[发明专利]双层异构移动通信网络的动态软频率复用方法

说明书

技术领域

本发明涉及双层异构网络技术领域，具体指一种用于LTE系统中毫微微(Femtocell)网络与宏(Macrocell)网络所组成的双层异构网络中基于软频率复用(Soft Frequency Reuse，SFR)的边缘频谱共享方法。

背景技术

众所周知，在LTE系统中OFDMA的接入方式使得小区中的用户之间互不干扰，而对小区边缘用户来说其容易受到相邻小区的干扰。为了解决LTE系统中采用OFDMA所导致的小区边缘用户干扰严重的问题，提出了OFDMA的干扰协调技术，其中软频率复用方案(Soft Frequency Reuse，SFR)对频率的分配更加灵活，在发挥干扰协调的同时，也更好地提高了频谱利用率。而Femtocell是一种服务于家庭的微型网络，能极大地减轻现有宏网络的负载。为了实现更好的室内覆盖，在LTE系统中引入了Femtocell。但Femtocell的引入使原本紧张的频谱资源更加“雪上加霜”，并使异构网中的干扰变得更加复杂。其中，软频率复用技术是目前解决频率资源紧缺的重要技术手段。在固定SFR方案中，每个小区使用的子载波分为主载波和副载波。它们的区别在于，主载波的发送功率大于副载波，并且主载波优先分配给小区边缘用户使用，而副载波只分配给小区中心用户使用。相邻小区主载波是互不重叠的，这就减小了小区间干扰。

通常，在对软频率复用方案的研究中，划分子载波是通过给每个小区固定划分一段相互正交的频谱，这样的分配方法简单固定，但不能根据每个小区边缘区域的负载情况合理利用资源，属于静态划分频率资源。静态的频率资源划分导致频率利用率偏低，并且频率资源无法根据负载量的变化进行灵活调动。

因此，针对宏小区边缘区域宏负载不均衡的情况下，静态软频率复用方案不能很好地解决Femtocell与Macrocell所组成的异构网络中宏小区中边缘频谱利用效率不高的问题，成为本技术领域的重要课题。

发明内容

本发明目的在于克服现有静态软频率复用技术存在的缺失和不足，提出一种双层异构移动通信网络的动态软频率复用方法。

本发明的主要思路是，宏小区采用软频率复用，避免小区间的干扰。并将软频率复用引入到毫微微小区的频谱分配中。在LTE网络中宏小区边缘区域用户密度分布不均匀的背景下，将保证每个宏小区边缘区域用户服务质量的最小平均动态调整频带分割出来，最后根据小区边缘区域中宏用户的负载情况，令边缘负载重的宏小区对邻小区进行全局搜索，搜索结束后，向边缘负载轻的宏小区进行动态调整频带的借用，从而达到提高边缘频谱的利用效率，最大化边缘区域的吞吐量，同时保证用户的服务质量(QoS)的目的。

为了实现上述目的，实现本发明的技术路线主要包括以下几个步骤(如附图1所示)：

步骤一：将宏小区划分成两个区域：宏小区中心区域和宏小区边缘区域。

步骤二：将OFDMA网络中的授权可用频带B平分B1、B2、B3为自留频带(i＝1,2,3)和动态调整频带B0i(i＝1,2,3)；

确定可用频带B的子载波数N；

确定宏小区中心区域用户使用的中心子载波数N_A-SFRc、宏小区边缘区域用户所使用的边缘子载波数N_A-SFRe、自留频带和动态调整频带的子载波数子载波数N_e-nb和N_e-b。

步骤三：由宏基站中的中心实体确定宏用户(MU)以及毫微微用户(FU)的位置信息，采用距离判断法和接收功率(RSRP)判断法将宏用户划分为宏小区中心用户和宏小区边缘用户。

步骤四：规划宏小区边缘区域中宏用户和毫微微用户的频谱，使每个宏小区边缘区域中的宏用户可以使用频带B1、B2、B3中的一个，使相邻宏小区边缘区域中的宏用户分配到的频带相互正交，为位于宏小区边缘区域的毫微微用户分配没有被宏小区边缘区域宏用户所占用的频带。

步骤五：规划宏小区中心区域的频谱，使宏小区中心区域的宏用户使用未被宏小区边缘区域宏用户占用的频带，为位于小区中心区域的毫微微用户分配没有被宏小区中心区域宏用户所占用的频带。

步骤六：首先，将宏小区边缘区域宏用户的S_e与宏小区边缘区域宏用户的最小值S_min与最大值S_max进行比较；

其次，将宏小区边缘区域中宏用户的负载情况与邻小区交互；再次，根据宏小区边缘区域中宏用户的负载情况确定宏小区动态调整频段B0i中的子载波调用情况。