提高边缘吞吐量的动态软频率复用算法
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ；ｕｓｅｒ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｄｙｎａｍｉｃ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ； ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ；ｔｏｔａｌ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ
０ 引 言
分 时 长 期 演 进 （Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＴＤ— ＬＴＥ）系 统 在 下 行 信 道 上 采 用 正 交 频 分 复 用 （Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＦＤＭ ）技 术 ，小 区 内 用 户 间 没 有 干 扰 Ｊ，影 响 系统 性 能 的 主要 因 素 是 相 邻 小 区 用 户 间 干 扰。相邻小 区间采用全 频率复 用方 案 ，充 分地利 用 了系统 的 可用频率资源 ，但使 得相邻小 区间 的同频子 载波 干扰 增大 ，特 别是小 区边缘用户 的性 能会急剧 恶化 。如何 抑制 ＴＤ—ＬＴＥ系 统小 区间干扰 、提高系统 边缘 用户吞 吐量 已经成为 近年来 的 研 究 热 点 。
ＬＩＡ０ Ｌｉｎ’．ＧＡ０ Ｑｉａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉＨａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｆｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｆｉｘｅｄ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ａｄｊｕｓｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａ ｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ
提 高 边 缘 吞 吐 量 的 动 态 软 频 率 复 用 算 法
廖 林 。，高 强
（北） （ 通信作者电子邮箱 ｌｉａｏｌｉｎ９５９＠１２６．ｃｏｒｎ）
摘 要 ：对 于已有 固定软频率复用算法无法根据相邻 小区边缘 用 户的分布动 态地调整频 率 资源分配导 致边缘 用 户吞 吐量下降的 问题 ，提 出了一种动态软频 率复 用算法。该 算法 能够根据 相邻 小 区边缘 用 户的分布 ，动 态地调 整频 率 资 源 的 分 配 ，从 而使 边缘 用 户 较 多 小 区的 边 缘 用 户 分 配 更 多的 频 率 资 源 ，边 缘 用 户 较 少 小 区 的 边 缘 用 户 分 配 较 少 的频 率资源。仿真结果表明 ，同已有的 固定软频 率复 用算法相 比 ，在 相邻 小区边缘 用户分布 均 匀时 ，动 态软 频率复 用 算法能够在总吞吐量 下降 ２％ 的同时将 边缘吞 吐量提 升 １２．５％ ；在相邻 小区边缘 用户分布不均 时，动态软频率复 用算 法能够在 总吞吐量 下降 ３％的 同时将边缘吞 吐量提 升 ２５％。 因此动 态软频 率复用算法能够有效地解 决相邻 小区边缘 用 户 分 布 不 均 时边 缘 用 户吞 吐 量 下 降 问题 。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
计算机应 用，２０１６，３６（ｓ１）：１６—１９
ＩＳＳＮ １００１．９０８１ ＣＯＤＥＮ ＪＹＩＩＤＵ
２０１６．．０６．．１０
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｃａ．ｃｎ
文章编号 ：１００１—９０８１（２０１６）Ｓ１—００１６—０４
关 键 词 ：软 频 率 复 用 ；用 户 分 类 ；动 态分 配 ；边 缘 吞 吐 量 ；总 吞 吐 量 中图 分 类 号 ：ＴＮ９２９．５ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｄｙｎａｍ ｉｃ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｃｅｌｌ－ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ—ｃｅｌｌ，ｗｈｉｃｈ ｌｅｄ ｔｏ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｃｅｌｌ－ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ， ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ａｌｌｏｃａｔｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｄｙｎａｍ ｉｃａｌｌｙ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ， ＳＯ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｃｅｌｌ－ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｌｌｏｃａｔｅｄ ｍｏｒｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒ￣ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｗｉｔｈ ｌｅｓｓ ｃｅｌ１．ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｌｌｏｃａｔｅｄ ｌｅｓｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｃｅｌ１．ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｆｉｘｅｄ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ， ｗｈｅｎ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｌｌｓ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅ ｅｖｅｎｌｙ， ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｂｙ １２．５％ ｗｉｔｈ ２％ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ａｎｄ ｗｈｅｎ ｃｅｌｌ·ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｌｌｓ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅ ｕｎｅｖｅｎｌｙ． ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｂｙ ２５％ ｗｉｔｈ ３％ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ．Ｓｏ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｗｈｅｎ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒ ｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ－ｃｅｌｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ ｕｎｅｖｅｎｌｙ．
０ 引 言
分 时 长 期 演 进 （Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＴＤ— ＬＴＥ）系 统 在 下 行 信 道 上 采 用 正 交 频 分 复 用 （Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＦＤＭ ）技 术 ，小 区 内 用 户 间 没 有 干 扰 Ｊ，影 响 系统 性 能 的 主要 因 素 是 相 邻 小 区 用 户 间 干 扰。相邻小 区间采用全 频率复 用方 案 ，充 分地利 用 了系统 的 可用频率资源 ，但使 得相邻小 区间 的同频子 载波 干扰 增大 ，特 别是小 区边缘用户 的性 能会急剧 恶化 。如何 抑制 ＴＤ—ＬＴＥ系 统小 区间干扰 、提高系统 边缘 用户吞 吐量 已经成为 近年来 的 研 究 热 点 。
ＬＩＡ０ Ｌｉｎ’．ＧＡ０ Ｑｉａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉＨａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｆｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｆｉｘｅｄ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ａｄｊｕｓｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａ ｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ
提 高 边 缘 吞 吐 量 的 动 态 软 频 率 复 用 算 法
廖 林 。，高 强
（北） （ 通信作者电子邮箱 ｌｉａｏｌｉｎ９５９＠１２６．ｃｏｒｎ）
摘 要 ：对 于已有 固定软频率复用算法无法根据相邻 小区边缘 用 户的分布动 态地调整频 率 资源分配导 致边缘 用 户吞 吐量下降的 问题 ，提 出了一种动态软频 率复 用算法。该 算法 能够根据 相邻 小 区边缘 用 户的分布 ，动 态地调 整频 率 资 源 的 分 配 ，从 而使 边缘 用 户 较 多 小 区的 边 缘 用 户 分 配 更 多的 频 率 资 源 ，边 缘 用 户 较 少 小 区 的 边 缘 用 户 分 配 较 少 的频 率资源。仿真结果表明 ，同已有的 固定软频 率复 用算法相 比 ，在 相邻 小区边缘 用户分布 均 匀时 ，动 态软 频率复 用 算法能够在总吞吐量 下降 ２％ 的同时将 边缘吞 吐量提 升 １２．５％ ；在相邻 小区边缘 用户分布不均 时，动态软频率复 用算 法能够在 总吞吐量 下降 ３％的 同时将边缘吞 吐量提 升 ２５％。 因此动 态软频 率复用算法能够有效地解 决相邻 小区边缘 用 户 分 布 不 均 时边 缘 用 户吞 吐 量 下 降 问题 。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
计算机应 用，２０１６，３６（ｓ１）：１６—１９
ＩＳＳＮ １００１．９０８１ ＣＯＤＥＮ ＪＹＩＩＤＵ
２０１６．．０６．．１０
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｃａ．ｃｎ
文章编号 ：１００１—９０８１（２０１６）Ｓ１—００１６—０４
关 键 词 ：软 频 率 复 用 ；用 户 分 类 ；动 态分 配 ；边 缘 吞 吐 量 ；总 吞 吐 量 中图 分 类 号 ：ＴＮ９２９．５ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｄｙｎａｍ ｉｃ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｃｅｌｌ－ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ—ｃｅｌｌ，ｗｈｉｃｈ ｌｅｄ ｔｏ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｃｅｌｌ－ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ， ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ａｌｌｏｃａｔｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｄｙｎａｍ ｉｃａｌｌｙ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ， ＳＯ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｃｅｌｌ－ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｌｌｏｃａｔｅｄ ｍｏｒｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒ￣ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｗｉｔｈ ｌｅｓｓ ｃｅｌ１．ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｌｌｏｃａｔｅｄ ｌｅｓｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｃｅｌ１．ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｆｉｘｅｄ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ， ｗｈｅｎ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｌｌｓ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅ ｅｖｅｎｌｙ， ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｂｙ １２．５％ ｗｉｔｈ ２％ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ａｎｄ ｗｈｅｎ ｃｅｌｌ·ｅｄｇｅ ｕｓｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｌｌｓ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅ ｕｎｅｖｅｎｌｙ． ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｂｙ ２５％ ｗｉｔｈ ３％ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ．Ｓｏ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｏｆｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｕｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｗｈｅｎ ｃｅｌｌ—ｅｄｇｅ ｕｓｅｒ ｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒ－ｃｅｌｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ ｕｎｅｖｅｎｌｙ．