CN101730239B - 小区频率资源的分配方法及终端信道质量指示值反馈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了小区频率资源的分配方法及终端信道质量指示值反馈装置，该分配方法包括：a、基站向小区内所有终端发送小区频率资源划分得到的每个子带集合的SLI值；b、每个终端分别根据每个子带集合的SLI值选择预设数量的子带集合，将被选子带集合的信道质量指示值反馈给基站；c、基站根据所有终端反馈的信道质量指示值为每个终端分配频率资源。该终端信道质量指示值反馈装置包括子带集合选择模块及反馈模块。本发明所述技术方案实现了小区频率资源的合理分配。

Description

小区频率资源的分配方法及终端信道质量指示值反馈装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种小区频率资源的分配方法及终端CQI(Channel Quality Information，信道质量指示)值反馈装置。 

背景技术

降低小区间干扰对无线通信系统性能的影响是蜂窝系统设计的一个重要目标。如果小区间干扰严重，将会极大地降低系统容量，特别是小区边缘终端的传输能力，从而影响到系统的覆盖能力以及终端用户感受。 

为了克服小区间干扰，Intel公司提出了一种基于价格机制的AFR(Adaptive Frequency Reuse，自适应频率重用)方案，通过调整各个重用集合(Reuse Set)中子带的价格(cost)，将不同子带频率资源分配给终端，从而降低小区间干扰强度。该方案的主要原理为：首先，将所有可用频率资源划分为7个子带集合W:[W₁，W₂，W₃，W₁₂，W₂₃，W₁₃，W₁₂₃]，其中，W₁，W₂，W₃的频率重用因子为3，即W₁，W₂，W₃中的频率资源分配给三个相邻小区中一个小区，而其他两个小区不能使用该频率资源或者需要采用限制其发射功率的方法来使用该频率资源，称W₁，W₂，W₃的重用集合为Reuse3；W₁₂，W₂₃，W₁₃的频率重用因子为3/2，即W₁₂，W₂₃，W₁₃中的频率资源分配给三个相邻小区中两个小区， 而第三个小区不能使用该频率资源或者需要采用限制其发射功率的方法来使用该频率资源，称W₁₂，W₂₃，W₁₃的重用集合为Reuse3/2；W₁₂₃频率重用因子为1，即三个相邻小区都可以不加限制地使用该频率资源，称W₁₂₃的重用集合为Reuse1。同时，基站为每个子带集合分配一个cost，即C＝[C₁，C₂，C₃，C₁₂，C₂₃，C₁₃，C₁₂₃]，且满足条件：  $\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i=3,$ C₁₂+C₂₃+C₁₃＝3，C₁₂₃＝1。 

图1为三个相邻小区(小区1、小区2及小区3)频率资源划分及功率分配的示意图，可用频率资源划分为三个子带集合W₁，W₂，W₃，频率复用因子为3，即Reuse3。每个小区选择一个高功率(P₁)子带集合，另外两个子带集合采用低功率(P₂)，并且保证相邻小区高功率子带集合互相正交。分配频率资源的过程中，首先，基站向小区内每个终端广播每个子带集合的cost；然后，每个终端通过信道估计预测每个子带集合的SE(Spectral Efficiency，频谱效率)，之后通过公式nSE_i＝SE_i/Cost_i(i＝1，2，3)计算每个子带集合的加权SE(nSE)，并将计算结果最大的M(1≤M≤3)个子带集合的CQI值反馈给基站；最后，基站根据所有终端反馈的CQI值为每个终端分配频率资源，并在需要自适应调整每个子带集合的cost取值时，完成相应的调整使系统达到一个最优的状态，在预设的cost广播周期到达时，重复上述操作。 

图2为根据子带集合的cost选择反馈子带集合的仿真结果示意图，其基于图1所示的小区频率资源划分及功率分配情况，“*”代表低功率的子带集合，“○”代表高功率的子带集合，横坐标表示小区终端的SINR(signal to interference noise ratio，信干噪比)，纵坐标表示低功率子带集合cost取值。从图2中可以看出，随着低功率子带集合cost取值的不断降低，大部分SINR较高的终端(称为中心终 端)选择反馈Reuse3低功率的子带集合的CQI值，大部分SINR较低的终端(称为边缘终端)选择反馈Reuse3高功率的子带集合的CQI值，但一些边缘终端选择反馈Reuse3低功率的子带集合的CQI值，一些中心终端选择反馈Reuse3高功率的子带集合的CQI值。这个反馈结果对反馈低功率的子带集合的CQI值的边缘终端是不合理的，基站根据这个反馈结果为终端分配频率资源会进一步恶化这些边缘终端的信道质量，并且这种情况不会随着子带集合cost取值的变化而得到改善。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种小区频率资源的分配方法及终端CQI值反馈装置，实现了小区频率资源的合理分配。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种小区频率资源的分配方法，包括以下步骤： 

a、基站向小区内所有终端发送小区频率资源划分得到的每个子带集合的SLI(Sub-band Level Indication，级别指示)值； 

b、每个终端分别根据每个子带集合的SLI值选择预设数量的子带集合，将被选子带集合的CQI值反馈给所述基站； 

c、所述基站根据所有终端反馈的CQI值为每个终端分配频率资源； 

所述步骤b中，每个终端分别通过以下步骤选择预设数量的子带集合： 

b1、根据小区频率资源划分及功率分配情况，通过信道估计获得每个子带集合的SINR； 

b2、分别将每个子带集合的SINR与SLI值相除以得到每个子带集合的加权SINR； 

b3、比较每个子带集合的加权SINR，并根据比较结果选择预设数量的子带集合，被选子带集合的加权SINR不小于未选子带集合的加权SINR。 

上述方案中，所述小区频率资源划分及功率分配情况为所述基站预先发送给每个终端的。 

上述方案中，所述基站通过单播、广播或者组播方式发送每个子带集合的SLI值、所述小区频率资源划分及功率分配情况。 

上述方案中，所述步骤c之后，还包括以下步骤d： 

d、所述基站判断是否需要自适应调整每个子带集合的SLI值，若需要，完成SLI值的调整，否则，维持现有的SLI值不变。 

上述方案中，所述步骤d中，所述基站根据子带集合的资源紧张程度、子带集合的频谱效率、子带集合的干扰强度或者小区的负载情况判断是否需要自适应调整每个子带集合的SLI值。 

上述方案中，所述步骤d之后，所述基站等待预设的SLI值发送周期达到后，回到所述步骤a。 

上述方案中，每个子带集合的SLI值的初始值为所述基站预先设置的。 

一种终端CQI值反馈装置，包括： 

子带集合选择模块，用于根据小区频率资源划分得到的每个子带集合的SLI值选择预设数量的子带集合； 

反馈模块，用于将所述子带集合选择模块选择的子带集合的CQI值反馈给所述基站； 

所述子带集合选择模块包括SINR获取模块、加权SINR计算模块以及选择模块；所述SINR获取模块用于根据小区频率资源划分及功率分配情况，通过信道估计获得每个子带集合的SINR；所述加权SINR计算模块用于根据每个子带集合的SINR与SLI值计算每个子带集合的加权SINR；所述选择模块用于比较每个子带集合的加权SINR，并根据比较结果选择预设数量的子带集合，被选子带集合的加权SINR不小于未选子带集合的加权SINR。 

本发明的有益效果主要表现在：本发明提供的终端CQI值反馈装置可用于小区频率资源的分配方法，该分配方法中，终端根据每个子带集合的SLI值选择子带集合，基站根据终端反馈的被选子带集合的CQI值为终端分配频率资源，并根据实际情况调整每个子带集合的SLI值，从而实现了小区频率资源的合理分配，在保证小区中心终端通信质量的前提下，有效提高了小区边缘终端的通信质量。 

附图说明

图1为三个相邻小区频率资源划分及功率分配的示意图； 

图2为现有的根据子带集合的cost选择反馈子带集合的仿真结果示意图； 

图3为本发明小区频率资源的分配流程图； 

图4为本发明终端CQI值反馈装置结构示意图； 

图5为本发明实施例中频率资源划分及功率分配的示意图； 

图6为本发明根据子带集合的SLI选择反馈子带集合的仿真结果示意图。 

具体实施方式

图1、图2已在背景技术中加以描述，此处不再赘述，下面结合其它附图对本发明作进一步的描述。 

参照图3，一种小区频率资源的分配方法，包括以下步骤： 

S301：基站向小区内所有终端发送小区频率资源划分得到的每个子带集合的SLI值；发送的方式可以为单播、广播或组播方式，每个子带集合的SLI值的初始值为基站预先设置的； 

S302：每个终端分别根据每个子带集合的SLI值选择预设数量的子带集合，将被选子带集合的CQI值反馈给基站；其中， 

每个终端分别通过以下步骤选择预设数量的子带集合： 

1、根据小区频率资源划分及功率分配情况，通过信道估计获得每个子带集合的SINR；其中，小区频率资源划分及功率分配情况为基站预先发送给每个终端的，发送的方式可以为单播、广播或组播方式； 

2、分别将每个子带集合的SINR与SLI值相除以得到每个子带集合的加权SINR；其中，SINR采用对数形式表示； 

3、比较每个子带集合的加权SINR，并根据比较结果选择预设数量的子带集合，其中，被选子带集合的加权SINR不小于未选子带集合的加权SINR； 

而被选子带集合的CQI值即为被选子带集合的SINR； 

S303：基站根据所有终端反馈的CQI值为每个终端分配频率资源； 

S304：基站判断是否需要自适应调整每个子带集合的SLI值，若需要，进入S305；否则，进入S306；其中，基站可以根据子带集合的资源紧张程度、子带集合的频谱效率、子带集合的干扰强度或者小区的负载情况判断是否需要自适应调整每个子带集合的SLI值；

S305：基站完成SLI值的调整，并进入S307； 

S306：基站维持现有的SLI值不变，并进入S307； 

S307：基站等待预设的SLI值发送周期达到后，回到S301实现周期循环操作。 

参照图4，一种终端CQI值反馈装置，包括： 

子带集合选择模块，用于根据小区频率资源划分得到的每个子带集合的SLI值选择预设数量的子带集合； 

反馈模块，用于将子带集合选择模块选择的子带集合的CQI值反馈给所述基站。 

其中，子带集合选择模块具体包括： 

SINR获取模块，用于根据小区频率资源划分及功率分配情况，通过信道估计获得每个子带集合的SINR； 

加权SINR计算模块，用于根据每个子带集合的SINR与SLI值计算每个子带集合的加权SINR； 

选择模块，用于比较每个子带集合的加权SINR，并根据比较结果选择预设数量的子带集合，其中，被选子带集合的加权SINR不小于未选子带集合的加权SINR。 

下面以具有图5所示频率资源划分及功率分配情况的无线通信系统中的小区1为例对本发明作进一步描述。 

该系统采用AFR技术，相邻的三个小区小区1、小区2、小区3的频率资源划分为Reusel和Reuse3两个频率集合，其中[W₁、W₂、W₃]属于Reuse3集合，W₄属于Reuse1集合。小区1中[W₁、W₂、W₃、W₄]的发射功率为[P_High、P_Low、P_Low、P_reusel]，小区2中[W₁、W₂、W₃、W₄]的发射功率为[P_Low、P_High、P_Low、P_reusel]，小区3中[W₁、W₂、W₃、W₄]的发射功率为 [P_Low、P_Low、P_High、P_reusel]，并且满足条件P_High>p_reusel>P_Low。小区1包含两个终端，位于小区边缘的SS1以及位于小区中心的SS2，基站将小区1的频率资源划分及功率分配情况预先通过广播信道发送给SS1和SS2。另外，基站预先设置了[W₁、W₂、W₃、W₄]的SLI值，即[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]。此处，基站选取子带集合W₄的SLI值SLI₄为参考值，SLI₄＝1，其它子带集合的SLI取值参考SLI₄，并且Reuse3集合中所有子带集合的SLI值满足条件  $\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SLI}}_i=\mathrm{\α}(\mathrm{\α}=3),$ Reuse3集合中相同发射功率的子带集合的SLI值相同，即基站将每个子带集合的SLI值[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]初始化为[1、1、1、1]。 

小区1频率资源的分配过程如下： 

1、基站向SS1及SS2广播[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]的取值；此时广播[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]的初始值[1、1、1、1]； 

2、SS1通过信道估计获得[W₁、W₂、W₃、W₄]的SINR为[4dB、1dB、1dB、2dB]，并且计算得到[W₁、W₂、W₃、W₄]的加权SINR为[4、1、1、2]，预设数量为1，则SS1选择加权SINR最大的子带集合W₁，将其CQI值，即其SINR反馈给基站；同样地，SS2通过信道估计获得[W₁、W₂、W₃、W₄]的SINR为[11dB、8dB、8dB、9dB]，并且计算得到[W₁、W₂、W₃、W₄]的加权SINR为[11、8、8、9]，则SS2选择加权SINR最大的子带集合W₁，将其CQI值，即其SINR反馈给基站； 

3、基站根据SS1及SS2反馈的CQI值为SS1及SS2分配子带集合W₁的频率资源； 

4、基站判断是否需要自适应调整[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]，若需要，完成相应的调整，否则，维持现状不变；基站可以根据子带集合的资源紧张程度、子带集合的频谱效率、子带集合的干扰强度或者小区的 负载情况判断是否需要自适应调整[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]，此处，基站根据小区的负载情况判断是否需要自适应调整[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]： 

(1)、系统负载较轻时，子带集合W₁的频率资源足够SS1和SS2使用，基站确定无需自适应调整[W₁、W₂、W₃、W₄]的SIL值，维持现有的[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]不变； 

(2)、系统负载较重时，子带集合W₁的频率资源不够SS1和SS2使用，即当前的频率资源分配方式不合理，基站确定需要自适应调整[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]，则提高SLI₁的取值，相应降低SLI₂、SLI₃的取值，将[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]调整为[1.4、0.8、0.8、1]； 

5、基站等待预设的SLI值广播周期达到后，再次向SS1及SS2广播[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]的取值实现循环操作；系统负载较轻时，基站广播的为维持不变的[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]的初始值；系统负载较重时，基站广播的为[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]调整后的值，即[1.4、0.8、0.8、1]； 

此后SS1、SS2及基站的操作与前述操作类似，以系统负载较重的情况为例，若SS1通过信道估计获得[W₁、W₂、W₃、W₄]的SINR依然为[4dB、1dB、1dB、2dB]，SS2通过信道估计获得[W₁、W₂、W₃、W₄]的SINR为[11dB、8dB、8dB、9dB]，则SS1计算得到[W₁、W₂、W₃、W₄]的加权SINR为[2.86、1.25、1.25、2]，SS2计算得到[W₁、W₂、W₃、W₄]的加权SINR为[7.86、10、10、9]，则SS1选择加权SINR最大的子带集合W₁，将其CQI值，即其SINR反馈给基站，SS2选择加权SINR最大的子带集合W₂，将其CQI值，即其SINR反馈给基站；基站根据SS1及SS2反馈的CQI值为SS1分配子带集合W₁的频率资源，为SS2分配子带集合W₂的频率资源；此时，W₁的频率资源足够SS1使用，而W₂的频率资 源足够SS2使用，基站确定无需自适应调整[W₁、W₂、W₃、W₄]的SLI值，维持现有的[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]不变。SLI值广播周期达到后，基站又一次向SS1及SS2广播[SLI₁、SLI₂、SLI₃、SLI₄]的取值并开始后续的操作。 

从上述描述可以看出，基站第二次收到SS1和SS2反馈的CQI值后，在资源分配时将W₁的频率资源分配给SS1，将W₂的频率资源分配给SS2，虽然SS2并没有得到信道质量最好的W₁的频率资源，但SS2位于小区中心，受到的小区间干扰较小，其通信质量下降幅度并不明显；而SS1位于小区边缘，受到的小区间干扰较大，按照这种资源分配方式，SS1可以获得更多的W₁频率资源，从而有效降低了SS1受到的小区间干扰强度。 

图6为本发明根据子带集合的SLI选择反馈子带集合的仿真结果示意图，其基于图1所示的小区频率资源划分及功率分配情况，“*”代表低功率的子带集合，“○”代表高功率的子带集合，横坐标表示小区终端的SINR，纵坐标表示低功率子带集合SLI值。从图6中可以看出，SINR较高的终端(中心终端)选择Reuse3低功率的子带集合，SINR较低的终端(边缘终端)选择Reuse3高功率的子带集合，没有图2所示的不合理现象出现。基站根据这个反馈结果为终端分配频率资源能实现小区频率资源的合理分配，并在保证小区中心终端通信质量的前提下，有效提高了小区边缘终端的通信质量。 

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种小区频率资源的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、基站向小区内所有终端发送小区频率资源划分得到的每个子带集合的级别指示值；

b、每个终端分别根据每个子带集合的级别指示值选择预设数量的子带集合，将被选子带集合的信道质量指示值反馈给所述基站；

c、所述基站根据所有终端反馈的信道质量指示值为每个终端分配频率资源；

所述步骤b中，每个终端分别通过以下步骤选择预设数量的子带集合：

b1、根据小区频率资源划分及功率分配情况，通过信道估计获得每个子带集合的信干噪比；

b2、分别将每个子带集合的信干噪比与级别指示值相除以得到每个子带集合的加权信干噪比；

b3、比较每个子带集合的加权信干噪比，并根据比较结果选择预设数量的子带集合，被选子带集合的加权信干噪比不小于未选子带集合的加权信干噪比。

2.如权利要求1所述的小区频率资源的分配方法，其特征在于：所述小区频率资源划分及功率分配情况为所述基站预先发送给每个终端的。

3.如权利要求2所述的小区频率资源的分配方法，其特征在于：所述基站通过单播、广播或者组播方式发送每个子带集合的级别指示值、所述小区频率资源划分及功率分配情况。

4.如权利要求1所述的小区频率资源的分配方法，其特征在于，所述步骤c之后，还包括以下步骤d：

d、所述基站判断是否需要自适应调整每个子带集合的级别指示值，若需要，完成级别指示值的调整，否则，维持现有的级别指示值不变。

5.如权利要求4所述的小区频率资源的分配方法，其特征在于：所述步骤d中，所述基站根据子带集合的资源紧张程度、子带集合的频谱效率、子带集合的干扰强度或者小区的负载情况判断是否需要自适应调整每个子带集合的级别指示值。

6.如权利要求4所述的小区频率资源的分配方法，其特征在于：所述步骤d之后，所述基站等待预设的级别指示值发送周期达到后，回到所述步骤a。

7.如权利要求1所述的小区频率资源的分配方法，其特征在于：每个子带集合的级别指示值的初始值为所述基站预先设置的。

8.一种终端信道质量指示值反馈装置，其特征在于，包括：

子带集合选择模块，用于根据小区频率资源划分得到的每个子带集合的级别指示值选择预设数量的子带集合；

反馈模块，用于将所述子带集合选择模块选择的子带集合的信道质量指示值反馈给所述基站；

所述子带集合选择模块包括信干噪比获取模块、加权信干噪比计算模块以及选择模块；所述信干噪比获取模块用于根据小区频率资源划分及功率分配情况，通过信道估计获得每个子带集合的信干噪比；所述加权信干噪比计算模块用于根据每个子带集合的信干噪比与级别指示值计算每个子带集合的加权信干噪比；所述选择模块用于比较每个子带集合的加权信干噪比，并根据比较结果选择预设数量的子带集合，被选子带集合的加权信干噪比不小于未选子带集合的加权信干噪比。

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