專利名稱：無線通信系統(tǒng)中的功率分配的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說，下面的描述涉及無線通信，具體地說，下面的描述涉及在單載波或多載波無線通信系統(tǒng)中為發(fā)射機分配功率。

背景技術(shù)：
如今已廣泛地部署無線通信系統(tǒng)以提供各種類型的通信；例如，通過這些無線通信系統(tǒng)可以提供語音和/或數(shù)據(jù)。典型的無線通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)可以使多個用戶訪問一個或多個共享的資源。例如，系統(tǒng)可以使用各種多址技術(shù)，諸如頻分復(fù)用(FDM)、時分復(fù)用(TDM)、碼分復(fù)用(CDM)、和正交頻分復(fù)用(OFDM)等等。
普通無線通信系統(tǒng)使用一個或多個提供覆蓋區(qū)域的基站。一般情況下，基站可以發(fā)射多個數(shù)據(jù)流，以用于廣播、多播和/或單播服務(wù)，其中一個數(shù)據(jù)流是一個無線終端感興趣的單獨接收的數(shù)據(jù)的流?？梢允褂么嘶靖采w區(qū)域范圍內(nèi)的終端來接收復(fù)合流攜帶的一個、超過一個或所有的數(shù)據(jù)流。同樣，一個無線終端可以向基站或另一個無線終端發(fā)射數(shù)據(jù)。
根據(jù)一個示例，無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射機可以使用一個或多個子載波以用于傳輸。例如，對于具有多個子載波的單發(fā)射機來說，假設(shè)信道是平穩(wěn)的(例如，由于香農(nóng)容量的凹度)，那么，通過在子載波中平均地分布功率，可以高效地分配功率。但是，當(dāng)?shù)诙l(fā)射機與第一發(fā)射機同時發(fā)射，并因此造成發(fā)射機彼此之間相互干擾時，上述情況不再正確。例如，當(dāng)移動設(shè)備位于兩個小區(qū)的邊界時，這些設(shè)備可以低于0dB工作，因此服務(wù)質(zhì)量經(jīng)歷顯著的降低。此外，當(dāng)多個干擾發(fā)射機使用單一子載波時，使用常規(guī)功率分配技術(shù)通常會經(jīng)歷由于干擾造成的相似低效和/或服務(wù)降級。


發(fā)明內(nèi)容
為了對一個或多個實施例有一個基本的理解，下面給出了這些實施例的簡單概括。該概括部分不是對所有預(yù)期的實施例的泛泛評述，其既不是要確定所有實施例的關(guān)鍵或重要組成元素也不是描繪任意或所有實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一個或多個實施例的一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的前奏。
根據(jù)一個或多個實施例和其相應(yīng)公開內(nèi)容，本文描述的各個方面用于促進(jìn)無線通信網(wǎng)絡(luò)中的功率電平分配。在優(yōu)化功率分配時可以使用基于頻譜效率的度量。此外，還可以根據(jù)時間來分配發(fā)射機要使用的功率。此外，單一子載波網(wǎng)絡(luò)和/或多子載波網(wǎng)絡(luò)可以充分利用一種或多種功率分配方案。
根據(jù)相關(guān)的方面，本文描述了一種便于操作包括第一無線通信基站的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其中第一無線通信基站包括第一扇區(qū)。該方法包括根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第一信道包括第一頻率帶寬。此外，該方法還可以包括根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第二功率電平與第一功率電平至少相差0.5dB。
另一個方面與一種無線通信裝置相關(guān)。該無線通信裝置可以包括保存指令的存儲器，其中所述指令與以下操作相關(guān)根據(jù)第一預(yù)定模式在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射；根據(jù)第一預(yù)定模式在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第二功率電平與第一功率電平至少相差0.5dB。此外，該無線通信裝置可以包括與存儲器相耦接的處理器，用于執(zhí)行保存在存儲器中的指令。
另一個方面與一種能夠用所分配的功率電平進(jìn)行通信的無線通信裝置相關(guān)。該無線通信裝置可以包括第一功率電平發(fā)射模塊，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第一信道包括第一頻率帶寬。此外，該無線通信裝置可以包括第二功率電平發(fā)射模塊，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第二功率電平與第一功率電平至少相差0.5dB。
另一個方面與一種在上面存有機器可執(zhí)行指令的機器可讀介質(zhì)相關(guān)，其中所述機器可執(zhí)行指令用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第一信道包括第一頻率帶寬；根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中第二功率電平與第一功率電平至少相差0.5dB。
根據(jù)另一個方面，一種無線通信系統(tǒng)中的裝置可以包括處理器，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平發(fā)射，其中第一信道包括第一頻率帶寬。此外，所述處理器還可以用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平發(fā)射，其中第二功率電平與第一功率電平至少相差0.5dB。
為了實現(xiàn)前述和有關(guān)的目的，一個或多個實施例包括下文所完全描述和權(quán)利要求書中具體指出的特征。下文描述和附圖詳細(xì)描述了這些一個或多個實施例的某些說明性方面。但是，這些方面僅僅說明可采用這些各種實施例之基本原理的一些不同方法，并且所描述的實施例旨在包括所有這些方面及其等同物。



圖1描繪了根據(jù)本文所述的各個方面的無線通信系統(tǒng)。
圖2描繪了能夠控制小區(qū)或扇區(qū)中的傳輸?shù)墓β史峙涞氖纠韵到y(tǒng)。
圖3描繪了在多子載波網(wǎng)絡(luò)中分配功率電平的示例性系統(tǒng)。
圖4描繪了用于多子載波系統(tǒng)的示例性功率電平分配方案。
圖5描繪了用于多子載波系統(tǒng)的示例性時變功率分配方案。
圖6描繪了用于多子載波環(huán)境的示例性時變功率分配方案。
圖7描繪了用于單載波系統(tǒng)的示例性時變功率分配方案。
圖8描繪了用于單載波蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的示例性時變功率分配方案。
圖9描繪了根據(jù)本發(fā)明各個方面的示例性逐扇區(qū)重用多小區(qū)部署。
圖10描繪了針對功率分配重用方案，多個小區(qū)的示例性逐小區(qū)的重用部署。
圖11描繪了根據(jù)本發(fā)明各個方面，用于不同扇區(qū)的示例性功率分配方案。
圖12描繪了包括用于不同扇區(qū)(和/或小區(qū))的平滑功率變化曲線(例如，功率分配曲線、平滑功率分配模式曲線、...)的示例性方案。
圖13描繪了根據(jù)本發(fā)明各個方面的另一個示例性功率分配方案。
圖14描繪了在固定的功率分配下，用于兩個用戶兩個載波單一小區(qū)系統(tǒng)的容量范圍的示例性圖。
圖15描繪了根據(jù)本發(fā)明各個方面的證明的示例性圖形描述。
圖16描繪了與重用1相比較的(P1，P2)的容量范圍的示例性圖。
圖17描繪了重用1、通用時間/功率共享以及疊加下的容量范圍的示例性圖。
圖18描繪了在重用1、重用2和(P1，P2)分配下，用于兩個用戶兩個載波兩個小區(qū)系統(tǒng)的容量范圍的示例性圖。
圖19描繪了各種容量范圍的示例性圖。
圖20描繪了表示在機會主義功率分配下可實現(xiàn)的速率區(qū)域的示例性圖。
圖21描繪了說明喘息小區(qū)下的一個小區(qū)中的兩個用戶的信道狀況的示例性圖，其中這兩個用戶信道增益可以通過優(yōu)質(zhì)用戶的平均信道增益來歸一化。
圖22描繪了說明在喘息小區(qū)方案中用于不同用戶的信道狀況和歸一化的可調(diào)度速率。
圖23描繪了便于操作包括無線通信基站的通信網(wǎng)絡(luò)的示例性方法，其中無線通信基站包括第一扇區(qū)。
圖24描繪了有助于實現(xiàn)用于分配功率電平的自適應(yīng)分配功率分配模式。
圖25描繪了便于操作包括第一無線通信基站的多載波通信網(wǎng)絡(luò)的示例性方法，其中第一無線通信基站包括第一扇區(qū)。
圖26描繪了根據(jù)包括多個小區(qū)的各個方面實現(xiàn)的示例性通信系統(tǒng)。
圖27描繪了根據(jù)各個方面的示例性基站。
圖28描繪了根據(jù)本文描述的各個方面實現(xiàn)的示例性無線終端(例如，移動設(shè)備、終端節(jié)點、...)。
圖29描繪了能夠用所分配的功率電平進(jìn)行通信的示例性系統(tǒng)。
圖30描繪了能夠用所分配的功率電平在多載波無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的示例性系統(tǒng)。

具體實施例方式 現(xiàn)在將參考附圖描述各個實施例，其中貫穿全文的相同標(biāo)記用于表示相同的單元。在下文描述中，為了說明起見，為了對一個或多個實施例有一個透徹理解，對眾多特定細(xì)節(jié)進(jìn)行了描述。但是，顯而易見的是，可以在不使用這些特定細(xì)節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。在其它實例中，為了便于描述一個或多個實施例，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式給出。
如本申請所使用的，術(shù)語“組件”、“模塊”、“系統(tǒng)”等等用于指與計算機相關(guān)的實體、或者硬件、固件、硬件和軟件的結(jié)合、軟件或運行中的軟件。例如，組件可以是，但不限于在處理器上運行的處理、處理器、對象、可執(zhí)行文件、運行的線程、程序和/或計算機。作為示例，在計算設(shè)備上運行的應(yīng)用和計算設(shè)備都可以是組件。一個或多個組件可以存在于處理和/或運行線程中，組件可以位于一個計算機中和/或分布在兩個或更多計算機中。此外，這些組件能夠從在其上具有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計算機可讀介質(zhì)中執(zhí)行。這些組件可以通過諸如根據(jù)具有一個或多個數(shù)據(jù)分組的信號(例如，來自一個組件的數(shù)據(jù)，該組件與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一個組件進(jìn)行交互和/或以信號的方式通過諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)與其它系統(tǒng)進(jìn)行交互)，以本地和/或遠(yuǎn)程處理的方式進(jìn)行通信。
此外，本申請結(jié)合無線終端描述各個實施例。無線終端還可以稱作為系統(tǒng)、用戶單元、用戶站、移動站、移動臺、移動設(shè)備、遠(yuǎn)程站、遠(yuǎn)程終端、接入終端、用戶終端、終端、無線通信設(shè)備、用戶代理、用戶設(shè)備或用戶裝備(UE)。無線終端可以是蜂窩電話、無繩電話、會話起始協(xié)議(SIP)電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、個人數(shù)字助理(PDA)、具有無線連接能力的手持設(shè)備、計算設(shè)備或者連接到無線調(diào)制解調(diào)器的其它處理設(shè)備。此外，本申請結(jié)合基站描述各個實施例?；究梢杂糜谂c無線終端進(jìn)行通信，基站還可以稱作為接入點、節(jié)點B或某種其它術(shù)語。
此外，本申請描述的各個方面或特征可以實現(xiàn)成方法、裝置或使用標(biāo)準(zhǔn)編程和/或工程技術(shù)的制品。本申請中使用的術(shù)語“制品”涵蓋可從任何計算機可讀器件、載體或介質(zhì)訪問的計算機程序。例如，計算機可讀介質(zhì)可以包括，但不限于磁存儲器件(例如，硬盤、軟盤、磁帶等)，光盤(例如，壓縮光盤(CD)、數(shù)字通用光盤(DVD)等)，智能卡和閃存器件(例如，EPROM、卡、棒、鑰匙驅(qū)動器等)。此外，本申請描述的各種存儲介質(zhì)可以表示一種或多種器件和/或用于存儲信息的其它機器可讀介質(zhì)。術(shù)語“機器可讀介質(zhì)”可以包括，但不限于無線信道和能夠存儲、包含和/或攜帶指令和/或數(shù)據(jù)的各種其它介質(zhì)。
現(xiàn)參見圖1，圖1描繪了根據(jù)本文給出的各個實施例的無線通信系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以包括一個或多個扇區(qū)中的一個或多個基站102(例如，接入點)，這些基站彼此之間接收、發(fā)射、中繼等無線通信信號和/或向/從一個或多個移動設(shè)備104發(fā)射(中繼)/接收無線通信信號。每一個基站102可以包括發(fā)射機鏈和接收機鏈，這些中的每一個可以包括多個與信號發(fā)射和接收相關(guān)的組件(例如，處理器、調(diào)制器、復(fù)用器、解調(diào)器、解復(fù)用器、天線等等)，這些都是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的。移動設(shè)備104可以是，例如，蜂窩電話、智能電話、膝上型、手持型通信設(shè)備、手持型計算設(shè)備、衛(wèi)星無線設(shè)備、全球定位系統(tǒng)、PDA和/或用于在無線通信系統(tǒng)100上進(jìn)行通信的任何其它適當(dāng)設(shè)備。每一個基站102可以與一個或多個移動設(shè)備104進(jìn)行通信。基站102可以在前向鏈路(下行鏈路)上向移動設(shè)備104發(fā)射信息，也可以在反向鏈路(上行鏈路)上從移動設(shè)備104接收信息。
基站102和移動設(shè)備104可以使用一個或多個子載波以便在它們之間進(jìn)行通信。作為示例，多個基站102中的每一個基站都可以使用共同子載波或共同子載波集來進(jìn)行下行鏈路傳輸。另外地或替代地，彼此之間相互干擾的移動設(shè)備104可以使用共同子載波或子載波集以便(例如，在一個或多個小區(qū)或扇區(qū)中)進(jìn)行上行鏈路傳輸。
系統(tǒng)100可以支持不同類型的用戶，例如基站附近用戶和小區(qū)邊界用戶。對于那些不受小區(qū)間干擾影響的基站附近用戶來說，由于不同的載波或頻率子帶上的平均發(fā)射功率分配提供更多的段(或自由度)，因而其可能是更有利的。同時，小區(qū)邊界用戶可以從像簡單頻率重用之類的方案中受益，由于這些方案可以提供對于段損失進(jìn)行補償?shù)男旁氡?SNR)改善，從而在這些方案中每一扇區(qū)中的某些子載波被切斷。當(dāng)上述用戶混合存在時，可以通過向不同的載波或頻率子帶分配不同的功率來優(yōu)化(例如，最大化)整體系統(tǒng)吞吐量。
具體而言，系統(tǒng)100可以使用時變功率分配方案來充分利用時間靈活性以提高頻譜效率，其中功率分配根據(jù)預(yù)定的模式隨時間而變化。下文根據(jù)本發(fā)明的各個方面給出各種示例性功率分配方案。此外，本文描述的示例與OFDM系統(tǒng)相關(guān)；但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文給出的概念也可以應(yīng)用于利用不同類型技術(shù)的系統(tǒng)(例如，CDMA系統(tǒng)、GSM系統(tǒng)、...)。
參見圖2，該圖描繪了能夠控制小區(qū)或扇區(qū)中的傳輸?shù)墓β史峙涞氖纠韵到y(tǒng)200。系統(tǒng)200包括基站202，后者可以與一個或多個移動設(shè)備204-206(例如，移動設(shè)備1 204、...、移動設(shè)備N 206，其中N可以是任意整數(shù))進(jìn)行通信?；?02還可以包括功率分配器208和時鐘210。功率分配器208可以使用本文描述的一種或多種示例性功率分配方案。這些方案能夠優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的性能(例如，頻譜效率)。此外，功率分配器208可以使用時鐘210獲得的時間信息來調(diào)度傳輸(例如，從基站202到一個或多個移動設(shè)備204-206的下行鏈路傳輸、從移動設(shè)備204-206到基站202的上行鏈路傳輸、...)。例如，可以與功率分配方案一起來充分利用時間信息，以便選擇發(fā)射機和/或接收機標(biāo)識以及用于特定時隙期間的傳輸?shù)墓β孰娖健?br> 根據(jù)一個示例，系統(tǒng)200可以是單載波系統(tǒng)；因此，可以使用共同載波在基站202和移動設(shè)備204-206之間進(jìn)行通信(以及在不同扇區(qū)和/或小區(qū)中的類似通信)。基站202可以與不同的基站(沒有示出)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以便實現(xiàn)特定的功率分配方案；因此，根據(jù)時鐘210確定的時間，功率分配器208可以分配用于共同載波上的傳輸?shù)墓β孰娖健?br> 作為示例，功率分配器208可以(例如，使用圖7-8、11中的示例性方案)從M個離散功率電平的集合中分配一個特定的功率電平，其中M實質(zhì)上可以是任意整數(shù)?；?02可以使用離散功率電平集，其中，網(wǎng)絡(luò)中不同基站使用的集可以與之實質(zhì)上是類似的和/或所述離散功率電平集在基站之間可以是不同的。根據(jù)一個示例，基站202可以使用包括P1和P2的離散功率電平集，而鄰近基站(沒有示出)可以使用包括P3和P4的離散功率集。例如，P1可以等于P4，P2可以等于P3；但是，可以預(yù)期的是，這些功率電平彼此之間可以是不同的。另外地或替代地，P1可以大于P2，P4可以大于P3；但是，本發(fā)明并不受此限制?；?02的功率分配器208可以在第一時隙期間分配功率電平P1，在第二時隙期間分配P2，等等。此外，鄰近基站的不同功率分配器可以在第一時隙期間分配功率電平P3，在第二時隙期間分配功率電平P4，等等。發(fā)射機(例如，基站202、一個或多個移動設(shè)備204-206、...)可以使用為特定時隙所分配的功率電平來與接收機(例如，一個或多個移動設(shè)備204-206、基站202、...)進(jìn)行通信。繼續(xù)本示例，時鐘210能夠使基站202與鄰近基站(和/或任何完全不同的基站)同步。此外，時變功率分配方案的另一個例子是，使基站202和其鄰近基站能夠通過重復(fù)每一個基站選定的兩個功率電平，來選擇具有周期2的功率分配模式。為了實行調(diào)度決策，基站202可以測量兩個信噪比(SNR)。由于在沒有向具有差SNR的用戶提供大量時段的情況下，功率電平可以更快速地改變(與使用平滑功率分配模式相比)，因此這種時分模式重用對于延遲敏感型用戶(例如，IP電話(VoIP)用戶)是有益的。
根據(jù)另一個示例，功率分配器208可以使用平滑功率分配模式以用于分配功率而不是少量離散功率電平(例如，如圖12-13所描述的)。該平滑功率分配模式包括插入到一組可能功率電平中的更多功率電平，使得對于鄰近時間間隔能夠分配具有較小差異的功率電平，從而可以隨時間實現(xiàn)平滑功率變化，更重要的是SNR的跟蹤更容易了。例如，功率分配器208可以使用如下功率分配模式，即該功率分配模式接近于一個正弦曲線，該正弦曲線給出了根據(jù)時間來分配的功率。例如，正弦功率分配模式可以具有100個時隙的周期；但是，可以預(yù)期的是，本發(fā)明實質(zhì)上并不受任何周期或任何曲線的限制。同時，鄰近基站的功率分配模式可以有相位偏移(例如，如果在網(wǎng)絡(luò)中使用兩種功率分配模式則180度偏移，如果在網(wǎng)絡(luò)中使用三種功率分配模式則120度偏移，...)。可以對網(wǎng)絡(luò)中使用相位偏移功率分配模式的基站進(jìn)行粗同步(例如，通過各自的時鐘)。
根據(jù)另一個示例，不同基站使用的功率分配模式可以是頻率偏移的；因此，功率分配模式的正弦曲線可以具有不同的頻率。當(dāng)使用不同頻率用于功率分配模式時，因為隨著時間可以觀測到不同的信道狀況，所以基站不需要同步。
應(yīng)當(dāng)理解的是，不同的扇區(qū)和/或不同的小區(qū)可以使用不同的功率分配模式。例如，若使用逐扇區(qū)的重用，則小區(qū)中的每一個扇區(qū)可以使用不同的功率分配模式曲線(例如，各自的相位偏移、頻率偏移等模式)，而網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)可以重復(fù)類似的重用模式(例如，如圖9所示)。此外，對于逐小區(qū)的重用來說，小區(qū)中的每一個扇區(qū)都可以使用共同的功率分配模式曲線，每一個小區(qū)與鄰近小區(qū)相比可以使用不同的功率分配模式曲線(例如，如圖10所示)。
作為進(jìn)一步的說明，可以預(yù)先確定和/或自適應(yīng)性地選擇基站202使用的功率分配模式。根據(jù)一個示例，可以為每一個扇區(qū)和/或小區(qū)分配一個預(yù)定的功率分配模式。根據(jù)另一個示例，每一個扇區(qū)和/或小區(qū)的功率分配模式可以隨時間根據(jù)負(fù)載自適應(yīng)調(diào)整；因此，因此負(fù)載信息可以在扇區(qū)和/或小區(qū)之間共享，以便隨時間調(diào)整與功率分配相關(guān)的均值、頻率等。繼續(xù)該示例，在本示例中有兩個小區(qū)，一個小區(qū)可以具有10個用戶，而另一個小區(qū)可以具有100個用戶。例如，與具有100個用戶的小區(qū)的平均功率電平相比，具有10個用戶的小區(qū)的平均功率電平可以向下偏移；但是，本發(fā)明并不受到上述示例的限制。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖3，該圖描繪了在多子載波網(wǎng)絡(luò)中分配功率電平的示例性系統(tǒng)300?？梢灶A(yù)期的是，系統(tǒng)300可以支持任意數(shù)量的子載波(例如，載波)。如上文所述，系統(tǒng)300包括基站202和移動設(shè)備204-206?；?02還可以包括功率分配器208和時鐘210。此外，基站202可以包括載波選擇器302，后者結(jié)合功率分配器208用于根據(jù)(例如，由時鐘210確定的)時間向每一個載波分配功率電平。此后，可以在具有所分配的功率電平的載波上調(diào)度傳輸(例如，可以選擇用戶，...)。
根據(jù)一個示例，基站202可以具有最大功率限制。此外，對于每一個載波，載波選擇器302和功率分配器208能夠使用功率分配的互補模式，使得對于基站202所支持的所有載波的功率總和仍能夠保持常量。載波選擇器302和功率分配器208可以使用離散功率電平和/或平滑功率分配模式曲線(例如，對于每一個子載波能夠相位偏移和/或頻率偏移的正弦曲線)，用于在每一個時隙期間向每一個載波分配功率電平。此外，下文給出了可以用于系統(tǒng)300中的示例性多子載波方案。
轉(zhuǎn)向圖4，該圖描繪了用于多子載波系統(tǒng)的示例性平均功率電平分配方案400。根據(jù)該示例，兩個發(fā)射機可以使用兩個子載波；但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以預(yù)料到使用任意數(shù)量的發(fā)射機和任意數(shù)量的子載波。通過示例的方式，每一個發(fā)射機可以與一個不同的扇區(qū)和/或小區(qū)相關(guān)。陰影條402指示用于發(fā)射機1的子載波1的功率使用，而實心條404指示用于發(fā)射機1的子載波2的功率使用。此外，編號的框406-408表示在每一個子載波中的時隙調(diào)度的用戶(例如，編號框406與子載波1相對應(yīng)，編號框408與用于發(fā)射機1的子載波2相對應(yīng))。例如，用戶1可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2可以是基站附近用戶。此外，陰影條410表示用于發(fā)射機2的子載波1的功率使用，實心條404表示用于發(fā)射機2的子載波2的功率使用。編號框414指示在子載波1的每一個時隙調(diào)度的用戶，編號框416描述用于發(fā)射機2的子載波2的每一個時隙調(diào)度的用戶(例如，用戶1’可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2’可以是基站附近用戶)。
用于兩個發(fā)射機的功率分配可以是對稱的；因此，如果將(P1，P2)分配給發(fā)射機1中的兩個子載波(分別由f1和f2表示)，那么(P2，P1)將被分配給發(fā)射機2中的子載波。此外，假設(shè)P是每一個發(fā)射機的全部可用功率。通過使用平均功率電平分配方案400，位于兩個小區(qū)邊界的用戶低于0dB工作。因此，當(dāng)小區(qū)邊界用戶與低于0dB的SNR相關(guān)時，方案400對于基站附近用戶(例如，用戶2)是有利的。在另一方面，如果將所有功率都分配給其中一個子載波(沒有示出)(例如，根據(jù)該方案，向另一個子載波分配零功率)，則邊界用戶可以具有

的SNR，其中h是路徑損耗，N0是噪聲功率。在干擾有限的場景中，SNR可以大于0dB，這對于小區(qū)邊界用戶有利。但是，如果不使用兩個子載波其中之一，就犧牲了一半自由度(即使功率增益可以補償損失，以提高邊界用戶的容量)，而這對于基站附近用戶造成相反的影響。在上述的方案中，無論小區(qū)邊界用戶還是基站附近用戶都由于它們之間的平衡，而不能夠工作在它們的最佳工作功率分配點。
參見圖5，該圖描繪了用于多子載波系統(tǒng)的示例性時變功率分配方案500。對于發(fā)射機1來說，陰影條502表示分配給子載波1的功率，實心條504表示分配給子載波2的功率。此外，模塊506標(biāo)識每一個時隙在子載波1中調(diào)度的用戶，模塊508標(biāo)識每一個時隙在子載波2中調(diào)度的用戶。此外，對于發(fā)射機2來說，陰影條510指示分配給子載波1的功率，實心條512指示分配給子載波2的功率，模塊514與子載波1上調(diào)度的用戶相關(guān)，模塊516與子載波2上調(diào)度的用戶相關(guān)。
如圖所示，可以根據(jù)時間來改變?yōu)槊恳粋€子載波分配的功率，因此，當(dāng)各個用戶(例如，基站附近用戶(2，2’)和小區(qū)邊界用戶(1，1’))都使用方案500時，方案500可以提高整體頻譜效率。不同于相同時間中的固定功率分配(如圖4中的方案400)，方案500可以在不同的時間(例如，針對發(fā)射機1)改變功率分配為

或(P，0)。此外，發(fā)射機2可以在不同的時間交替地改變功率分配為

或(0，P)。例如，在所示的第一時隙期間，發(fā)射機1可以在子載波1上使用功率P向用戶1發(fā)射，在第二時隙期間，使用子載波1上的功率電平

和子載波2上的功率電平

向用戶2發(fā)射，等等。因此，在這些時隙的一個子集期間，可以給子載波2分配零功率，因而有效地關(guān)閉了子載波2。同時，在第一時隙期間，發(fā)射機2可以在子載波2上使用功率P向用戶1’發(fā)射，在第二時隙期間，在子載波1和2上向用戶2’發(fā)射，其中每一個子載波具有各自功率的
如圖所示，這些發(fā)射機可以是對稱的；但是，可以預(yù)期的是，本發(fā)明不限于使用對稱功率分配模式。例如，應(yīng)當(dāng)理解的是，發(fā)射機可以使用基本相似周期性功率分配模式，這些周期性功率分配模式具有基本上相同的周期，但這些模式彼此有相位偏移。此外，根據(jù)所說明的示例，用戶1和用戶1’可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2和用戶2’可以是基站附近用戶。具體而言，基站附近用戶的性能可以基本上類似于傳統(tǒng)的平均功率分配方案(例如，圖4中的方案400)。此外，雖然分配給小區(qū)邊界用戶較少的段，但這些用戶可以經(jīng)歷提高的數(shù)據(jù)速率；干擾有限場景中的提高歸功于增加的SNR。
參見圖6，該圖描繪了用于多子載波環(huán)境的另一個示例性時變功率分配方案600。對于發(fā)射機1而言，陰影條602表示子載波1中的功率使用，實心條604表示子載波2中的功率使用。此外，模塊606指示在子載波1的每一時隙調(diào)度的用戶的標(biāo)識，模塊608指示在子載波2的每一時隙調(diào)度的用戶的標(biāo)識(例如，這里用戶1可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2可以是基站附近用戶)。此外，對于發(fā)射機2而言，陰影條610指示在子載波1中的功率使用，實心條612指示子載波2中的功率使用，模塊614-616提供在各自子載波上調(diào)度的相應(yīng)用戶的標(biāo)識(例如，用戶1’可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2’是基站附近用戶)。為了提高頻譜效率，(例如，與圖5中的方案500相比)方案600可以提高基站附近用戶的數(shù)據(jù)速率。與平均功率分配方案(例如，圖4中的方案400)相比，方案600在維持小區(qū)邊界用戶的增強性能的同時，可以提高基站附近用戶的性能。具體而言，在時隙的一個子集期間，方案600并沒有關(guān)閉其中一個子載波(例如，用于發(fā)射機1的子載波2，用于發(fā)射機2的子載波1，...)。不同的是，在這些時隙期間分配低功率電平，以維持邊界用戶的SNR提高，而(例如，由于與平均功率分配方案中的調(diào)度相比，可以在一半段上調(diào)度小區(qū)邊界用戶)SNR提高對于補償段損失來說是明顯足夠的。此外，基站附近用戶(例如，用戶2，用戶2’)可以被調(diào)度到低功率電平段。
現(xiàn)參見圖7，該圖描繪了用于單載波系統(tǒng)的示例性時變功率分配方案700。相應(yīng)地，在每一時隙期間，可以由不同的扇區(qū)(和/或不同的小區(qū))協(xié)調(diào)單載波的功率電平。條702表示在每一時隙期間第一扇區(qū)中的功率電平，條704表示在每一時隙期間第二扇區(qū)中的功率電平。此外，模塊706標(biāo)識分配給第一扇區(qū)中的載波上每一時隙的用戶，模塊708標(biāo)識分配給第二扇區(qū)中的載波上每一時隙的用戶。例如，用戶1和用戶1’可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2和用戶2’可以是基站附近用戶。此外，與每一個扇區(qū)相關(guān)的發(fā)射機彼此之間會相互干擾。
方案700可以類似于圖5中的方案500所說明的一樣提高頻譜效率。具體而言，在第一時隙，可以向第一扇區(qū)中的小區(qū)邊界用戶分配功率P，而不向第二扇區(qū)中的用戶提供分配。接著，在第二時隙，可以向第一扇區(qū)中的基站附近用戶分配功率

向第二扇區(qū)中的不同基站附近用戶分配功率

此外，在第三時隙，可以向第二扇區(qū)中的小區(qū)邊界用戶分配功率P，對于第一扇區(qū)則不進(jìn)行分配。此外，在第四時隙期間，可以再次調(diào)度基站附近用戶，等等。
轉(zhuǎn)向圖8，該圖描繪了用于單載波蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的另一個示例性時變功率分配方案800。方案800包括條802和條804，其中條802與用于第一扇區(qū)的每一個時隙期間的功率電平相關(guān)，條804與用于第二扇區(qū)的每一個時隙期間的功率電平相關(guān)。此外，模塊806標(biāo)識分配給第一扇區(qū)的每一時隙的用戶，模塊808標(biāo)識分配給第二扇區(qū)的每一時隙的用戶(例如，用戶1和用戶1’可以是小區(qū)邊界用戶，用戶2和用戶2’可以是基站附近用戶，...)。
方案800提供了其它段以用于在其上調(diào)度基站附近用戶(例如，用戶2、用戶2’、...)。具體而言，不同于在一個時隙期間向第一扇區(qū)分配零功率電平和向第二扇區(qū)分配功率P，而是可以向第一扇區(qū)分配大于零的低功率電平(例如，可以為第二扇區(qū)分配小于P的高功率電平)。因此，基站附近用戶可以使用與第一扇區(qū)相關(guān)的低功率電平，而在此特定的時隙期間可以向小區(qū)邊界用戶分配與第二扇區(qū)相對應(yīng)的高功率電平。此外，在下一個時隙期間，用于每一個扇區(qū)的功率電平基本上是相同的(例如，中間功率電平)，并可以分配基站附近用戶使用這些扇區(qū)中每一個扇區(qū)的子載波。
參見圖9，該圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例性逐扇區(qū)重用多小區(qū)部署900。如圖所示，多小區(qū)部署900可以包括分散于一個地理區(qū)域的多個小區(qū)902以便構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。如圖所示，每一個小區(qū)902可以包括三個扇區(qū)；但是，可以預(yù)期的是，一個或多個小區(qū)902可以包括少于和/或多于三個扇區(qū)。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，多小區(qū)部署900可以支持多個載波和/或單載波。
扇區(qū)化小區(qū)902可以位于規(guī)則的六邊形網(wǎng)格中，并可以延伸到描述的網(wǎng)格之外(例如，在網(wǎng)格中可以包括任意數(shù)量的小區(qū)902、...)。對于小區(qū)902中的每一個扇區(qū)，可以選擇功率變化曲線(例如，P1、P2、P3、...)；此外，可以在所有扇區(qū)中重用這些曲線。根據(jù)所說明的示例，可以將三種不同的功率變化曲線(例如，功率分配曲線、平滑功率分配模式曲線、...)分別地分配給每一個小區(qū)902的三個扇區(qū)中的每一個扇區(qū)；因此，可以將功率變化曲線1(P1)分配給扇區(qū)1，將功率變化曲線2(P2)分配給扇區(qū)2，將功率變化曲線3(P3)分配給扇區(qū)3。此外，可以在所有小區(qū)902中重用相同的模式。
圖10描繪了用于功率分配重用方案的多個小區(qū)的示例性逐小區(qū)重用部署1000。與部署1000相關(guān)的網(wǎng)格中包括多個小區(qū)1002、1004、1006。如圖所示，小區(qū)1002-1006包括三個扇區(qū)；但是，本發(fā)明并不限于使用具有三個扇區(qū)的小區(qū)。當(dāng)來自小區(qū)內(nèi)扇區(qū)的泄漏顯著時，可以采用部署1000。具體而言，部署1000對于同一小區(qū)內(nèi)的扇區(qū)使用基本相同的功率變化曲線，而對于不同的小區(qū)使用不同的功率變化曲線。因此，根據(jù)所描述的示例，小區(qū)1002可以包括使用功率變化曲線1(P1)的三個扇區(qū)，小區(qū)1004可以包括使用功率變化曲線2(P2)的三個扇區(qū)，小區(qū)1006可以包括使用功率變化曲線3(P3)的三個扇區(qū)。此外，每一個小區(qū)1002可以與小區(qū)1004和/或小區(qū)1006相鄰(同樣，小區(qū)1004和小區(qū)1006可以與不同類型的小區(qū)相鄰)，因此，相鄰小區(qū)可以使用不同的功率變化曲線(例如，小區(qū)1002不直接與另一個小區(qū)1002相鄰)。但是，可以預(yù)期的是，不同的小區(qū)可以采用任意數(shù)量的不同的功率變化曲線，因此，本發(fā)明并不限于所說明的示例。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖11，該圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個方面，用于不同扇區(qū)的示例性功率分配方案1100。方案1100包括可以分配給不同扇區(qū)的三種功率變化曲線1102、1104和1106。功率變化曲線1102-1106可以使用共同的載波(例如，用于在單載波系統(tǒng)中使用)。
作為示例，小區(qū)(例如，圖9中的小區(qū)902)可以包括三個扇區(qū)，可以向每一個扇區(qū)各自分配功率變化曲線1102-1106中的一種。此外，可以貫穿整個小區(qū)集重復(fù)相同的模式(例如，向扇區(qū)分配功率變化曲線1102-1106)。根據(jù)另一個示例，小區(qū)中的每一個扇區(qū)可以使用其中一種功率變化曲線(例如，功率變化曲線1102)，直接相鄰的小區(qū)(例如，根據(jù)圖10的部署1000)可以使用不同的功率變化曲線(例如，功率變化曲線1104、1106)。
方案1100以一個時隙接一個時隙的原則變化功率分配。因此，網(wǎng)絡(luò)中的扇區(qū)可以使用至少某種同步，以便在每一個時隙期間協(xié)調(diào)每一個扇區(qū)的功率。例如，時分復(fù)用(TDD)系統(tǒng)可以支持方案1100；但是，本發(fā)明并不受此限制。此外，特定扇區(qū)使用的功率變化曲線1102-1106根據(jù)功率電平可以提供三種狀態(tài)；因此，基站可以跟蹤每一種狀態(tài)下的SNR變化，以便做出調(diào)度決策。
現(xiàn)參見圖12，該圖描繪了示例方案1200，該方案包括用于不同的扇區(qū)(和/或小區(qū))的平滑功率變化曲線。所說明的示例包括三種功率變化曲線1202、1204、1206；但是，可以預(yù)期的是，系統(tǒng)可以使用少于或大于三種功率變化曲線。如圖所示，三種功率變化曲線1202-1206中的每一種彼此之間相位偏移120度(例如，如果在一個不同的系統(tǒng)中使用兩種曲線，則這些曲線可以偏移180度，如果使用四種曲線則偏移90度，...)。根據(jù)一個示例，可以將功率變化曲線1202分配給一個小區(qū)中的所有扇區(qū)，而直接相鄰的小區(qū)則可以使用功率變化曲線1204和/或功率變化曲線1206。根據(jù)另一個示例，一個小區(qū)可以包括三個扇區(qū)，每一個扇區(qū)可以使用功率變化曲線1202-1206中的相應(yīng)一個(例如，這種模式可以在多個小區(qū)中進(jìn)行重復(fù))。
當(dāng)在扇區(qū)上粗同步可用(與用于圖11中的方案1100的時隙接時隙同步相比而言)時，可以使用方案1200。因此，方案1200不需要使用時隙接時隙同步。此外，相對功率電平可以用線性尺度規(guī)定和/或可以偏移。此外，最大相對功率電平偏移可以由一個不是固定為1的常量來縮放。
圖13描繪了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的另一種示例性功率分配方案1300。方案1300包括三種功率變化曲線1302、1304、1306，每一種功率變化曲線具有不同的頻率。通過對不同扇區(qū)使用的功率變化曲線1302-1306應(yīng)用不同的頻率，就不需要對系統(tǒng)進(jìn)行同步?？梢灶A(yù)期的是，任意頻率可以用于功率變化曲線1302-1306。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在一個系統(tǒng)中使用少于和/或超過三種功率變化曲線。
下文結(jié)合圖14-22的描述提供了關(guān)于與本發(fā)明相關(guān)的各個方面、特征、技術(shù)等的其它討論。隨著寬帶蜂窩通信的出現(xiàn)，人們的注意力越來越多地集中到如何在多載波系統(tǒng)中高效地通信的問題上。一種針對該問題的可能解決方案是著眼于頻率重用方案，而這種方案在窄帶系統(tǒng)中(例如，GSM網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行了很好地研究。具體而言，在窄帶網(wǎng)絡(luò)中，一般情況下，運營商選擇僅向每一個小區(qū)分配全部帶寬中的一部分，使得可以控制小區(qū)間干擾為忽略不計。將全部帶寬的

分配給每一個小區(qū)的方案稱作為重用N方案。在窄帶網(wǎng)絡(luò)中，由于來自相鄰小區(qū)的小區(qū)間干擾的動態(tài)范圍(歸因于移動站的不同位置)使可靠通信變得難以實現(xiàn)，所以在多小區(qū)部署中可以使用重用N(例如，其中N依賴于部署的幾何情況)。
使用CDMA和OFDM技術(shù)，由于小區(qū)間干擾平均的顯著特征，可以使用重用1系統(tǒng)。具體而言，由于CDMA系統(tǒng)中的偽噪聲信號序列和OFDM系統(tǒng)中獨立音調(diào)跳變的存在，因此在CDMA和OFDM技術(shù)中將小區(qū)間干擾在一個載波的全部帶寬上進(jìn)行平均。但是，在重用1部署中，小區(qū)邊界用戶仍然承受低于0dB的SNR。在一個典型的六邊形部署中，例如，百分之三十的用戶可以具有低于0dB的平均SNR。為了在小區(qū)邊界用戶和其它用戶之間滿足某些公平約束條件，系統(tǒng)在限制系統(tǒng)整體性能的小區(qū)邊界用戶上花費大量資源。因此，可以期望的是，如果可能的話，減少小區(qū)邊界用戶的數(shù)量或完全消除小區(qū)邊界。
針對該目標(biāo)，對于寬帶系統(tǒng)來說重用N方案是有吸引力的。例如，對于規(guī)則的六邊形部署，重用3方案可以防止來自直接相鄰小區(qū)的小區(qū)間干擾，并因此減少小區(qū)邊界用戶的數(shù)量。當(dāng)然，對于重用3部署來說，與單載波系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)現(xiàn)在使用三個載波和占用三倍的帶寬。因此，這里進(jìn)行的公平比較是在相同帶寬使用率的情況下在系統(tǒng)之間進(jìn)行比較。在某種性能度量下，重用3可以勝過重用1。但是，如果考慮網(wǎng)絡(luò)主要具有彈性業(yè)務(wù)源，例如，對延遲不敏感的數(shù)據(jù)用戶，那么由于重用3在帶寬重用方面的保守使得其不是最佳的選擇。每一個小區(qū)僅使用全部帶寬的1/3來實現(xiàn)小區(qū)邊界用戶的功率增益，并且?guī)拰β实钠胶馔ǔＪ遣焕?。針對該目?biāo)，可以使用稱作為Flex-Band方案的更靈活“頻率重用”方案。
在Flex-Band提案中，在所有小區(qū)中可以使用所有載波。因此，從頻率重用的觀點來看，這是重用1方法。但是，允許每一個載波在相同的小區(qū)中選擇不同的功率電平。不同的小區(qū)在本小區(qū)中使用不同的功率重用方案。顯然，F(xiàn)lex-Band提案本質(zhì)上是部分功率重用方案，而簡單頻率重用1方案和重用3方案都是此方案的特例。為了說明方便，頻率重用1方案可以稱作為重用1方案，頻率重用N方案可以稱作為重用N方案 在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，可以將頻譜效率規(guī)定為由帶寬歸一化后的數(shù)據(jù)容量。此外，頻譜效率可以是比較不同技術(shù)的重要系統(tǒng)性能指標(biāo)。具體而言，當(dāng)在小區(qū)中均勻地減少一定數(shù)量的數(shù)據(jù)用戶時，頻譜效率是帶寬歸一化的小區(qū)整體吞吐量。此外，在系統(tǒng)中的不同用戶之間執(zhí)行某種公平標(biāo)準(zhǔn)的情況下，測量小區(qū)吞吐量(例如，系統(tǒng)通過將其所有資源放到基站附近用戶就不能最大化其吞吐量)。
下文分析從頻譜效率的觀點來看，在多載波下行鏈路中采用部分功率重用方案是否是有利的。具體而言，研究部分功率重用方案下的系統(tǒng)的容量范圍，并將其與平均功率分配方案下的容量范圍進(jìn)行比較。例如，可以確定下列各項 (1)在單小區(qū)TDMA方案中，在每一個時隙中使用固定的功率限制來調(diào)度用戶，與重用1方案相比，部分功率重用方案可以產(chǎn)生更好的容量范圍。但是，改善是微小的，如果在每一個載波中使用超過一個可以調(diào)度的用戶，那么即使用重用1方案也照樣可以實現(xiàn)相同的改善。
(2)在多小區(qū)系統(tǒng)中，通過部分功率重用可以提高容量范圍。如果放松每一時隙一個用戶策略，就不能夠?qū)崿F(xiàn)這種提高，這顯示出部分功率重用能夠?qū)崿F(xiàn)多小區(qū)多用戶系統(tǒng)中的容量范圍。
(3)通過在部分功率重用方案中引入時間變化，可以進(jìn)一步提高多小區(qū)系統(tǒng)的容量范圍，這是機會主義功率重用方案，又稱喘息小區(qū)(breathing-cell)方案。在此方案中，每一個小區(qū)可以用不同的頻率和/或相位(或者，換言之，使用不同的功率分配模式)來改變其發(fā)射功率。功率分配模式的總數(shù)量是有限的，其可以在整個網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行重用。當(dāng)信道狀況良好時(例如，依據(jù)其當(dāng)前發(fā)射功率和小區(qū)間干擾)，每一個小區(qū)都可以調(diào)度小區(qū)邊界用戶，當(dāng)信道差時則調(diào)度基站附近用戶。
可以假設(shè)寬帶蜂窩下行鏈路具有給定數(shù)量的載波。在不同的載波中調(diào)度的通信彼此之間不干擾，而在不同的小區(qū)中用相同的載波同時進(jìn)行通信則產(chǎn)生小區(qū)間干擾。這也可以稱作為同信道干擾。理論上，如果我們假設(shè)基站之間為理想的回程，如果以無因方式已知相鄰小區(qū)中的同時通信，則人們可以在每一個基站應(yīng)用Costa預(yù)編碼來去除同信道干擾。但是，由于以下兩種困難，該方案在現(xiàn)實中可能不能實現(xiàn)(i)在基站，Costa預(yù)編碼使用信道側(cè)信息的理想知識；(ii)該方案充分利用符號級全局系統(tǒng)同步。此外，該方案具有很高的復(fù)雜度。因此，不應(yīng)假定的是，在基站使用這樣的方案。每一個基站可以將小區(qū)間干擾作為其不能利用的純加性噪聲來處理。
為了簡單起見，可以將時間假設(shè)為時隙化的。在每一個時隙中，可以允許每一小區(qū)每一載波的一個用戶進(jìn)行發(fā)射(例如，TDMA方案)。例如，包括IS-856(EV-DO)系統(tǒng)在內(nèi)的許多系統(tǒng)使用TDMA下行鏈路。使用這種假設(shè)，可以減緩小區(qū)內(nèi)干擾并因此可以回顧功率重用方案對小區(qū)間干擾的影響。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然本文描述了TDMA方法，但在使用正交系統(tǒng)資源的同一時隙中可以允許調(diào)度超過一個用戶，這在基于OFDM的網(wǎng)絡(luò)中是可能的。
可以假設(shè)用戶是靜止的(例如，在用戶和基站之間信道是AWGN，或者信道以與通信時間尺度相比較慢的時間尺度變化)。當(dāng)給用戶i分配時隙t時，用戶i可以按每秒比特的速率發(fā)射，其中hi是用戶i和其服務(wù)基站之間的信道增益，Pi(t)是其在時間t的發(fā)射功率。No是噪聲功率譜密度(例如，下面分配的No＝1)。此外，基站的功率預(yù)算(例如，每一載波使用的平均功率)可以由Pm限定。
可以針對如何向不同小區(qū)中的不同載波分配功率電平以便使系統(tǒng)容量最大化來做出決定。在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，頻譜效率(比特/秒/赫茲)可以是比較不同網(wǎng)絡(luò)的一種有用的容量指標(biāo)，這里假設(shè)所有用戶都是無限積壓的(infinite-backlogged)。但是，通常結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中用戶之間的公平標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定頻譜效率，并且頻譜效率很難用封閉形式的表達(dá)式來表示。因此，下面考慮容量范圍而不是頻譜效率?？梢詫⒐较拗葡碌念l譜效率視作為容量范圍內(nèi)的操作點。通過考察容量范圍，就可以評估不同公平限制下不同方案的影響。根據(jù)一個示例，可以考察用于兩個用戶系統(tǒng)的容量范圍，其中選擇一個用戶為小區(qū)邊界用戶而另一個用戶接近于基站。該模型可以是每一個小區(qū)中有多個相同用戶均勻下降的負(fù)載系統(tǒng)的很好簡化。
每一個移動站可以是寬帶移動站(例如，可以在一部分載波或所有載波中調(diào)度它們)。系統(tǒng)調(diào)度器可以選擇哪些用戶在每一個載波上發(fā)射而不用擔(dān)心移動站是否可以在特定的載波上發(fā)射/接收。
單小區(qū)場景當(dāng)僅考慮單一小區(qū)和單一用戶時，考慮的問題降階為并行信道上的點對點通信問題。在此場景中，由于香農(nóng)容量公式的凹度，最優(yōu)化的是，將功率在并行信道中平均地分配并充分地利用可用的自由度(例如，在載波或時間中改變功率分配是沒有益處的)。但是，在多用戶場景中，此結(jié)論不再是正確的。換言之，與平均功率分配方案相比，能夠從在載波或時間中改變功率得到更大的利益。為了方便起見，在下文中，平均功率分配方案稱作為簡單重用1方案。
接著，對使用固定功率分配方案的兩個載波系統(tǒng)下的兩個用戶的容量范圍進(jìn)行評估，其中每一個載波都選擇隨時間不變的功率電平。
固定功率分配方案下的容量范圍在該部分，評估具有兩個載波的雙用戶單小區(qū)系統(tǒng)。分配給兩個載波的功率向量是(P1，P2)。在下面的定理中概括了該部分的主要結(jié)論。
定理1假設(shè)系統(tǒng)中兩個用戶的路徑損失增益分別是h1、h2，并滿足h2≥h1。固定功率分配方案(P1，P2)(P2≥P1)下的容量范圍是四個容量向量(0，0)、(R1，0)、(0，R2)和(R′1，R′2)的凸包，其中R1、R2、R′1、R′2如下規(guī)定。
R1＝log2(1+h1P1)+log2(1+h1P2)； (1) R2＝log2(1+h2P1)+log2(1+h2P2)； (2) R′1＝log2(1+h1P2)； (3) R′2＝log2(1+h2P1).(4) 備注在圖14中描繪的容量范圍是具有(0，0)、(R1，0)、(0，R2)和(R′1，R′2)給出的頂點的多邊形。Ri(i＝1，2)是兩個載波在所有時間僅調(diào)度用戶i時，用戶i的容量。由于h2＞h1，所以用戶1可以稱作為劣質(zhì)用戶，而用戶2稱作為優(yōu)質(zhì)用戶。同樣，載波1可以稱作為優(yōu)質(zhì)載波，而載波2稱作為劣質(zhì)載波。(R′1，R′2)是當(dāng)僅在劣質(zhì)載波上調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶和僅在優(yōu)質(zhì)載波上調(diào)度劣質(zhì)用戶時的容量元組。圖14示出了該范圍的例子。
該范圍本質(zhì)上是這兩個載波的容量范圍的卷積。具體而言，該范圍由所有速率元組構(gòu)成，而這些速率元組可以用兩個速率元組的和的形式來表達(dá)，兩個速率元組中的每一個都屬于一個載波的容量范圍。這種總和還可以稱作為兩個凸起范圍的閔可夫斯基(Minkawski)和。
證明可實現(xiàn)性是很簡單的。通過對于載波2僅調(diào)度用戶1(例如，劣質(zhì)用戶使用優(yōu)質(zhì)載波的所有資源)，以及通過改變在載波2中調(diào)度用戶1的時間片斷，可以實現(xiàn)具有端點(R1，0)和(R′1，R′2)的直線上的點。在另一方面，通過對于載波1僅調(diào)度用戶2以及通過改變在載波2中調(diào)度用戶2的時間片斷，可以實現(xiàn)(0，R2)和(R′1，R′2)之間的直線。
圖15用圖示方式對此進(jìn)行說明。在圖15中，直線I表明載波1的容量范圍的邊界，直線II表明載波2的容量范圍的邊界。這里可以觀察到的是，如果將兩個載波的兩個容量范圍進(jìn)行比較，則通過在優(yōu)質(zhì)載波上調(diào)度劣質(zhì)用戶，可用較大因子來改善劣質(zhì)用戶。這還是由于容量的凹度。因此，與線II相比，線I更陡。
于是，兩個載波系統(tǒng)的容量范圍是速率元組集，后者可以寫成載波1的容量范圍中的速率元組和載波2的容量范圍中的速率元組之和。為了簡單起見，容量范圍可以等于I+II。顯然，容量范圍由I+II′和I′+II限定，其中在圖15中也示出了I′和II′。具體而言，線I′平行于線II，并與線I在相同的端點相交于R2軸。線II′平行于線I，并與線II在相同的端點相交于R1軸。同樣，直線III平行于直線I′和II，并與R2軸在(0，R2)相交，而直線IV平行于直線I和II′，并與R1軸在(R1，0)相交。
此外，還可以看出的是，III＝I′+II和IV＝I+II′。為了證明III＝I′+II(另一個證明是相似的)，必須滿足以下條件I′上的任意點(x1，y1)和II上的任意點(x2，y2)之和必須位于III上。這是成立的，這是由于I′和II具有相同的斜率，因此這兩個點可以由下式表示 y1＝-sx1+c1； y2＝-sx2+c2， 其中s是共同斜率，c1、c2是兩個常量?？梢钥闯鰧τ?x1，y1)∈I′和(x2，y2)∈II的任意選項，y1+y2＝-s(x1+x2)+c1+c2。接著，可以看出直線 y＝-sx+c1+c2， (5) 與III一致。這足以表明(0，R2)滿足式(5)，例如，R2＝c1+c2。這并不重要，因為，當(dāng)將所有資源分配給用戶2時，c1和c2是用戶2可以在載波1和載波2中實現(xiàn)的速率，而R2是用戶2在兩個載波中可以得到的最大速率。繼續(xù)該定理。
從容量觀點來看，上述證明的一個副產(chǎn)品是可以確定多載波系統(tǒng)的最佳調(diào)度策略。
推論1為了實現(xiàn)固定功率分配雙載波系統(tǒng)的容量范圍的邊界上任何點，下列中的至少一項必須是正確的(1)僅在劣質(zhì)載波中調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶；(2)僅在優(yōu)質(zhì)載波中調(diào)度劣質(zhì)用戶。
證明假設(shè)不用滿足條件(1)或(2)，就有上文示出的容量范圍邊界上的點可以通過一種方案實現(xiàn)。換言之，可以使用調(diào)度兩個用戶到兩個載波的方案，即實際上在容量邊界上實現(xiàn)速率元組。假設(shè)αij＝(i，j＝1，2)是在載波j上調(diào)度用戶i的時間片斷。因此，α11+α21＝α12+α22＝1。因此，該方案實現(xiàn)的速率元組是(α11C11+α12C12，α21C21+α22C22)，其中Cij是在載波j中調(diào)度用戶i時的容量，例如，Cij＝log2(1+hiPj)。因此，可以得出的結(jié)論是 例如，在優(yōu)質(zhì)載波中調(diào)度劣質(zhì)用戶的利益大于在其上調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶的利益。
可以看到的是，如果α11和α22為非零，那么該速率元組可能不在邊界上，例如，存在嚴(yán)格大于此一個分量的可實現(xiàn)速率元組。為此，可以考慮時間片斷βij下實現(xiàn)的速率元組，其中βij也是在載波j上調(diào)度用戶i的時間片斷。此外，可以按下式選擇βij β11＝α11-η； β12＝α12+ε； β21＝α21+η； β22＝α22-ε， 其中η和ε是滿足的小正數(shù)。由于α’是正的，所以可以識別足夠小的η和ε使得β’也是正的。
此方案實現(xiàn)的速率元組可以視作為(α11C11+α12C12-ηC11+εC12，α21C21+α22C22+ηC21-εC22)，此值大于αij分量下的速率元組。因此，這里存在一種矛盾。
備注該推論給出了針對多載波系統(tǒng)中的調(diào)度策略的常規(guī)方針。如下所示，相同的原則在小區(qū)間干擾存在的多小區(qū)系統(tǒng)中也是正確的。
相比重用1方案上文評估了固定功率分配方案下的容量范圍?，F(xiàn)在，通過將常規(guī)(P1，P2)分配下的容量范圍與重用1方案下的容量范圍相比較，可以判斷在載波中平均地分配功率是否是最佳的。
顯然，對于兩個端點(R1，0)和(0，R2)來說，就單用戶情況來看，偏離簡單重用1方案是次最佳的。但這仍未證明常規(guī)(P1，P2)方案下的容量范圍是否是平均功率分配方案下容量范圍的一個子集。通過謹(jǐn)慎地選擇(P1，P2)，與平均功率分配方案相比，就容量范圍的某部分來說可以獲得有益的結(jié)果。
引理1假設(shè)具有h1＜h2的兩個用戶兩個載波單小區(qū)系統(tǒng)。存在一種功率分配方案(P1，P2)，使得(P1，P2)下的容量范圍不是重用1方案下容量范圍的一個子集。
證明為此，考慮如(3)和(4)中規(guī)定的點(R′1，R′2)。因為重用1下的容量范圍是系統(tǒng)假設(shè)下的線性區(qū)域，點(R′1，R′2)是不包括在重用1容量范圍中的多邊形的頂點，因此這里(R′1，R′2)是要考慮的備選點。
可以將容量范圍寫成 因此，這足以表明存在α∈(0，1]使得(P1，P2)＝((1-α)Pm，(1+α)Pm)，并且， 可以將上述不等式的左側(cè)規(guī)定為g(α)。因此， g(0)＝1。 (7) 此外，g(α)的一階導(dǎo)數(shù)是 此外， g′(0)＞0， (8) 如果h1＜h2，由于 g′(0)＝f(h1Pm)-f(h2Pm) 式(8)將是成立的，其中可以將f(.)規(guī)定為 并且可以看出對于x＞0，其是單調(diào)下降函數(shù)。該引理是從式(7)和(8)得出的。
由此，如果適當(dāng)?shù)剡x擇(P1，P2)，對于效用函數(shù)或(等同地)公平標(biāo)準(zhǔn)的某種選擇來說，可以比重用1方案獲得更好的結(jié)果。在另一方面，當(dāng)操作點偏移到終端點時，在終端點多數(shù)系統(tǒng)資源分配給其中一個用戶，非平均功率分配導(dǎo)致次最佳性能。在圖16中描述了這種特性。
機會主義功率分配下的容量范圍通過在時間中引入時變功率分配，可以考慮單小區(qū)雙載波系統(tǒng)的容量范圍。具體而言，在每一個時隙中，系統(tǒng)的調(diào)度器可以確定(1)在每一個載波上哪個用戶要發(fā)射；(2)在平均功率約束下，要在每一個載波上使用什么功率電平。
允許時變功率分配的優(yōu)點在圖16中是顯而易見的。如圖所示，曲線1602是重用1下的容量范圍，曲線1604是(P1，P2)下的容量范圍，而曲線1606是時間共享下的容量范圍。如圖16所示，通過在重用1方案的兩個端點和任意功率分配方案下的較佳性能點(R′1，R′2)之間執(zhí)行時間共享，可以獲得真正容量范圍的真正下限。這產(chǎn)生包括兩條直線的容量范圍曲線，其中兩條直線在所有點上都勝過重用1。還可以通過考慮所有可能的(P1，P2)分配，來進(jìn)一步優(yōu)化容量范圍。但是，該方案未必是最佳的。接下來，可以確定是否可以獲得進(jìn)一步的優(yōu)化和/或如下一定理所示的什么是最佳用戶和功率調(diào)度策略。
定理2假設(shè)系統(tǒng)中兩個用戶的路徑損失增益是h1、h2。單小區(qū)雙載波系統(tǒng)的容量范圍是下面速率元組的凸包 {(2αlog2(1+h1P1)，2(1-α)log2(1+h2P2))0≤α≤1，αP1+(1-α)P2＝Pm}。
備注在上面的表達(dá)式中，α是通常的時間共享參數(shù)，其表示系統(tǒng)正調(diào)度其中一個用戶的時間片斷。P1和P2可以看作是功率共享參數(shù)。該定理說明，在每一時隙每一載波一個用戶的限制下為了實現(xiàn)容量范圍邊界上的任意點，最佳策略應(yīng)使用時間/功率共享策略而不是簡單的時間共享策略，其中后者產(chǎn)生了重用1下的直線區(qū)域。在此策略中，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度不同用戶時，其挑選不同的功率電平。在選定功率電平之后，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度同一用戶時堅持使用該功率電平。
證明可實現(xiàn)性是不重要的?？梢栽趦蓚€載波上的全部段的α中調(diào)度用戶1，并可以使用功率P1發(fā)射。使用P2的全部段的1-α調(diào)度用戶2。
為了便于說明，可以證明的是，無法實現(xiàn)超出上文規(guī)定的容量范圍的任何速率元組。對于任何調(diào)度策略來說，可以假設(shè)用戶1得到具有平均功率P1的全部段的α部分，用戶2得到具有平均發(fā)射功率P2的段的剩余部分。由于容量的凹度，用戶1在此調(diào)度策略下獲得的速率由2αlog2(1+h1P1)進(jìn)行上限限制，通過將功率平均地分布在分配給該用戶的段(或自由度)中可以實現(xiàn)該上限?？梢葬槍τ脩?進(jìn)行相似的證明。
在定理2的證明中可以得到的另一結(jié)論是存在兩個載波這一事實可能并不緊要。該方案可以容易地擴展到單載波系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，可以應(yīng)用靈活的時間/功率共享來實現(xiàn)與簡單重用1方案相比更好的容量范圍。在圖17中示出了該方案和重用1方案下容量范圍之間的比較。圖17描繪了簡單重用1、常規(guī)時間/功率共享以及疊加下的容量范圍的示例性比較。如圖所示，1702表示重用1下的容量范圍，1704描述了機會主義功率分配下的容量范圍，1706表示疊加下的容量范圍。
與簡單重用1方案相比，靈活時間/功率共享的優(yōu)點會隨著兩個用戶之間差距的變小而變小。此外，如果取消每一時隙一個用戶的限制，允許調(diào)度多個用戶，那么可以通過疊加編碼和譯碼實現(xiàn)信息理論的容量范圍，其中此容量范圍可以比時間/功率共享下的容量范圍更好。
在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中人們不期望允許功率隨時間任意變化，因為這將造成小區(qū)間干擾的波動并因此使得信道質(zhì)量跟蹤困難。在另一方面，疊加編碼也使系統(tǒng)更加復(fù)雜度。因此，可以充分利用在既不應(yīng)用時間/功率共享也不應(yīng)用疊加編碼的情況下，實現(xiàn)線性重用1范圍之外容量范圍的替代性方法。
一種提高頻譜效率的可能是引進(jìn)多載波系統(tǒng)。為使雙載波系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)線性區(qū)域之外的某些速率元組，可以通過仔細(xì)地選擇功率電平和調(diào)度策略?，F(xiàn)假設(shè)系統(tǒng)具有無限數(shù)量的載波。在此情況下，由于可以在時間域中將功率以類似于時間/功率共享方案中提議的方式分配給載波，因此(由載波數(shù)量歸一化的)容量范圍可以與靈活時間/功率共享下的單載波容量范圍相同。
當(dāng)假定有限數(shù)量的載波時，如果不允許時變功率分配，則將導(dǎo)致量化誤差。具體而言，使用特定功率電平的自由度的百分比不再是無限精確。因此，使用有限數(shù)量載波可實現(xiàn)的容量范圍將是時間/功率共享下單載波容量范圍的一個子集。
在正交系統(tǒng)(例如，OFDM系統(tǒng))中，由于在一個載波中可以包括多個子載波音調(diào)，因此，即使具有單載波也可以實現(xiàn)超級線性容量范圍。如果在同一載波的同一時隙中允許調(diào)度超過一個用戶，那么可以在調(diào)度劣質(zhì)用戶的一些音調(diào)上使用更多能量，而在其余音調(diào)上調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶。此外，單小區(qū)場景類似于每一載波每一時隙一個用戶限制下的多載波系統(tǒng)。
兩個小區(qū)場景可以評估兩個小區(qū)場景。類似于單小區(qū)場景，可以先回顧多載波系統(tǒng)的容量范圍，隨后分析可以應(yīng)用于單載波系統(tǒng)的機會主義功率分配方案下的容量范圍。對于兩個小區(qū)的情況，容量范圍的定義與上文描述的容量范圍稍微不同。例如，下面給出假設(shè)并結(jié)合兩個小區(qū)場景定義容量范圍。
定義和假設(shè)針對兩個小區(qū)場景描述的容量范圍可以是其中一個小區(qū)中的用戶的容量范圍。目標(biāo)小區(qū)可以稱作為主小區(qū)，其它小區(qū)可以稱作為干擾小區(qū)，或簡稱為干擾者。顯然，主小區(qū)的容量范圍依賴于干擾小區(qū)中的發(fā)射功率。可以假設(shè)干擾者在其載波中以最大可允許功率發(fā)射。這種假設(shè)在計算頻譜效率的負(fù)載系統(tǒng)中是有效的。
影響容量范圍的另一種因素是干擾小區(qū)的載波中的功率分配。針對該問題，另一種假設(shè)可以與這兩個小區(qū)之間的對稱性相關(guān)。具體而言，假設(shè)在每一個小區(qū)中L個載波，并假設(shè)主要呼叫將功率向量P＝(P1，P2，...，PL)分配給L個載波。通過對稱假設(shè)，在干擾小區(qū)中可以將功率分配限制為是P的一個排列。此外，假設(shè)πij是主小區(qū)分配功率電平Pi而干擾者分配Pj的載波部分，那么πij＝πji。
舉一個例子，考慮每一個小區(qū)中存在兩個載波的情況。如果在主小區(qū)中使用(P1，P2)，那么對稱假設(shè)限制在干擾小區(qū)中對于兩個載波的功率分配是(P1，P2)或(P2，P1)。在干擾小區(qū)中可以排除任何其它功率分配(例如，使用任何其它功率電平的功率分配)。
由于干擾者的存在，從移動站到兩個小區(qū)的信道質(zhì)量影響用戶的性能。為了標(biāo)記方便，ηi是用戶i的路徑損失比，例如，其中hi(k)表示用戶i和小區(qū)k之間的路徑損失增益。在引進(jìn)ηi之后，不再需要使用h’和用戶的信道的上標(biāo)，這些可以由信道增益hi和路徑損失比ηi表示。
通常來說，hi和ηi不一定是完全相關(guān)的。如果有兩個移動站，例如，具有較好hi的一個移動站可以具有較大的路徑損失比。為了降低問題的復(fù)雜度，可以假設(shè)當(dāng)考慮多個用戶時，hi和ηi是完全相關(guān)的，例如，如果h2≥h1，，那么η2≤η1。使用這種假設(shè)，對于具有較好信道質(zhì)量的用戶來說，它們從干擾者承受較少的干擾，因此路徑損失hi可以區(qū)分“優(yōu)質(zhì)”用戶和“劣質(zhì)”用戶。
固定功率分配下具有兩個載波的系統(tǒng)容量首先，假設(shè)在系統(tǒng)中的每一個小區(qū)有兩個載波。由于干擾者的存在，即使對于單用戶，平均功率分配方案也不能保證是最佳的。例如，考慮小區(qū)邊界中的用戶，例如，η≈1。在此情況下，如果系統(tǒng)根據(jù)式(14)按每秒2比特將所有資源分配給該用戶，那么平均功率分配導(dǎo)致近似零SNR，并還限制該用戶的和速率。但是，將所有功率分配給其中一個載波，例如，選擇(P1，P2)＝(2Pm，0)，該用戶將損失一半的自由度并在使用的載波上獲得功率增益。由于容量公式的凹度，當(dāng)干擾不變化時，這有利于使用更多的自由度而不是將功率聚集在帶寬的一部分。但是，在干擾者存在的情況下，功率增益將優(yōu)于自由度的損失。具體而言，使用(14)中的公式，(2Pm，0)分配下的SNR是h2P2。在干擾有限的場景中，h2P2＞＞1。顯然，在此情況下，通過允許功率分配偏離平均功率分配方案，可以獲得某些用戶的容量增益。具體而言，可以如下評估兩個小區(qū)系統(tǒng)中單一用戶的最大容量。
具有兩個載波的單一用戶可以分析下列問題在存在給定用戶的協(xié)作干擾者情況下，什么是最佳功率分配方案？下面的引理給出答案。
引理2由信道增益h和路徑損失比η參數(shù)化的移動站的最佳功率分配方案(由于所有資源都可以調(diào)度給主小區(qū)中的單一用戶，因此在該引理中可以刪除下標(biāo))是重用1或重用2方案，例如(Pm，Pm)或(2Pm，0)。
證明為此，功率分配方案(Pm+x，Pm-x)下的用戶的(在兩個載波上的)總和容量可以表示成x的函數(shù)，該總和容量是選擇不同于平均分配方法的功率量 對于x∈[-Pm，Pm]，當(dāng)x＝0、x＝Pm或x＝-Pm時可以最大化C(x)。由于C(x)＝C(-x)，這足以表明C(x)在區(qū)間x∈
中是單調(diào)減少還是增加的。
為此，可以計算C(x)關(guān)于x的一階導(dǎo)數(shù)，即 其中極點z1和z2規(guī)定為如下 可以確定的是，z1，z2＞Pm。假定x∈[-Pm，Pm]，式(9)中的四項(沒有符號)都是正的。此外，如果z1＞z2，那么對于所有x∈
，C′(x)＞0，而如果z1≤z2，那么C′(x)＜0。
在上述證明中，z1＞z2的條件是 換言之，對于滿足(12)的用戶，最佳功率分配方案是重用2。在另一方面，對于不能滿足(12)的移動站，最佳功率分配方案是重用1?？梢詮脑摋l件中導(dǎo)出兩個結(jié)論(1)給定基站的功率限制Pm，具有較差路徑損失比的移動站更可能從重用2分配中獲益；(2)給定由h和η限制的移動站，該移動站更可能從具有更高功率限制的基站中的重用2分配獲益。簡單來說，對于具有大量小區(qū)邊界移動站的干擾有限部署來說，重用2分配是更有利的。
兩個用戶容量范圍如上所述，可以考慮主小區(qū)中給定功率分配向量(P1，P2)下的兩個用戶的容量范圍。如上文所使用的，在干擾小區(qū)中功率分配可以是(P1，P2)或(P2，P1)。由于在此情況下，在干擾有限部署中，性能非常類似于簡單重用1方案，所以干擾小區(qū)中的(P1，P2)可能不是感興趣的場景。因此，可以評估主小區(qū)的功率分配為(P1，P2)和干擾小區(qū)為(P2，P1)下的容量范圍。
定理3假設(shè)在主小區(qū)中兩個用戶的路徑損失增益是h1、h2，并滿足h2≥h1。假設(shè)路徑損失比為η1、η2，并滿足η1≥η2。固定功率分配方案(P1，P2)(P2≥P1)下的容量范圍是四個容量向量(0，0)、(R1，0)、(0，R2)和(R′1，R′2)的凸包，其中R1、R2、R′1、R′2如下規(guī)定。
證明該證明類似于對定理1的證明。
備注當(dāng)將兩個載波都分配給用戶i時Ri(i＝1，2)可以是容量，當(dāng)優(yōu)質(zhì)用戶調(diào)度給劣質(zhì)載波以及劣質(zhì)用戶調(diào)度給優(yōu)質(zhì)載波時，(R′1，R′2)可以是速率元組?？梢詫⑷我夤β史峙浞椒ǖ娜萘糠秶c重用1和重用2方案下的容量范圍進(jìn)行比較。為了簡單起見，可以評估在主小區(qū)中優(yōu)質(zhì)用戶和劣質(zhì)用戶共存的情況。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，“優(yōu)質(zhì)”和“劣質(zhì)”的定義不同于在單小區(qū)情況中使用的定義。在單小區(qū)情況中，沒有量化用戶怎樣好的明確限制條件，“優(yōu)質(zhì)”和“劣質(zhì)”二詞來源于兩個用戶之間相對信道質(zhì)量的比較。這里，劣質(zhì)用戶可以是具有滿足式(12)的h和η的用戶，而優(yōu)質(zhì)用戶是不滿足式(12)的用戶。圖18描繪了此假設(shè)下的示例性容量范圍。
參見圖18，該圖描繪了在重用1、重用2和(P1，P2)分配情況下用于兩個用戶兩個載波兩個小區(qū)系統(tǒng)的容量范圍。在1802，示出了重用1容量范圍。在1804，示出了重用2容量范圍。此外，在1806，描述了(P1，P2)容量范圍。此外，1808表示所有功率分配方案下的可實現(xiàn)范圍。如圖18所示，在重用1方案中優(yōu)質(zhì)用戶的速率得以最大化，而在重用2方案中劣質(zhì)用戶的速率得以最大化。對于常規(guī)(P1，P2)分配來說，容量范圍再次由定理3描述為凸起區(qū)域。
此外，可以分析任意功率分配方案下可實現(xiàn)的速率元組集。在1808還示出了此可實現(xiàn)范圍，此可實現(xiàn)范圍可以是所有功率分配方案下容量范圍的并集。對于此可實現(xiàn)范圍中的任何速率元組來說，可以確定實現(xiàn)此速率元組的功率分配方案和調(diào)度策略。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，該范圍并不必須是凸起區(qū)域。
機會主義功率分配圖18實現(xiàn)的改善速率范圍的方案可以充分利用引入時變功率分配方案。由于固定功率分配方案的速率范圍的非凸起性，通過在不同的功率分配方案之間時間共享可以改善該范圍。一個例子是用于重用1和重用2的時間共享，這種時間共享可以完成對連接點(R1，0)和(0，R′2)的線性區(qū)域的實現(xiàn)。此外，類似于單小區(qū)情況，在引入時間變化之后，從頻譜效率的觀點來看，單載波系統(tǒng)和多載波系統(tǒng)之間沒有太多區(qū)別。因此，當(dāng)協(xié)作干擾者存在時，平均功率限制下的容量范圍可以按下面的描述進(jìn)行評估。
根據(jù)一個示例，可以使用單一載波兩個小區(qū)。在每一個時隙，調(diào)度器可以挑選要發(fā)射的一個用戶以及平均功率限制下的發(fā)射功率電平。此外，為了最大化主小區(qū)中的吞吐量，可以完全關(guān)閉干擾小區(qū)。這里，同樣使用了對稱假設(shè)。具體而言，可以假設(shè)兩個小區(qū)都從相同的功率符號集中選擇。功率符號集是一組離散的功率電平，以便于允許小區(qū)在給定的時隙從這些功率電平中選擇。假設(shè)功率符號集是P1，P2，...，PL，規(guī)定矩陣π＝{πij}，1≤i，j≤L，其中πij表示主小區(qū)選擇功率電平Pi而干擾者選擇Pj的時間片斷。假設(shè)對稱性可以使得πij＝πji。
機會主義功率分配下的單一用戶容量可以回顧主小區(qū)中單一用戶的容量。當(dāng)干擾者不存在或者干擾者選擇平均功率分配方案時，例如，干擾者是非協(xié)作的，主小區(qū)的策略也將使用平均功率分配方案。但是，當(dāng)協(xié)作干擾者存在時，即使對于單一用戶也不好解決該問題。當(dāng)在主小區(qū)中存在超過一個用戶和研究多用戶問題時，單一用戶容量的研究還將導(dǎo)致容量范圍中的端點。
單一用戶容量問題可以用下式來表示 πij＝πji， (21) 其中，當(dāng)主小區(qū)選擇Pi，而干擾小區(qū)選擇Pj時，Cij是用戶的容量(由h和η來描述特征)。為了簡單起見，同樣可以使用AWGN香農(nóng)容量公式 約束條件(18)和(20)來自π的定義。約束條件(19)來自平均功率約束，式(21)是對稱假設(shè)的結(jié)果。
該問題是上面考慮的兩個載波問題的擴展。實際上，除了由于時間永久持續(xù)，而可以在不同的方案之間獲得更好的分配(或者時間共享)之外，在時間中變化功率與在頻率域變化功率沒有本質(zhì)上的差別。如果系統(tǒng)可以具有無限數(shù)量的載波，則尋找在載波中的最佳功率分配的問題就類似于尋找時間中的最佳功率分配的問題。
定理4通過求解下列優(yōu)化問題，可以確定機會主義功率分配下單一用戶的最大速率 s.t.θ1+θ2＝1； (24) θ1P1+θ2P2＝Pm；(25) 0≤θ1，θ2≤1. (26) 備注與最初無限維度的優(yōu)化問題(17)相比，這里的優(yōu)化問題更簡單。在(23)中，優(yōu)化表達(dá)式有四個參數(shù)θ1、θ2、P1和P2，其可以進(jìn)行如下解釋。優(yōu)化表達(dá)式(23)本質(zhì)上是重用1和重用2方案之間的時間/功率共享。θ1和θ2分別與系統(tǒng)選擇重用1和重用2方案的時間片斷相對應(yīng)。假定可以滿足平均功率限制，P1和P2是系統(tǒng)選擇用于重用1和重用2的功率電平。換言之，該定理揭示了對于系統(tǒng)中的任何單一移動站，在所有可能的功率分配策略中，在系統(tǒng)中優(yōu)化其容量的最佳策略可以用重用1和重用2之間時間/功率共享的形式。
這里，應(yīng)當(dāng)注意的是，這里的時間/功率共享不同于在單小區(qū)情況中提到的時間/功率共享方案，這是因為那里的共享是在用戶之間，而此處是在用于同一用戶的不同發(fā)射策略之間共享資源。
證明為了證明該定理，在給定一組固定的功率符號集情況下，可以在所有可能的概率矩陣π上對(17)進(jìn)行優(yōu)化。在固定P之后，可以看出的是，Cij是關(guān)于π的常量，于是問題(17)變成了線性編程問題。
接著，通過減少要優(yōu)化的參數(shù)的數(shù)量，可以去掉約束條件(21)。
其中，Ii≠j是i不等于j的指示符函數(shù)。
可以得出的另一個結(jié)論是假定對于所有i、j，πij≥0，則(28)已經(jīng)確保πij≤1。因此，現(xiàn)在可以將線性約束條件減少為 由于線性編程問題在線性區(qū)域的其中一個頂點得到優(yōu)化，所以可以回顧由式(31)-(33)確定的區(qū)域的頂點。例如，優(yōu)化{πiji≥j}可以具有至多兩個非零項。
可以看出的是，如果有三個πij(i≥j)要優(yōu)化，則上面所述是成立的。在三維空間中，兩項約束(31)和(32)將可行的πij限制在一條直線上。因此，當(dāng)凸起區(qū)域碰到三個平面中的一個平面時πij＝0(因為整個區(qū)域是有限區(qū)域，它必須碰到平面)，凸起區(qū)域的頂點除了是直線的端點外什么也不是。因此，三個參數(shù)中的一個參數(shù)必須是零，這證明了上面用于三個πij的情況。對于常規(guī)情況來說，可以將該自變量應(yīng)用到任何非零的三個πij，并且可以看出的是，通過僅假設(shè)三個πij中的兩個為非零并不降低最優(yōu)性。
因此，對于任何大小的任何功率符號集，通過僅分配多達(dá)四個功率電平的概率并不損失任何最優(yōu)性。此外，在上半部分中(包括對角線項)，僅考慮兩個非零πij項是足夠的。使用這種簡化，可以估計三種情況(i)兩個非零項都不是對角線項；(ii)其中一項是對角線項；(iii)兩項都是對角線項。但是，在情況(ii)和(iii)中，通過允許功率符號集具有相同的項，可以認(rèn)為它是(i)的特例。在了解這些之后，可以假設(shè)功率符號集是(P1，P2，P3，P4)，以及，非零概率項是π12、π21和π34、π43。
這里可以應(yīng)用引理2，并且可以進(jìn)一步確定的是，P1＝P2或者P1、P2其中之一等于0。具體而言，在不改變P1和P2的平均值的情況下，可以優(yōu)化P1和P2的選擇，這可以產(chǎn)生與上文看到的雙載波雙小區(qū)單用戶問題相同的問題，因此，引理2在這里是適用的。對于P3和P4，同樣如此。換言之，(P1，P2)和(P3，P4)是重用1或重用2。在另一方面，如果它們都屬于相同的重用方案(不論重用1還是重用2)，則它們都不會選擇不同功率電平。這可以是針對重用2的；在另一方面，對于重用1來說，可以討論下列函數(shù)的凹度對于

當(dāng)估計其關(guān)于x的二階導(dǎo)數(shù)時，該表達(dá)式是直線前進(jìn)的。
還可以給出對于(23)中的優(yōu)化問題的數(shù)字解。該解在下面的推論中給予概括。
推論2具有平均功率Pm的機會主義功率分配下單一用戶的容量，或者等同地對于優(yōu)化問題(17)的解，可以由下式確定 其中，在圖19中規(guī)定了PT1和PT2。
圖19描繪了對于單一用戶功率分配問題的解決方案。如圖所示，1902描繪了重用2下的容量，1904示出了重用1下的容量，1906描繪了共同的切線，1908表示容量。線1904是重用1下具有平均功率Pm的容量，其由式

給出。線1902是重用2下的容量，其由式

給出。虛線1906是與兩個容量曲線正切的直線。PT1和PT2是兩條容量曲線的共同切線的切點。
再次參見圖19，重用1曲線1904與重用2容量曲線1902相比，在較低SNR區(qū)域中類似，這是由于在低SNR區(qū)域中，無論使用多少自由度，容量尺度都與發(fā)射功率成線性。但是，隨著可用功率的增加，由于最佳策略通常都將可用功率在帶寬中平均地分布，因此重用1開始勝過重用2。但是，由于干擾者的存在，隨著SNR增長，重用1容量將受到

的限制，而重用2SNR保持對數(shù)增長。
該解決方案說明了，當(dāng)可用功率Pm小于PT1時，其是對于移動站在給定h和η的情況下確定的，那么重用1是最佳的。如果平均功率大于另一個門限PT2，那么重用2是最佳的，這里發(fā)射機一半時間按2Pm發(fā)射，在另一半自由度中保持靜默。當(dāng)平均功率Pm落到兩個門限之間時，那么重用1和重用2之間的時間/功率共享是最佳的。此外，當(dāng)發(fā)射機發(fā)射時，當(dāng)執(zhí)行重用1時，發(fā)射機應(yīng)當(dāng)按功率PT1發(fā)射，當(dāng)執(zhí)行重用2時，發(fā)射機應(yīng)當(dāng)按功率2PT2發(fā)射。這說明了在給定功率電平時的最佳發(fā)射策略。
思考該問題的一個替代角度是在給定平均功率約束條件的情況下，尋找用于不同移動站(具有不同的h和η)的最佳發(fā)射策略。對于靠近發(fā)射機的移動站(例如，η＜＜1)，在重用1情況下對于速率的硬性限制是非常大的，故而交叉點PT可能在目標(biāo)功率范圍之外。在此情況下，對于功率限制來說，重用1是最佳的。在另一方面，在此情況下，對于小區(qū)邊界用戶(例如，η可與0相比較)來說，重用1曲線被壓縮到介于0和大概每秒2比特之間的小容量范圍中。在此情況下，門限功率電平移到接近于0，對于任何合理的功率限制來說，在可能的發(fā)射策略中重用2是最佳的。
推論2和引理2之間存在聯(lián)系。引理2聚焦于系統(tǒng)具有兩個載波的場景，其討論了在兩個載波之間分配功率的最佳方式以便最大化主小區(qū)中單一用戶的速率。如果受限于功率符號集大小為2和具有零對角線項的概率矩陣，這等同于尋找最佳機會主義功率分配方案。可以看出的是，對于平均功率存在單一門限，使得如果Pm＞Pt，則重用2是最佳的，否則重用1是最佳的?？梢钥闯龅氖牵琍T與圖19中重用1和重用2容量曲線的交叉點相對應(yīng)。因此，去除上面符號集大小和概率矩陣上的限制有助于提高Pm∈(PT1，PT2)的容量。
證明如果使用上面的發(fā)射策略，則可實現(xiàn)性是很容易的。為了便于說明，定理4將最佳發(fā)射策略縮窄到如(23)中描述的很小一組策略。因此，可以看出的是，通過在重用1和重用2之間進(jìn)行時間/功率共享，不可能得到比曲線1908更好的結(jié)果。這由于以下的原因也是成立的，即在重用1和重用2之間的時間/功率共享下的任何可實現(xiàn)速率元組依賴于連接以下兩點的其中一條直線一個點在重用1曲線上，另一個點在重用2曲線上。
機會主義功率分配下的容量范圍可以分析在機會主義功率分配下，主小區(qū)中的兩個用戶的容量范圍?？梢钥闯觯蓪崿F(xiàn)區(qū)域提高了圖18中描述的容量范圍。該范圍粗略地估計了與簡單重用1方案下的容量范圍相比可以產(chǎn)生的提高。
一種策略是在重用1和重用2之間進(jìn)行時間共享。這將實現(xiàn)圖18中連接重用1和重用2下的兩個極點的直線下的速率元組的容量范圍。通過使用如用于單一用戶場景的相同策略(例如，在重用1和重用2之間進(jìn)行時間/功率共享)，可以進(jìn)一步改善該線性區(qū)域。這樣，可實現(xiàn)速率范圍的特征可以按照下面引理來描述。
引理3對于單載波雙小區(qū)系統(tǒng)，假設(shè)主小區(qū)中兩個用戶的特征由(h1，η1)(h2，η2)來描述，并滿足h2≥h1和η2≤η1，例如，用戶1是優(yōu)質(zhì)用戶，用戶2是劣質(zhì)用戶。這兩個用戶的容量范圍由下面的速率范圍來進(jìn)行下界限制 可以將可實現(xiàn)速率范圍與簡單重用1和重用2方案進(jìn)行比較。如圖20所示，該范圍既是重用1也是重用2方案的超集。圖20描繪了機會主義功率分配下的可實現(xiàn)速率范圍。此外，線2002表示重用1容量范圍，線2004描述了重用2容量范圍，線2006描繪了重用1和重用2之間的時間共享，線2008描述了重用1和重用2之間的時間/功率共享，線2010描繪了重用1和(P1，P2)之間的時間/功率共享。通過也向共享功率給出另一種自由度，可實現(xiàn)的速率范圍要遠(yuǎn)超過基于重用1和重用2之間時間共享的范圍。因此，通過執(zhí)行該方案，可以實現(xiàn)對照傳統(tǒng)重用1方案的容量增益。
通過在重用1和重用2之間使用時間/功率共享，可以使用對于功率符號集大小為3的限制，其中一個符號為0。雖然已經(jīng)知道的是，在單用戶場景中這種選擇是最佳的，但先前不清楚的是，在多個用戶的情況下它們是最佳的還是接近于最佳。接著，可以看出的是，對于兩個用戶的情況，考慮功率電平符號集大小為4是足夠的。
定理5通過具有功率電平符號集大小為4的功率分配方案，在機會主義功率分配下，可以實現(xiàn)兩個小區(qū)系統(tǒng)中的兩個用戶的容量范圍中的每一個速率元組。
證明顯然，這足以表明對于容量范圍邊界上的所有速率元組，上述陳述是正確的。首先，容量范圍可以是機會主義功率分配下的凸起區(qū)域。由于對于容量范圍中的任何兩個速率元組，簡單的時間共享策略就可以在連接這兩個元組的直線上實現(xiàn)所有的速率元組，因而這是正確的。換言之，它們也在顯示容量范圍的凸面的區(qū)域內(nèi)。
凸起區(qū)域的一個重要性質(zhì)是對于位于該區(qū)域邊界上的任何點，可以找到切直線使得整個區(qū)域在該直線的一側(cè)。因此，對于邊界上的任何點(R1，R2)，可以找到一組線性參數(shù)w1和w2，使得(R1，R2)是下列優(yōu)化問題的解 maxw1R1+w2R2 (35) s.t. (R1，R2)∈Λ， (36) 如果Λ表示機會主義功率分配下的容量范圍的話。此外，該問題可以更明確地寫成下式 πij＝πji； (41) 給定功率分配符號集P和聯(lián)合概率矩陣{πij}的情況下，在{βij}上進(jìn)行優(yōu)化是容易的。在式(37)中顯而易見的是，在狀態(tài)πij中使用更好的加權(quán)容量來分配用戶。因此，可以將目標(biāo)函數(shù)(37)簡化為 可以考慮給定任意一組符號集P情況下π上的優(yōu)化。這又是一個線性編程問題，并且可以應(yīng)用在定理4的證明中使用的討論?？梢缘玫降慕Y(jié)論是，通過聚焦具有大小為4的符號集和具有至多四個非零項(π12、π21、π34、π43)的相應(yīng)聯(lián)合概率矩陣，最優(yōu)性并不損失。通過嘗試P、π的所有可能選擇以及該限制下的所有可能調(diào)度策略，可以實現(xiàn)全部的容量范圍。
備注雖然定理5沒有給出容量范圍的閉合形式的表達(dá)式，但它顯著降低了初始優(yōu)化問題(37)的復(fù)雜度，使其成為具有八個參數(shù)的優(yōu)化問題。在另一方面，它還表明重用1和重用2之間的時間/功率共享不能太遠(yuǎn)離最佳容量范圍，這是由于，通常來說，容量范圍內(nèi)的任何點應(yīng)當(dāng)能夠由使用兩種常規(guī)重用方案((P1，P2)和(P3，P4))的時間/功率共享來實現(xiàn)?？梢宰龀龅囊环N推測是，其中一種重用方案應(yīng)當(dāng)是重用1方案，例如，P3＝P4。因此，可以勝過重用1和重用2之間時間/功率共享的更好方案是在重用1和(P1，P2)之間進(jìn)行時間/功率共享。當(dāng)選擇P2為較小功率(而不是零)時，該方案的優(yōu)點是特別明顯的。當(dāng)然，根據(jù)本文所說的調(diào)度方針，可以在此接近于零的載波上調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶。這樣，通過在P1中調(diào)度的劣質(zhì)用戶的SNR上進(jìn)行小量擊中，可以增加優(yōu)質(zhì)用戶的可用度。整體上說，與重用1和重用2之間的時間/功率共享下的容量范圍相比，可以實現(xiàn)更好的點。在圖20中也示出了此結(jié)論。
在圖20中示出的所有曲線都是在時間域或頻率域中的某些功率重用方案下可實現(xiàn)的曲線?，F(xiàn)在這樣做的益處是顯著的。對于所有或幾乎所有現(xiàn)實系統(tǒng)，操作點都將不位于(0，R2)的端點。對于任何其它操作點，通過使用智能功率重用方案，可以實現(xiàn)相比簡單重用1方案的改善。系統(tǒng)中小區(qū)邊緣用戶越多，好處就越大。
此外，即使當(dāng)去除每一時隙一個用戶的限制時，這種改善也不會喪失。換言之，在多小區(qū)場景中，載波中的良好設(shè)計不足于解決好小區(qū)間干擾。不同載波/時隙的協(xié)作以及聯(lián)合功率分配和調(diào)度能夠提高系統(tǒng)中所有類型用戶的性能。
喘息小區(qū)(Breathing cell)多小區(qū)場景中的機會主義功率分配。上述理論分析指出，在不明顯增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，在時間和/或頻率中改變功率對于總體系統(tǒng)性能是有益的。此外，可以按以下方式進(jìn)行調(diào)度，即在劣質(zhì)載波/時隙中主要調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶，而在優(yōu)質(zhì)載波/時隙中主要調(diào)度劣質(zhì)用戶。在單小區(qū)場景中，通過執(zhí)行此方案得到的增益不是很顯著。在另一方面，當(dāng)小區(qū)間干擾存在時，執(zhí)行此方案的潛在增益則是非常重要的，這是由于現(xiàn)在對于小區(qū)邊界用戶來說，功率增益現(xiàn)在可以容易地補償段中的損失。這種益處在上文所示的容量范圍比較中可以看出。
在典型的多小區(qū)蜂窩部署中，百分之三十左右的用戶由于小區(qū)間干擾而具有低于0dB的平均SNR。這對于數(shù)據(jù)和延遲敏感型應(yīng)用的系統(tǒng)性能是主要瓶頸。因此，人們期望的是，類似的方案可以用于在載波或時間中智能地重用功率，從而提高系統(tǒng)頻譜效率。因此，可以充分利用一種方案，以便將單小區(qū)和兩個小區(qū)情況中實現(xiàn)的結(jié)論擴展到多小區(qū)場景中，并定性地分析通過在當(dāng)前蜂窩網(wǎng)絡(luò)中引入這些方案可以實現(xiàn)的潛在增益。
功率分配模式以及它們在網(wǎng)絡(luò)上的重用本文提議的方案稱作為喘息小區(qū)方案，在該方案中，每一個小區(qū)以(與通信時間尺度相比的)慢速率和以協(xié)作方式改變其發(fā)射功率限制，例如，一個小區(qū)在其它小區(qū)按相對低功率發(fā)射時按高功率發(fā)射。在圖12中給出了一個例子。在該示例中，每一個小區(qū)以100個時隙為周期，在-Pm和Pm之間改變其功率。對于鄰近小區(qū)來說，如圖10所示，它們選擇不同的功率電平類型在SNR中造成波動。
可以選擇慢時間尺度功率變化，這是由于在現(xiàn)實系統(tǒng)中，因為以下幾方面原因，人們不期望功率變化太快速(1)如果功率變化太快，移動站就難以跟蹤信道變化；(2)人們不期望在不同的基站之間需要太多的同步。
喘息小區(qū)中的調(diào)度使用該機會主義功率分配方案，系統(tǒng)中的靜止用戶可以觀察到信道波動。但是，這些信道波動在不同用戶中是高度相關(guān)的。例如，當(dāng)小區(qū)的分配功率曲線上升時，而鄰近小區(qū)的功率就下降時，該小區(qū)中的所有用戶將看到信道質(zhì)量提高。類似于上面的觀察結(jié)果，在此場景中，一種好的方式是當(dāng)信道狀況差時調(diào)度優(yōu)質(zhì)用戶，而當(dāng)信道狀況好時調(diào)度劣質(zhì)用戶。在兩個用戶的情況中，該方針實現(xiàn)起來是足夠簡單的。但是，在更感興趣的多用戶場景中，找到簡單的調(diào)度規(guī)則來智能地和公平地選擇用戶就不太直截明了。
比例公平調(diào)度器可以解決該問題。在比例公平調(diào)度器中，調(diào)度器在每一個時隙中挑選具有最大

的用戶k*，其中Rk(t)是當(dāng)用戶k根據(jù)其SNR報告如果被調(diào)度時，用戶k可以發(fā)射的所估計速率，Tk(t)是用戶k在過去的平均吞吐量。在實現(xiàn)中，由于移動用戶的信道是非各態(tài)歷經(jīng)(ergotic)的，所以可以在相比通信尺度相對長的滑窗上計算Tk(t)。窗大小還反映出調(diào)度的最大可容忍延遲?？梢钥闯龅氖?，該調(diào)度器最大化∑klog(Tk)的系統(tǒng)利用率，其中Tk是用戶k的長期平均吞吐量。
在對稱用戶信道狀況的情況下(例如，用戶之間信道狀況的分布基本上是類似的)，比例公平調(diào)度器可以挑選具有最佳信道狀況的用戶。因此，當(dāng)所有用戶的信道狀況與平均水平相比都是相對好時，可以挑選所有用戶，并且，系統(tǒng)中用戶越多，用戶在其最佳可能信道被挑中的機會就越大。從系統(tǒng)的觀點來看，似乎是系統(tǒng)的總和吞吐量隨著用戶數(shù)的增加而增加，這種現(xiàn)象稱作為多用戶分集。使用多用戶分集，易處理的信道衰落/變化可以為系統(tǒng)帶來實際的利益。
但是，在喘息小區(qū)中，比例公平調(diào)度器則表現(xiàn)的完全不同。首先，用戶的信道質(zhì)量是與假設(shè)用戶靜止高度相關(guān)，以及信道質(zhì)量完全由時間中的功率分配變化來確定。圖21和圖22給出了喘息小區(qū)方案中不同用戶的信道狀況和歸一化的可調(diào)度速率。
具體而言，圖21描繪了喘息小區(qū)下的同一小區(qū)中的兩個用戶的信道狀況，其中這兩個信道增益都可以由優(yōu)質(zhì)用戶的平均信道增益來歸一化。此外，圖22描繪了不同用戶的

變化。圖22給出了關(guān)于比例公平調(diào)度器如何在特定情況下挑選用戶的信息。同樣，由于容量的凹度，當(dāng)兩個用戶的信道狀況都提高時，對于劣質(zhì)用戶的影響是更重大的(就

而言)；當(dāng)信道狀況惡化時，優(yōu)質(zhì)用戶在

中具有較低的減少。結(jié)果，調(diào)度器在信道差時挑選優(yōu)質(zhì)用戶，在信道好時挑選劣質(zhì)用戶。
喘息小區(qū)設(shè)計方案的另一種突出特征是在多小區(qū)場景中不同用戶經(jīng)歷的小區(qū)間干擾是不同步的。這是由于對處于不同位置的用戶的主干擾小區(qū)以不同的模式進(jìn)行喘息。如圖22所示，這對于

的曲線增加了另一種變化度。因此，在不同的時隙，該調(diào)度器對于經(jīng)歷較少小區(qū)間干擾的用戶有利。
延遲敏感型應(yīng)用喘息小區(qū)設(shè)計方案的一個問題是涉及與延遲敏感型業(yè)務(wù)相關(guān)的性能。在此情況下，系統(tǒng)不具有根據(jù)等待正確時刻調(diào)度業(yè)務(wù)的自由度。通過對所有用戶人工地引入信道波動，可以為小區(qū)邊界用戶引入長停用周期。因此，該設(shè)計方案的擴展可以解決該問題。
在多載波系統(tǒng)中，可能的補救方法是也在載波中重用功率變化模式。例如，假設(shè)每個小區(qū)有三個載波?？梢苑峙涔β史峙淠Ｊ?，并因此在每一個時隙，有至少一個載波具有與簡單重用1方案相比較好的SNR。調(diào)度器給予延遲敏感型業(yè)務(wù)比彈性業(yè)務(wù)高的優(yōu)先級，在信道上首先調(diào)度它們進(jìn)行發(fā)射。應(yīng)當(dāng)注意的是，在該時刻在最佳載波上調(diào)度延遲敏感型業(yè)務(wù)并不總是有利的，因為這可能對于最佳載波造成浪費，而降低彈性業(yè)務(wù)的可能利益。一種方針可以是在能夠減少延遲敏感型隊列的最差載波上調(diào)度延遲敏感型業(yè)務(wù)。
當(dāng)所有移動站(包括延遲敏感型移動站)都是寬帶移動站時，可以使用這種擴展方案。這種假設(shè)對于VOIP類型移動站可能是不正確的。對于具有大量窄帶延遲敏感型移動站的多載波系統(tǒng)來說，另一種系統(tǒng)設(shè)計方案可以是使用固定功率重用方法來替代喘息小區(qū)方案。如果每一個小區(qū)中的載波數(shù)量都很大，則在時間中或載波中改變功率兩者之間沒有區(qū)別。相同功率電平變化水平可以按多個載波上的功率分配方案來分配。在每一個扇區(qū)對應(yīng)三個載波的情況下，這導(dǎo)致Flexband設(shè)計方案。在此情況下，延遲敏感型用戶的調(diào)度器問題部分地轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)入控制器?？梢栽谶@里應(yīng)用上文提到的調(diào)度方針的類似規(guī)則，使得準(zhǔn)許延遲敏感型移動站使用最差資格的載波，該載波能夠從移動站傳送業(yè)務(wù)而不用造成停用。在另一方面，其它寬帶數(shù)據(jù)移動站可以仍然利用如喘息小區(qū)中所看到的相似利益。
考慮具有延遲敏感型用戶的單載波網(wǎng)絡(luò)。在此情況下，顯然，如果在所有小區(qū)中采用發(fā)射功率上的慢速變化，則上文給出的方案中沒有一種可以提供幫助。在此情況下，實際上，TDD類型的設(shè)計方案可以至少減輕喘息小區(qū)設(shè)計方案對于延遲敏感型用戶造成的問題。這里的TDD不是應(yīng)用在上行鏈路和下行鏈路之中，而是應(yīng)用在由發(fā)射功率所確定的不同發(fā)射模式之間。例如，人們可以選擇三種不同的功率電平，每一個小區(qū)選擇重復(fù)這三種功率電平的特定順序。對于彈性用戶來說，這樣做的利益類似于在每一個小區(qū)具有三個載波的Flexband設(shè)計方案。對于延遲敏感型用戶來說，與喘息小區(qū)設(shè)計方案相比，現(xiàn)在停用周期要更短。但是，該方案充分利用全局同步，這在TDD網(wǎng)絡(luò)中是可用的，但在FDD網(wǎng)絡(luò)中不可用。此外，這還增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。例如，調(diào)度器不得不對于所有移動站跟蹤三個不同的SNR電平，以便做出調(diào)度決策。
與機會主義波束形成進(jìn)行比較該方案和用于多天線下行鏈路的機會主義波束形成方案具有相似性。在機會主義波束形成中，基站使用多個天線來形成一個或多個波束，并在該小區(qū)的用戶中進(jìn)行掃描。這是通過以慢時間尺度來改變饋送給不同天線的信號的功率和相位來進(jìn)行的。
比較這兩種方案，它們之間有很多的類似處。首先，這兩種方案都對于固定信道引入可跟蹤的信道波動，使得系統(tǒng)可以從多用戶分集中獲益。第二，它們在處理延遲敏感型業(yè)務(wù)中都有問題。但是，上文提議的方法只需輕微修改還可以用于機會主義波束形成。最后，如果所有信道都是瑞利衰落的，則來自機會主義波束形成的增益將消失。喘息小區(qū)設(shè)計方案也承受瑞利衰落信道，因為在那種情況下，多用戶分集提高了所有用戶在被調(diào)度時刻的SNR。喘息小區(qū)設(shè)計方案的增益主要來自于以下事實對于重用1方案中的劣質(zhì)用戶來說，可以將功率增益轉(zhuǎn)化為較好的容量增益。但是，由衰落信道造成的多用戶分集使每一個用戶成為較優(yōu)質(zhì)用戶，并因此減少我們可以通過喘息小區(qū)達(dá)到的潛在增益。
但是，在這兩種方案之間還存在一些差別 (1)在喘息小區(qū)中不需要多個天線來實現(xiàn)容量增益。因此，與具有機會主義波束形成的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的復(fù)雜度很低。
(2)當(dāng)存在多個小區(qū)時，喘息小區(qū)的增益是非常顯著的。而機會主義波束形成即使對于單個小區(qū)也可以看到其最大增益。
(3)僅當(dāng)每一個小區(qū)的移動站具有不同SNR時，才可以看到喘息小區(qū)的增益。這在負(fù)載系統(tǒng)中是有效假設(shè)。但是，當(dāng)所有移動站是基站附近移動站時，喘息小區(qū)實際上導(dǎo)致容量損失。在另一方面，當(dāng)所有移動站的SNR相似時，機會主義波束形成仍可以看到明顯的增益。雖然，那里的限制是移動站必須在角度方向上不同。做一個概括，喘息小區(qū)方法根據(jù)不同用戶到基站的距離來區(qū)分它們，而機會主義波束形成主要使用不同的全向角度方向來區(qū)分移動站。
(4)調(diào)度器在喘息小區(qū)中的表現(xiàn)不同。這里，不可能在所有用戶的峰值調(diào)度它們。相反，對于優(yōu)質(zhì)用戶來說，調(diào)度器寧愿在劣質(zhì)信道狀況中調(diào)度它們。當(dāng)然，由于通過調(diào)度節(jié)省了大量資源，所以與重用1情況相比，在喘息小區(qū)中可以更頻繁地調(diào)度它們。
參見圖23-25，這些圖描繪了與無線通信網(wǎng)絡(luò)中的功率分配相關(guān)的方法。雖然，為了便于解釋目的，而將這些方法示出和描述為一系列的動作，但是應(yīng)該理解和明白的是，這些方法并不限制動作的順序，因為，依照一個或多個實施例，一些動作可以按不同順序發(fā)生和/或與本申請中示出和描述的其它動作同時發(fā)生。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解并明白，一個方法也可以表示成一系列相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)和事件，如在狀態(tài)圖中。此外，執(zhí)行依照一個或多個實施例的方法并不是需要所有示出的動作。
轉(zhuǎn)向圖23，該圖描繪了便于操作包括無線通信基站的通信網(wǎng)絡(luò)的方法2300，其中無線通信基站包括第一扇區(qū)。在2302，可以根據(jù)第一預(yù)定模式(例如，功率分配模式)，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。此外，第一信道可以包括第一頻率帶寬(例如，載波)。在2304，可以根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。此外，第二功率電平可以與第一功率電平至少相差0.5dB。
可以在單載波上進(jìn)行傳輸；但是，可以預(yù)期的是，還可以使用多個載波。此外，根據(jù)另一個示例，可以從一個或多個移動設(shè)備接收信道質(zhì)量報告，并根據(jù)這些報告來調(diào)度第一信道；從而，在第一信道向一個或多個移動設(shè)備發(fā)射。根據(jù)一個示例，第一扇區(qū)和第二扇區(qū)可以包括在共同的小區(qū)中；從而，可以充分利用逐扇區(qū)的重用方案。根據(jù)另一個實施例(例如，逐小區(qū)的重用)，第一扇區(qū)可以包括在第一小區(qū)中，其中第一小區(qū)的不同扇區(qū)能夠按照與第一扇區(qū)基本類似的功率電平在每一個時間段期間發(fā)射，第二扇區(qū)可以包括在第二小區(qū)中，其中第二小區(qū)的不同扇區(qū)允許按照與第二扇區(qū)基本類似的功率電平在每一個時間段期間發(fā)射。
可以預(yù)期的是，可以根據(jù)協(xié)調(diào)扇區(qū)和/或小區(qū)以便提高頻譜效率的一種方案來分配傳輸。例如，該方案可以使用以時分的方式分配的離散功率電平。根據(jù)另一個示例，可以向第一扇區(qū)和第二扇區(qū)分配各自的平滑功率分配模式曲線；這些平滑功率分配模式曲線將扇區(qū)的功率電平描述為時間的函數(shù)。
作為進(jìn)一步的說明，第一無線通信基站可以包括第二扇區(qū)。同樣，可以根據(jù)第二預(yù)定模式，在第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射。此外，第二信道可以包括第二頻率帶寬，其中第一頻率帶寬和第二頻率帶寬具有至少50％的共有頻率帶寬(例如，可以使用單載波)。此外，可以根據(jù)第二預(yù)定模式，在第二時間段期間在第二信道上按第四功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射。例如，第四功率電平可以與第三功率電平至少相差0.5dB。此外，第一功率電平可以在第三功率電平的0.5dB之內(nèi)，第二功率電平可以在第四功率電平的0.5dB之內(nèi)。根據(jù)另一個示例，可以理解的是，第一預(yù)定模式和第二預(yù)定模式可以基本類似。
根據(jù)另一個示例，通信網(wǎng)絡(luò)可以包括第二無線通信基站，后者可以包括上文描述的第二扇區(qū)。因此，第一功率電平可以大于第三功率電平至少0.5dB，而第二功率電平可以小于第四功率電平至少0.5dB。此外，第一預(yù)定模式和第二預(yù)定模式可以都是周期性的?？梢岳斫獾氖?，這些預(yù)定模式可以具有不同的周期和/或基本相似的周期。此外，第一和第二預(yù)定模式可以具有基本相似的周期，但卻具有不同的相位。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖24，該圖描繪了有助于實現(xiàn)用于分配功率電平的自適應(yīng)分配功率分配模式的方法2400。在2402，可以根據(jù)負(fù)載信息選擇自適應(yīng)性功率分配模式。例如，可以在扇區(qū)和/或小區(qū)之間共享負(fù)載信息。此外，還可以充分利用負(fù)載信息來比較與每一個扇區(qū)和/或小區(qū)相對應(yīng)的各自負(fù)載。可以轉(zhuǎn)換功率分配模式以便適應(yīng)所分析的負(fù)載；例如，可以根據(jù)各自的負(fù)載向上或向下移動平均功率電平。在2404，可以根據(jù)功率分配模式按照時間分配功率電平。功率分配模式例如可以是正弦曲線，后者可以根據(jù)時間提供功率電平。在2406，可以根據(jù)所分配的功率電平進(jìn)行傳輸。
現(xiàn)參見圖25，該圖描繪了便于操作包括第一無線通信基站的多載波通信網(wǎng)絡(luò)的方法2500，其中第一無線通信基站包括第一扇區(qū)。在2502，可以根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。例如，第一信道可以包括第一頻率帶寬。在2504，可以根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。在2506，可以根據(jù)第二預(yù)定模式，在第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。此外，第二信道可以包括第二頻率帶寬。此外，第一頻率帶寬和第二頻率帶寬可以是不重疊的。在2508，可以根據(jù)第二預(yù)定模式，在第二時間段期間在第二信道上按第四功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。第二功率電平可以與第一功率電平至少相差0.5dB，第四功率電平可以與第二功率電平至少相差0.5dB。此外，第一功率電平和第三功率電平之和可以在第二功率電平和第四功率電平之和的0.5dB之內(nèi)。此外，第一預(yù)定模式和第二預(yù)定模式可以都是周期性的，但卻具有基本相同的周期和不同的相位。此外，可以從一個或多個移動設(shè)備接收信道質(zhì)量報告，并可以根據(jù)這些信道質(zhì)量報告來調(diào)度向這些移動設(shè)備的第一信道和/或第二信道的傳輸。
根據(jù)另一個示例，第二扇區(qū)也可以提供傳輸。第二扇區(qū)可以與第一扇區(qū)包括在第一無線通信基站中?；蛘?，第二扇區(qū)可以包括在第二無線通信基站中。此外，可以根據(jù)第三預(yù)定模式，在第一時間段期間在第三信道上按第五功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射。第三信道可以包括第三頻率帶寬，后者與第一頻率帶寬可以具有至少50％的共有頻率帶寬。此外，還可以根據(jù)第三預(yù)定模式，在第二時間段期間在第三信道上按第六功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射。此外，可以根據(jù)第四預(yù)定模式，在第一時間段期間在第四信道上按第七功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射，其中第四信道可以包括第四頻率帶寬，第四頻率帶寬與第三頻率帶寬在頻率上不重疊。此外，第四頻率帶寬與第二頻率帶寬可以具有至少50％的共有頻率帶寬。此外，可以根據(jù)第四預(yù)定模式，在第二時間段期間在第四信道上按第八功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射。
可以在共同的扇區(qū)中實現(xiàn)這些傳輸。此外，可以預(yù)期的是，該共同扇區(qū)可以支持任意數(shù)量的子載波；本發(fā)明并不限于使用兩個子載波。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用逐扇區(qū)的重用或逐小區(qū)的重用。此外，可以根據(jù)如本文描述的預(yù)定和/或自適應(yīng)方案來分配功率電平。
應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本文描述的一個或多個方面，可以進(jìn)行關(guān)于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中分配功率電平的推論。如本文所使用的，術(shù)語“推斷”或“推論”通常是指從一組如經(jīng)過事件和/或數(shù)據(jù)捕獲的觀察結(jié)果中推理或推斷系統(tǒng)、環(huán)境和/或用戶的狀態(tài)的過程。例如，可以使用推論來識別特定的上下文或動作，或者推論可以生成狀態(tài)的概率分布。推論可以是概率性的，也就是說，根據(jù)對數(shù)據(jù)和事件的考慮來計算目標(biāo)狀態(tài)的概率分布。推論還可以指用于從一組事件和/或數(shù)據(jù)中組成更高層事件的技術(shù)。無論一組觀測的事件與時間接近是否緊密相關(guān)以及這些事件和存儲的事件數(shù)據(jù)是否來自一個或幾個事件和數(shù)據(jù)源，所述推論都導(dǎo)致從一組觀測的事件和/或存儲的事件數(shù)據(jù)中構(gòu)造新事件或動作。
根據(jù)一個示例，上文給出的一種或多種方法可以包括關(guān)于確定相鄰扇區(qū)和/或小區(qū)各自遭遇的負(fù)載來進(jìn)行推斷。根據(jù)另一個示例，可以充分利用負(fù)載信息來推斷如何相應(yīng)地調(diào)整功率分配模式。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述示例在本質(zhì)上是說明性的，而不是旨在限制可以做出的推論的數(shù)量或者結(jié)合本文描述的各個實施例和/或方法進(jìn)行這些推論的方式。
圖26描述了根據(jù)包括多個小區(qū)(小區(qū)I 2602、小區(qū)M 2604)的各個方面實現(xiàn)的示例性通信系統(tǒng)2600。應(yīng)當(dāng)注意的是，如小區(qū)邊界區(qū)域2668如指示的那樣，相鄰小區(qū)2602、2604輕微重疊。系統(tǒng)2600的每一個小區(qū)2602、2604包括三個扇區(qū)。根據(jù)各個方面，還可以將小區(qū)不細(xì)分為多個扇區(qū)(N＝1)，而是細(xì)分為具有兩個扇區(qū)(N＝2)和細(xì)分為具有超過3個扇區(qū)(N＞3)。小區(qū)2602包括第一扇區(qū)(扇區(qū)I 2610)、第二扇區(qū)(扇區(qū)II 2612)和第三扇區(qū)(扇區(qū)III 2614)。每一個扇區(qū)2610、2612、2614具有兩個小區(qū)邊界區(qū)域；每一個邊界區(qū)域在兩個相鄰扇區(qū)之間共享。
小區(qū)I 2602包括基站(BS)(基站I 2606)和每一個扇區(qū)2610、2612、2614中的多個終端節(jié)點(EN)(例如，無線終端)。扇區(qū)I 2610包括EN(1)2636和EN(X)2638；扇區(qū)II 2612包括EN(1’)2644和EN(X’)2646；扇區(qū)III 2614包括EN(1”)2652和EN(X”)2654。同樣，小區(qū)M 2604包括基站M 2608和在每一個扇區(qū)2622、2624、2626中的多個終端節(jié)點(EN)。扇區(qū)I 2622包括EN(1)2636’和EN(X)2638’；扇區(qū)II 2624包括EN(1’)2644’和EN(X’)2646’；扇區(qū)3 2626包括EN(1”)2652’和EN(X”)2654’。
系統(tǒng)2600還包括分別經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)鏈路2662、2664耦接到BS I 2606和BS M 2608的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點2660。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點2660還經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)鏈路2666耦接到其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(例如，AAA服務(wù)器節(jié)點、中間節(jié)點、路由器等等)和因特網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)鏈路2662、2664、2666可以是例如光纖光纜。每一個終端節(jié)點(例如，EN(1)2636)可以是包括發(fā)射機以及接收機的無線終端。無線終端(例如，EN(1)2636)可以在系統(tǒng)2600中移動，并可以經(jīng)由無線鏈路與該EN當(dāng)前所位于的小區(qū)中的基站進(jìn)行通信。無線終端(WT)(例如，EN(1)2636)可以經(jīng)由基站(例如，BS 2606)和/或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點2660與對等節(jié)點(例如，系統(tǒng)2600中的其它WT或系統(tǒng)2600之外的其它WT)進(jìn)行通信。WT(例如，EN(1)2636)可以是移動通信設(shè)備，例如蜂窩電話、具有無線調(diào)制解調(diào)器的個人數(shù)據(jù)助理等等。
圖27描繪了根據(jù)各個方面的示例性基站2700?；?700實現(xiàn)音調(diào)子集分配序列，其中生成的不同音調(diào)子集分配序列用于小區(qū)的各自不同的扇區(qū)類型?；?700可以用作為圖26的系統(tǒng)2600中的任何一個基站2606、2608。基站2700包括通過總線2709耦接在一起的接收機2702、發(fā)射機2704、處理器2706(例如，CPU)、輸入/輸出接口2708和存儲器2710，其中這些不同的單元2702、2704、2706、2708和2710可以通過總線2709交換數(shù)據(jù)和信息。
耦接到接收機2702的扇區(qū)化天線2703用于從來自該基站的小區(qū)內(nèi)每一個扇區(qū)的無線終端傳輸中接收數(shù)據(jù)和其它信號(例如，信道報告)。耦接到發(fā)射機2704的扇區(qū)化天線2705用于向該基站的小區(qū)內(nèi)每一個扇區(qū)的無線終端2800(參見圖28)發(fā)送數(shù)據(jù)和其它信號(例如，控制信號、導(dǎo)頻信號、信標(biāo)信號等等)。在各個方面，基站2700可以使用多個接收機2702和多個發(fā)射機2704，例如，對于每一個扇區(qū)使用各自的接收機2702和各自的發(fā)射機2704。處理器2706可以是例如通用中央處理單元(CPU)。處理器2706在存儲于存儲器2710的一個或多個例程2718的指示之下控制基站2700的運行，并實現(xiàn)上述方法。I/O接口2708提供到其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(將BS2700耦接到其它基站、接入路由器、AAA服務(wù)器節(jié)點等等)、其它網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的連接。存儲器2710包括例程2718和數(shù)據(jù)/信息2720。
數(shù)據(jù)/信息2720包括數(shù)據(jù)2736、音調(diào)子集分配序列信息2738(其包括下行鏈路條帶符號時間信息2740和下行鏈路音調(diào)信息2742)以及無線終端(WT)數(shù)據(jù)/信息2744(包括多組WT信息(WT 1信息2746和WT N信息2760))。每一組WT信息例如WT 1信息2746，包括數(shù)據(jù)2748、終端ID2750、扇區(qū)ID 2752、上行鏈路信道信息2754、下行鏈路信道信息2756和模式信息2758。
例程2718包括通信例程2722和基站控制例程2724?；究刂评?724包括調(diào)度器模塊2726和信令例程2728，其中信令例程2728包括用于條帶符號時段的音調(diào)子集分配例程2730、用于其余符號時段(例如，非條帶符號時段)的其它下行鏈路音調(diào)分配跳變例程2732和信標(biāo)例程2734。
數(shù)據(jù)2736包括要向WT發(fā)送的數(shù)據(jù)和從WT接收的數(shù)據(jù)，其中要發(fā)送的數(shù)據(jù)在向WT發(fā)送之前先發(fā)送給發(fā)射機2704的編碼器2714用于進(jìn)行編碼，而從WT接收的數(shù)據(jù)則在接收之后經(jīng)過接收機2702的解碼器2712進(jìn)行處理。下行鏈路條帶符號時間信息2740包括幀同步結(jié)構(gòu)信息(例如大時隙、信標(biāo)時隙和超大時隙結(jié)構(gòu)信息)和說明特定的符號時段是否是條帶符號時段的信息，如果是，則該信息說明條帶符號時段的索引和條帶符號是否是用于截短基站使用的音調(diào)子集分配序列的重新設(shè)置點。下行鏈路音調(diào)信息2742包括以下信息以及其它小區(qū)和扇區(qū)具體值(例如斜率、斜率索引和扇區(qū)類型)，其中這些信息包括分配給基站2700的載波頻率、音調(diào)的數(shù)量和頻率以及分配給條帶符號時段的一組音調(diào)子集。
數(shù)據(jù)2748可以包括WT 1 2800從對等節(jié)點接收的數(shù)據(jù)、WT 1 2800期望向?qū)Φ裙?jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)、下行鏈路信道質(zhì)量報告反饋信息。終端ID2750是基站2700分配的用于識別WT 1 2800的ID。扇區(qū)ID 2752包括識別其中的WT 1 2800正在工作的扇區(qū)的信息。例如，扇區(qū)ID 2752可以用于確定扇區(qū)類型。上行鏈路信道信息2754包括用于識別信道段的信息，其中信道段是調(diào)度器2726分配給WT 1 2800使用的，例如用于數(shù)據(jù)的上行鏈路業(yè)務(wù)信道段和用于請求、功率控制、時間控制等等的專用上行鏈路控制信道。分配給WT 1 2800的每一個上行鏈路信道包括一個或多個邏輯音調(diào)，其中每一個邏輯音調(diào)跟在上行鏈路跳變序列之后。下行鏈路信道信息2756包括用于識別信道段的信息，其中信道段是由調(diào)度器2726分配給WT 12800用于攜帶數(shù)據(jù)和/或信息的，例如用于用戶數(shù)據(jù)的下行鏈路業(yè)務(wù)信道段。分配給WT 1 2800的每一個下行鏈路信道包括一個或多個邏輯音調(diào)，其中每一個邏輯音調(diào)跟在下行鏈路跳變序列之后。模式信息2758包括用于識別WT 1 2800的工作狀態(tài)(例如，睡眠、保持、啟動)的信息。
通信例程2722控制基站2700，以便執(zhí)行各種通信操作和實現(xiàn)各種通信協(xié)議?；究刂评?724用于控制基站2700，以便執(zhí)行基本的基站功能任務(wù)(例如，信號生成和接收、調(diào)度)，以及實現(xiàn)一些方面的方法步驟，其中這些方法步驟包括在條帶符號時段期間使用音調(diào)子集分配序列向無線終端發(fā)射信號。
信令例程2728用接收機2702的解碼器2712控制接收機2702的工作，用發(fā)射機2704的編碼器2714控制發(fā)射機2704的工作。信令例程2728負(fù)責(zé)控制要發(fā)送的數(shù)據(jù)2736和控制信息的生成。音調(diào)子集分配例程2730使用所述方面的方法和使用數(shù)據(jù)/信息2720(包括下行鏈路條帶符號時間信息2740和扇區(qū)ID 2752)來構(gòu)造在條帶符號時段中要使用的音調(diào)子集。對于小區(qū)中的每一種扇區(qū)類型，下行鏈路音調(diào)子集分配序列是不同的，對于相鄰小區(qū)，下行鏈路音調(diào)子集分配序列也是不同的。WT 2800根據(jù)下行鏈路音調(diào)子集分配序列在條帶符號時段中接收信號；而基站2700使用相同的下行鏈路音調(diào)子集分配序列來生成要發(fā)射的信號。對于不同于條帶符號時段的符號時段，其它下行鏈路音調(diào)分配跳變例程2732使用包括下行鏈路音調(diào)信息2742和下行鏈路信道信息2756的信息來構(gòu)造下行鏈路音調(diào)跳變序列。下行鏈路數(shù)據(jù)音調(diào)跳變序列橫跨小區(qū)的多個扇區(qū)是同步的。信標(biāo)例程2734控制信標(biāo)信號(例如，集中在一個或幾個音調(diào)上的相對高功率信號的信號)的發(fā)射，其中信標(biāo)信號可以用于同步，例如，使下行鏈路信號的幀時間結(jié)構(gòu)同步，進(jìn)而使音調(diào)子集分配序列相對于超大時隙邊界同步。
圖28描繪了示例性無線終端(例如，終端節(jié)點、移動設(shè)備)2800，其可以用作圖26所示系統(tǒng)2600的任何一個無線終端(例如，終端節(jié)點、移動設(shè)備)(例如，EN(1)2636)。無線終端2800實現(xiàn)音調(diào)子集分配序列。無線終端2800包括通過總線2810耦接在一起的接收機2802(其包括解碼器2812)、發(fā)射機2804(其包括編碼器2814)、處理器2806和存儲器2808，其中不同的單元2802、2804、2806和2808通過總線2810可以交換數(shù)據(jù)和信息。用于從基站2700(和/或不同的無線終端)接收信號的天線2803與接收機2802相耦接。用于向例如基站2700(和/或不同的無線終端)發(fā)射信號的天線2805與發(fā)射機2804相耦接。
處理器2806(例如，CPU)控制無線終端2800的工作，并通過執(zhí)行例程2820和使用存儲器2808中的數(shù)據(jù)/信息2822來實現(xiàn)方法。
數(shù)據(jù)/信息2822包括用戶數(shù)據(jù)2834、用戶信息2836和音調(diào)子集分配序列信息2850。用戶數(shù)據(jù)2834可以包括用于對等節(jié)點的數(shù)據(jù)(其由發(fā)射機2804向基站2700發(fā)射之前先路由到編碼器2814進(jìn)行編碼)，和從基站2700接收的數(shù)據(jù)(其經(jīng)過接收機2802的解碼器2812進(jìn)行處理)。用戶信息2836包括上行鏈路信道信息2838、下行鏈路信道信息2840、終端ID信息2842、基站ID信息2844、扇區(qū)ID信息2846和模式信息2848。上行鏈路信道信息2838包括用于識別上行鏈路信道段的信息，其中上行鏈路信道段是由基站2700分配給無線終端2800的，當(dāng)無線終端2800向基站2700發(fā)送信息時使用上行鏈路信道段。上行鏈路信道可以包括上行鏈路業(yè)務(wù)信道、專用的上行鏈路控制信道(例如，請求信道、功率控制信道和時間控制信道)。每一個上行鏈路信道包括一個或多個邏輯音調(diào)，其中每一個邏輯音調(diào)跟在上行鏈路音調(diào)跳變序列之后。在小區(qū)的每一種扇區(qū)類型之間和鄰近的小區(qū)之間，上行鏈路跳變序列是不同的。下行鏈路信道信息2840包括用于識別下行鏈路信道段的信息，其中下行鏈路信道段是由基站2700分配給WT2800的，當(dāng)BS 2700向WT 2800發(fā)送數(shù)據(jù)/信息時使用該下行鏈路信道段。下行鏈路信道可以包括下行鏈路業(yè)務(wù)信道和分配信道，其中每一個下行鏈路信道包括一個或多個邏輯音調(diào)，每一個邏輯音調(diào)跟在下行鏈路跳變序列之后，其中下行鏈路跳變序列在小區(qū)的每一個扇區(qū)之間是同步的。
用戶信息2836還包括終端ID信息2842(其是基站2700分配的標(biāo)識符)、基站ID信息2844(其標(biāo)識與WT建立通信的具體基站2700)和扇區(qū)ID信息2846(其標(biāo)識WT 2700當(dāng)前所在小區(qū)的具體扇區(qū))?；綢D 2844提供小區(qū)斜率值，扇區(qū)ID信息2846提供扇區(qū)索引類型；小區(qū)斜率值和扇區(qū)索引類型可以用于導(dǎo)出音調(diào)跳變序列。用戶信息2836還包括模式信息2848，后者用于識別WT 2800是處于睡眠模式、保持模式還是啟動模式。
音調(diào)子集分配序列信息2850包括下行鏈路條帶符號時間信息2852和下行鏈路音調(diào)信息2854。下行鏈路條帶符號時間信息2852包括幀同步結(jié)構(gòu)信息(例如，大時隙、信標(biāo)時隙和超大時隙結(jié)構(gòu)信息)，和說明特定的符號時段是否是條帶符號時段的信息，如果是，則該信息說明條帶符號時段的索引和條帶符號是否是用于截短基站使用的音調(diào)子集分配序列的重新設(shè)置點。下行鏈路音調(diào)信息2854包括以下信息以及其它小區(qū)和扇區(qū)具體值(例如斜率、斜率索引和扇區(qū)類型)，其中這些信息包括分配給基站2700的載波頻率、音調(diào)的數(shù)量和頻率以及分配給條帶符號時段的一組音調(diào)子集。
例程2820包括通信例程2824和無線終端控制例程2826。通信例程2824控制WT 2800使用的各種通信協(xié)議。例如，通信例程2824可以經(jīng)由廣域網(wǎng)(例如，與基站2700)進(jìn)行通信和/或局部區(qū)域?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)(例如，直接與不同的無線終端)進(jìn)行通信。作為進(jìn)一步的示例，通信例程2824可以(例如，從基站2700)接收廣播信號。無線終端控制例程2826控制無線終端2800的基本功能，其包括對接收機2802和發(fā)射機2804的控制。
參見圖29，該圖描繪了能夠使用所分配的功率電平進(jìn)行通信的系統(tǒng)2900。例如，系統(tǒng)2900可以至少部分地位于基站內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，系統(tǒng)2900表示為包括一些功能模塊，而這些功能模塊表示由處理器、軟件或其組合(例如，固件)實現(xiàn)的功能。系統(tǒng)2900包括可以協(xié)同操作的電組件的邏輯分組2902。例如，邏輯分組2902可以包括電組件2904，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。例如，第一信道可以包括第一頻率帶寬。此外，邏輯分組2902還可以包括電組件2906，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。例如，第二功率電平可以與第一功率電平至少相差0.5dB。此外，系統(tǒng)2900還可以包括存儲器2908，后者保存用于執(zhí)行與電組件2904和2906相關(guān)的功能的指令。雖然示出電組件2904和2906位于存儲器2908之外，但應(yīng)當(dāng)理解的是，電組件2904和2906中的一個或多個可以位于存儲器2908之內(nèi)。
參見圖30，該圖描繪了能夠使用分配的功率電平在多載波無線通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的系統(tǒng)3000。例如，系統(tǒng)3000可以至少部分地位于基站內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，系統(tǒng)3000表示為包括一些功能模塊，而這些功能模塊表示由處理器、軟件或其組合(例如，固件)實現(xiàn)的功能。系統(tǒng)3000包括可以協(xié)同操作的電組件的邏輯分組3002。例如，邏輯分組3002可以包括電組件3004，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。例如，第一信道可以包括第一頻率帶寬。此外，邏輯分組3002還可以包括電組件3006，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在第一信道上按第二功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。此外，邏輯分組3002還可以包括電組件3008，用于根據(jù)第二預(yù)定模式，在第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。例如，第二信道可以包括第二頻率帶寬，第二頻率帶寬不與第一頻率帶寬在頻率上重疊。邏輯分組3002還可以包括電組件3010，用于根據(jù)第二預(yù)定模式，在第二時間段期間在第二信道上按第四功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射。此外，系統(tǒng)3000還可以包括存儲器3012，后者保存用于執(zhí)行與電組件3004、3006、3008和3010相關(guān)的功能的指令。雖然示出電組件3004、3006、3008和3010位于存儲器3012之外，但應(yīng)當(dāng)理解的是，電組件3004、3006、3008和3010中的一個或多個可以位于存儲器3012之內(nèi)。
當(dāng)使用軟件、固件、中間件或微代碼、程序代碼或代碼段來實現(xiàn)這些實施例時，可以將它們存儲于諸如存儲組件的機器可讀介質(zhì)中?？梢杂眠^程、函數(shù)、子程序、程序、例行程序、子例行程序、模塊、軟件包、類、或指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序語句的任意組合來表示代碼段?？梢酝ㄟ^傳遞和/或接收信息、數(shù)據(jù)、自變量、參數(shù)或存儲器內(nèi)容，將代碼段連接到另一代碼段或硬件電路?？梢酝ㄟ^任何適當(dāng)?shù)姆绞?，包括?nèi)存共享、消息傳遞、令牌傳遞和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，對信息、自變量、參?shù)或數(shù)據(jù)等進(jìn)行傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)射。
對于軟件實現(xiàn)，本申請中描述的技術(shù)可用執(zhí)行本申請所述功能的模塊(例如，過程、函數(shù)等)來實現(xiàn)。這些軟件代碼可以存儲在存儲器單元中，并由處理器執(zhí)行。存儲器單元可以實現(xiàn)在處理器內(nèi)，也可以實現(xiàn)在處理器外，在后一種情況下，它經(jīng)由各種手段可通信地連接到處理器，這些都是本領(lǐng)域中所公知的。
上文的描述包括一個或多個實施例的舉例。當(dāng)然，我們不可能為了描述這些實施例而描述部件或方法的所有可能的結(jié)合，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，各個實施例可以做進(jìn)一步的結(jié)合和變換。因此，本申請中描述的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書的精神和保護范圍內(nèi)的所有改變、修改和變形。此外，就說明書或權(quán)利要求書中使用的“包含”一詞而言，該詞的涵蓋方式類似于“包括”一詞，就如同“包括”一詞在權(quán)利要求中用作銜接詞所解釋的那樣。
權(quán)利要求
1、一種便于操作通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其中，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括第一無線通信基站，所述第一無線通信基站包括第一扇區(qū)，所述方法包括
根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從所述第一扇區(qū)發(fā)射，其中所述第一信道包括第一頻率帶寬；
根據(jù)所述第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在所述第一信道上按第二功率電平從所述第一扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二功率電平與所述第一功率電平至少相差0.5dB。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括
從移動設(shè)備接收信道質(zhì)量報告；
根據(jù)所述信道質(zhì)量報告，調(diào)度所述第一信道；
在所述第一信道上向所述移動設(shè)備發(fā)射。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一無線通信基站包括第二扇區(qū)，所述方法還包括
根據(jù)第二預(yù)定模式，在所述第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二信道包括第二頻率帶寬，所述第一頻率帶寬和所述第二頻率帶寬具有至少50％的共有頻率帶寬；
根據(jù)所述第二預(yù)定模式，在所述第二時間段期間在所述第二信道上按第四功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第四功率電平與所述第三功率電平至少相差0.5dB。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一功率電平在所述第三功率電平的0.5dB的范圍之內(nèi)，所述第二功率電平在所述第四功率電平的0.5dB的范圍之內(nèi)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式基本上是類似的。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括第二無線通信基站，所述第二無線通信基站包括第二扇區(qū)，所述方法還包括
根據(jù)第二預(yù)定模式，在所述第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二信道包括第二頻率帶寬，所述第一頻率帶寬和所述第二頻率帶寬具有至少50％的共有頻率帶寬；
根據(jù)所述第二預(yù)定模式，在所述第二時間段期間在所述第二信道上按第四功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第四功率電平與所述第三功率電平至少相差0.5dB。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一功率電平大于所述第三功率電平至少0.5dB，所述第二功率電平小于所述第四功率電平至少0.5dB。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式都是周期性的，但卻具有不同的周期。
9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式都是周期性的，具有基本相似的周期，但卻具有不同的相位。
10、一種無線通信裝置，包括
存儲器，保存指令，所述指令與以下操作相關(guān)
根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，
根據(jù)所述第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在所述第一信道上按第二功率電平從所述第一扇區(qū)發(fā)射，
其中所述第二功率電平與所述第一功率電平至少相差0.5dB；
處理器，與所述存儲器相耦接，用于執(zhí)行保存在所述存儲器中的指令。
11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線通信裝置，其中，所述存儲器還保存用于執(zhí)行以下操作的指令
從移動設(shè)備獲得信道質(zhì)量報告，
根據(jù)所述信道質(zhì)量報告，調(diào)度所述第一信道，
在所述第一信道上向所述移動設(shè)備發(fā)射。
12、根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線通信裝置，其中，所述存儲器還保存與以下操作相關(guān)的指令
根據(jù)第二預(yù)定模式，在所述第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射，
根據(jù)所述第二預(yù)定模式，在所述第二時間段期間在所述第二信道上按第四功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，
其中所述第二信道包括第二頻率帶寬，所述第一頻率帶寬和所述第二頻率帶寬具有至少50％的共有頻率帶寬，所述第四功率電平與所述第三功率電平至少相差0.5dB。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信裝置，其中，第一無線通信基站包括所述第一扇區(qū)和所述第二扇區(qū)。
14、根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信裝置，其中，第一無線通信基站包括所述第一扇區(qū)，第二無線通信基站包括所述第二扇區(qū)。
15、根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信裝置，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式基本上是類似的。
16、根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信裝置，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式都是周期性的，但卻具有不同的周期。
17、根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信裝置，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式都是周期性的，具有基本上相似的周期，但卻具有不同的相位。
18、一種能夠用所分配的功率電平進(jìn)行通信的無線通信裝置，包括
第一功率電平發(fā)射模塊，用于根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中所述第一信道包括第一頻率帶寬；
第二功率電平發(fā)射模塊，根據(jù)所述第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在所述第一信道上按第二功率電平從所述第一扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二功率電平與所述第一功率電平至少相差0.5dB。
19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，還包括
獲得模塊，用于從移動設(shè)備獲得信道質(zhì)量報告，
調(diào)度模塊，用于根據(jù)所述信道質(zhì)量報告來調(diào)度所述第一信道，
發(fā)射模塊，用于在所述第一信道上向所述移動設(shè)備發(fā)射。
20、根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線通信裝置，還包括
第三功率電平發(fā)射模塊，用于根據(jù)第二預(yù)定模式，在所述第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二信道包括第二頻率帶寬，所述第一頻率帶寬和所述第二頻率帶寬具有至少50％的共有頻率帶寬；
第四功率電平發(fā)射模塊，用于根據(jù)所述第二預(yù)定模式，在所述第二時間段期間在所述第二信道上按第四功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第四功率電平與所述第三功率電平至少相差0.5dB。
21、根據(jù)權(quán)利要求20所述的無線通信裝置，其中，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式都是周期性的，但卻具有不同的周期和不同的相位中的至少一項。
22、一種在上面存有機器可執(zhí)行指令的機器可讀介質(zhì)，所述機器可執(zhí)行指令用于
根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平從第一扇區(qū)發(fā)射，其中所述第一信道包括第一頻率帶寬；
根據(jù)所述第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在所述第一信道上按第二功率電平從所述第一扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二功率電平與所述第一功率電平至少相差0.5dB。
23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的機器可讀介質(zhì)，所述機器可執(zhí)行指令還包括
從移動設(shè)備接收信道質(zhì)量報告，
根據(jù)所述信道質(zhì)量報告，調(diào)度所述第一信道，
在所述第一信道上向所述移動設(shè)備發(fā)射。
24、根據(jù)權(quán)利要求22所述的機器可讀介質(zhì)，所述機器可執(zhí)行指令還包括
根據(jù)第二預(yù)定模式，在所述第一時間段期間在第二信道上按第三功率電平從第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第二信道包括第二頻率帶寬，所述第一頻率帶寬和所述第二頻率帶寬具有至少50％的共有頻率帶寬；
根據(jù)所述第二預(yù)定模式，在所述第二時間段期間在所述第二信道上按第四功率電平從所述第二扇區(qū)發(fā)射，其中所述第四功率電平與所述第三功率電平至少相差0.5dB，所述第一預(yù)定模式和所述第二預(yù)定模式都是周期性的，但卻具有不同的周期和不同的相位中的至少一項。
25、一種用在無線通信系統(tǒng)中的裝置，包括
處理器，用于
根據(jù)第一預(yù)定模式，在第一時間段期間在第一信道上按第一功率電平發(fā)射，其中所述第一信道包括第一頻率帶寬；
根據(jù)所述第一預(yù)定模式，在第二時間段期間在所述第一信道上按第二功率電平發(fā)射，其中所述第二功率電平與所述第一功率電平至少相差0.5dB。
全文摘要
本文描述了便于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中分配功率電平的系統(tǒng)和方法。在優(yōu)化功率分配時可以使用基于頻譜效率的度量。此外，還可以根據(jù)時間來分配發(fā)射機要使用的功率。此外，單一子載波網(wǎng)絡(luò)和/或多子載波網(wǎng)絡(luò)可以充分利用一種或多種功率分配方案。
文檔編號H04B7/005GK101558576SQ200780033849
公開日2009年10月14日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者X·吳, A·達(dá)斯, 厲雋懌 申請人:高通股份有限公司