本發(fā)明屬于分層異構(gòu)lte通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，更為具體地講，涉及一種基于中介區(qū)域?qū)?yōu)的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法。
背景技術(shù)：
：隨著lte系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛部署，為了提高小區(qū)邊緣用戶服務(wù)質(zhì)量和小區(qū)吞吐量，低傳輸功率的次級(jí)基站(femto-cellbasestation,fbs)和宏基站(macro-cellbasestation,mbs)共存的分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方案得到了廣泛地應(yīng)用。次級(jí)基站fbs使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的授權(quán)頻段，并且能夠部署不同子帶分別分配給宏小區(qū)和次級(jí)小區(qū)的正交模式從而避免干擾，但隨之而來的代價(jià)是低網(wǎng)絡(luò)容量和低頻譜利用率。次級(jí)基站也可部署為以高跨層干擾為代價(jià)的、宏基站和次級(jí)基站共享頻譜資源的共信道模式，從而改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量。但無論哪種模式，如何解決次級(jí)基站和宏基站之間的干擾始終是分層異構(gòu)lte網(wǎng)絡(luò)能否成功部署的關(guān)鍵。分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用(fractionalfrequencyreuse,ffr)技術(shù)作為一種有較高關(guān)注度和效率的正交頻分多址干擾協(xié)調(diào)技術(shù)以其低復(fù)雜度、最小信令開銷和高小區(qū)覆蓋率而廣泛應(yīng)用于分層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中。分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用的基本機(jī)制是將整個(gè)頻譜分為多個(gè)子帶，每個(gè)子帶分別分配給不同的宏小區(qū)或者一個(gè)宏小區(qū)中不同的區(qū)域。這樣達(dá)到的效果是宏基站和次級(jí)基站的頻譜資源之間沒有重疊，那么宏基站和次級(jí)基站之間的干擾也隨之減少。目前主流ffr方案更加傾向于將宏小區(qū)內(nèi)分為不同區(qū)域，然后根據(jù)不同區(qū)域干擾的不同而采取相應(yīng)頻率復(fù)用因子(frequencyreusefactor,frf)的ffr方案。圖1是宏小區(qū)區(qū)域劃分示意圖。如圖1所示，目前的宏小區(qū)劃分是根據(jù)距離中心宏基站距離劃分為中心區(qū)域(centerregion,cr)和邊緣區(qū)域(edgeregion,er)。在中心區(qū)域和邊緣區(qū)域中使用不同的頻譜，這種方案降低了邊緣區(qū)域用戶的干擾，提升了小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量。但是這種方案頻率利用率低下，極大程度上削弱了小區(qū)負(fù)載能力和應(yīng)對(duì)用戶突發(fā)增加的情況。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于中介區(qū)域?qū)?yōu)的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法，將宏小區(qū)區(qū)域進(jìn)行扇區(qū)劃分，并由內(nèi)向外劃分為中心區(qū)域、中介區(qū)域和邊緣區(qū)域，同時(shí)對(duì)中介區(qū)域的半徑進(jìn)行尋優(yōu)，對(duì)每個(gè)子區(qū)域中宏基站用戶和次級(jí)基站進(jìn)行頻譜劃分，在保證頻譜利用率的同時(shí)降低干擾，提高系統(tǒng)吞吐量。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于中介區(qū)域?qū)?yōu)的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法包括以下步驟：s1：首先對(duì)宏小區(qū)區(qū)域進(jìn)行初步區(qū)域劃分，劃分方法為：在宏小區(qū)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)需要將宏小區(qū)分為k個(gè)扇區(qū)，k≥1，然后將與宏小區(qū)中心距離在[0,r1]范圍內(nèi)的區(qū)域作為中心區(qū)域，將與宏小區(qū)中心距離在(r1,r2]范圍內(nèi)的區(qū)域作為中介區(qū)域，剩余區(qū)域作為邊緣區(qū)域，劃分得到3k個(gè)子區(qū)域，其中r1＜r2＜r，r1表示中心區(qū)域半徑，根據(jù)實(shí)際需要確定，r2表示中介區(qū)域外半徑，為待定值，r表示宏小區(qū)的半徑；s2：根據(jù)宏基站用戶mue的頻譜分配原則進(jìn)行各個(gè)子區(qū)域中宏基站用戶mue的頻譜預(yù)分配，頻譜分配原則為：k個(gè)扇區(qū)的中心區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue統(tǒng)一采用一個(gè)子帶，每個(gè)扇區(qū)的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域中的宏基站用戶mue采用一個(gè)子帶，且與中心區(qū)域、相鄰扇區(qū)的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域不同；s3：根據(jù)次級(jí)基站fbs的頻譜分配原則進(jìn)行各個(gè)子區(qū)域中次級(jí)基站fbs的頻譜預(yù)分配，分配原則為：每個(gè)扇區(qū)的中心區(qū)域和中介區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs采用與該扇區(qū)和相鄰扇區(qū)內(nèi)宏基站用戶mue不同的子帶，每個(gè)扇區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs采用與該扇區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)宏基站用戶mue不同的子帶；s4：采用基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法確定中介區(qū)域外半徑r2的最優(yōu)值，其具體方法包括以下步驟：s4.1：根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建小區(qū)模型，將步驟s1中的宏小區(qū)區(qū)域作為小區(qū)模型的中心小區(qū)，設(shè)置各項(xiàng)小區(qū)模型參數(shù)，包括信道模型參數(shù)，并根據(jù)步驟s1對(duì)除宏小區(qū)區(qū)域以外的其他小區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分；s4.2：在作為中心小區(qū)的宏小區(qū)區(qū)域其中一個(gè)扇區(qū)的中心線上等間距設(shè)置n個(gè)次級(jí)基站用戶fue作為探測(cè)點(diǎn)；s4.3：設(shè)置中介區(qū)域外半徑r2＝r1；s4.4：設(shè)置仿真次數(shù)t＝1；s4.5：在小區(qū)模型中采用隨機(jī)撒點(diǎn)的方式生成若干宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs，為每個(gè)作為探測(cè)點(diǎn)的次級(jí)基站用戶fue配置一個(gè)次級(jí)基站fbs，根據(jù)步驟s2和步驟s3的頻譜分配原則確定宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs所使用的子帶；s4.6：仿真獲取所有宏基站用戶mue和作為探測(cè)點(diǎn)的次級(jí)基站用戶的吞吐量，累加作為系統(tǒng)吞吐量；s4.7：判斷是否t＜t，t表示蒙特卡洛仿真次數(shù)，如果是，進(jìn)入步驟s4.8，否則進(jìn)入步驟s4.9；s4.8：令t＝t+1，返回步驟s4.5；s4.9：將t次仿真獲取的系統(tǒng)吞吐量進(jìn)行平均，計(jì)算得到當(dāng)前中介區(qū)域半徑對(duì)應(yīng)的平均系統(tǒng)吞吐量；s4.10：令中介區(qū)域外半徑r2＝r2+δr；s4.11：判斷是否r2＞r，如果不是，返回步驟s4.4，否則進(jìn)入步驟s4.12；s4.12：從所有平均系統(tǒng)吞吐量中搜索得到最大值，對(duì)應(yīng)的中介區(qū)域外半徑即為中介區(qū)域最優(yōu)外半徑；s5：根據(jù)步驟s4得到的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑完成宏小區(qū)區(qū)域的最終劃分，各個(gè)宏基站用戶mue根據(jù)其自身位置判斷所處子區(qū)域，根據(jù)步驟s2中的頻譜預(yù)分配結(jié)果確定所使用子帶，各個(gè)次級(jí)基站fbs根據(jù)其自身位置判斷所處子區(qū)域，根據(jù)步驟s3中的頻譜預(yù)分配結(jié)果確定所使用子帶。本發(fā)明基于中介區(qū)域?qū)?yōu)的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法，根據(jù)需要將宏小區(qū)分為k個(gè)扇區(qū)，然后由內(nèi)向外將宏小區(qū)劃分為中心區(qū)域、中介區(qū)域和邊緣區(qū)域，共計(jì)3k個(gè)子區(qū)域，然后根據(jù)宏基站用戶mue的頻譜分配原則進(jìn)行各個(gè)子區(qū)域中宏基站用戶mue的頻譜預(yù)分配，以及根據(jù)次級(jí)基站fbs的頻譜分配原則進(jìn)行各個(gè)子區(qū)域中次級(jí)基站fbs的頻譜預(yù)分配，采用基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法確定中介區(qū)域外半徑的最優(yōu)值，最后完成宏小區(qū)區(qū)域的最終劃分以及頻譜分配。采用本發(fā)明可以通過對(duì)中介區(qū)域的半徑進(jìn)行尋優(yōu)，實(shí)現(xiàn)低跨層干擾和高頻譜利用率的宏小區(qū)區(qū)域劃分，并通過對(duì)每個(gè)子區(qū)域中宏基站用戶和次級(jí)基站進(jìn)行頻譜劃分，在保證頻譜利用率的同時(shí)降低干擾，提高系統(tǒng)吞吐量。附圖說明圖1是宏小區(qū)區(qū)域劃分示意圖；圖2是本發(fā)明基于中介區(qū)域的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法的具體實(shí)施方式流程圖；圖3是本實(shí)施例中6扇區(qū)的宏小區(qū)區(qū)域劃分示意圖；圖4是本實(shí)施例中頻譜預(yù)分配示意圖；圖5是本發(fā)明中基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法的流程圖；圖6是本實(shí)施例中19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本實(shí)施例中次級(jí)基站用戶fue的吞吐量隨中介區(qū)域外半徑變化趨勢(shì)圖；圖8是本實(shí)施例中19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs分布圖；圖9是不同ffr方法下目標(biāo)小區(qū)中次級(jí)基站用戶fue總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的變化趨勢(shì)圖；圖10是不同ffr方法下目標(biāo)小區(qū)宏基站用戶mue總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的變化趨勢(shì)圖；圖11是不同ffr方法下系統(tǒng)總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的變化趨勢(shì)圖；圖12是本實(shí)施例中頻譜分配優(yōu)化前后的次級(jí)基站用戶信噪比對(duì)比圖；圖13是不同ffr方法下中斷概率隨信噪比門限值變化趨勢(shì)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖2是本發(fā)明基于中介區(qū)域的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法的具體實(shí)施方式流程圖。如圖2所示，本發(fā)明基于中介區(qū)域的分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法包括以下步驟：s201：宏小區(qū)初步區(qū)域劃分：首先對(duì)宏小區(qū)區(qū)域進(jìn)行初步區(qū)域劃分，劃分方法為：在宏小區(qū)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)需要將宏小區(qū)分為k個(gè)扇區(qū)，k≥1，然后將與宏小區(qū)中心距離在[0,r1]范圍內(nèi)的區(qū)域作為中心區(qū)域，將與宏小區(qū)中心距離在(r1,r2]范圍內(nèi)的區(qū)域作為中介區(qū)域，剩余區(qū)域作為邊緣區(qū)域，劃分得到3k個(gè)子區(qū)域，其中r1＜r2＜r，r1表示中心區(qū)域半徑，根據(jù)實(shí)際需要確定，r2表示中介區(qū)域外半徑，為待定值，r表示宏小區(qū)的半徑?？梢?，根據(jù)本發(fā)明中的區(qū)域劃分方法，會(huì)將宏小區(qū)劃分為3k個(gè)子區(qū)域，即k個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)各有一個(gè)中心區(qū)域、中介區(qū)域和邊緣區(qū)域。中心區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)圓形區(qū)域，其半徑r1的取值范圍一般為0.25r≤r1≤0.5r，中介區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)環(huán)形區(qū)域，其內(nèi)半徑為r1，外半徑為r2。此處以k＝6、r1＝0.45r、r2＝0.6r為例，說明本發(fā)明中宏小區(qū)區(qū)域劃分的具體實(shí)現(xiàn)。圖3是本實(shí)施例中6扇區(qū)的宏小區(qū)區(qū)域劃分示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例中將宏小區(qū)劃分為6個(gè)扇區(qū)，由x1至x6表示，由內(nèi)向外劃分為三個(gè)區(qū)域：中心區(qū)域、中介區(qū)域和邊緣區(qū)域，因此總共劃分得到18個(gè)子區(qū)域。s202：宏基站用戶頻譜預(yù)分配：子區(qū)域頻譜分配主要分為宏基站用戶mue的頻譜分配和次級(jí)基站fbs的頻譜分配，在本發(fā)明中，首先對(duì)各個(gè)子區(qū)域中宏基站用戶mue進(jìn)行頻譜預(yù)分配，然后再對(duì)次級(jí)基站fbs進(jìn)行頻譜預(yù)分配。由于中心區(qū)域中的宏基站用戶mue與宏基站mbs距離近，能夠保證較好的服務(wù)質(zhì)量，因此k個(gè)扇區(qū)的中心區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue統(tǒng)一采用一個(gè)子帶。為了避免同層干擾，每個(gè)扇區(qū)的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域中的宏基站用戶mue采用一個(gè)子帶，且與中心區(qū)域、相鄰扇區(qū)的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域不同。根據(jù)以上頻譜分配原則就可以得到各個(gè)子區(qū)域中宏基站用戶mue的子帶。圖4是本實(shí)施例中頻譜預(yù)分配示意圖。如圖4所示，本實(shí)施例中將所有頻譜資源劃分為7個(gè)子帶，分別為a、b、c、d、e、f、g。假定將a子帶分配給k個(gè)扇區(qū)的中心區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue。然后以扇區(qū)x1為例，其中介區(qū)域和邊緣區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue不與中心區(qū)域相同，因此采用b子帶。為了與扇區(qū)x1沒有頻譜重疊，與扇區(qū)x1相鄰的扇區(qū)x2和x6的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue不能使用a、b子帶，因此扇區(qū)x2和x6的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue分別使用g子帶和c子帶，以此類推，再分配其他扇區(qū)的中介區(qū)域和邊緣區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue使用的子帶。s203：次級(jí)基站頻譜預(yù)分配：對(duì)于次級(jí)基站fbs而言，每個(gè)扇區(qū)的中心區(qū)域和中介區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs采用與該扇區(qū)和相鄰扇區(qū)內(nèi)宏基站用戶mue不同的子帶，從而減少同扇區(qū)和相鄰扇區(qū)內(nèi)宏基站mbs與次級(jí)基站fbs之間的跨層干擾。而為了保證邊緣區(qū)域的頻譜利用率，每個(gè)扇區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs采用與該扇區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)宏基站用戶mue不同的子帶。同樣如圖4所示，根據(jù)以上分配原則，扇區(qū)x1內(nèi)中心區(qū)域和中介區(qū)域的次級(jí)基站fbs應(yīng)當(dāng)避免使用a、b、c、g子帶，那么其可選子帶集為{d、e、f}，邊緣區(qū)域的次級(jí)基站fbs應(yīng)當(dāng)避免使用b子帶，那么其可選子帶集為{a、c、d、e、f、g}。以此類推，再分配其他扇區(qū)的各個(gè)區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs使用的子帶。根據(jù)圖4所示的頻譜分配結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明所完成的頻譜分配，每個(gè)子帶都得到了較為充分的利用，其頻譜利用率相對(duì)較高。根據(jù)以上子區(qū)域頻譜預(yù)分配方案可知，中介區(qū)域位于中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間，導(dǎo)致其頻譜分配原則應(yīng)該兼具以上兩個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)。對(duì)于宏基站用戶mue，中介區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue與邊緣區(qū)域類似，與宏基站mbs較遠(yuǎn)，因此采用與邊緣區(qū)域內(nèi)的宏基站用戶mue相同的頻譜分配方案。而對(duì)于次級(jí)基站fbs而言，中介區(qū)域一方面與中心區(qū)域交界，另一方面與相鄰扇區(qū)的宏基站用戶mue臨近，應(yīng)該考慮兩方面干擾問題：一是避免中心區(qū)域和中介區(qū)域之間互相的跨層干擾，二是避免中介區(qū)域和相鄰扇區(qū)之間的同層干擾和跨層干擾，因此次級(jí)基站fbs采用與中心區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs相同的頻譜分配方案。s204：確定最優(yōu)中介區(qū)域外半徑：在現(xiàn)有分層異構(gòu)lte系統(tǒng)分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法中，中心區(qū)域的宏基站用戶mue和邊緣區(qū)域中的次級(jí)基站用戶fue有一定的頻譜重疊，因此在中間區(qū)域和邊緣區(qū)域邊界處的mue和fue有顯著的跨層干擾，在本發(fā)明中，中介區(qū)域的作用是構(gòu)造一層頻譜不重疊區(qū)域，減低mue與fue之間的跨層干擾。根據(jù)以上原理可知可以得出以下兩個(gè)結(jié)論：1)中介區(qū)域的引入是構(gòu)造頻譜不重疊區(qū)域，這種設(shè)計(jì)是以降低頻譜效率為代價(jià)，中介區(qū)域外半徑越大頻譜利用率越低；2)中介區(qū)域的大小影響到mue與fue的跨層干擾，中介區(qū)域外半徑越大，mue和fue受到的跨層干擾越小。由此可知，中介區(qū)域外半徑的設(shè)計(jì)是一個(gè)均衡系統(tǒng)頻譜利用效率和系統(tǒng)干擾的問題，如何設(shè)計(jì)中介區(qū)域外半徑r2的取值將直接影響到系統(tǒng)性能。針對(duì)此問題，本發(fā)明提出了一種基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法。圖5是本發(fā)明中基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法的流程圖。如圖5所示，本發(fā)明中基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)半徑確定方法的具體步驟包括：s501：構(gòu)建小區(qū)模型：根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建小區(qū)模型，將步驟s201中的宏小區(qū)區(qū)域作為小區(qū)模型的中心小區(qū)，設(shè)置各項(xiàng)小區(qū)模型參數(shù)，包括信道模型參數(shù)，并根據(jù)步驟s201對(duì)除宏小區(qū)區(qū)域以外的其他小區(qū)進(jìn)行區(qū)域劃分，其他小區(qū)劃分時(shí)中心區(qū)域的半徑r1和中介區(qū)域外半徑r2根據(jù)需要設(shè)置即可。s502：探測(cè)點(diǎn)配置：在作為中心小區(qū)的宏小區(qū)區(qū)域其中一個(gè)扇區(qū)的中心線上等間距設(shè)置n個(gè)次級(jí)基站用戶fue作為探測(cè)點(diǎn)。s503：設(shè)置中介區(qū)域外半徑r2＝r1。s504：設(shè)置仿真次數(shù)t＝1。s505：配置宏基站用戶和次級(jí)基站：在小區(qū)模型中采用隨機(jī)撒點(diǎn)的方式生成若干宏基站用戶mue，為每個(gè)作為探測(cè)點(diǎn)的次級(jí)基站用戶fue配置一個(gè)次級(jí)基站fbs，根據(jù)步驟s202和步驟s203的頻譜分配原則確定宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs所使用的子帶，每個(gè)次級(jí)基站fbs設(shè)置傳輸功率相同，與對(duì)應(yīng)次級(jí)基站用戶fue之間的信道參數(shù)為常數(shù)，并且各個(gè)次級(jí)基站用戶fue所分配的資源塊相同。s506：仿真獲取系統(tǒng)吞吐量：仿真獲取所有宏基站用戶mue和作為探測(cè)點(diǎn)的次級(jí)基站用戶的吞吐量，累加作為系統(tǒng)吞吐量。s507：判斷是否t＜t，t表示蒙特卡洛仿真次數(shù)，如果是，進(jìn)入步驟s508，否則進(jìn)入步驟s509。s508：令t＝t+1，返回步驟s505。本發(fā)明中在仿真獲取系統(tǒng)吞吐量時(shí)采用蒙特卡洛仿真，這是因?yàn)椴襟Es505中是隨機(jī)撒點(diǎn)生成宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs，單次實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能體現(xiàn)某些特點(diǎn)位置mue和henb的性能，并不能實(shí)際反應(yīng)中介區(qū)域半徑對(duì)系統(tǒng)總體性能的影響，所以需要采用多次仿真來解決此問題。s509：計(jì)算平均系統(tǒng)吞吐量：將t次仿真獲取的系統(tǒng)吞吐量進(jìn)行平均，計(jì)算得到當(dāng)前中介區(qū)域半徑對(duì)應(yīng)的平均系統(tǒng)吞吐量。s510：令中介區(qū)域外半徑r2＝r2+δr，δr表示半徑步長。s511：判斷是否r2＞r，如果不是，返回步驟s504，否則進(jìn)入步驟s512。s512：確定中介區(qū)域最優(yōu)外半徑：從所有平均系統(tǒng)吞吐量中搜索得到最大值，對(duì)應(yīng)的中介區(qū)域外半徑即為中介區(qū)域最優(yōu)外半徑。s205：完成宏小區(qū)最終區(qū)域劃分和頻譜分配：根據(jù)步驟s204得到的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑完成宏小區(qū)區(qū)域的最終劃分，各個(gè)宏基站用戶mue根據(jù)其自身位置判斷所處子區(qū)域，根據(jù)步驟s202中的頻譜預(yù)分配結(jié)果確定所使用子帶，各個(gè)次級(jí)基站fbs根據(jù)其自身位置判斷所處子區(qū)域，根據(jù)步驟s203中的頻譜預(yù)分配結(jié)果確定所使用子帶。對(duì)于次級(jí)基站fbs而言，由于其頻譜分配原則相對(duì)于宏基站用戶mue更加寬松，因此根據(jù)頻譜子帶的劃分，每個(gè)子區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs存在可選子帶集，該子區(qū)域內(nèi)的次級(jí)基站fbs可以在可選子帶集中任意選擇一個(gè)子帶。那么次級(jí)基站fbs進(jìn)行頻譜分配時(shí)，可以根據(jù)可選子帶的干擾程度不同來進(jìn)行選擇，即先根據(jù)其頻譜分配原則獲取其可選子帶集，測(cè)試其選擇不同可選子帶時(shí)的信噪比，選擇信噪比最大的子帶作為其使用的子帶。為了更好地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，采用一個(gè)具體實(shí)例進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本實(shí)施例中小區(qū)模型采用19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)。圖6是本實(shí)施例中19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示，在本實(shí)施例中所采用的19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)小區(qū)宏基站mbs均部署于小區(qū)中心，系統(tǒng)的中心小區(qū)0也就是目標(biāo)小區(qū)，其宏基站mbs位于坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0)并被18個(gè)臨近小區(qū)環(huán)繞。設(shè)計(jì)19小區(qū)模型的目的是使仿真結(jié)果更準(zhǔn)確，盡可能逼近現(xiàn)實(shí)環(huán)境，但是在實(shí)際環(huán)境中的小區(qū)數(shù)量遠(yuǎn)大于19小區(qū)，考慮到運(yùn)行能力和仿真時(shí)間必須在可接受范圍內(nèi)，19小區(qū)模型是比較合適的方案。表1是19小區(qū)系統(tǒng)參數(shù)表。系統(tǒng)參數(shù)數(shù)值網(wǎng)絡(luò)大小2層(19小區(qū))小區(qū)半徑280m次級(jí)小區(qū)半徑30m宏基站mbs傳輸功率20w次級(jí)基站fbs傳輸功率20mw宏基站用戶mue數(shù)量50次級(jí)基站內(nèi)用戶fue數(shù)量1信道帶寬10mhz子信道數(shù)量50載波間隔15khz白噪聲功率譜密度-174dbm/hz表1在19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，隨機(jī)撒點(diǎn)生成宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs。根據(jù)宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs的位置，即可知道其在對(duì)應(yīng)宏小區(qū)中所位于的子區(qū)域，從而得到其所采用的子帶信息。仿真驗(yàn)證所采用的信道模型如下：根據(jù)3gpp典型的城市信道模型，系統(tǒng)信道的路徑損耗根據(jù)不同的場(chǎng)景有所不同，根據(jù)服務(wù)鏈路和干擾鏈路的不同，主要的信道路徑損耗公式如下，其中mue表示宏基站mbs的用戶，fue表示次級(jí)基站fbs的用戶。1)mue與mbs之間的路徑損耗(服務(wù)鏈路、干擾鏈路)plm為：plm＝28+35log10(d)db2)fue與fbs之間的路徑損耗(服務(wù)鏈路)plf：其中d表示fue與fbs之間的路徑長度。3)fue與其他fbs之間的路徑損耗(干擾鏈路)pl′m：4)fue與mbs之間的路徑損耗(干擾鏈路)pl′f：fue與mbs的路徑由兩部分組成，d1為室外路徑長度，d2為室內(nèi)路徑長度。其路徑損耗公式為：以上路徑損耗單位均為db，距離單位均為“米”。決定系統(tǒng)吞吐量的關(guān)鍵因素是用戶使用的子載波信噪比大小。對(duì)于分層異構(gòu)lte系統(tǒng)，干擾由同層干擾和跨層干擾共同構(gòu)成，而細(xì)分到子載波上可將這種干擾定性為來自宏基站mbs的干擾和次級(jí)基站fbs的干擾，除此之外還應(yīng)該考慮白噪聲干擾。那么對(duì)于一個(gè)宏基站用戶，其所使用的子載波k上的信噪比可以表示為：其中，分子為信號(hào)功率，表示宏基站mbs在子載波k上的載波功率，表示宏基站用戶與對(duì)應(yīng)宏基站mbs之間的路徑損耗，屬于服務(wù)鏈路的路徑損耗。分母由三部分構(gòu)成，n0δf表示白噪聲功率，由于是針對(duì)子載波進(jìn)行性能分析，那么一個(gè)子載波的白噪聲只與其載波間隔和白噪聲功率譜n0密度有關(guān)，表示子載波k受到的所有來自其他宏基站mbs的干擾，m′表示除用戶服務(wù)鏈路的宏基站mbs之外，其他對(duì)其產(chǎn)生干擾的宏基站mbs。同理表示受到的來自次級(jí)基站fbs對(duì)子載波k的干擾，f表示對(duì)其產(chǎn)生干擾的次級(jí)基站fbs。其中與分別表示宏基站mbs和次級(jí)基站fbs在子載波k上的載波功率，和分別表示宏基站mbs和次級(jí)基站fbs在子載波k上的路徑損耗。同理可以得出次級(jí)基站用戶f在子載波k上的信噪比可以表示為可見干擾主要來自于除服務(wù)鏈路的次級(jí)基站fbs之外的所有次級(jí)基站f′和所有的宏基站m。根據(jù)各個(gè)宏基站用戶mue在每個(gè)子載波上的信噪比，即可計(jì)算得到信道容量，將所有宏基站用戶mue在各個(gè)子載波上信道容量求和，即可得到宏基站用戶mue的總吞吐量。采用同樣的方法即可計(jì)算得到次級(jí)基站用戶fue的總吞吐量。將宏基站用戶mue的總吞吐量和次級(jí)基站用戶fue的總吞吐量相加，即可得到系統(tǒng)總吞吐量。首先對(duì)本發(fā)明中所采用的基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。根據(jù)基于干擾探針的中介區(qū)域最優(yōu)外半徑確定方法的流程可知，不同仿真中宏基站用戶mue的位置設(shè)置不同，其吞吐量存在不確定性，因此此處僅以作為探測(cè)點(diǎn)的次級(jí)基站用戶fue的吞吐量為例進(jìn)行說明。圖7是本實(shí)施例中次級(jí)基站用戶fue的吞吐量隨中介區(qū)域外半徑變化趨勢(shì)圖。如圖7所示，一開始隨著中介區(qū)域外半徑的增加，作為探測(cè)點(diǎn)的次級(jí)基站用戶fue的吞吐量逐漸上升，在r2＝0.68r處達(dá)到最大值，因此可知本實(shí)施例中中介區(qū)域外半徑的最優(yōu)外半徑r2＝0.68r＝0.68*280≈190。為了體現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，本次仿真驗(yàn)證中采用無ffr方法(no_ffr)、硬ffr方法(s_ffr)、ffr3方法、ffr6方法作為對(duì)比算法。對(duì)于本發(fā)明，分別設(shè)置扇區(qū)數(shù)k＝3、k＝6，即采用3扇區(qū)(ffr3-r)和6扇區(qū)(ffr6-r)兩種方式進(jìn)行仿真驗(yàn)證。下面分別對(duì)本次仿真驗(yàn)證中的每個(gè)方法進(jìn)行簡要說明?！駸offr方法在無ffr方法中，分層異構(gòu)lte系統(tǒng)的所有的宏基站mbs和次級(jí)基站fbs均使用相同的授權(quán)頻譜?！裼瞗fr方法在硬ffr方法中，分層異構(gòu)lte系統(tǒng)的由于小區(qū)被區(qū)分成中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，同時(shí)中心區(qū)域和邊緣區(qū)域中的宏基站mbs與次級(jí)基站fbs均使用不同的頻段。●ffr3方法和ffr6方法在ffr3方法和ffr6方法中，宏小區(qū)除了被區(qū)分為中心區(qū)域、邊緣區(qū)域之外，整體上又分別被劃分為3個(gè)和6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)中的宏基站用戶mue的服務(wù)均是通過定向天線來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)扇區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)宏基站用戶mue所采用的子帶與中心區(qū)域的宏基站用戶mue不同，每個(gè)扇區(qū)的中心區(qū)域內(nèi)次級(jí)基站fbs所采用的子帶與該扇區(qū)內(nèi)宏基站用戶mue不同，每個(gè)扇區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)次級(jí)基站fbs所采用的子帶與該區(qū)域內(nèi)宏基站用戶mue不同?！駀fr3-r方法和ffr6-r方法ffr6-r方法即采用圖4所示的頻譜分配方法。ffr3-r方法與ffr6-r類似，只是其扇區(qū)劃分為3個(gè)，即總共劃分得到的子區(qū)域?yàn)?個(gè)，同樣按照本發(fā)明分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用方法的頻譜分配原則進(jìn)行頻譜分配。在此對(duì)比仿真驗(yàn)證過程中，同樣采用隨機(jī)撒點(diǎn)來布置宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs。圖8是本實(shí)施例中19小區(qū)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)宏基站用戶mue和次級(jí)基站fbs分布圖。如圖8所示，其中黑點(diǎn)表示宏基站用戶mue，灰點(diǎn)表示次級(jí)基站fbs。為了獲取在不同數(shù)量的次級(jí)基站下系統(tǒng)吞吐量性能變化，本次仿真驗(yàn)證分別在次級(jí)基站fbs的數(shù)量為30、60、90和120這4種場(chǎng)景下進(jìn)行了仿真并獲取數(shù)據(jù)，得到系統(tǒng)性能變化趨勢(shì)。圖9是不同ffr方法下目標(biāo)小區(qū)中次級(jí)基站用戶fue總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的變化趨勢(shì)圖。根據(jù)圖9所示可以得出以下結(jié)論：1)次級(jí)基站用戶fue總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的增加而上升；2)隨著次級(jí)基站fbs的增加，次級(jí)基站fbs之間的同層干擾上升，次級(jí)基站用戶fue總吞吐量上升趨勢(shì)變緩；3)ffr3方法與ffr6方法對(duì)比可以得出，扇區(qū)數(shù)量由3增加為6可進(jìn)一步降低系統(tǒng)的跨層干擾，在次級(jí)基站fbs數(shù)量為60時(shí)，次級(jí)基站用戶fue吞吐量由58.4mbps上升到69.6mbps，系統(tǒng)次級(jí)基站用戶fue吞吐量上升約19％；4)分別對(duì)比ffr3方法與ffr3-r方法、ffr6方法與ffr6-r方法可得出，中介區(qū)域的引入降低了次級(jí)基站用戶fue跨層干擾，提高了次級(jí)基站用戶fue吞吐量；5)本發(fā)明ffr方法(ffr3-r方法和ffr6-r方法)在不同次級(jí)基站fbs數(shù)量情況下均表現(xiàn)出了最好的系統(tǒng)性能。圖10是不同ffr方法下目標(biāo)小區(qū)宏基站用戶mue總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的變化趨勢(shì)圖。根據(jù)圖10可以得出以下結(jié)論：1)宏基站用戶mue總吞吐量隨次級(jí)基站fbs的數(shù)量上升下降，其原因主要在于次級(jí)基站fbs增加使得對(duì)宏基站用戶mue跨層干擾增加；2)ffr3方法與ffr6方法對(duì)比可以得出，扇區(qū)數(shù)量由3增加為6可進(jìn)一步降低系統(tǒng)的跨層干擾，在次級(jí)基站fbs數(shù)量為60時(shí)，宏基站用戶mue總吞吐量由26.8mbps上升到62.4mbps，系統(tǒng)宏基站用戶mue吞吐量上升133％，這是由于宏基站用戶mue受到來自宏基站mbs的同層干擾大幅減少；3)分別對(duì)比ffr3方法與ffr3-r方法、ffr6方法與ffr6-r方法可得出，中介區(qū)域的引入降低了宏基站用戶mue跨層干擾；4)本發(fā)明ffr方法(ffr3-r方法和ffr6-r方法)在不同次級(jí)基站fbs數(shù)量情況下均表現(xiàn)出了最好的系統(tǒng)性能。綜合以上系統(tǒng)中宏基站用戶mue和次級(jí)基站用戶fue吞吐量，可以得到系統(tǒng)總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量增加變化趨勢(shì)。圖11是不同ffr方法下系統(tǒng)總吞吐量隨次級(jí)基站fbs數(shù)量的變化趨勢(shì)圖。如圖11所示，可以明顯看出本發(fā)明ffr方法(ffr3-r方法和ffr6-r方法)較其他方案有很大系統(tǒng)吞吐量的提升，可見本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此外，由于本實(shí)施例中，在頻譜分配中還對(duì)各區(qū)域的宏基站用戶mue最優(yōu)信道資源數(shù)量以及次級(jí)基站fbs的子帶選擇提供了進(jìn)一步的優(yōu)化方法，因此對(duì)頻譜優(yōu)化方法也進(jìn)行了對(duì)比仿真驗(yàn)證。對(duì)比方法分別為：無ffr方法(方法a)，未采用根據(jù)信噪比選擇fbs子帶的本發(fā)明方法(方法b)，采用根據(jù)信噪比選擇fbs子帶的本發(fā)明方法(方法c)。從目標(biāo)小區(qū)的次級(jí)基站用戶fue中隨機(jī)選擇10個(gè)fue。圖12是本實(shí)施例中頻譜分配優(yōu)化前后的次級(jí)基站用戶信噪比對(duì)比圖。如圖12所示，方法a中fue與高功率宏基站有頻譜重疊而受到嚴(yán)重的跨層干擾和同層干擾，方法b中由于采用了中介區(qū)域，對(duì)fue信噪比有了較大的改善，而方法c除中介區(qū)域外，還引入了fbs頻譜分配優(yōu)化，信噪比有了進(jìn)一步的提升。由于本實(shí)施例中進(jìn)行頻譜分配優(yōu)化的目的是進(jìn)行用戶性能均衡，在保證所有用戶通信質(zhì)量的同時(shí)提升系統(tǒng)吞吐量，若只使用系統(tǒng)吞吐量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)則無法體現(xiàn)這一點(diǎn)，在此進(jìn)一步使用中斷概率(outageprobability)進(jìn)行性能評(píng)估，中斷概率定義為用戶在子載波上的瞬時(shí)信噪比低于信噪比門限的概率。在對(duì)中斷概率進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)，設(shè)置宏基站用戶mue數(shù)量為40、次級(jí)基站fbs數(shù)量為60。圖13是不同ffr方法下中斷概率隨信噪比門限值變化趨勢(shì)圖。如圖13所示，各個(gè)方法的中斷概率隨信噪比門限的增加而上升，采用fbs頻譜分配方案優(yōu)化后的本發(fā)明(ffr6-r-f)擁有最低終端概率，證明在采用頻譜分配優(yōu)化后，可以使用戶性能均衡且擁有較高信噪比。盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。當(dāng)前第1頁12