LTE系统自适应软频率复用技术分析

【摘 要】本文对软频率复用技术进行了概述，并对软频率复用技术分析，以期为lte系统自适应软频率复用技术的应用提供一些参考。

【关键词】LTE系统 软频率复用技术 研究

一、概述

软频率复用（Soft Frequency Reuse，简称SFR）被认为是一种在不损失频谱效率情况下有效减轻蜂窝移动通信系统小区间干扰的有效方案之一。为了提升小区边缘用户的性能，软频率复用技术在蜂窝移动通信系统得到了广泛应用，首先是应用在GSM系统，随后被3GPP LTE系统采纳。LTE系统中SFR的理论思想是小区的中心区域使用频率复用的方式来不断提供提高服务质量；小区的边缘区域使用的则是更高的频率因子来实现提高服务质量，而不是采用部分频率复用或者固定频率复用来提高服务质量的。频率复用技术能够实现在因子复用频率较低（频率复用因子几乎接近1）情况下，仍然能够保证频谱效率，有效减少蜂窝移动通信系统小区间的干扰。在软频率复用中，可用频谱分为了两个频带：可用频谱分为了两个频带，一个是小区中心频带，一个是小区边缘频带；小区中的用户也由于离基站距离或其他原因被分为两类：一类是小区中心用户，另一类是小区边缘用户。在采用自适应软频率的LTE系统中，对小区用户使用频带进行了相关限制， 蜂窝移动通信系统小区中的边缘用户使用的频带只能为边缘频带，小区中心用户独占中心频带，同时也能够使用小区的边缘频带，然而使用边缘频带的优先级较低。图一为一种常见的六边形七小区的频带规划图，在这频带规划图中，边缘用户能够使用的频带仅仅为邻小区部分未覆盖的频带，为了提高数据率，边缘用户需要不断增大传输功率，而小区中心用户还可以适当减少传输功率。

图一 六边形七小区的频带规划

二、软频率复用技术分析

相比于其他部分频率复用，软频率复用技术对不同业务密度都能够进行有效地适应，并实现在有效控制干扰的同时，能够有效提高频谱效率。然而，当业务量大时，软频率复用仍然会对不同小区分配相互正交的主子载波造成频谱利用率下降、频率复用因子增高等后果，因此需要对软频率复用技术算法不断进行改进。

（一）经典软频率复用技术算法

随着科技的不断发展，软频率复用技术得到了不断发展，并取得了一定成就。下文中所提到的软频率复用是将所有小区分为两大类，即外区和内区，并且将一部分频率资源完全分配给内区用户复用，其余的频率资源的复用则是一个大于1的信道复用因子。可以集合M来代表OFDM系统使用的所有子载波集合，子载波集合M可以分为三个不重叠的集合M1、M2和M3。每个小区按照无线链路质量等相关依据被划分为内外两层，子载波集合M1、M2和M3在系统的各个小区中都有分配，如：M1分配到1小区， M2分配到2小区，M3被分配到3小区等。小区内用户使用的传输子载波组都是在小区资源分配时被确定的，一个内层终端能够分配到子载波集合M中任意子载波或者子载波子集，即是小区内层区域的频率复用因子能够达到1；而小区外层区域的终端，分到的子载波只能是子载波集合M的其中一个子集，内层终端子载波频率因子只能达到3。在载波集合M1、M2和M3分配到相应小区时，应当保证相邻3个小区分配的子集合为M1、M2或M3的一个排列组合。以上频率的资源空间分配及划分，能够保证相邻小区的边缘区域不被分配到重叠的子载波，从而有效提高LTE系统中小区边缘用户的服务质量。在上面算法中，采用软频率复用技术的LTE系统的频率复用因子大于1小于小区外区域的复用因子，软频率复用算法也通常被人们叫做分数频率复用算法。

（二）软频率复用技术算法的改进

采用软频率复用技术的LTE系统仍然会造成子载波的频谱利用率下降和频率复用因子等后果，因此，应当不断对软频率复用技术算法进行改进和优化，具体可以通过以下方法实现：1.不断加强软频率复用。采用软频率复用技术的LTE系统虽然实现了对小区周边干扰的抑制以及对子载波的灵活分配也进行了一定的考虑，但是软频率复用技术分配给不同小区的子载波同样存在资源浪费现象，特别是在小区边缘处在较大业务量时，会造成子载波的频谱利用率下降和频率复用因子增高等后果，因此，可以采用增强软频率复用方案。增强软频率复用不仅能够有效继承传统软频率复用技术的优点，还对小区由于较大业务量带来的资源浪费现象进行有效地优化和改进，提高了LTE系统的服务质量。2.在软频率复用算法中加入动态频率复用因子。在软频率复用算法中加入动态频率复用因子在有效继承软频率复用技术优点的同时，使用动态频率复用因子，使得频率的利用率得到了有效提高。在软频率复用算法中加入动态频率复用因子，将所有频段进行了明确分类，一类为主子载波，另一类为辅子载波，而且对主子载波和辅子载波的使用区域也进行了明确限制，可以在蜂窝移动通信系统小区的任何地方任意区域使用主子载波，然而辅子载波的使用区域却有着明显的限制，只能在蜂窝移动通信系统小区的中心区域使用。主子载波在蜂窝移动通信系统的不同小区间同样能够进行相互正交，从而实现对蜂窝移动通信系统小区边缘区域干扰的有效抑制；由于只在蜂窝移动通信系统小区中心区域使用了辅子载波，大幅度减少了辅子载波之间的相互干扰，因此，能够使用相同的频率。

三、结束语

随着科技的快速发展以及社会的不断进步，人们对高速业务的需求量不断增长，对服务质量的要求也越来越高。蜂窝移动通信系统长期面临着提高用户性能的难题，严重影响着服务质量。蜂窝移动通信系统的LTE系统中可以采用软频率复用技术，提高了频谱效率和有效抑制了对小区边缘的干扰，提高系统容量，确保用户服务质量。

参考文献：

[1]钱蔓藜，李永会，黄伊等.LTE系统自适应软频率复用技术研究[J].计算机研究与发展，2013，50（5）：912-920.

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