CN107682870A - Lte频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法，主要解决现有技术中LTE频率复用的用户类型划分不准确，频率复用性能差的问题。其实现步骤为：(1)划分LTE扇区的频带；(2)划分LTE扇区的位置区域；(3)配置参数；(4)用户UE发送上行随机接入前缀PRACH Preamble；(5)服务扇区计算用户UE的PRACH Preamble上行传播时间t₀(k)；(6)利用上行传播时间t₀(k)的大小进行用户类型初次判断；(7)动态更新业务传输过程中的用户UE类别；(8)服务扇区分配宽带资源。本发明提高了频率复用中的边缘用户和中心用户划分精确度，提升了LTE频率复用的性能。

Description

LTE频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种LTE频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法，可用于LTE系统干扰协调中部分频率复用FFR(Fractional frequency reuse)和软频率复用SFR(Soft Frequency Reuse)的用户分类，提升LTE频率复用的性能。

背景技术

随着智能手机用户的快速增长，对移动数据流量的需求也在日益增加，LTE作为新一代的移动通信网络，采用OFDM-MIMO技术能够极大满足日益增长的移动数据流量需求，同时移动通信运营商为了最大限度地利用极其匮乏的频谱资源来满足用户移动流量需求，对LTE的蜂窝小区组网方式趋向于复用因子为1的组网模式。但在此种组网模式下，来自邻小区(相邻扇区)的强烈干扰会造成小区边缘用户性能的急剧下降，为解决这一干扰问题，通常采用如部分频率复用FFR技术或软频率复用SFR技术。部分频率复用FFR中心用户的信号与干扰加噪声比SINR(简称信干燥比)较高，其采用频率复用因子为1的组网方式能够最大化频谱利用率，进而提高其频谱效率，同时对于边缘用户而言，强烈的干扰导致其SINR较低，性能恶化非常明显，采用频率复用因子为3的组网模式能够明显改善其SINR，以最终达到提高边缘用户频谱效率的目的。软频率复用SFR也提供了一种有效的干扰协调方法，在软频率复用中，根据用户与所连接基站之间的距离，将其分为中心用户和边缘用户，相应地整个系统的可用频率被分为中心频段和边缘频段，且边缘频段固定为整个可用频段的1/3；为了减少小区边缘用户所受到的干扰，边缘频段通常设置比中心频段高的发射功率；边缘用户只能使用边缘频段，而中心用户既可以使用中心频段又可以使用边缘频段。

部分频率复用FFR和软频率复用SFR都属于频率复用。影响频率复用性能的关键因素为边缘用户和中心用户的划分，在文献【He J,Cheng W,Tang Z,et al.“AnalyticalEvaluation of Higher Order Sectorization,Frequency Reuse,and UserClassification Methods in OFDMA Networks[J]”.IEEE Transactions on WirelessCommunications,2016,15(12):8209-8222.】中有指出频率复用常用的三种用户类型划分方法：1)基于用户UE到服务扇区距离的划分方法，简写为UC-Dist；2)基于用户UE接收到服务扇区信号强度的划分方法，简写为UC-RSS；3)基于用户UE频谱效率的划分方法，简写为UC-Spe。采用UC-Dist的一个较大困难是用户UE位置的获得，并且在使用定向天线的LTE系统中使得频率复用性能下降；针对UC-RSS方法，单纯利用接收信号强度进行用户划分，导致位于服务小区中心的用户UE，由于位于建筑物而内存在严重的阴影效应，导致接收信号强度低，然而，在高楼林立的现代化都市这样的用户UE属于不容忽视的一个数量，将其划为边缘用户又会导致频率复用性能下降；在UC-Spe方法中，尝试为用户分配中心用户的资源或者边缘用户的资源，需要判断哪种情况可达到最大的频谱效率，该方法需要很大的计算量，并且只能采用集中式的调度方式，属于较为理想的一种方式，在工程实现过程中存在很大的约束。

专利号为200910236032.0的一种确定用户终端的位置信息的方法、系统和装置提出了一种在LTE系统中确定用户UE位置的方法，该方法对CELL ID+TA+AOA定位方法进行优化。其考虑时间提前量TA(Timing Advance)更新不及时的场景，根据收到的来自用户终端的上行信号、测量时间偏差和确定定时提前命令TAC值，在定位时间没有到达时，将所述TAC值发送给用户终端，在定位时间到达时，根据测量的时间偏差和确定的TAC值，确定定时提前量TA，根据确定的TA，确定所述用户终端的位置信息，所述时间偏差等于上行信号实际到达时刻和期望到达时刻之差。用户UE离LTE服务扇区有一定的距离，由于上行无线电波从用户UE(i)发出到达LTE服务扇区需要一定的时间t(i)，为了实现上行同步，用户UE(i)提前时间t(i)发送上行信号，这个t(i)就是该用户的时间提前量TA，用户UE(i)到LTE服务扇区之间的距离d(i)与时间提前量TA对应的t(i)之间的关系为TA＝t(i)＝d(i)/c，其中c为光速，c＝3.0x 10⁸米/秒。因此LTE服务扇区得到用户UE上报的上行发射信号的TA，用户UE就处于以LTE服务扇区为圆心、距离为TA半径的圆周上。因此根据用户UE的TA进行距离计算，准确度较高，但是波到达角度AOA(Angel Of Arrival)的计算与LTE服务扇区上行接收天线数目、LTE服务扇区对应芯片的计算精度以及用户UE与LTE服务扇区之间是否存在直射径LOS(line of sight)有关，因此，尤其在多径丰富的城区环境，即缺乏直射径LOS或LTE服务扇区上行接收天线数目不够多的条件下，计算出的波到达角度AOA精度不高，并不能直接用于LTE频率复用中的用户类型划分，不能达到提升LTE频率复用性能的目的。

发明内容

本发明目的在于针对以上现有技术的不足，提供一种LTE频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法，在不引入新的无线信息开销的前提下，综合利用用户UE的上行时间调整量TA、信干燥比SINR、上行接收信号强度UL_RSSI以及上行接收干扰强度IN多种参数中的一种或几种，较为准确地对LTE扇区内用户进行分类，提升LTE系统频率复用中的中心用户与边缘用户划分精确度，从而提高LTE频率复用的性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)划分LTE扇区的频带：

通过网络规划对采用同频组网的LTE系统中每个扇区的频带进行划分，将其分为边缘频带和中心频带；

(2)划分LTE扇区的位置区域：

以LTE系统中扇区所属的eNodeB基站位置为圆心，对LTE扇区所覆盖的区域按照距离该圆心的远近，用不同的半径画弧，将每个LTE扇区所覆盖的区域分割成五个不同的区域，距离该圆心由近到远依次为：第一区域，第二区域，第三区域，第四区域和第五区域；

(3)配置参数：

配置第一时间门限t_{th_1}、第二时间门限t_{th_2}、第三时间门限t_{th_3}、第四时间门限t_{th_4}分别为位于第一区域、第二区域、第三区域、第四区域内最远用户UE发射的上行信号到达当前服务扇区所用时间；

配置第一信干燥比门限SINR_{th_1}为由中心用户判为边缘用户的信噪比参考门限，第二信干燥比门限SINR_{th_2}为由边缘用户判为中心用户的信干噪比参考门限；

配置上行接收信号强度第一门限UL_RSSI_{th_1}与上行接收信号强度第二门限UL_RSSI_{th_2}作为判断第二区域内用户UE类型的上行接收信号强度参考门限；

配置上行接收干扰强度第一门限UL_INSSI_{th_1}与上行接收干扰强度第二门限UL_INSSI_{th_2}作为判断第三区域、第四区域内用户UE类型的上行接收干扰强度参考门限；

(4)用户UE发送上行随机接入前缀PRACH Preamble：

用户UE请求接入网络，发送上行随机接入前缀PRACH Preamble进行初始入网，进一步发送业务传输请求；

(5)服务扇区计算用户UE的PRACH Preamble上行传播时间t₀(k)：

服务扇区保存每个到服务扇区距离为d(k)的用户UE(k)发送PRACH Preamble进行上行时间同步的时间调整量TA_Preamble(k)，并将TA_Preamble(k)转化为用户UE(k)对应的上行传播时间t₀(k)，其计算公式如下：

t₀(k)＝1/2(TA_Preamble(k))；

(6)利用上行传播时间t₀(k)的大小进行用户类型初次判断：

若t₀(k)≥t_{th_3}或t₀(k)≤t_{th_1}，则新接入用户为边缘用户，之后对用户UE(k)的资源调度采用边缘频带；

若t_{th_1}<t₀(k)<t_{th_3}，则新接入用户为中心用户，之后对用户UE(k)的资源调度采用中心频带；

(7)动态更新业务传输过程中的用户UE类别：

(7a)计算用户UE发送的上行信号从该用户到服务扇区的传播时间t：

其中，n为用户UE(k)随机接入过程完成后，服务扇区向用户UE(k)成功发送时间调整命令TAC的次数，Δt(i)为TAC(i)携带信息中对应的上行时间调整量，TAC(i)为第i次发送的TAC；

(7b)计算t_{th_1}<t≦t_{th_2}范围内用户UE的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一信干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE，测量其与当前服务扇区共eNodeB基站的第一邻区、第二邻区上行信号接收强度UL_RSSI(1,k)、UL_RSSI(2,k)，再选取其中较大的一个上行信号接收强度作为最大上行信号接收强度UL_RSSI(k)：

UL_RSSI(k)＝max{UL_RSSI(1,k),UL_RSSI(2,k)}，

根据UL_RSSI(k)判定用户UE与第一邻区、第二邻区的位置关系；

(7c)计算t_{th_2}<t<t_{th_4}范围内用户UE的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一信干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE，服务扇区测量其上行资源上的干扰IN(k)；

(7d)更新利用中心频带资源进行业务传输的UE类型，将满足下列条件其中之一的中心用户UE划分为边缘用户：

1)t≥t_{th_4}，

2)t≦t_{th_1}，

3)t_{th_1}<t≦t_{th_2}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，UL_RSSI(k)≥UL_RSSI _{th_1}，

4)t_{th_2}<t<t_{th_4}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，IN(k)≥UL_INSSI _{th_1}；

(7e)更新利用边缘频带资源进行信息传输的UE类型，将满足下列条件之一的边缘用户UE划分为中心用户：

a)t_{th_1}<t≦t_{th_2}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且UL_RSSI(k)≦UL_RSSI _{th_2}，

b)t_{th_2}<t<t_{th_4}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且IN(k)≦UL_INSSI _{th_2}；

(8)服务扇区分配宽带资源：

服务扇区为用户UE分配宽带资源，对标示为边缘用户的UE采用边缘带宽资源进行业务传输，对标示为中心用户的UE采用中心带宽资源进行业务传输。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

第一，本发明服务扇区利用用户UE发送的上行信号到达服务扇区传播时间t的不同，将服务扇区所覆盖的区域划分成五个互不重叠的区域，综合利用当前服务用户UE的累积TA信息、信干燥比、共站相邻扇区检测到的接收信号强度以及服务用户UE的干扰信号强度，在不同区域采用不同的用户分类方案，在不增加新的系统开销前提下，提高LTE系统频率复用技术中的中心用户和边缘用户划分精度，进而提升频率复用性能。

第二，本发明在用户UE的随机接入过程中，利用服务扇区向随机接入用户UE发送的首次上行时间调整技术中的TA，转换得出该用户的上行信号传播时间t₀(k)，根据其大小对用户UE的类型在其随机接入过程中进行初判断，方法简单、耗时短且判决快，不影响随机接入过程的正常进行，从而提高LTE随机接入过程中信息传输的准确性，提升了接入成功率；

附图说明

图1(a)为部分频率复用FFR的频率配置示意图；

图1(b)为软频率复用SFR的频率配置示意图；

图2为本发明频率复用中的扇区划分示意图；

图3为本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明进行详细描述：

参照图3，本发明的LTE频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法，其具体实现步骤如下：

步骤1，划分LTE扇区的频带：

通过网络规划对采用同频组网的LTE系统中每个扇区的频带进行划分，将其分为边缘频带和中心频带，其中相邻小区的边缘频带采用的不同的频点，从而提升位于小区边缘的用户UE业务性能。

步骤2，划分LTE扇区的位置区域

以LTE系统中扇区所属的eNodeB基站位置为圆心，对LTE扇区所覆盖的区域按照距离该圆心的远近，用不同的半径画弧，将每个LTE扇区所覆盖的区域分割成五个不同的区域，距离该圆心由近到远依次为：第一区域，第二区域，第三区域，第四区域和第五区域；其中，第一区域为距离eNodeB基站最近的扇区边缘区域，主要的干扰邻区为与当前扇区共eNodeB基站的相邻扇区；第二区域、第三区域和第四区域，其每个区域中既包括扇区的边缘区域也包括扇区的中心区域，其中第二区域中边缘区域主要干扰邻区为与当前扇区共eNodeB基站的相邻扇区，第二区域的边缘与当前服务扇区共eNodeB基站的相邻扇区的边界相接，第三区域、第四区域中边缘区域主要干扰邻区为与当前扇区不共eNodeB基站的相邻扇区；第五区域为距离eNodeB基站最远的扇区边缘区域，其主要干扰邻区为与当前扇区不共eNodeB基站的相邻扇区。

步骤3，配置参数：

配置第一时间门限t_{th_1}、第二时间门限t_{th_2}、第三时间门限t_{th_3}、第四时间门限t_{th_4}分别为位于第一区域、第二区域、第三区域、第四区域内最远用户UE发射的上行信号到达当前服务扇区所用时间；

配置第一信干燥比门限SINR_{th_1}为由中心用户判为边缘用户的信噪比参考门限，第二信干燥比门限SINR_{th_2}为由边缘用户判为中心用户的信干噪比参考门限；

配置上行接收信号强度第一门限UL_RSSI_{th_1}与上行接收信号强度第二门限UL_RSSI_{th_2}作为判断第二区域内用户UE类型的上行接收信号强度参考门限；上行接收信号强度第一门限UL_RSSI_{th_1}用于将位于第二区域内的用户UE由中心用户判为边缘用户时，上行接收信号强度第二门限UL_RSSI_{th_2}用于将位于第二区域内的用户UE由边缘用户判为中心用户。

配置上行接收干扰强度第一门限UL_INSSI_{th_1}与上行接收干扰强度第二门限UL_INSSI_{th_2}作为判断第三区域、第四区域内用户UE类型的上行接收干扰强度参考门限；上行接收干扰强度第一门限UL_INSSI_{th_1}用于将第三区域和第四区域内用户UE由中心用户判为边缘用户，上行接收干扰强度第二门限UL_INSSI_{th_2}用于将第三区域和第四区域内用户UE由边缘用户判为中心用户。

步骤4，用户UE发送上行随机接入前缀PRACH Preamble：

用户UE请求接入网络，发送上行随机接入前缀PRACH Preamble进行初始入网，进一步发送业务传输请求；

步骤5，服务扇区计算用户UE的PRACH Preamble上行传播时间t₀(k)：

服务扇区保存每个到服务扇区距离为d(k)的用户UE(k)发送PRACH Preamble进行上行时间同步的时间调整量TA_Preamble(k)，并将TA_Preamble(k)转化为用户UE(k)对应的上行传播时间t₀(k)，其计算公式如下：

t₀(k)＝1/2(TA_Preamble(k))；

步骤6，利用上行传播时间t₀(k)的大小进行用户类型初次判断：

若t₀(k)≥t_{th_3}或t₀(k)≤t_{th_1}，则新接入用户为边缘用户，之后对用户UE(k)的资源调度采用边缘频带；

若t_{th_1}<t₀(k)<t_{th_3}，则新接入用户为中心用户，之后对用户UE(k)的资源调度采用中心频带；

对随机接入过程中的用户进行简单的粗判决，判决方法简单、耗时短、判决快，不会因为引入用户类别判决方法而影响随机接入过程。

步骤7，动态更新业务传输过程中的用户UE类别：

(7a)计算用户UE发送的上行信号从该用户到服务扇区的传播时间t：

其中，n为用户UE(k)随机接入过程完成后，服务扇区向用户UE(k)成功发送时间调整命令TAC的次数，Δt(i)为TAC(i)携带信息中对应的上行时间调整量，TAC(i)为第i次发送的TAC；

(7b)计算t_{th_1}<t≦t_{th_2}范围内用户UE的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一信干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE，测量其与服务扇区共eNodeB基站的第一邻区、第二邻区上行信号接收强度UL_RSSI(1,k)、UL_RSSI(2,k)，再选取其中较大的一个上行信号接收强度作为最大上行信号接收强度UL_RSSI(k)：

UL_RSSI(k)＝max{UL_RSSI(1,k),UL_RSSI(2,k)}；

根据UL_RSSI(k)判定用户UE与第一邻区、第二邻区的位置关系如下：

若UL_RSSI(k)＝UL_RSSI(1,k)，则用户UE位于服务扇区中的边缘位置且与当前服务扇区共eNodeB基站的第一邻区边缘位置相邻；

若UL_RSSI(k)＝UL_RSSI(2,k)，则用户UE位于服务扇区中的边缘位置且与当前服务扇区共eNodeB基站的第二邻区边缘位置相邻；

精确的用户位置判断，在调度过程中，有助于对干扰进行有效控制，进而提升系统性能。通过测量共eNodeB基站的邻区上行信号接收强度UL_RSSI，用以表征用户UE对共eNodeB基站邻区的干扰强度；在t_{th_1}<t(k)≦t_{th_2}约束下，采用UL_RSSI信息与信干燥比SINR联合对用户类别的判断，能够避免把处于深衰落中的中心区域内用户误判为边缘用户，从而导致频谱效率降低的问题，能够准确判断出用户UE类别；对于城区场景下，类似的用户数量很多，因此本发明对用户类别的判断能够提升频率复用的性能。

(7c)计算tth_2<t<tth_4范围内用户UE的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一信干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE，服务扇区测量其上行资源上的干扰IN(k)；t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}的用户位于第三区域和第四区域，在该区域内的边缘用户，其干扰主要来源于与服务扇区非共eNodeB基站的邻区，因此无法在与服务扇区非共eNodeB基站的邻区测得本小区的用户上行信号接收强度UL_RSSI，从而采用服务扇区测量用户上行资源上的干扰信号强度IN来代替，在t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}约束下，利用上行资源上的干扰信号强度IN与信干燥比SINR联合对用户UE的类别进行判断，同样能准确地判断出用户UE类别。

(7d)更新利用中心频带资源进行业务传输的UE类型，将满足下列条件其中之一的中心用户UE划分为边缘用户：

1)t≥t_{th_4}，

2)t≦t_{th_1}，

3)t_{th_1}<t≦t_{th_2}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，UL_RSSI(k)≥UL_RSSI_{th_1}，

4)t_{th_2}<t<t_{th_4}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，IN(k)≥UL_INSSI_{th_1}；

(7e)更新利用边缘频带资源进行信息传输的UE类型，将满足下列条件之一的边缘用户UE划分为中心用户：

a)t_{th_1}<t≦t_{th_2}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且UL_RSSI(k)≦UL_RSSI_{th_2}，

b)t_{th_2}<t<t_{th_4}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且IN(k)≦UL_INSSI_{th_2}；

步骤8，服务扇区分配宽带资源：

服务扇区为用户UE分配宽带资源，对标示为边缘用户的UE采用边缘带宽资源进行业务传输，对标示为中心用户的UE采用中心带宽资源进行业务传输。

本发明方法适用于一个eNodeB基站包含多个LTE扇区，不同LTE扇区间采用同频组网，LTE扇区采用有向天线进行上下行业务的接收和发射。

参照图1、图2，下面以一个eNodeB基站配置三个LTE扇区为例对本发明的技术方案做进一步描述：

(一)通过网络规划对采用同频组网的LTE系统中的每个扇区的频带进行划分，将其分为边缘频带和中心频带，其中相邻小区的边缘频带采用的不同的频点；参照图1(a)，以部分频率复用FFR技术为例，假设LTE扇区系统带宽20MHz，其中心带宽为8MHz，剩余12MHz平均分成三分，其中每个LTE扇区的边缘带宽为4MHz；参照图1(b)，以软频率复用SFR技术为例，假设LTE扇区系统带宽20MHz，LTE扇区边缘带宽为6MHz，但相邻小区所使用的6MHz互不相同，中心带宽为剩余14MHz。

(二)参照图2，以LTE系统中扇区所属的eNodeB基站位置为圆心，按照不同的半径画弧，把每个LTE扇区分割成五个不同的区域，由近到远依次为，第一区域，第二区域，第三区域，第四区域和第五区域；LTE扇区覆盖区域为正六边形区域A，设其边长500m；与正六边形区域A同心的小正六边形区域B表示该扇区的中心用户所在的位置区域，位于小正六边形外围的区域C表示该扇区的边缘用户所在的位置区域；每个区域的边缘距离LTE扇区所属的eNodeB基站最远距离分别为：D₀＝100m，D₁＝500m，D₂＝781m，D₃＝900m，D₄＝1000m；其中第一区域特点为全部为距离eNodeB基站最近的扇区的边缘区域，主要的干扰邻区为与当前扇区共eNodeB基站的相邻扇区；第二区域与第一区域相邻，第二区域既包括扇区的边缘区域，也包括扇区的中心区域，其中的扇区的边缘区域主要干扰邻区为与当前扇区共eNodeB基站的相邻扇区；第三区域与第二区域相邻，第三区域既包括扇区的边缘区域，也包括扇区的中心区域，其中的扇区的边缘区域主要干扰邻区为与当前扇区不共eNodeB基站的相邻扇区；第四区域与第三区域相邻，第四区域既包括扇区的边缘区域，也包括扇区的中心区域，其中的扇区的边缘区域主要干扰邻区为与当前扇区不共eNodeB基站的相邻扇区；第五区域为距离服务扇区最远的边缘区域，扇区的边缘区域主要干扰邻区为与当前扇区不共eNodeB基站的相邻扇区。

(三)配置参数：配置第一时间门限t_{th_1}＝D₀/c＝100/3*10⁸＝0.33us、第二时间门限t_{th_2}＝D₁/c＝500/3*10⁸＝1.67us、第三时间门限t_{th_3}＝D₂/c＝781/3*10⁸＝2.6us和第四时间门限t_{th_4}＝D₃/c＝900/3*10⁸＝3.0us；第一信干燥比门限SINR_{th_1}＝2dB，第二信干燥比门限SINR_{th_2}＝2.5dB，上行接收信号强度第一门限UL_RSSI_{th_1}＝-120dBm/RE，其中RE(Resource Element)为LTE系统最小的资源块，上行接收信号强度第二门限UL_RSSI_{th_2}＝-135dBm/RE，上行接收干扰强度第一门限UL_INSSI_{th_1}＝-130dBm/RE；上行接收干扰强度第二门限UL_INSSI_{th_2}＝-125dBm/RE。

(四)对通过发起上行随机接入前缀PRACH Preamble初始入网而进行数据传输的用户UE进行如下划分：

(4.1)服务扇区保存每个到服务扇区距离为d(k)的用户UE(k)发送PRACHPreamble进行上行时间同步的时间调整量TA_Preamble(k)，并将TA_Preamble(k)转化为用户UE(k)对应的上行传播时间t₀(k)，其计算公式如下：

t₀(k)＝1/2(TA_Preamble(k))；

(4.2)利用上行传播时间t₀(k)的大小对用户UE(k)的类型进行初次判决：

如果t₀(k)不小于第三时间门限t_{th_2}或者不大于第一时间门限t_{th_1}，即：t₀(k)≥t_{th_3}，或者t₀(k)≦t_{th_1}，则将该新接入用户UE(k)判为边缘用户，如图2中第一区域内的用户a、第四区域内的用户f和用户g、第五区域内的用户h在随机接入过程中被判为边缘用户；对于位于第四区域内的用户从图2可以看出，大部分为边缘用户区域，在随机接入过程中进行粗略判决，对该区域用户在随机接入后续过程中采用边缘频带发送信息，能够提高随机接入过程的成功率，因此被判为边缘用户UE(k)资源调度均采用边缘频带；服务扇区对应于用户UE(k)发送上行随机接入前缀PRACH Preamble进行回应的Msg2时，在Msg2中对应的上行授权中携带的发送Msg3的资源采用上行的边缘频带，并且在发送Msg2时，服务扇区为Msg2分配下行边缘频带进行传输，保证Msg2和Msg3信息传输的可靠性；

如果t₀(k)大于第一时间门限t_{th_1}且小于第三时间门限t_{th_3}，则将该新接入用户UE(k)判为中心用户，后续对该部分用户UE(k)的资源调度均采用中心频带，在随机接入过程中，判为中心用户的区域为位于第二区域和第三区域的用户，从图2中可以看出第二区域和第三区域中大部分为中心用户区域，边缘用户区域面积较小，因此在随机接入过程中都判为中心用户，采用中心频带资源调度，虽然对位于第二区域和第三区域中的边缘用户产生影响，但由于这两个区域内的边缘用户距离服务扇区较近，因此影响在可接受范围内。

(五)动态更新业务传输过程中的用户UE类别，从而对数据传输过程中的用户类别实现动态维护；计算用户UE发送的上行信号从该用户到服务扇区的传播时间t：

其中，n为用户UE(k)随机接入过程完成后，服务扇区向用户UE(k)成功发送时间调整命令TAC的次数，Δt(i)为TAC(i)携带信息中对应的上行时间调整量，TAC(i)为第i次发送的TAC，TAC(i)携带信息中指示本次时间调整为提前调整，则Δt(i)为正，TAC(i)携带信息中指示本次时间调整为滞后调整，则Δt(i)为正；

(5.1)对t_{th_1}<t(k)≦t_{th_2}的用户UE(k)，这些用户位于第二区域，该区域的特点是大部分为中心区域，小部分的边缘区域，同时位于第二区域内的边缘区域位置内的用户主要的干扰来源和干扰对象为共eNodeB基站的邻区。计算用户UE(k)的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE(k)，服务扇区通知与其共eNodeB基站的其它两个邻区分别测量该用户UE(k)的上行信号的信号接收强度UL_RSSI(1,k)和UL_RSSI(2,k)，选取其中的最大者，即：UL_RSSI(k)＝max{UL_RSSI(1,k),UL_RSSI(2,k)}；由于共eNodeB基站的邻区在不增加开销的情况下很容易获取服务扇区的扰码信息，对应用户的上行资源分配信息以及对应用户的信息，共eNodeB基站的邻区测量UL_RSSI(k)表征用户UE(k)对共eNodeB基站的邻区的干扰强度。在t_{th_1}<t(k)≦t_{th_2}约束下，采用UL_RSSI(k)信息与信干燥比SINR(k)联合对用户类别的判断，能够避免把处于深衰落中的中心区域内的用户误判为边缘用户，进而降低了频谱效率。如图2中位于建筑物内的用户m，由于建筑物的穿透损耗和阴影衰落，导致SINR(m)低于第一干燥比门限SINR_{th_1}，但共eNodeB基站的邻区测量UL_RSSI(m)同样很低，从图中分配给用户m中心带宽资源有利于网络性能提升。采用本发明，在t_{th_1}<t(k)≦t_{th_2}约束下，采用UL_RSSI(N,m)信息与信干燥比SINR(m)联合对用户m类别的判断，就能准确地判为中心用户；对于城区场景下，类似的用户数量很多，因此本发明对用户类别的判断能够提升频率复用性能。

(5.2)对t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}的用户UE(k)，计算用户UE(k)的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE(k)，服务扇区测量其上行资源上的干扰信号强度IN(k)。t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}的用户位于第三区域和第四区域，位于该区域的边缘用户干扰主要来源为与服务扇区非共eNodeB基站的邻区，因此无法在与服务扇区非共eNodeB基站的邻区测得本小区的用户信号强度，因此采用服务扇区测量用户的上行资源上的干扰信号强度IN(k)进行代替。在t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}约束下，采用UL_RSSI(N,k)信息与信干燥比SINR(k)联合对用户k类别的判断，同样能准确地判为中心用户。

(5.3)对利用中心用户资源进行信息传输的UE(k)进行类型更新：满足下列条件其中之一的划分为边缘用户：

(1)t(k)≥t_{th_4}，

(2)t(k)≦t_{th_1}，

(3)t_{th_1}<t(k)≦t_{th_2}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，且UL_RSSI(N,k)≥UL_RSSI_{th_1}，

(4)t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，且IN(k)≥UL_INSSI_{th_1}；

(5.4)对利用边缘用户资源进行信息传输的UE(k)的进行类型更新：满足下列条件的划分为中心用户：

(1)t_{th_1}<t(k)≦t_{th_2}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且UL_RSSI(N,k)≦UL_RSSI_{th_2}，

(2)t_{th_2}<t(k)<t_{th_4}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且IN(k)≦UL_INSSI_{th_2}；

(六)服务扇区对标示为边缘用户的UE采用边缘带宽资源进行业务传输，对标示为中心用户的UE采用中心带宽资源进行业务传输。

以上描述仅是本发明的一个具体实例，并未构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种LTE频率复用中的边缘用户和中心用户划分方法，包括如下步骤：

(1)划分LTE扇区的频带：

通过网络规划对采用同频组网的LTE系统中每个扇区的频带进行划分，将其分为边缘频带和中心频带；

(2)划分LTE扇区的位置区域：

以LTE系统中扇区所属的eNodeB基站位置为圆心，对LTE扇区所覆盖的区域按照距离该圆心的远近，用不同的半径画弧，将每个LTE扇区所覆盖的区域分割成五个不同的区域，距离该圆心由近到远依次为：第一区域，第二区域，第三区域，第四区域和第五区域；

(3)配置参数：

配置第一时间门限t_{th_1}、第二时间门限t_{th_2}、第三时间门限t_{th_3}、第四时间门限t_{th_4}分别为位于第一区域、第二区域、第三区域、第四区域内最远用户UE发射的上行信号到达当前服务扇区所用时间；

配置第一信干燥比门限SINR_{th_1}为由中心用户判为边缘用户的信噪比参考门限，第二信干燥比门限SINR_{th_2}为由边缘用户判为中心用户的信干噪比参考门限；

配置上行接收信号强度第一门限UL_RSSI_{th_1}与上行接收信号强度第二门限UL_RSSI_{th_2}作为判断第二区域内用户UE类型的上行接收信号强度参考门限；

配置上行接收干扰强度第一门限UL_INSSI_{th_1}与上行接收干扰强度第二门限UL_INSSI_{th_2}作为判断第三区域、第四区域内用户UE类型的上行接收干扰强度参考门限；

(4)用户UE发送上行随机接入前缀PRACH Preamble：

用户UE请求接入网络，发送上行随机接入前缀PRACH Preamble进行初始入网，进一步发送业务传输请求；

(5)服务扇区计算用户UE的PRACH Preamble上行传播时间t₀(k)：

服务扇区保存每个到服务扇区距离为d(k)的用户UE(k)发送PRACH Preamble进行上行时间同步的时间调整量TA_Preamble(k)，并将TA_Preamble(k)转化为用户UE(k)对应的上行传播时间t₀(k)，其计算公式如下：

t₀(k)＝1/2(TA_Preamble(k))；

(6)利用上行传播时间t₀(k)的大小进行用户类型初次判断：

若t₀(k)≥t_{th_3}或t₀(k)≤t_{th_1}，则新接入用户为边缘用户，之后对用户UE(k)的资源调度采用边缘频带；

若t_{th_1}<t₀(k)<t_{th_3}，则新接入用户为中心用户，之后对用户UE(k)的资源调度采用中心频带；

(7)动态更新业务传输过程中的用户UE类别：

(7a)计算用户UE发送的上行信号从该用户到服务扇区的传播时间t：

<mrow> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，n为用户UE(k)随机接入过程完成后，服务扇区向用户UE(k)成功发送时间调整命令TAC的次数，Δt(i)为TAC(i)携带信息中对应的上行时间调整量，TAC(i)为第i次发送的TAC；

(7b)计算t_{th_1}<t≦t_{th_2}范围内用户UE的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一信干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE，测量其与当前服务扇区共eNodeB基站的第一邻区、第二邻区上行信号接收强度UL_RSSI(1,k)、UL_RSSI(2,k)，再选取其中较大的一个上行信号接收强度作为最大上行信号接收强度UL_RSSI(k)：

UL_RSSI(k)＝max{UL_RSSI(1,k),UL_RSSI(2,k)}，

根据UL_RSSI(k)判定用户UE与第一邻区、第二邻区的位置关系；

(7c)计算t_{th_2}<t<t_{th_4}范围内用户UE的信干燥比SINR(k)，并对SINR(k)小于第一信干燥比门限SINR_{th_1}的用户UE，服务扇区测量其上行资源上的干扰IN(k)；

(7d)更新利用中心频带资源进行业务传输的UE类型，将满足下列条件其中之一的中心用户UE划分为边缘用户：

1)t≥t_{th_4}，

2)t≦t_{th_1}，

3)t_{th_1}<t≦t_{th_2}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，UL_RSSI(k)≥UL_RSSI_{th_1}，

4)t_{th_2}<t<t_{th_4}，且SINR(k)≦SINR_{th_1}，IN(k)≥UL_INSSI_{th_1}；

(7e)更新利用边缘频带资源进行信息传输的UE类型，将满足下列条件之一的边缘用户UE划分为中心用户：

a)t_{th_1}<t≦t_{th_2}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且UL_RSSI(k)≦UL_RSSI_{th_2}，

b)t_{th_2}<t<t_{th_4}，且SINR(k)≥SINR_{th_2}，且IN(k)≦UL_INSSI_{th_2}；

(8)服务扇区分配宽带资源：

服务扇区为用户UE分配宽带资源，对标示为边缘用户的UE采用边缘带宽资源进行业务传输，对标示为中心用户的UE采用中心带宽资源进行业务传输。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(1)边缘频带中相邻小区的边缘频带采用不同的频点。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(2)中五个不同的区域，其中第一区域为距离eNodeB基站最近的扇区边缘区域，主要的干扰邻区为与当前服务扇区共eNodeB基站的相邻扇区；第二区域、第三区域和第四区域，其每个区域中既包括扇区的边缘区域也包括扇区的中心区域，其中第二区域中边缘区域主要干扰邻区为与当前服务扇区共eNodeB基站的相邻扇区，第三区域、第四区域中边缘区域主要干扰邻区为与当前服务扇区不共eNodeB基站的相邻扇区；第五区域为距离eNodeB基站最远的扇区边缘区域，其主要干扰邻区为与当前服务扇区不共eNodeB基站的相邻扇区。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(7a)中的上行时间调整量Δt(i)为正值或负值，即：当UE根据TAC(i)携带的信息确定上行定时需要提前时，Δt(i)为正，当UE根据TAC(i)携带的信息确定上行定时需要滞后时，则Δt(i)为负。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(7b)中根据UL_RSSI(k)判定用户UE与第一邻区、第二邻区的位置关系如下：

若UL_RSSI(k)＝UL_RSSI(1,k)，则用户UE位于服务扇区中的边缘位置且与当前服务扇区共eNodeB基站的第一邻区边缘位置相邻；

若UL_RSSI(k)＝UL_RSSI(2,k)，则用户UE位于服务扇区中的边缘位置且与当前服务扇区共eNodeB基站的第二邻区边缘位置相邻。