LTE系统自适应软频率复用技术研究

摘要：一直以来，小区边缘用户性能差都是阻碍蜂窝移动通信技术发展的主要问题。而使用LTE系统自适应软频率复用技术，则能够通过有效实现小区资源分配改善小区边缘用户性能。因此，本文在分析LTE系统资源分配问题的基础上，对自适应软频率复用技术展开了研究，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：LTE系统 自适应软频率复用技术 资源分配

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00

随着移动通信技术的发展，用户的服务质量需求也在逐步增长，从而给无线通信系统的设计带来了一定的挑战。而在LTE系统中使用自适应软频率复用技术，能够有效改善边缘用户的通信服务质量。因此，有必要对LTE系统自适应软频率复用技术展开研究，从而更好的促进我国移动通信技术的发展。

1 LTE系统资源分配问题分析

在移动通信系统经过长期演进后，人们提出了通过频率复用因子提升频谱效率的蜂窝移动通信系统。所谓的LTE，其实就是利用正交频分多址接入（OFDM）技术，将频率资源划分成多个相互正交、且相互不发生干扰的子载波，从而使小区内干扰得到消除的一种技术。所以在LTE系统中，物理层调制技术为OFDM。但是，由于使用频率复用因子将导致同一频率资源被相邻小区重复使用，所以容易导致小区之间出现相互干扰，继而最终导致小区边缘用户收到严重干扰。为了解决这一问题，人们提出了小区间干扰协调技术（ICIC），可以通过分析相邻小区资源利用情况进行无线资源的管理[1]。而LTE系统自适应软频率复用技术是用来协调小区资源的良好方法，可以根据系统负责情况进行各小区主、副载波和发射功率的自适应协调，继而实现对系统资源的优化分配。

2 LTE系统自适应软频率复用技术

2.1技术应用思想

考虑到LTE系统特性，利用自适应软频率复用技术进行系统资源分配，只需要对各小区分配的主、副载波数量进行确定。而一旦小区的主载波数量可以确定下来，就可以根据相邻小区主载波分配进行与之不重叠的多个子载波的选择，并且将其当成是主载波。所以在SFR系统中，任一小区的副载波可能是相邻小区的副载波。如果主载波上的干扰来自这一副载波，就需要进行小区边缘区域获得的平均吞吐量的计算，然后利用自适应软频率复用技术进行各小区主、副载波及其最大化系统吞吐量的自适应分配，继而使小区边缘区域的最低速率需求得到保证。而由于小区边缘区域速率函数为非凸函数，所以不能利用凸优化理论进行这种问题的解决。因此，LTE系统自适应软频率复用技术的基本思想应为：通过将多小区SFR优化问题转化为多个单小区问题，从而对系统最优资源分配方案进行寻找[2]。所以，还需要对单小区的最优主、副载波的分配问题进行计算，并且对不同小区进行单小区算法迭代的问题展开研究。

2.2技术算法分析

在分析单小区SFR优化问题时，需要假设相邻小区资源分配是固定的。在此基础上，才能够进行小区主、副载波及其发射功率的确定，并且进行小区吞吐量的最大化，以确保小区中心及边缘区域的最小速率需求得到满足。在这一过程中，需要解决的问题就是选择资源分配方式。考虑到小区边缘和中心区域的最低速率要求，可以使用穷尽搜索策略进行资源分配方式的选择，以便使系统发射功率最小。在此基础上，针对小区剩余的可用功率，可以使用贪婪递减策略进行分配，继而使小区吞吐量得到提升。最后，根据小区资源分配情况，可以进行中心区域和边缘区域获得的速率的计算，然后将其当成是系统最低速率需求进行下一次迭代。而通过反复进行算法迭代，并且直到小区吞吐量不再变化，就能够完成小区SFR优化。在单小区资源全部得到分配后，还需要将算法扩展至解决多小区SFR优化问题上。具体来讲，就是在完成所有小区的资源分配后，如果有小区的速率需求不能被满足，就需要对中心区域速率大于其最低速率需求的小区重新进行资源分配，即减小其在下一次迭代时的速率需求。最后，在系统各小区间进行多小区资源分配过程的迭代，就能够找到最优的SFR资源分配方案。

2.3技术仿真分析

为了对技术实现使用的算法展开性能评价，可以开展相应的仿真实验。在实验中，需要以小区中心区域吞吐量、边缘区域吞吐量和系统吞吐量为评价指标，并且将自适应软频率复用技术与传统全频率复用技术、部分频率复用技术的性能展开比较。在构建仿真场景时，可以设定LTE系统中有258个用户，每个小区有15个用户，最低速率需求为500Kbps，各小区中与基站距离大于500m的用户为边缘区域用户。此外，系统物理资源块共有50个，每个含有12个连续子载波。通过仿真分析可以发现，使用传统全频率复用技术，系统各小区可以对全部子载波进行使用，所以用户收到了严重干扰，从而导致系统吞吐量最低。使用部分频率复用技术，各小区使用的频率资源有限，所以系统容量也比较有限。而使用自适应软频率复用技术，能够使各小区的主、副载波得到动态调整，所以能够将更多资源分配给需要的用户，继而使系统吞吐量较高。在中心区域吞吐量分析方面，由于使用传统全频率复用技术和部分频率复用技术将导致各小区功率分配固定，而使用自适应软频率复用技术可以进行各小区受到的干扰的协调，所以使用自适应软频率复用技术可以更好的实现对小区中心区域吞吐量的优化[3]。此外，在边缘小区吞吐量分析方面，使用传统全频率复用技术和部分频率复用技术将导致部分小区用户速率无法得到满足，而使用自适应软频率复用技术则能满足各小区最低速率需求。

3结语

总而言之，使用LTE系统自适应软频率复用技术，可以使各小区资源分配得到有效调整，所以能够在保持系统吞吐量的同时，使小区边缘用户性能得到提高。因此，相较于同类算法，自适应软频率复用技术更适用于LTE系统。

参考文献

[1]覃兆坤，余浩农，张琳.基于软频率复用的动态频率协调方案[J].数据通信，2013，04：21-23+32.

[2]张炎炎，赵旭凇.TD-LTE系统软频率复用及其最优化研究[J].移动通信，2010，Z1：39-43.

[3]许国平，苗守野，黄志勇.基于软频率复用规划的LTE小区间干扰抑制[J].邮电设计技术，2010，07：6-9.

收稿日期：2016-03-02

作者简介：杨洋（1987―），男，汉族，重庆大足县人，设计师，助理工程师，大学本科，研究方向：电子信息工程。