加于蜂窝小区中所选择的终端。在一个实施例中，每个蜂窝小区对为数据传输指派的每个信道施加补偿，补偿的指定值是基于蜂窝小区的工作条件的，使得在对其它蜂窝小区中的终端的干扰量进行限制的同时达到所要求的性能。

可根据多个因素确定每个蜂窝小区的补偿系数。例如，可考虑终端的特性、在蜂窝小区处的负载条件、所要求的性能等等来确定补偿系数。指派给每个蜂窝小区的补偿系数组可以是唯一的，或者可以是系统中不同蜂窝小区之间共有的。通常，为每个蜂窝小区分配的信道和所指派的补偿系数可动态地和/或自适应地根据例如工作条件(例如，系统负载)而改变。

在一个实施例中，可根据在蜂窝小区中(活动)终端的全部整体可达到的C/I值的分布而确定每个蜂窝小区的补偿系数。可应用这些终端的不相同的权重，例如，基于它们的分布图(profile)，如下所述。可以使这个权重是自适应的和/或动态的，例如，与时刻(time-of-day)相关的。

在上行链路上，可根据，例如，由特定终端传送的导频信号(pilot signal)来确定这个终端的C/I。这个终端的C/I依赖于各种因素，包括(1)这个终端到服务的(或本地的)蜂窝小区的路径损耗，和(2)其它蜂窝小区干扰电平。在一个固定的终端系统中，终端的路径损耗没有可观的变化，并可准确地对终端的信号电平(“C”)作出预测。其它蜂窝小区干扰电平(即一部分“I(干扰)”)依赖于从其它干扰终端至它们的服务的蜂窝小区的路径损耗以及从这些终端至所关心的蜂窝小区的路径损耗。准确估计其它蜂窝小区干扰电平一般要求即时了解在其它蜂窝小区有哪些设备终端中正在传输和它们的功率电平。

可作出多个假定以简化干扰特性。例如，每个蜂窝小区可在其它蜂窝小区干扰电平上设置一个上界。这可以通过假定在每个蜂窝小区中的一个终端被允许在每个信道上传输而完成，在每个信道情况中可根据干扰终端将以全功率传输的假定确定最坏情况下其它蜂窝小区的干扰电平。相对地，在每个蜂窝小区中每个终端的最坏情况C/I可根据这个终端和其它干扰终端将以全功率传输的假定进行估计。可收集每个蜂窝小区中的终端的C/I值，并用于定出这个蜂窝小区的有效C/ICDF的特性。

图5是一个由1-蜂窝小区重用模式的蜂窝小区中的终端达到的C/I的CDF实例，其中在每个蜂窝小区中每个信道上具有一个以全功率传输的终端。C/ICDF提供蜂窝小区中终端的百分比的指示，当这些终端以全功率传输时，具有所述蜂窝小区比一个特殊的C/I大的C/I。从图5中可看到，在蜂窝小区内的终端具有不同C/I特性。这些终端可能能够达到不同的性能等级，或对于一个特殊的性能等级，可能需要以不同的功率电平传输。具有到服务的蜂窝小区的较小的路径损耗的终端一般具有更高的C/I，意味着它们将能够达到更高的吞吐量。

在一方面，基于每个蜂窝小区中的终端的链路容限对它们分类，并根据链路容限类别选择补偿系数。使用在图5中的实例C/I分布，可将终端总体分类成组，每个组包括受到相似的其它蜂窝小区干扰电平(即，具有在一个值范围内的C/I)的终端。作为一个实例，在图5中所示的CDF可被划分成Nc个组，其中Nc是每个蜂窝小区所分配的信道总数。可选择组使之大小相等(也就是，在每个组中包括相同百分比的终端)，虽然也可以定义不相等大小组的划分。

表3确定Nc＝12个终端组，并(第2列)列表显示在12个终端组的每一个中的终端的最小C/I。由于存在12个终端组且每个组是相等大小的，所以每个组包括大约蜂窝小区中终端的8.3％。第一个组包括具有10dB或更低的C/I的终端，第二个组包括具有从10dB到13dB范围的C/I的终端，第三个组包括具有从13dB到15dB范围的C/I的终端，等等，以及最后的组包括具有大于34.5dB的C/I的终端。

表3

终端组	范围内的最小C/I(dB)	s(n)(dB)	β(n)
				1	<10	<-5	1.0000
2	10	-5	1.0000
				3	13	-2	1.0000
4	15	0	1.0000
				5	17	2	0.6310
6	18.5	3.5	0.4467
				7	20.5	5.5	0.2818
8	22	7	0.1995
				9	24	9	0.1259
10	26	11	0.0794
				11	29.5	14.5	0.0355
12	>34.5	>19.5	0.0112

可将蜂窝小区设计成支持一个特殊的设定值γ(或工作点)，这是一个最小的要求的C/I，以便在一个可接受的差错率下以一个要求的数据速率工作。在典型系统中，设定值是由终端选择的瞬时数据速率的一个函数，并因此可能从终端到终端而改变。作为一个简单的实例，假定在蜂窝小区中所有的终端都要求15dB的设定值。

然后可按下面的公式为每个终端组计算最小链路容限，s(n)：

s(n)＝min{C/I(n)}-Y；n＝1，2，...，N 公式(1)

在组中的终端的最小C/I和设定值γ之间的最小链路容限s(n)，对于每组终端是不同的。最小链路容限s(n)表示基于来自系统中所有终端的全部传输功率的假定，从所要求的传输功率到设定点的偏差。正的链路容限表示C/I比达到由设定值定义的要求的性能等级所需要的大。这样，可使这些终端的传输功率减少(即补偿)与它们的链路容限成比例的量，并仍提供要求的性能等级。

然后可根据了解到的由蜂窝小区服务的终端的路径损耗和其它蜂窝小区干扰电平的特性，导出每个蜂窝小区的补偿系数。如果将最大传输功率电平归一化为1.0，则可把每组终端的归一化补偿系数表示为：

β(n)＝min(1.0，10-0.1·s(n))；n＝1，2，……Nc 公式(2)

与一个特殊的终端组关联的补偿系数表示可施加于这个终端组但仍保持要求的设定值γ并因此保持要求的性能等级的传输功率的减少量。传输功率的补偿是可能的，因为这些终端喜爱更好的C/I。通过用补偿系数减少一个被调度的终端的传输功率，可减少对其它蜂窝小区中终端的干扰量而不影响这个终端的性能。

表3列出对于为15dB的设定值γ的每组终端的最小链路容限s(n)(在第3列)和补偿系数(在第4列)。如在表3中所示，信道1至4具有0dB或更低的链路容限，并且信道5至12具有逐渐变好的链路容限。因此，以全功率工作信道1至4，并且以逐渐减少的功率工作信道5至12。可将补偿系数强加于在来自关联的终端组中的终端的传输上。例如，因为在组5中的终端具有17dB或更好的C/I和一个2dB的最小链路容限s(n)，所以可将来自这些终端的传输功率补偿至峰值传输功率的63.1％。

对于具有低于设定值γ的C/I的终端，可应用多个选项。来自这些终端的传输数据速率可减少至这个C/I所能支持的数据速率。可替换地，可(临时地)请求引起这个较低的C/I的干扰终端在受影响的信道上减少它们的传输功率或停止传输，直到这个较低的C/I的终端得到满意的服务为止。

在一个实施例中，一旦为重用模式中一个蜂窝小区确定补偿系数，就可使这个重用模式中其它蜂窝小区的补偿系数参差(stagger)。例如，对于一个以12个信道且使用Ns＝4信道偏移量(channel offset)工作的Nr＝3(即3-蜂窝小区)重用模式，可按四模Nc偏移的蜂窝小区2的补偿系数，并可按八模Nc来偏移蜂窝小区3的补偿系数。对于这个重用模式，蜂窝小区1应用与信道组1(它包括在表3第四列中所示的信道和它们的补偿系数)关联的补偿系数，蜂窝小区2应用与信道组2(它包括在表3第四列中所示但被下移四个信道并被回绕的信道和补偿系数)关联的补偿系数，蜂窝小区3应用与信道组3(它包括在表3中所示但下移八个信道并被回绕的信道和补偿系数)关联的补偿系数。在这个实例中使用一个4信道偏移量，但也可以使用其它偏移量。

表4列出使用在表3中所示的补偿系数的蜂窝小区1至3的补偿系数和一个四信道偏移量。例如，对于信道1，蜂窝小区1应用与组1的信道1关联的补偿系数，蜂窝小区2应用与组1的信道9关联的补偿系数，以及蜂窝小区3应用与组1的信道5关联的补偿系数。

表4

信道，n	β1(n)蜂窝小区1	β2(n)蜂窝小区2	β3(n)蜂窝小区3
				1	1.0000	0.1259	0.6310
2	1.0000	0.0794	0.4467
				3	1.0000	0.0355	0.2818
4	1.0000	0.0112	0.1995
				5	0.6310	1.0000	0.1259
6	0.4467	1.0000	0.0794
				7	0.2818	1.0000	0.0355
8	0.1995	1.0000	0.0112
				9	0.1259	0.6310	1.0000
10	0.0794	0.4467	1.0000
				11	0.0355	0.2818	1.0000
12	0.0112	0.1995	1.0000

在低负载时，每个蜂窝小区将终端指派给所分配的“better(较好的)”信道。对于在表4中所示的信道分配，为在蜂窝小区1中的终端指派信道1至4，为在蜂窝小区2中的终端指派信道5至8，以及为蜂窝小区3中的终端指派信道9至12。当在每个蜂窝小区中的负载是四个终端或更少时，在没有来自邻近蜂窝小区中终端的同信道干扰(因为这12个信道是互相正交的)，并且每个终端应该能够达到它在蜂窝小区的上行链路上传输的设定值。当在任何一个蜂窝小区中负载超过四个终端时，那么这个蜂窝小区可为某个终端指派那些与其它蜂窝小区的信道不正交的信道。因为在每个蜂窝小区中负载一般是独立地变化的，有可能所指派的非正交信道将不会被任何邻近的蜂窝小区占用。这个事件的概率(即“non-collision(非冲突)”的概率)是每个邻近蜂窝小区中负载的函数。

具有补偿的信道结构可导致在系统中所有终端观测到的有效容限的增加。最初根据在图5中所示的C/ICDF导出在表4中所示的补偿系数，这是在其它蜂窝小区中的终端以全功率传输的假定下产生的。然而，当随同如在图4中所示的一个交错排列的信道重用方案一起应用补偿系数时，在每个蜂窝小区中每个终端达到的实际C/I值可能比在表3的第2列中所提供的最小C/I值大，因为应用补偿系数而减少了来自其它蜂窝小区中的终端的干扰。

作为一个例子，考虑在蜂窝小区1中的一个终端达到17dBC/I的情况。然后蜂窝小区1可将信道5指派给这个终端。在蜂窝小区2中的一个终端被允许以全功率在这个信道上传输，以及在蜂窝小区3中的一个终端被允许全功率的12.6％传输。蜂窝小区1中的终端的17dBC/I是根据全功率和最坏情况下干扰的估算(worst-case interference assessment)计算的。然而，因为蜂窝小区3中的终端的发射功率从1.0被减少至0.126，所以蜂窝小区1中的终端的有效容限将增加。链路容限增加的实际量取决于从(在蜂窝小区3中被指派信道5的)被补偿的干扰终端到蜂窝小区1的路径损耗。

作为一个简单的实例，可将每个蜂窝小区中的终端分类成具有OdB容限、3dB容限和6dB容限的三个不同组。将允许具有OdB容限的终端以全功率(当被调度时)传输，将允许具有3dB容限的终端以半功率传输，以及将允许具有6dB容限的终端以25％的全功率传输。如果每蜂窝小区分配三个信道，则为信道1指派的补偿系数可以是1.0，为信道2指派的是0.5，以及为信道3指派的是0.25。在一个3-蜂窝小区重用模式中，可使信道参考以致为每个蜂窝小区分配相同的但具有不同补偿系数组的三个信道。表5列出这个简单实例的参差信道指派。

表5

信道，n	蜂窝小区1	蜂窝小区2	蜂窝小区3
				1	1.00	0.25	0.50
2	0.50	1.00	0.25
				3	0.25	0.50	1.00

实际的系统一般不符合上述理想的系统模型。例如，终端的不一致分布、不一致的基站布置、变化的地形和形态等等，都对在每个蜂窝小区中观测到的干扰电平的变化起作用。蜂窝小区的特性和在蜂窝小区中性能的归一化(normalization)一般比上面所述的更复杂(也就是说，蜂窝小区的C/I CDF不太可能是相同的)。而且，在每个蜂窝小区中的终端一般看到来自其它蜂窝小区中的终端的不同的干扰电平。这样，可能要求更多的计算以将有效容限归一化到一个跨越系统中蜂窝小区的特殊的阈值水平之内。

因而为每个蜂窝小区所导出的补偿系数可以是不同的，并且可能不按重要群集中其它蜂窝小区的模移位补偿系数模移位版本。此外，也可使用蜂窝小区和/或信道的不同设定值以达到一个归一化的性能等级，如果要求这样的话。也可改变设定值以达到不一致的系统性能。不同C/ICDF在补偿系数上的效果和为改善系统性能的补偿系数调整是在美国专利申请系列号No.09/539,157中描述的，其标题为“METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSIONS OFA COMMUNICATION SYSTEM”，申请日期2000年3月30日，该专利申请已转让给本申请的受让人，并且通过引用被包括在此。

可使用多个不同方案确定蜂窝小区的补偿系数。在一个方案中，迭代一个确定补偿系数的程序多次，并在每个迭代中调整补偿系数，从而获得用于所有信道的可达到的最大设定值。在一个实施例中，在确定最初的补偿系数时，假定最坏情况下的其它蜂窝小区干扰。在另一个实施例中，可使用其它值代替最坏情况下干扰电平。例如，可使用平均的、中值的或95个百分点的其它蜂窝小区干扰分布来确定初始的补偿系数。在又另外一个实施例中，自适应地估计干扰电平，并且周期性地调整补偿系数以反映所估计的干扰电平。每个蜂窝小区所使用的补偿系数可以或可以不传达给相邻的蜂窝小区。

在一些实施例中，可用一些“protection(保护)”形式提供在蜂窝小区中的已分配的信道的一个子集。例如，可通过在周期性的基础上保留一个或多个信道供蜂窝小区中终端专用而实现保护。也可以将专用性定义为只当必需时以及只有到要满足处于不利位置的终端的所必需的程度时才可使用。可用各种方法向相邻的蜂窝小区标识受保护的信道。例如，一个蜂窝小区可向它的相邻蜂窝小区传送被保护的信道列表。然后相邻蜂窝小区可减少或阻止在它们的覆盖区域中的终端在受保护的信道上的数据传输。可使用信道保护为因为来自相邻蜂窝小区中终端的过量干扰而不能达到必需的C/I的处于不利位置的终端进行服务。对于这些情况，一旦为处于不利位置的终端服务，就可去除这个信道保护。

在一些实施例中，如果某个信道条件恶化到一个不可接受的水平(例如，如果FER大于某个百分比，或者中断概率超过一个特殊的阈值)则一个蜂窝小区可将“blocking(阻塞)”(即，在它的覆盖区域内没有终端的传输)强加于某个信道。每个蜂窝小区可测量信道的性能并且自行强制阻塞不良性能的信道，直到相当地肯定信道条件已经改善并且可达到可靠的通信为止。

可基于例如蜂窝小区的条件而动态地和/或自适应地执行信道保护和阻塞。

对默认补偿系数的调整

在使用功率补偿的实施例中，计算补偿系数并提供给系统中的蜂窝小区。此后，每个蜂窝小区在为在上行链路上数据传输调度终端和为终端指派信道时应用这些补偿系数。

在一方面，可基于例如系统负载的变化、终端特性、用户需求、性能要求等等动态地和/或自适应地调整初始的补偿系数。可使用许多方案调整补偿系数，在下面描述其中的一些。

在一个补偿调整方案中，一个处于不利位置的终端在活动地通信的一段时间期间减少侵入的蜂窝小区(offending cell)的补偿系数。如上面注意到的，在许多场合中处于不利位置的终端因为来自其它蜂窝小区中的有限数量的终端的过量干扰而不能够达到要求的设定值。

如果处于不利位置的终端不能够达到要求的设定值，甚至在给它指派了最佳的可用信道的时候(被称为“soft-blocking(软阻塞)”的条件)，在其它蜂窝小区中引起干扰的终端可暂时减少它们的传输功率，从而这个处于不利位置的终端将能够获得要求的设定值。作为一个实例，如果对于在蜂窝小区1中处于不利位置的终端的主要干扰源是在蜂窝小区2中的一个终端，那么可对蜂窝小区2中的这个终端的传输功率补偿一个需要的量，以允许这个处于不利位置的终端工作于要求的设定值(例如，附加的3dB，从β(n)＝x下降至β(n)＝0.5x)。

在上面的实例中，如果将这个补偿系数施加于蜂窝小区2中这个终端，那么这个终端也可能不再能够满足它的设定值，可能进一步引起其它蜂窝小区的补偿系数的减少。因此，也可在补偿系数之外对在侵入的蜂窝小区的特定信道中所使用的设定值作出调整。此外，也可以局部地作出这些调整，因此减少蜂窝小区1和2两者的设定值，例如减少至有效地使它们的集合吞吐量最大化但仍满足在两个蜂窝小区中终端的中断准则(outage criteria)的值。

在另一个补偿调整方案中，可暂时阻止侵入的蜂窝小区使用一个特殊的信道，因此可为这个处于不利位置的终端服务。对于侵入的蜂窝小区，可把用于这个受影响的信道的补偿系数β(n)设定为0.0。

对于一个特殊的终端的主要干扰可能是来自另一个重用群集的蜂窝小区中的另一个终端的共用信道干扰。要减少共用信道干扰，可修改用于侵入的蜂窝小区的补偿系数，例如，使补偿系数移位，因此对于受到高干扰电平的信道补偿系数不高。

在另一个补偿调整方案中，可为重用模式中每个蜂窝小区的专用而保留一个或多个信道。然后阻止(即阻塞)在重用模式中的其它蜂窝小区在这些信道上传输。所保留的信道数量可根据负载或系统要求，并可在工作条件改变时动态地和/或自适应地调整这个数量。而且，可为蜂窝小区分配不同数量的保留信道，再次取决于系统设计和条件。

可按各种方式获得由其它蜂窝小区请求的功率补偿量。在一些实施例中，每个蜂窝小区都知道允许处于不利位置的终端以要求的设定值工作所需要的补偿系数。可预先计算这些补偿系数并保存它们或可以前的传输来确定它们。当一个处于不利位置的终端变成活动的时候，蜂窝小区知道这个终端所需要的补偿系数并将这个补偿系数通知侵入的蜂窝小区。

对于要求调整(例如，减少或阻塞)侵入的蜂窝小区中的终端的传输功率的实施例，请求补偿调整的蜂窝小区能将为满足处于不利位置的终端的要求对补偿系数要求的调整传送给侵入的蜂窝小区。也可将这个调整发送至系统中的其它蜂窝小区，然后它们可使用这个信息改善这些蜂窝小区的性能。然后侵入的蜂窝小区基于一个已定义的补偿调整方案应用所请求的补偿系数。例如，这样的调整方案可定义，例如，应用这个调整的时间和持续时间。如果一个侵入的蜂窝小区从多个其它蜂窝小区接收补偿请求，则这个侵入的蜂窝小区一般应用它从请求的蜂窝小区接收的补偿系数中最大的补偿系数。

可将要暂时减少或阻塞其它蜂窝小区中的传输的请求(或指示)通知侵入的蜂窝小区，从而能够为处于不利位置的终端服务。在需要时，可或者以一个有序的方式(例如，每几个帧)，或者通过一些其它方法，动态地将这个请求通知侵入的蜂窝小区。例如，每个蜂窝小区可给它的相邻蜂窝小区在每个传输帧的开始时带着将在下一个传输帧时应用这些请求的期望，发送一个这样的请求列表。可以设想其它用于将请求通知其它蜂窝小区的方法，并且是在本发明的范围之内的。

可使用许多方法实现补偿调整。在一个方法中，在动态基础上将补偿系数发送给相邻的蜂窝小区并且在此后立刻应用补偿系数(例如，下一帧)。在另一个方法中，在受影响的蜂窝小区已知的预定时刻应用补偿系数。

也可使用许多方法将补偿系数恢复至其原始值。在一个方法中，通过发布一个“restore(恢复)”命令至侵入的蜂窝小区能恢复原始补偿系数。在另一个方法中，通过递增地增加补偿系数逐渐地将补偿系数恢复至其原始值。

在再另外的一个用于补偿调整的方法中，每个蜂窝小区维持一个用于调整每个信道中的补偿系数的已知步长大小。每个蜂窝小区维持为每个信道所使用补偿系数的当前值和用于增加和减少补偿系数的步长大小。此后，蜂窝小区在每次接收到减少传输功率的请求时，按照所关联的步长大小调整补偿系数。

在再一个实施例中，一个特殊蜂窝小区的每个信道可与在补偿系数上的最大和最小极限关联起来。作为一个简单的实例，假定在每个蜂窝小区中工作的调度器在公共帧边界上调度，i＝1，2，3...。而且，令βmmax(n)和βmmin(n)为蜂窝小区m中的信道n的补偿系数的最大值和最小值，并令δup(n)和δdown(n)表示用于增加和减少信道n的补偿系数的步长大小。那么，可把在蜂窝小区m中i帧时对信道n的补偿调整表示为：

(a)如果任何相邻蜂窝小区在i帧时发送减少功率命令：

βm(n，i)＝max[βmmin(n)，βm(n，i-1)·δdown(n)]，

(b)否则：

βm(n，i)＝min[βmmax(n)，βm(n，i-1)·δup(n)]。

也可以按要求或需要调整最大和最小补偿极限。例如，可根据系统负载或要求调整最大和最小极限。

可将补偿系数的动态调整视为等同于基于负载、性能或一些其它测量值的系统设定值或信道的最大允许数据速率的动态调整。当系统负载增加时，可将设定值调整(即减少)至允许在信道中可靠工作的等级。通常，也可使每个信道的设定值为自适应的。这允许按要求或需要，把与信道关联的数据速率不同地设定。可局部地由每个蜂窝小区在每个信道中进行设定值的匹配。

可扩展补偿系数的动态调整，以致可以动态地调整在每个蜂窝小区中的所有信道的补偿系数。这个特点允许系统有效地调整每个信道中的功率电平，因此在特定信道中的活动终端能够满足所要求的设定值。在相邻蜂窝小区的信道中的功率因而变成例如本地蜂窝小区中的活动终端组、它们的要求等等的函数。如果在一个蜂窝小区中终端的混合(mix)是这样的，使得所有终端可达到它们被指派的信道中的设定值，那么使用默认的补偿系数。否则，在相邻的侵入的蜂窝小区中，在特定的信道中以及在特定的持续时间内，暂时应用补偿系数的附加的减少(即，减少的传输功率)。

当允许动态地改变补偿系数的时候，在一个特殊的蜂窝小区中的调度器可能不确定相邻蜂窝小区正在传输的功率。这会导致本地蜂窝小区中终端的实际工作点的不明确。但是，仍可动态地执行对补偿系数的调整，例如，通过根据在所观测到的受影响信道的性能上的调整。

例如，在一个实现中，蜂窝小区监视与一个特定信道中的一个终端关联的平均误帧率(frame-erasure-rate)(FER)。如果实际C/I低于设定值，则存在更高的帧擦除发生概率，因此导致错误帧的重新传输。然后这个蜂窝小区可(1)减少这个终端的数据速率，(2)请求侵入的蜂窝小区中的终端减少它们在这个信道上的传输功率，或者进行(1)和(2)两者。

用于调度和信道指派的参数

自适应重用方案为在上行链路上请求传输数据的终端提供一个分配资源的结构。在正常系统工作期间，从遍及系统的各种终端接收传输数据的请求。然后蜂窝小区为终端调度数据传输的终端并将信道指派给终端，从而达到高效率和性能。

可使用各种调度方案并基于多个因素来完成为终端调度数据传输和指派信道给终端。这样的因素包括(1)一个或多个信道度量(metric)，(2)指派给活动终端的优先级，和(3)涉及公平的准则。在调度终端和指派信道时还可以考虑其它因素(其中一些在下面描述)并且是在本发明的范围之内的。

可使用一个或多个信道度量来调度终端和/或指派信道，以致可实现更有效地使用系统资源和改善性能两者。这样的信道度量可包括基于吞吐量、干扰、中断概率或一些其它测量的度量。在下面描述一个表示“goodness(质量因素)”的信道度量的实例。然而，将认识到也可制定其它信道度量并且它们也是在本发明的范围之内的。

信道度量可基于各种因素，诸如(1)一个终端到服务的蜂窝小区的路径损耗和峰值传输功率，(2)其它蜂窝小区干扰特性，(3)补偿系数，和可能其它系数。在一个实施例中，对于活动的终端的信道度量dm(n，k)可按如下定义：

dm(n，k)＝f{βm(n)·Pmax·ζm(k)/Im(n)} 公式(3)

其中：

βm(n)是与蜂窝小区m的信道n关联的补偿系数，其中0≤β≤1(当βm(n)＝0时，这等价于阻止蜂窝小区m使用信道n)；

Pmax(k)是终端k的最大传输功率；

ζm(k)是从终端k到蜂窝小区m的路径损耗；

Im(k)是由蜂窝小区m在信道n上观测到的干扰功率；以及

f(x)是描述自变量x的“质量因素”的函数，其中x与C/I成比例。

其它蜂窝小区干扰Im(n)的精确计算，要求知道从每个干扰终端(即，被指派了相同的信道n的那些终端)到它的服务的蜂窝小区以及到在考虑的蜂窝小区m的路径损耗。如果使用功率控制，则到服务的蜂窝小区的路径损耗确定由这个干扰终端要传输的功率量。到蜂窝小区m的路径损耗确定将在蜂窝小区m作为干扰接收的来自干扰终端的传输功率量。其它蜂窝小区干扰Im(n)的直接计算一般是不实际的，因为有关干扰终端的信息通常是不可用的(例如，其它蜂窝小区几乎同时正在为这些终端调度和指派)，以及这些终端的路径损耗特性一般是不准确(例如，很可能基于平均值并且不反映衰落)。

因而可基于各种方案估算其它蜂窝小区干扰Im(n)。在一个干扰估算方案中，每个蜂窝小区保持对于每个信道所接收的干扰功率的直方图。在蜂窝小区m处对于信道n的总的接收功率Io，m(n)包括对于被调度的终端k在信道n中所接收的功率Ck(n)，和从其它蜂窝小区中的其它干扰终端所接收的干扰功率(加上热噪声和其它背景噪声)。这样，其它蜂窝小区干扰可估算为：

\hat{I} m (n) = Io, m (n) - Ck (n)

公式(4)

其中是对于蜂窝小区m在信道n中估算的其它蜂窝小区干扰。可为每个信道估算其它蜂窝小区干扰

，并且在每个调度时间间隔形成对于每个信道的其它蜂窝小区干扰的分布。然后可使用这个分布的平均值、最坏情况或一些百分点作为公式(3)中的其它蜂窝小区干扰Im(n)。

各种函数f(x)可用于信道度量。在一个实施例中，信道度量dm(n，k)表示蜂窝小区m中终端k在信道n中的中断概率。在另一个实施例中，信道度量dm(n，k)表示在C/I＝x处可以可靠地支持的最大数据速率。也可以使用其它函数作为信道度量，并且是在本发明的范围之内的。

信道度量dm(n，k)表示蜂窝小区m中终端k在信道n上的“score(分数)”。信道度量可用于为终端调度数据传输或指派信道给终端，或者两者。在调度终端和/或指派信道时，可为每个活动的终端对于蜂窝小区中每个信道计算分数。对于每个终端，(最大到Nc)分数表示与可用于指派的信道关联的期望性能。对于一个特殊的终端，具有“best(最好的)”分数的信道可以是指派给终端的最好的信道。例如，如果信道度量dm(n，k)表示中断概率，那么具有最低中断概率的信道是指派给终端的最好的信道。

在基于包括函数f(x)(例如，从终端k至蜂窝小区m的路径损耗，由蜂窝小区m观测到的干扰功率Im(n)等等)的参数估算的可信度上，可计算信道度量dm(n，k)。可在一个时间周期上平均dm(n，k)的值以提高准确性。由于信号和干扰两者的小信号衰落，干扰源的位置变化引起干扰功率的变化，以及可能偶然的遮蔽(例如，一辆卡车阻塞了主信号路径)有可能引起dm(n，k)的值中发生波动。要解决这些波动，可选择具有更大的补偿系数的信道以提供一些容限，以及也可根据工作条件的变化来适配数据速率。

在一方面，可根据终端的优先级为终端调度数据传输和指派信道，从而通常在为较低优先级的终端之前为较高优先级的终端服务。优先化一般导致更简单的终端调度和信道指派过程并且也可用于确保在终端中某种程度的公平，如下所述。可根据诸如例如，平均吞吐量、终端受到的延迟等等。多个准则对在每个蜂窝小区中的终端进行优先化。下面讨论这些准则中的一些。

在一个终端优先化方案中，根据它们的平均吞吐量对终端进行优先化。在这个方案中，为要调度数据传输的每个活动的终端保持一个“score(分数)”。一个蜂窝小区能保持它提供服务(即，对于分布的控制方案)的活动终端的分数，或者一个中央控制器能为所有活动终端(即，在集中控制方案中)保持分数。可在通信系统的较高层次上建立一个终端的活动状态。

在一个实施例中，为每个活动终端保持表示平均吞吐量的分数φk(i)。在一个实现中，可计算对于终端k在i帧时的分数φk(i)为指数平均吞吐量，并可表示为：

其中在i<0时，

rk(i)是终端k在i帧(单位为位/帧)时的数据速率，以及

α0和α1是用于指数平均的时间常数。

一般地，rk(i)是由一个特殊的最大可达到数据速率rmax和一个特殊的最小数据速率(例如零)限制的。α1(相对于α0)r更大的值相应于更长的平均时间常数。例如，如果α0和α1两者都是0.5，那么给当前数据速率rk(i)与来自前面的调度时间间隔的分数

相等的权重。

基于终端k的达到的(即可测量的)或可达到的(即估算的)C/I，数据速率rk(i)可以是这个终端的一个“realizable(可实现的)”(即“potential(可能的)”)数据速率。可把终端k的数据速率表示为：

rk(i)＝ck·log2(1+C/Ik)，公式(6)

其中ck是一个正常数，它反映为终端k所选择的编码和调制方案所达到的理论容量的一小部分。数据速率rk(i)也可是在当前调度周期中指派的实际数据速率，或者一些其它可以计量的数据速率。使用可实现的数据速率在信道指派过程期间引入一个“shuffling(慢慢变动)”的效果，这可以改善一些处于不利位置的终端的性能，如下所述。

在另一个实施例中，计算终端k在i帧时的分数φk(i)作为在某个时间间隔上所达到的线性平均吞吐量计算，并可被表示为：

φ_{k} (i) = \frac{1}{K} Σ_{j = i - k + 1}^{i} r_{k} (j) / r_{\max}

公式(7)

在特殊数量的帧上(例如在最后的10帧上)计算终端的平均(可实现的或实际的)吞吐量并可用作为分数。可考虑另外的用于活动终端的分数

的公式并且，它们是在本发明的范围之内的。

在一实施例中，当一个终端要求传输数据(即，变成活动的)的时候，将它加入到一个列表中并初始化它的分数(例如，为零或一个终端能够基于当前的C/I达到的归一化的数据速率)。顺序地在每个帧中更新列表中每个活动终端的分数。只要在一个帧中没有为一个活动终端调度传输，就把它的数据速率设为零(即rk(i)＝0)，并相应地更新它的分数。如果终端接收到有差错的帧，这个帧的有效数据速率也设为零。这个帧差错可能不会立即知道(例如，由于用于数据传输的确认/不确认(Ack/Nak)方案的往返行程延迟(round tripdelay))，但是一旦可得到这个信息就能相应地调整分数。

然后调度器能使用分数为调度和/或信道指派对终端进行优先化。在一个特定的实施例中，使活动终端组优先化，以致为具有最低分数的终端指派最高优先级，并为具有最高分数的终端指派最低优先级。调度过程也可以在进行优先化时将不一致的权重系数指派给终端分数。这样不一致的权重系数能考虑在确定终端优先级时要考虑的其它因素(诸如下面要讨论的那些)。

在某些实施例(例如，如果使用可实现的数据速率)中，一个特殊的终端的分数

不必表示这个终端可支持的数据速率(即，可不反映这个终端可能的数据速率)。例如，可为两个终端指派相同的数据速率，即使一个终端能够比另一个支持更高的数据速率。在这种情况下，可把更高的分数给具有更高可能的数据速率的终端，并因而将具有更低的优先级。

也可使终端的优先级成为各种其它因素的函数。这些因素可包括，例如，有效负荷要求、可达到的C/I和要求的设定值、终端受到的延迟、中断概率、对邻近蜂窝小区的干扰、来自其它蜂窝小区的干扰、数据速率、最大传输功率、要被传输的数据类型、正在提供的数据服务类型等等。上面不是一个无遗漏的列表。也可考虑其它因素并且它们是在本发明的范围之内的。

可使用终端的有效负荷以确定优先级。大的有效负荷一般要求由较少数量的可用信道可支持的高数据速率。相反，小有效负荷一般能由更多的可用信道支持。可为小有效负荷指派一个具有可能不能够支持大有效负荷所需要的高数据速率的大补偿系数的信道。因为为大有效负荷调度数据传输更困难，所以可为具有大有效负荷的终端指派更高的优先级。这样，具有大有效负荷的终端可能能够与具有小有效负荷的终端一样享受类似的性能等级。

也可以使用终端的达到的C/I来确定优先级。具有较低的达到的C/I的终端可能只支持较低的数据速率。如果使用可用资源用于传输至具有较高的达到的C/I的终端，则平均系统吞吐量将有可能上升，从而提高系统的效率。通常，更可取的是传输至具有较高的达到的C/I的终端。

也可以在确定优先级时考虑终端已经受到的延迟量。如果基于优先级来实现资源分配，则低优先级的终端更可能受到更长的延迟。要确保最低服务水平，可在这个终端受到的延迟量增加时提升这个终端的优先级。提升防止低优先级终端被延迟无法忍受的时间量或可能不确定地被延迟。

也可在确定优先级时考虑要由终端传输的数据类型。有些数据类型是时间敏感的并要求快速注意。其它数据类型能容忍更长的传输延迟。可为时间紧急的数据指派更高的优先级。如一个实例，可给要重新传输的数据比第一次传输的数据更高的优先级。被重新传输的数据一般相应于先前错误地传输和接收的数据。因为在蜂窝小区处的其它信号处理可能取决于错误地接收的数据，所以可以给被重新传输的数据更高的优先级。

可在指派终端优先级时考虑正在提供的数据服务的类型。可为高级服务(例如，支付更高费用的那些服务)指派更高的优先级。可为不同的数据传输服务建立一个价格体系。通过价格体系，终端能独立地确定终端能希望享受的优先级和服务类型。

可将上面所述的因素和其它因素加权和组合以导出终端的优先级。可根据正在优化的系统目标组使用不同加权方案。如一个实例，要优化蜂窝小区的平均吞吐量，可给终端可达到的C/I较大的权重。也可使用其它加权方案并且它们是在本发明的范围之内的。

在调度终端和指派信道时可利用公平准则以确保(或可能甚至是保证)最低的服务等级(GOS)。公平准则一般应用于系统中所有的终端，虽然也可以选择终端的一个特殊的子集(例如，高级终端)应用公平准则。通过使用优先级可达到公平。例如，每次没有被调度数据传输和/或每次传输不成功的终端可上移优先级。

对于上述终端优先化方案，可在分数的比率基础上分配资源。在这种情况下，所有活动终端的分数可参考最大终端分数构成一个修改的分数

，可把它表示为：

{\hat{φ}}_{k} (i) = φ_{k} (i) / \max_{k} {φ_{k} (i)}

　　　　　　　　公式(8)

然后可根据它们的修改分数为一个特殊的终端分配资源。例如，如果终端1具有一个两倍于终端2的分数，那么调度处理器能分配一个(或多个)具有使这两个终端的数据速率相等所需要的容量的信道(假如这样信道是可用的)。如一个公平准则，调度器可尝试在每个调度时间间隔处使数据速率归一化。也可利用其它公平准则并且它们是在本发明的范围之内的。

数据传输的调度

在系统中的蜂窝小区使用以上面所述的方式和按照指定的规则和条件所制订的自适应重用计划而工作。在正常工作期间，每个蜂窝小区从数据传输的这个蜂窝小区中的多个终端接收请求。然后这些蜂窝小区为终端调度数据传输以满足系统目标。可在每个蜂窝小区处(即对于分布的调度方案)、由一个中央调度器(即对于集中调度方案)或者由一个混合方案执行调度，在这个混合方案中，有些蜂窝小区调度它们自己的传输，而一个中央调度器为一组蜂窝小区调度传输。

图6是一个用于为终端调度数据传输的基于优先级的调度方案的实施例的流程图。在这个基于优先级的调度方案中，根据活动终端的优先级，一次一个终端从最高优先级到最低优先级为活动终端调度数据传输。可在每个调度时间间隔处调度数据传输的终端数量受到可用信道数量的限制。例如，每蜂窝小区可为最多至Nc个终端在Nc个可用信道上调度传输。

最初，在步骤610处更新要被用于调度的终端的参数。这些参数可包括补偿系数、其它蜂窝小区干扰特性、终端的路径损耗以及可能其它的参数。可使用这些参数确定终端的信道度量。

然后在步骤612处，对终端进行优先化和排列。通常，只考虑为具有要传输的数据的活动终端进行调度，并对这些终端进行优先化和排列。可使用多个终端等级方案(terminal-rating scheme)中的任意一个，并可基于上面所列的一个或多个准则，诸如吞吐量、有效负荷等等，进行终端的优先化。然后将活动终端根据它们的优先级从最高优先级到最低优先级排列。

然后在步骤614处，将可用的信道指派给活动终端。信道指派一般包括多个步骤。首先，为每个终端对每个可用信道根据所更新的参数计算一个或多个信道度量。可使用任意数量的信道度量，诸如在公式(3)中所示的一个信道度量。然后根据终端的优先级、所计算的信道度量和可能的其它因素(诸如需求要求)为终端指派可用的信道。可基于各种信道指派方案进行信道指派，其中一些在下面描述。

信道指派可意味着指派一个信道以及使用一个数据速率。可将每个可能的数据速率与相应的编码和调制方案关联起来。每个被调度的终端可能根据所指派的数据速率知道(例如推理地)要使用的适当的编码和调制方案。另一方面，可将这个编码和调制方案传达给被调度的终端。可以使用这个“adaptive(自适应的)”编码和调制方案来提供改善的性能。

然后在步骤616处更新系统参数以反映信道指派。要被更新的系统参数可包括，例如，基于(1)在这个蜂窝小区中被调度的终端的信道指派，(2)来自其它蜂窝小区的调整补偿系数的请求等等，而对在蜂窝小区中信道的补偿系数的调整。这个蜂窝小区也可请求通过相邻蜂窝小区的补偿系数调整。

然后在步骤618处，这个蜂窝小区通过所指派的信道从被调度的终端接收数据传输。从所接收的传输中，这个蜂窝小区估算可用于将来的调度时间间隔的各种数量，诸如对每个信道的干扰。通常，在这个蜂窝小区的正常工作期间执行步骤610至618。在步骤620处，作出另一个调度时间间隔是否已经发生的判断。如果答案为是，则这个过程返回至步骤610，并对于下一个调度时间间隔调度终端。否则，这个过程在步骤620处等待。将在下面更详细地描述这些步骤中的有些步骤。

信道指派方案

可基于各种方案并考虑各种因素将可用的信道指派给活动终端。这些信道指派方案可按指派结果的复杂性和最优性(即品质)排列。下面用于例示描述几个信道指派方案，以及这些方案包括(1)基于优先级的信道指派方案，(2)基于需求的信道指派方案，和(3)具有升级的信道指派方案。也可实现其它方案并且它们是在本发明的范围之内的。

在基于优先级的信道指派方案中，一次为一个终端进行信道指派，最先为最高优先级的终端考虑信道指派，而最后为最低优先级的终端考虑信道指派。最初基于诸如上面所述的多个因素，对在蜂窝小区中所有活动终端进行优先化。

图7是基于优先级的信道指派方案的实施例的流程图。开始，在步骤710处，为活动终端和为可用的信道计算信道度量。可使用各种信道度量，诸如上面所述的那些。然后在步骤712处，根据上述因素对活动终端进行优先化和排列。也可根据在步骤710中所计算的度量进行优先化。然后使用终端优先级和信道度量进行信道指派。

在步骤714处，从活动终端列表中选择最高优先级的终端，并在步骤716处为它指派一个可用的信道。在一个实施例中，把信道的第一选择权给予所选择的终端并为它指派一个具有最佳信道度量的可用信道。在另一个实施例中，为所选择的终端指派一个具有最差的度量仍满足这个终端的要求的可用信道。在步骤718处，也为所选择的终端指派一个特殊的数据速率，它是基于(1)这个终端所要求的最大速率，(2)这个终端的可用传输功率和与被指派的信道关联的补偿系数，和(3)这个终端的要求(例如中断概率)而确定的。

然后在步骤720，从活动终端列表中去除被指派的终端。然后在步骤722，作出活动终端列表是否为空的判断，表示已经为所有的活动终端指派了信道。如果列表不为空，则这个过程返回至步骤714，并选择在列表中最高优先级的未被指派的终端进行信道指派。否则，如果已经为所有终端指派了信道，则这个过程结束。

在一个实施例中，如果在信道指派期间存在平分(tie)(也就是，如果多于一个信道与相同或相似的信道度量关联)，则不立即指派信道。代替为，标记导致平分的那些信道，并且继续估计其它更低优先级的终端。如果下一个终端具有与所标记的信道中任何一个信道关联的它的最大度量，那么可将这个信道指派给这个终端，并从可用信道列表中去除这个信道。当对于一个特殊的终端所标记的信道列表被减少到一个时，将这个剩余的信道指派给标记这个信道的最高优先级的终端。

如果信道指派导致一个具有超过被指派的数据速率所要求的链路容限的附加链路容限的终端(即，在被指派的信道上这个终端的C/I大于设定值)，那么(1)可增加这个终端的数据速率至满足所要求的性能等级的水平，或者(2)可通过减少(例如通过降低补偿系数)这个终端的传输功率直到链路容限量，以减少系统中的干扰。如由有效链路容限所支持的这个终端所增加的数据速率，增加了这个终端以及系统的吞吐量。因而有效地对被调度的终端行使功率控制。可为每个被调度的终端基于它的信道指派作出数据速率和/或补偿系数的调整。

如果为一个终端指派的信道不能够支持要求的数据速率，则可应用几个选项。在一个选项中，调度这个终端以一个减少的数据速率(在这里被称为“dimming(灰态)”的条件)传输。在另一个选项中，不允许这个终端在当前的调度时间间隔内(在这里被称为“blanking(消隐)”的条件)传输，并且使这个信道可用于其它活动终端。在任一情况下，可增加灰态或消隐的终端的优先级，提高这个终端在下一次调度时间间隔中更早地考虑的机会。

如果按照一个终端的平均吞吐量更新它的优先级，那么信道指派方案可在指派信道时考虑这个终端的可达到的数据速率。在一个实施例中，被指派给一个终端的特殊的信道是在给定中断标准上使这个终端的吞吐量最大化的一个信道。信道指派方案首先可从可用信道列表中估计对于这个终端的最佳信道。然后将满足所要求的中断准则的最大数据速率指派给这个终端用于这个信道。

在基于需求的信道指派方案中，在进行信道指派时考虑终端的需求或有效负荷要求，以致可更好地利用可用的系统资源。对于一特殊的可用信道组，具有更低的有效负荷要求的终端(可用更低的数据速率使之满足的终端)可由多个可用信道提供服务，然而具有更高的有效负荷要求的终端(可能要求更高的数据速率的终端)可由数量减少的可用信道提供服务。如果具有更低的有效负荷要求的终端具有更高的优先级并被指派最佳可用信道(在许多也能实现这个终端要求的信道中)，并且如果这个信道是唯一一个能够实现具有更高有效负荷的终端的要求的信道，那么将只对一个终端提供服务而没有有效地使用资源。

作为一个例子，考虑三个信道可用于为两个终端指派，终端1具有1千字节(Kbyte)的有效负荷要求，以及终端2具有10千字节的有效负荷要求。而且，假定三个信道中只有一个信道将满足终端2的要求，但是所有三个信道都将满足终端1的要求。可指派信道如下：

(a)如果终端2具有比终端1高的优先级，则为终端2指派使其吞吐量最大化的信道。然后默认地为终端1指派下一个最佳的信道。两个终端的信道指派都为它们提供了服务。

(b)如果终端1具有比终端2高的优先级，并且如果在进行信道指派时不考虑终端的有效负荷要求，则可为终端1指派具有最大有效容限的信道，即使可用信道中的任何一个信道都能满足终端1的要求。将默认地为终端2指派下一个最佳的可能不满足其要求的信道。然而可按较低数据速率向终端2提供服务，或终端2保留在队列中直到下一个调度周期。

对于(b)的情况，几种指派选项是可用的。如果如上所述地进行信道指派，则可减少在指派给终端1的信道中所使用的功率至按要求的数据速率可靠通信所要求的水平。在(b)的情况中另一个指派选项是为终端1指派具有满足终端1的要求的最低容限的信道。在这个信道指派下，使其它较佳的信道可用于其它可能需要它们的终端(例如，因为更高的有效负荷要求或更低的所达到的C/I)。使用这个基于需求或有效负荷的信道指派，具有更大容限的信道可用于为可能要求附加容限的后续终端的指派。基于有效负荷的信道指派因而在调度时间间隔中使有效吞吐量最大化。

与在图7中为基于优先级的信道指派方案所示的流程图相似，可实现基于需求的信道指派方案的流程图。在一个实施例中，为信道指派所选择的每个终端指派一个具有仍满足这个终端要求的最坏度量的可用信道。在另一个实施例中，可修改终端的优先级，以致更早地为具有更大有效负荷的终端考虑指派。许多其它变化方案也是可能的并且是在本发明的范围之内的。

在具有升级的信道指派方案中，最初为活动终端指派信道(例如，基于它们的优先级或需求，如上所述)，然后如果任何较佳的信道是可用的则升级为较佳的信道。在上面所述的方案的某些实施例中，最初可为更高优先级的终端指派仍满足它们要求的最坏信道，而保存较佳的信道，万一需要它们时用于更低优先级的终端。这些方案可导致连续地为更低优先级的终端指派，以连续地将更接近一致的补偿系数(即更大的传输功率)与较佳信道关联起来。

如果活动终端的数量小于可用信道的数量，则可能使终端升级。可将一个终端升级至另一个未被指派的具有比初始指派的信道更高容限的信道。使终端升级的原因是增加可靠性和/或降低支持传输所要求的有效传输功率。也就是说，因为多个未被指派的信道满足终端的要求，所以重新为终端指派一个具有更高容限的信道允许按照容限量减少传输功率。

可使用各种方案使信道升级，下面描述其中的一些方案。也可实现其它信道升级方案并且它们是在本发明的范围之内的。

在一个信道升级方案中，为终端重新指派较佳的可用信道，如果这些信道满足终端的要求并且能够提供更大的链路容限。可基于优先级进行信道升级，以致如果信道是可用的则先使更高优先级的终端升级，后使更低优先级的终端升级。这个升级方案允许活动终端中的一些或全部享受具有更高链路容限的较佳信道。

图8是一个信道升级方案的实施例的流程图，从而根据终端的优先级使终端升级。在开始在图8中所示的这个升级过程之前，为活动终端指派它们的初始信道指派，这可使用上面在图7中所述的信道指派方案完成。在步骤810处，作出是否已经将所有可用信道指派给活动终端的判断。如果已经指派了所有信道，则没有信道可用于升级并且这个过程进行至步骤828。否则，将终端升级至可用信道，如果这些信道比原来被指派的信道更好(即与较佳的信道度量关联)。

在步骤812处，从活动终端中选择最高优先级的终端用于可能的信道升级。对于所选择的终端，从未被指派的信道列表中选择“best(最佳的)”信道。最佳的信道可相应于具有对于所选择的终端的“best(最佳的)”信道度量的信道。

然后在步骤816处，作出是否可能使所选择的终端升级的判断。如果最佳可用信道的信道度量比原来被指派给所选择的终端的信道更坏，那么不进行升级并且这个过程进行至步骤824。否则在步骤818，将所选择的终端升级到这个最佳的可用信道，然后在步骤820将这个最佳可用信道从可用信道列表中去除。在步骤822处，可把最初被指派给所选择的终端的信道放回可用信道列表，用于为一些其它更低优先级的终端的可能的指派。然后在步骤824处，将所选择的终端从活动终端列表中去除，而不管是否进行了信道升级。

在步骤826处，作出活动终端列表是否为空的判断。如果终端列表不为空，则这个过程返回步骤810，并且在列表中选择最高优先级的终端用于可能的信道升级。否则，如果没有信道可用于升级或者如果已经考虑了所有活动终端，则这个过程进行至步骤828，并且为所有信道调整补偿系数以减少被调度和被指派的信道的传输功率。然后这个过程结束。

在图8中的升级过程有效地将活动终端升级至更可能提供改善的性能的可用信道。可修改在图8中所示的信道升级方案以提供改进的信道升级。例如，对于一个特殊的终端，有可能一个更低终端所释放的信道会对这个终端更好。然而，没有为这个终端指派这个信道，因为在考虑更低优先级的终端的时候已经将这个终端从终端列表去除了。在图8中的过程因而可以迭代多次，或者可执行其它试验以解决这种情况。

在另一个信道升级方案中，由多个可用信道使被指派的终端升级。例如，如果三个信道是可用的，则每个被调度和被指派的终端上移三个时隙。这个升级方案允许大多数(如果不是全部)终端享受较佳的信道。例如，如果具有逐渐变坏性能的信道1至12可用于指派并且最初将信道4至12指派给九个终端，那么可使每个终端升级三个信道。然后这个九个终端占用信道1至9并且信道10至12可以是不起作用的。

在另一个信道指派方案中，可在信道指派中考虑在与信道关联的信道度量之间的差异。在一些例子中，不为最高优先级的终端指派具有最佳信道度量的信道可能更好。例如，对于一个特殊的终端，多个信道可与大致相似的度量关联，或者多个信道可提供所要求的C/I。在这些例子中，可为这个终端指派几个信道中之一并且仍然适当地对这个终端服务。如果一个更低优先级的终端具有一个与它的最佳信道相同的、由一个更高优先级的终端所选择的信道，并且如果在这个更低优先级的终端的最佳和第二最佳信道之间存在大的不同，那么为这个更高优先级的终端指派它的第二最佳信道并且为这个更低优先级的终端指派它的最佳信道可能是更佳的。例如，如果终端1具有对于信道2和信道3相似的信道度量，并且下一个更低优先级的终端2对于信道3具有比对于信道2更大的信道度量，那么可为终端1指派信道2并为终端2指派信道3。

在再另外的一个信道指派方案中，最高优先级的终端对提供所要求的性能(与上面所述的标出平局(tie)的信道相似)的可用信道作出标记。然后下一个更低优先级的终端对它可接受的信道作出标记。然后进行信道指派，以致先为更低优先级的终端指派信道，但保留更高优先级的终端所需要的信道。

在再另外的一个信道指派方案中，通过考虑在蜂窝小区中的活动终端组上大量信道指派的置换(permutation)，更好地将信道指派给蜂窝小区中的终端。在这种情况下，不单独在终端的度量和优先级的基础上为一个特殊的终端作出信道指派决定。在一个实现中，可将终端的优先级转换为一个权重，用于在蜂窝小区的信道指派计算中比例缩放度量。

可根据活动终端的优先级、需求、分数(例如，如在公式(3)中所计算的)等等为它们调度传输和指派信道，如上所述。在下面描述用于为终端调度数据传输和指派信道的一些其它考虑。

首先，可为一个特殊的终端指派多个信道，如果这些信道是可用的并且如果一个信道不能够满足这个终端的要求。例如，可为一个终端指派一个能够支持这个终端要求的50％的第一信道，和一个能够支持这个终端要求的35％的第二信道，以及一个能够支持这个终端要求的15％的第三信道。如果这个特殊资源分配阻碍其它终端达到它们的要求，那么服务水平低下的终端的优先级可提高，从而在后续的调度时间间隔中更早地考虑它们的资源分配。

其次，可为一个特殊的终端对于不同的调度时间间隔指派不同的信道以提供一个“shuffling(逐渐变动)”的效果。这个被指派信道的逐渐变动可在某些实例中提供干扰平均(interference averaging)，这可改善一个处于不利位置的终端的性能。

第三，可考虑其它终端在一个特殊的信道上传输的概率。如果多个信道在不考虑占用概率(occupancy probability)时具有接近相等的信道度量，那么要指派的较佳信道是具有最低被使用概率的一个信道。这样，可把信道占用概率用于确定最佳信道指派。

第四，可在进行信道指派时考虑过量的中断概率。在一些实例中，可能将一个信道指派给一个特殊的终端是不当的或不明智的。例如，如果一个终端对于一个特殊的信道所期望的中断概率是过量的，则存在在这个信道上的整个传输将被破坏并且将需要被重新传输的合理的可能性。而且，这个信道的指派可增加相邻蜂窝小区中终端的传输也被这个附加的干扰破坏的可能性。在这样的实例中，为这个终端指派这个信道可能是不明智的，并且根本不指派这个信道或者将这个信道指派给可更好地使用它的终端，可能会更好。

也可将可用信道指派给在使用上具有零或更多条件或约束的终端。这样的条件可包括，例如(1)在数据速率上的限制，(2)最大传输功率，(3)在设定值上的限制等等。

可在指派给活动终端的信道上利用最大数据速率。例如，如果所期望的C/I不能够支持所要求的数据速率，那么可减少数据速率以达到要求。

可将最大传输功率约束设置在某些被指派的信道上。如果在系统中的蜂窝小区知道其它蜂窝小区中对于信道的功率约束，那么有可能可在更高的确定性程度下局部地计算干扰电平并且更好地计划和调度。

可在被指派的信道上利用一个特殊的设定值，例如，在严重地加载的情况下。可为(例如低优先级)终端指派不满足所要求的最小中断概率(即被指派的信道具有低于所要求的C/I的期望C/I)的信道。在这种情况下，可要求这个终端使用被指派的信道以一个更低的满足所要求的性能准则的设定值工作。所使用的设定值可以是静态的或者按照系统负载可调整的。而且，可在每信道基础上利用这个设定值。

控制方案

可用各种方式和使用许多控制方案(诸如集中的、分布式的以及混合的控制方案)实施自适应重用方案、数据传输的终端调度和信道的指派。下面描述这些控制方案中的一些方案。

在一个集中的控制方案中，把来自所有蜂窝小区中活动终端的要被共同地控制的信息提供给中央处理器，它基于所接收的信息和一组系统目标来处理信息、调度数据传输并指派信道。在分布式的控制方案中，把来自每个蜂窝小区中活动终端的信息提供给一个蜂窝小区处理器，它基于从这个蜂窝小区中终端接收的信息以及可能从其它蜂窝小区接收的其它信息来处理信息、调度数据传输并为这个蜂窝小区指派信道。

分布式控制方案在地区级为终端进行数据传输调度和信道指派。可在每个蜂窝小区实现分布式控制方案，并且不要求蜂窝小区之间的所涉及的协调。

在分布式控制方案中，可与系统中其它蜂窝小区动态地共用本地信息，即使在每个蜂窝小区可局部地进行调度和信道指派。被共用的信息可包括，例如，在一个特殊的蜂窝小区上的加载、在这个蜂窝小区上的活动终端列表、信道可用信息、被指派的补偿系数等等。在分布式控制方案中，不需要用动态的方式共用这个信息，并且可以是可用于系统中蜂窝小区的“static(静态)”信息。蜂窝小区可使用被共用的信息以帮助决定如何局部地最佳分配资源。

在低或高负载条件下都可以方便地使用分布式控制方案，而且比集中的控制方案更简单地实现。在低负载时，在蜂窝小区中的终端更可能能够使用正交的信道传输，这些信道导致对其它蜂窝小区中终端的最小干扰。在负载增加时，系统中的干扰电平通常将增加，并且存在将为终端指派非正交信道的更大可能性。然而，在负载增加时，蜂窝小区能够为调度从中选择的终端组也增加。这些终端中的一些可能比其它的终端更能容忍其它蜂窝小区的干扰。分布式控制方案充分利用这个事实为终端调度和指派信道。

在下面的专利文件中对分布式的、集中的和混合的调度方案有更详细的描述，所述专利文件为美国专利号No.5,923,650，其标题为“METHODANDAPPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING”，于7/13/99发布，美国专利号No.5,914,950，标题也为“METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATESCHEDULING”，于6/22/99发布，以及美国专利申请序列号No.08/798，951，标题为“METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING”，于1999年九月17日申请，所有这些专利都已转让给本发明的受让人并通过引用包括在此。

功率控制

可由蜂窝小区对被指派的信道实行功率控制。如果为一个终端指派一个信道并且这个终端具有正的链路容限(即在预期的C/I和设定值之间的差是正的)，则可根据所确定的链路容限减少这个终端的传输功率。即使系统中其它蜂窝小区没有注意到对一个特殊信道的减少的补偿，但总的效果是减少干扰电平并且提高了成功传输的概率。有可能以与对CDMA系统中上行链路功率控制相似的方式，可动态地进行功率控制。

与其它重用结构的结合

在这里所述的自适应重用方案也可在其它重用结构中或者结合其它重用结构而实现。一种这样的结构是由T.K.Fong等人在一篇论文中公开的，这篇论文标题为“Radio Resource Allocation in Fixed Broadband WirelessNetworks”，IEEE通信学报(IEEE Transacti on sonCommunications)，第46卷第6期，1998年6月，通过引用将它包括在此。这份参考资料描述将每个蜂窝小区划分成多个扇区(sector)并且以所选择的指定的(和可能非指定的)与参差的时隙传输至每个扇区以减少干扰量。

另一个重用结构由K.K.Leung等人在一篇论文中公开，这篇论文标题为“Dynamic Allocation of Downlink and Uplink Resouce for BroadbandServices in Fixed Wireless Networks”，IEEE通信中所选择区域的杂志(IEEEJournal on Selected Areas in Communications)，第17卷第5期，1999年5月，通过引用将它包括在此。这份参考资料描述将每个蜂窝小区划分成多个扇区并且以所选择的指定的(和可能非指定的)和参差的时隙与子时隙(sub-timeslot)传输至每个扇区以减少干扰量。确定终端的C/I，并且基于终端的直到q个并发传输的容许量把终端分类成组。然后选择传输模式并调度数据传输以确保符合终端的要求。

还有另一个重用结构由K.C.Chawla等人在一篇论文中公开，这篇论文标题为“Quasi-Static Resource Allocation with Interference Avoidance forFixed Wireless Systems”，IEEE在通信中所选择的区域杂志(IEEE Journal onSelected Areas in Communications)，第17卷第3期，1999年3月，通过引用将它包括在此。这份参考资料描述用“beam-off(射束关闭)”序列指派每个蜂窝小区并且允许终端通知蜂窝小区用于它的数据传输的最佳时隙。

系统设计

图9是通信系统100中基站104和终端106的方框图，通信系统100能够实现本发明的各种方面和实施例。在每个被调度的终端106处，数据信源(datasource)912为传输(TX)数据处理器914提供数据(即信息位)。TX数据处理器914按照一个特殊的编码方案对数据编码，基于一个特殊的交错方案对编码的数据进行交错(即重新排序)，并且将交错的位映射成调制码元，用于为数据传输指派给终端的一个或多个信道。编码增加数据传输的可靠性。交错为编码的位提供时间分集(time diversity)，允许根据被指派信道的平均C/I传输数据，抗衰落，并且还去除用于构成每个调制码元的编码位之间的相关性。如果通过多个频率子信道传输编码位，则交错还可提供频率分集(frequencydiversity)。在一方面，可基于由基站提供的信息进行编码和码元映射。

可基于各种方案完成编码、交错和信号映射。在下列各项专利中描述一些这样的方案，美国专利申请序列号No.09/532,492，它的标题为“HIGHEFFICIENCY，HIGHPERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION”，申请于2000年3月22日，美国专利申请序列号No.09/816，481，标题为“METHOD AND APPARATUS FOR UTILIZING CHANNEL STATEINFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”，申请于2001年3月23日，以及美国专利申请序列号No.09/776,073，标题为“CODING SCHEME FOR AWIRELESS COMMUNICATION”，申请于2001年2月1日，所有这些专利都已转让给本申请的受让人，并通过引用包括在此。

TX(传输)MIMO(多输入多输出)处理器920对来自TX数据处理器914的调制码元进行接收与去复用，并为每个传输信道(例如每个传输天线)提供一个调制码元流，每时隙一个调制码元。如果全部信道状态信息(channel stateinformation)(CSI)是可用的(例如，一个信道响应矩阵H)，则TXMIMO处理器920还可为每个被指派的信道预处理调制码元。在前面所述的美国专利申请序列号No.09/532,402中描述MIMO和全部CSI处理。

如果不使用OFDM(正交频分多路复用)，则TXMIMO处理器920为用于数据传输的每个天线提供一个调制码元流。并且如果使用OFDM，则TXMIMO处理器920为用于数据传输的每个天线提供一个调制码元向量流。并且如果进行全部CSI处理，则TXMIMO处理器920为每个用于数据传输的天线提供一个已预处理的调制码元流或已预处理的调制码元向量流。然后由相应的调制器(MOD)922接收和调制每个流并且通过关联的天线924传输每个流。

在基站104处，多个接收天线952接收由被调度的终端传输的信号，并且每个接收天线为相应的解调器(DEMOD)954提供所接收的信号。每个解调器(或前端单元)954执行与在调制器922处所执行的处理互补的处理。然后将来自所有解调器954的调制码元提供给接收(RX)MIMO/数据处理器956并且进行处理以再现为终端传输的一个或多个数据流。RXMIMO/数据处理器956执行与TX数据处理器914和TXMIMO处理器920所执行的处理互补的处理，并且为数据信宿(datasink)960提供解码的数据。在前面所述的美国专利申请序列号No.09/776,073中进一步详细地描述了由基站104进行的处理。

RXMIMO/数据处理器956还为活动终端估算链路条件。例如，RXMIMO/数据处理器956可为每个活动终端估算路径损耗、在每个信道上的干扰等等，可包括信道状态信息(CSI)。这个CSI可用于开发和适配重用计划以及调度活动终端和分配信道。可在多个可用于本领域的论文中找到基于导频信号或数据传输而估算单一传输信道的方法。一个这样的估算方法由F.Ling在一篇论文中描述，这篇论文的标题为“Optimal Reception，Performance Bound，andCutoff-Rate Analysis of References-Assisted Coherent CDMACommunication with Applications”，IEEE通信学报，1999年10月。

在基站104上的蜂窝小区处理器964使用CSI执行多个功能，包括(1)开发和适配一个重用计划，(2)为最佳的终端组调度数据传输，(3)为被调度的终端指派信道，以及(4)确定每个被指派信道要使用的可能的数据速率和编码和调制方案。蜂窝小区处理器964可调度终端达到高吞吐量或基于一些其它性能准则或度量，如上所述。对于每个调度时间间隔，蜂窝小区处理器964提供被调度在上行链路和它们的被指派的信道和(可能的)数据速率(即调度信息)上传输的终端的列表。在图9中，示出蜂窝小区处理器964为在基站104内实现。在其它实现中，由蜂窝小区处理器964执行的功能可在通信系统100的一些其它部件(例如，位于连接到多个基站并与多个基站交互的基站控制器中的中央控制器)中实现。

然后TX数据处理器962接收和处理调度信息，并且将已处理的数据提供给一个或多个调制器954。调制器954进一步调整已处理的数据并将调度信息通过下行链路信道传输回终端106。可使用各种信令技术将调度信息送到由基站调度的终端，如在前面所述的美国专利申请序列号No.09/826,481中所描述。例如，可在指定的下行链路信道(例如，控制信道(control channel)、寻呼信道(paging channel)或一些其它类型的信道)上发送调度信息。因为活动终端要求基站在上行链路上传输数据，所以这些终端将知道监视用于它们的调度的指定的下行链路信道，它们的调度将识别对它们调度以进行传输的时间和它们的被指派的信道和(可能的)数据速率。

在终端106处，由天线924接收所传输的反馈信号，由解调器922对这个信号进行解调，并将它提供给RX数据/MIMO处理器932。RX数据/MIMO处理器932执行与TX数据处理器962所执行的处理互补的处理并再现一个调度，然后可使用这个调度指示这个终端处理和传输数据。这个调度确定允许该终端在何时以及在哪一个信道上在上行链路上传输，并且一般还识别用于数据传输的数据速率和/或编码和调制方案。如果没有为这个终端提供有关在哪一个信道上使用哪个数据速率的信息，那么这个终端可使用“blind(盲目)”速率选择并确定编码和调制方案。在这种情况下，基站可执行盲目速率检测以再现由这个终端传输的数据。

基站的部件和终端可用一个或多个数字信号处理器(digital signalprocessor)(DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit)(ASIC)、处理器、微处理器、控制器、微控制器、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array)(FPGA)、可编程逻辑器件(programmable logicdevice)、其它电子单元或这些项的任何组合实现。也可用在处理器上执行的软件实现这里所述的一些功能和处理。

可用软件和硬件的组合实现本发明的某些方面。例如，可基于在处理器(例如在图9中的蜂窝小区处理器964)上执行的程序代码完成调度处理(即选择终端并指派传输天线)。

在此包括标题用于参考和帮助查找某些段落。这些标题不是要求限制在其下所述的概念，并且这些概念可在贯穿整个说明书的其它段落中具有适应性。

提供对所公开的实施例的上述说明，使任何本领域的熟练技术人员能够提供制作或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域熟练技术人员将是容易地显而易见的，并且在此所定义的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围下被应用于其它实施例。因而，本发明不是要求受限于在此所示的实施例，而是旨在将本发明与在此所公开的原理和新颖特点一致的最宽广的范围联系起来。

Claims

1.一种运行无线通信系统的上行链路的方法，包括：

将可用系统资源划分成多个信道；

为所述通信系统定义一重用模式，其特征在于，所述重用模式包括多个蜂窝小区；

为所述通信系统中每个蜂窝小区确定一个或多个特性；

至少部分地基于所述为蜂窝小区确定的一个或多个特性，将一组信道分配给每个蜂窝小区，其特征在于，可将每个被分配的信道指派给一个终端用于在所述上行链路上进行数据传输；以及

重复所述定义、确定和分配的步骤以反映在所述通信系统中的变化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为在所述重用模式中每个蜂窝小区分配一组相应的信道，所述一组信道包括一个或多个可用于以完全功率电平进行传输的信道和一个或多个可用于以减少的功率电平进行传输的信道。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，部分地基于估算的蜂窝小区的负载条件来确定所述为每个蜂窝小区分配的一组信道。

4.一种运行通信系统中的上行链路的方法，包括：

定义要被多个终端用于数据传输的一个重用方案，其特征在于，所定义的重用方案识别确定一特定的重用模式、可用系统资源的初始分配和一组操作参数；

按照所定义的重用方案为调度终端用于数据传输；

从被调度的终端接收传输；

估算所述通信系统的性能；

确定所估算的系统性能是否在特定的阈值之内；以及

如果所估算的系统性能不在所述特定的阈值之内，则重新定义所述重用方案。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所定义的重用方案包括研究出所述通信系统中每个蜂窝小区所接收干扰的特性，

将所述可用系统资源划分成多个信道，以及

至少部分地基于所研究出的蜂窝小区的干扰特性，将一组信道分配给每个蜂窝小区。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，定义重用方案的步骤还包括定义要与每个被分配的一组信道相关联的一组补偿系数。