异构网络中基于部分频率复用的干扰管理的方式

　中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）12-2734-02
　　伴随着移动通信的迅猛发展，特别是第四代蜂窝移动通信系统理论的提出，以高速率满足日渐增长的数据通信业务对网络的需求已成为通信系统亟待解决的问题之一。但随着通信系统分配的网络频带日益增高，逐渐出现了无线信号损耗大，穿过钢筋混凝土建筑的能力弱等现象，造成了室内信号不良，覆盖不如人意，影响了用户在室内对高速数据业务的体验。因此出现了一种专门解决用户室内信号覆盖不佳问题的的小型化基站——Femtocell。但Femtocell的大规模部署也带来了一系列的问题，例如同一个地理位置部署的多个Femtocell之间存在明显的共道干扰，这一问题已成为广大技术人员及待解决的问题。
　　1 干扰的分类
　　传统蜂窝网络构架的干扰主要为宏小区与相邻基站间的上行链路干扰和下行链路干扰，异构网络中Femtocell是的干扰的情况更加复杂，在传统网络干扰的基础上又新增了几种新的干扰情况：1）相邻家庭基站与附近家庭用户之间产生的上行链路和下行链路干扰；2） 宏小区用户与相邻家庭基站产生的上行链路和下行链路干扰；3）家庭用户与附近宏基站产生的上行链路和下行链路干扰。若小区间相互的干扰问题不能够得到解决，则异构网络中Femtocell相对与传统网络构架的优势就不能很好地发挥出来，这就需要分层网络干扰的管理。
　　2 分层网络干扰管理
　　干扰抑制技术主要分为三大类：干扰随机化；干扰消除；干扰协调/回避。而解决宏基站、Femtocell组成的异构网络中的共道干扰问题，主要有两种方式：频谱资源分配、自适应功率控制。其中主要使用的就是频谱资源分配中的部分频率复用技术。
　　部分频率复用又称分数频率复用，其主要思想是对于宏基站的内圈和外圈所用频率分别进行复用因子为1和1/3的资源划分，使整个网络系统的复用系数介于1到3之间，把这种频率划分方法称为部分频率复用。使用部分频率复用不仅能够得到容量吞吐率和频谱效率间的这种效果，还能够大大的改善小区边缘用户接入网络质量不佳的问题。
　　根据国内外对该技术的性能评估，最佳内外圈面积比为：内外圈使用的频率复用因子分别为1、1/3，所占小区总面积比例为1：4。基于这个评估我们提出了使用部分频率复用技术解决分层网络干扰的问题。
　　3 部分频率复用技术的解决干扰的方案
　　在2G蜂窝网络中，主要考虑频率复用因子为1、1/3两种方案。一般采用复用因子为1/3的方案。其中采用复用因子为1/3的方案的频率划分为：宏小区使用1/3的网络资源，剩下宏小区2/3的频率资源由与其正交的，Femtocell使用。其中，宏小区干扰的主要来源为使用相同频率的附近的宏基站，，Femtocell的层间干扰非常有限，可以近似忽略。选用频率复用因子为1的方案，宏小区和Femtocell共同使用网络的全部频率资源，使得宏小区间的干扰和Femtocell的层间干扰都非常大，都需要考虑。因此我们选择基于部分频率复用的干扰解决方案。
　　3.1 解决方案的描述
　　使用部分频率复用技术解决干扰，把宏小区划分为内圈和外圈并进行了资源的划分，内圈用户使用2/3的资源，剩下1/3的频率资源由与之正交的外圈用户使用。如图1。
　　Femtocell的划分分为两类，如图2，1/3的频率资源由与之正交的宏小区内圈用户使用。部署在宏小区外圈的用户使用与之正交的2/3的频率资源。这样和以避免层间干扰，减少小区间的干扰。
　　3.2 部分频率复用技术解决方案的结果分析
　　我们分别从系统吞吐率、接收信噪比累计分布函数（CDF）这两个性能评价指标对部分频率复用方案进行了评估和仿真分析。
　　3.2.1系统吞吐率分析
　　当把全部300个用户都接入宏基站时，三种方案的吞吐率都相对稳定，且部分频率复用技术的吞吐率介于频率复用因子为1/3和1两种方案之间，其中频率复用因子为1/3的频率利用率最好，部分频率复用技术的利用效率折中。
　　当用户全部接入Femtocell时，系统的性能改善非常明显，吞吐率随着用户接入数目的增多缓慢提高，总体也得到了很大的提升。部分频率复用取得了吞吐率和频谱利用效率之间的折中。
　　3.2.2信噪比CDF分析
　　当接入100个用户时，当用户全部接入宏基站时，频率复用因子为1时，用户的接收信噪比SINR分布情况最差，大量用户小于0dB，因此对于信噪比SINR要求较高的业务其是不能满足的。对于部分频率复用，几乎所有的用户SINR值都大于15dB，说明对于新到条件要求较高时数据业务仍可得到满足。
　　4 结束语
　　本文对宏基站、Femtocell组成的异构网络在频谱资源分配中的干扰问题进行研究，并使用基于部分频率复用的干扰方案有效地解决分层网络的共道干扰问题。该方案对于信道要求较高的数据业务不仅可以做到频谱利用效率和吞吐率的折中，更能满足高质量的数据要求。
　　参考文献：
　　[1] Jia H， Zhang Z， Yu the performance of IEEE 802.16 OFDMAsystem under different frequency reuse and subcarrier permutation patterns[C]. Proc. IEEE . on Commun.（ICC）， 2007.