双层异构移动通信网络的动态软频率复用方法与流程

技术特征：

1.一种双层异构移动通信网络的动态软频率复用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一.划分宏小区为：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B′_i(i＝1,2,3)和动态调整频带B_0i(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中心子载波数N_A-SFRc、宏小区边缘区域用户所使用边缘子载波数N_A-SFRe、自留频带子载波数N_e-nb和动态调整频带子载波数N_e-b；

步骤三.由宏小区中宏基站的中心实体确定宏用户和毫微微用户的位置信息，采用距离判断法和接收功率判断法，将宏用户划分为宏小区中心区域用户和宏小区边缘区域用户；

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；宏小区边缘区域的毫微微用户分配未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，宏小区中心区域的毫微微用户分配未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B_0i中的子载波调用情况；

步骤七.采用遗传算法求出最优的动态调整载波组中可以共享的子载波数所占的比例因子β，0≤β≤1。

2.根据权利要求1所述的基于动态可调整的软频率复用方法，其特征在于，所述步骤二.首先，将可用频带B平均分为子集：B₁∩B₂∩B₃＝0，保证子集中的子载波相互正交，

据公式N＝[B/Δf]确定可用频带B的子载波数N，

其中，[]表示取整数，Δf为子载波的频谱宽度；

其次，在保证用户服务质量的情况下确定所需要的最小平均频带B_min即自留频带B_i′(i＝1,2,3)，然后用B_0i＝B_i-B_min确定动态调整频带B_0i(i＝1,2,3)；

再次，确定初次分配时宏小区中心区域用户使用的中心子载波数N_A-SFRc为宏小区边缘区域用户所使用的边缘子载波数N_A-SFRe为自留频带B_i′中的子载波数N_e-nb为动态调整频段B_0i中的子载波数N_e-b为其中，R为宏小区半径，r为宏小区中心区域半径。

3.根据权利要求1所述的基于动态可调整的软频率复用方法，其特征在于，所述步骤三，首先，宏小区中宏基站的中心实体确定毫微微用户的位置信息：确定位于宏小区边缘区域的毫微微用户为毫微微边缘用户，位于宏小区中心区域的毫微微用户为毫微微中心用户；

其次，采用距离判断法划分宏用户：宏用户向其所在宏小区中宏基站的中心实体报告位置信息，中心实体计算其与宏用户间的距离d，若d≤r，则将宏用户划分为宏小区边缘区域用户；

再次，采用接收功率判断法对已判断为宏小区边缘区域用户作再次划分：宏小区边缘区域用户测量来自其服务小区的参考信号接收功率RSRP，宏用户所在的宏小区为服务小区，服务小区中的基站为服务基站，并将测量值反馈给服务基站，服务基站中心实体比较宏用户反馈的RSRP与门限值RSRP_th，若RSRP≤RSRP_th，则划分该宏用户为宏小区边缘区域用户；

最后，当两种方法均判断宏用户为宏小区边缘区域用户时，才将宏用户划分为宏小区边缘区域用户，否则划分为宏小区中心区域用户。

4.根据权利要求1所述的基于动态可调整的软频率复用方法，其特征在于，所述步骤六，宏小区边缘区域中宏用户的负载情况确定为：

若S_e＜S_min，则表明该宏小区边缘区域宏蜂窝用户负载轻，该宏小区中心区域中动态调整频带中的子载波可以被邻小区调用，此时宏小区动态调整频段B_0i中子载波调用后该宏小区边缘区域用户的边缘子载波数为：

若S_min≤S_e≤S_max，表明该宏小区边缘区域中宏用户负载适中，该小区中动态调整频带不与邻小区发生借调关系，该宏小区边缘区域中宏用户的边缘子载波数可以表示为：

若S_e＞S_max，表明该宏小区边缘区域中宏用户负载严重，该小区向负载轻的邻小区借用动态调整频带中的子载波，发生调用后该宏小区边缘区域中宏用户的边缘子载波数可以表示为：其中k表示重负载小区提供调用动态调整载波组的所有邻小区，k＝1,2,...K。

5.根据权利要求1所述的基于动态可调整的软频率复用方法，其特征在于，所述步骤七，比例因子β的求解方法为：

对重负载小区η，确定宏小区边缘区域宏用户和宏小区边缘区域毫微微蜂窝用户u′(u′∈U_f^(e))在子载波i上接收到的信干噪比(SINR)值：

${\mathrm{SINR}}_{u,i}^{\left(e\right)}=\frac{P_m{G}_{m,u,i}^{\left(e\right)}}{N_o+\underset{i\∈A_i^{\left(e\right)}}{\Σ}{P}_{rf}{G}_{j,u,i}^{\left(e\right)}},\∀u\∈U_m^{\left(e\right)}{\mathrm{SINR}}_{u^{\′},i}^{(e,f)}=\frac{P_f{G}_{j,u^{\′},i}^{\left(e\right)}}{N_o+\underset{n\∈A_{f,i}^{(e,f)},n\≠j}{\Σ}{P}_f{G}_{n,u^{\′},i}^{\left(e\right)}+{\mathrm{\δ}}_k{P}_m{G}_{m,u^{\′},i}^{\left(e\right)}},\∀u^{\′}=U_f^{\left(e\right)}$

其中和分别表示在重负载小区η所有与宏小区边缘区域宏用u(u∈{1,...,U_m^(e)})使用相同子载波i的毫微微用户的集合和所有与毫微微用户u′(u′∈{1,...,U_f^(e)})使用相同子载波i的毫微微用户的集合，P_m和P_f为重负载小区η宏小区边缘区域宏用户和宏小区边缘区域毫微微用户在子载波i上的发射功率，

其中，δ_i表示子载波i是否被宏用户所占用，取值1或0；

δ_i＝1表示子载波i已被宏用户占用，而δ_i＝0表示子载波i未被宏用户占用；

和分别表示在重负载小区η中宏基站m和毫微微基站j到宏小区边缘区域宏用户u在子载波i上的信道增益；

表示毫微微蜂窝用户u′到其服务毫微微基站j在子载波i上的信道增益，和分别表示重负载小区η中毫微微基站n和宏基站m到毫微微蜂窝用户u′在子载波i上的信道增益，N_o表示噪声功率谱密度；

然后确定重负载小区η中边缘区域宏用户和毫微微用户的总吞吐量：

$T_{em}=\underset{u=1}{\overset{U_m^{\left(e\right)}}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N_{A-SF\mathrm{Re}}^{\′}}{\Σ}}{\mathrm{Blog}}_2(1+{\mathrm{SINR}}_{u,i}^{\left(e\right)})$

$T_{ef}=\underset{u^{\′}=1}{\overset{U_f^{\left(e\right)}}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N_{A-SF\mathrm{Re}}^{\′}}{\Σ}}{\mathrm{Blog}}_2(1+{\mathrm{SINR}}_{u^{\′},i}^{(e,f)})$

其中，和分别为宏小区边缘区域宏用户和毫微微用户个数；

采用遗传算法使边缘区域的总吞吐量最大化，即

maxT_e(β)＝T_em+T_ef

采用遗传算法的方法为：确定适应度函数为T_e(β)，β采用二进制编码，其它参数按照遗传算法的一般方法，进行全局搜索得到最优的比例因子β。