LTE-A異構網絡中的干擾協(xié)調機制研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網的快速發(fā)展，用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的需求日益增強。在線游戲、視頻通話、高速下載等應用對蜂窩網絡的速率和延遲等性能要求越來越高。另一方面，有統(tǒng)計資料表明未來2/3的電話和90％以上的數(shù)據(jù)業(yè)務是在室內發(fā)生。然而由于信號的穿墻損耗，宏蜂窩網絡很難保證室內用戶的速率需求。因此，3GPP(3rd Generation Partnership Project)組織在LTE(Long Term Evolution) Release10版本中引入

2、了低功率節(jié)點，用于拉近用戶和基站間的距離，從而提升用戶吞吐量。這種在宏蜂窩網絡中疊加低功率節(jié)點的網絡架構被稱為異構網絡(Heterogeneous Networks, HetNets)。
　　為了最大化頻譜利用率，3GPP傾向于采用同頻組網方式。宏基站之間、低功率節(jié)點之間的同層干擾和宏基站與低功率節(jié)點之間的跨層干擾成為了制約異構網絡性能的關鍵因素。相比于傳統(tǒng)宏蜂窩網絡，低功率節(jié)點具有部署隨機、封閉用戶接入、覆蓋增強等技術特點，使得

3、異構網絡的干擾情況尤其復雜。因此，LTE-A異構網絡的小區(qū)間干擾協(xié)調技術對異構網絡具有重要意義。本文以Macro-Femto網絡和Macro-Pico網絡為例，對異構網絡的小區(qū)間干擾協(xié)調技術進行了系統(tǒng)性的研究。主要貢獻和創(chuàng)新點如下:
　　1)研究Macro-Femto異構網絡中的下行干擾問題，提出了一種基于干擾圖的頻域干擾協(xié)調方案。
　　在干擾圖建模中，圖頂點為位于家庭基站干擾區(qū)域內的宏小區(qū)用戶或家庭基站，邊代表干擾關系，權

4、重代表干擾程度。權重根據(jù)區(qū)域平均信道準則確定。將分簇問題建模為圖論中最大K割問題，并提出一個啟發(fā)式算法——基于干擾圖的混合分簇方案(HCIG)來近似求解。HCIG方案能同時減弱Macro-Femto網絡中的三種下行干擾，提高網絡吞吐量。
　　2）研究Macro-Femto異構網絡中的Femto之間的干擾問題，提出了一種基于家庭基站協(xié)作的干擾協(xié)調方案。
　　在3GPP標準中，鄰居家庭基站間存在X2接口，使得家庭基站間的協(xié)作變?yōu)?/p>

5、可能。利用家庭基站間的輔助數(shù)據(jù)傳輸，本文提出一種名為虛切換的協(xié)作機制以消除鄰居家庭基站間的干擾。虛切換的核心思想是將用戶平面和數(shù)據(jù)平面進行分離。當虛切換發(fā)生時，控制信息由原始服務家庭基站承載，而數(shù)據(jù)信息由鄰居干擾基站輔助傳輸。虛切換對用戶和移動管理實體透明，只涉及家庭基站間的控制信令交互。并且信息交互是通過有線X2鏈路，因此該方案開銷低、成功率高。
　　3)研究Macro-Pico異構網絡中的宏基站對Pico用戶的干擾問題，分析基

6、于ABS(Almost Blank Subframe)的時域干擾協(xié)調方案中ABS比例的設置問題。
　　采用覆蓋增強技術時，宏基站會對Pico擴展覆蓋范圍內的用戶造成較強的下行干擾。通常采用基于ABS的時域干擾協(xié)調來消除此類干擾。本文利用泊松點過程網絡模型分析了在采用覆蓋增強技術下的Macro-Pico網絡的性能，得到用戶到服務基站的距離分布、用戶的SIR分布、用戶的平均吞吐量。在此基礎上，分析了在給定覆蓋增強偏置值時ABS比例的合

7、理取值范圍。該工作對實際網絡中覆蓋增強偏置值和ABS比例的設置具有一定的參考意義。
　　4)研究Macro-Pico異構網絡中的覆蓋增強機制對用戶中斷概率的影響，提出一種負載感知的泊松點過程網絡模型。
　　注意到傳統(tǒng)泊松點過程網絡模型沒有考慮基站的實際負載，而只是簡單假設基站滿負載，本文將基站負載和按需資源分配方案加入到傳統(tǒng)泊松點過程模型中，得到更加接近實際情況的負載感知的干擾分析模型。利用該模型分析Macro-Pico網絡

8、中覆蓋增強機制對用戶中斷概率的影響，分析得到在給定覆蓋增強偏置時用戶中斷概率的表達式。
　　5)研究Macro-Pico異構網絡中的宏基站和Pico基站間的干擾問題，提出一種負載自適應的干擾協(xié)調方案。
　　為了使得Pico能夠更好地為熱點用戶提供通信資源，本文提出一種基于熱點區(qū)域的有界覆蓋增強方案來擴大Pico的覆蓋范圍?；谟薪绺采w增強方案，進一步提出了負載自適應的動態(tài)覆蓋控制算法來實現(xiàn)宏基站和Pico基站間的負載均衡，并