LTE架构下的Macro-Femtocell网络干扰建模

引用本文

郑岩, 顾学迈, 郭庆, 贾敏, 娄毅. LTE架构下的Macro-Femtocell网络干扰建模. 2015, 45(5): 1636-1641
ZHENG Yan, GU Xue-mai, GUO Qing, JIA Min, LOU Yi. Interference modeling in LTE Macro-Femtocell networks. Journal of Jilin University Engineering and Technology Edition, 2015, 45(5): 1636-1641 复制到剪切板

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LTE架构下的Macro-Femtocell网络干扰建模

郑岩, 顾学迈, 郭庆, 贾敏, 娄毅

哈尔滨工业大学通信技术研究所,哈尔滨 150080

顾学迈(1957-),男,教授,博士生导师.研究方向:卫星移动通信理论与技术,无线数字传输技术.E-mail:guxuemai@hit.edu.cn

作者简介:郑岩(1986-),女,博士研究生.研究方向:地面移动通信系统.E-mail:hit_zhengyan@sina.com

基金:国家自然科学基金项目(61201143)

摘要

为解决宏蜂窝中覆盖毫微微蜂窝(Femtocell)引起的干扰问题,建立了同层干扰和跨层干扰同时存在时的数学模型。利用干扰因子进行干扰定性并划分干扰区域,将整个网络分为同层干扰主导区、跨层干扰主导区和同层跨层均衡区。根据干扰模型设定合理的干扰因子,在不影响Femtocell用户(FUE)性能的条件下,只需单独考虑同层干扰或跨层干扰。研究了3种区域的概率分布,为实际工程中部署毫微微蜂窝等微小基站提供了理论依据,同时降低了频谱分配、功率控制和接入管理等干扰管理策略的复杂度。

关键词: 通信技术; 干扰管理; 干扰定性; 毫微微蜂窝; 同层干扰; 跨层干扰

中图分类号:TN914 文献标志码:A 文章编号:1671-5497(2015)05-1636-06

Interference modeling in LTE Macro-Femtocell networks

ZHENG Yan, GU Xue-mai, GUO Qing, JIA Min, LOU Yi

Communication Research Center,Harbin Institute of Technology,Harbin 150080,China

Abstract

In order to resolve the interference caused by the deployment of Femtocells in Macrocell, a co-tier interference and cross-tier interference coexistent model is proposed. By means of interference factor, the whole interference network is parted into co-tier-dominated, cross-tier-dominated and balanced areas. According to interference model and reasonable interference factor, the co-tier interference or cross-tier interference can be considered alone without impairing the performance of the Femtocell users. The probability distribution of the three areas is studied, which can provide theoretical guidance for practical project when laying out Femtocells in Macrocell. It can reduce the complicity of spectrum allocation, power control and access management.

Keyword: communication technology; interference management; qualitative analysis of interference; femtocell; co-tier interference; cross-tier interference

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0 引言

未来几年, 50%的语音业务和70%的数据业务发生在室内^[1]。为室内高数据率用户大量部署宏蜂窝成本高昂, 因此3GPP在2007年提出在室内覆盖低成本的家庭基站, 即Femtocell^[2]。Femtocell基站作为一个低功耗、小范围(10~50 m)的无线接入点, 可为室内用户提供高品质的信号覆盖。由于它缩短了收发端之间的距离, 可以大大降低发射功率, 延长手机电池的寿命, 并实现更高的信干噪比(SINR)和系统容量。但是, Femtocell的引入也带来了许多技术上的难题, Femtocell基站由终端用户随机安装, 可能会对现存的宏蜂窝和同层的Femtocell产生干扰。Femtocell的数量和位置是未知的, 因此运营商不能用传统的规划和网络优化方法解决同频带覆盖引起的干扰问题。文献[3]提出了一种基于资源分配的功率最小化方法, 并且提出两种资源分配算法, 降低用户中断概率的同时在网络层证明了功率效率与容量提高没有冲突。但是, 建立的模型仅考虑了Femtocell之间的同层干扰。文献[4]为FFR分割尺度和怎样设计时间资源提供建议并且推导了宏蜂窝和Femtocell的平均容量, 但是没有考虑同层Femtocell之间的相互作用。文献[5]研究了在UMTS或LTE系统双层网络中的干扰性质, 并给出Femtocell在网络中数量的限度, 然而, 在建模过程中忽略了宏基站对FUE的下行干扰。文献[6]考虑了OFDMA双层网络的下行功率分配, 宏基站和Femtocell接入点之间是竞争关系。文献[7]提出了一种新的资源优化分配方法, 可以完全避免同层干扰, 并提高系统吞吐量, 但是并没有研究宏基站对Femtocell的影响。文献[8]从用户角度出发, 分析了宏蜂窝中部署Femtocell下行链路对宏用户(MUE)影响的概率, 但是没有研究宏基站下行链路对FUE的干扰。

综上所述, 虽然现有文献已经建立了干扰模型, 但大多数是在特定场景下建立单一的数学模型。本文研究基站下行链路对FUE的干扰, 建立同层干扰和跨层干扰同时存在时的干扰模型, 在网络中对两种干扰定性分析, 设定合理的边界条件, 划分干扰区域, 达到在干扰结构比较复杂的环境中保证用户通信质量。

1 系统模型

因为覆盖室内家庭基站, 蜂窝结构由一层变为两层。第一层是传统的宏基站覆盖的宏蜂窝网络, 第二层是Femtocell网络, 这种新的结构叫做Macro-Femtocell双层网络^[9]。3GPP将LTE中的宏基站定义为eNodeB, Femtocell基站定义为HeNodeB。同层干扰是同层网络之间信号同频覆盖引起的干扰。跨层干扰是不同层网络元素引起的干扰^[10]。在OFDMA系统中, 下行链路干扰即包括宏基站对FUE的跨层干扰, Femtocell对附近邻近FUE的同层干扰, 以及Femtocell对MUE的跨层干扰, 如图1所示。

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	图1 同层干扰和跨层干扰同时存在的场景Fig.1 A scneario showing coexist of co-tier and cross-tier interference

在OFDMA无线标准中, 例如LTE、WiMAX和3GPP2提出的UMB都是使宏基站为用户提供灵活的频谱分配方式。本文主要从策略层面考虑管理小区间干扰, 将正交的频谱资源分配给宏蜂窝和Femtocell来消除干扰, 也就是频谱分割策略。当系统内同层干扰和跨层干扰同时存在时, 为宏基站分配专属信道, 为Femtocell分配共享信道, 如图2所示。在实际系统中, HeNodeB在网络中是随机分布的, 因此同一场景下的干扰结构比较复杂^[8]。但是, 在网络中的某些区域, 例如同层干扰主导的区域, Femtocell可以与宏蜂窝使用相同的频谱。MUE只需考虑接近Femtocell时的跨层干扰, 对于FUE来说, 需要考虑同层Femtocell和跨层宏蜂窝的下行链路干扰。在实际应用场景中, 例如商场等娱乐场所, 这两种干扰不是一直存在, 因此, 干扰定性分析划分出这样的区域可以提高频谱的使用效率并且简化频谱分配策略。

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	图2 双层网络中的频谱分配Fig.2 Spectrum allocation in two-tier network

不同的QoS有不同的性能要求, 保证QoS是Femtocell应用的主要挑战, 因此, 要求Macro-Femtocell双层网络的频谱利用率最大化, 减少不必要的资源浪费, 尽可能满足网络中用户的实时业务请求。

在不影响系统性能的条件下, 为了易于分析, 假定:①信道的相干带宽大于子信道, 每个子信道中所有子载波的衰落是恒定的; ②用户的接入方式是封闭式接入; ③网络中所有Femtocell的覆盖区域半径都是10 m; ④为每个子信道的子载波分配相同的传输功率; ⑤系统是理想同步的, 只有当相邻小区使用相同子信道时才发生干扰; ⑥假设Femtocell和宏蜂窝使用相同的载波频率和载波带宽。

2 数学模型

定义OFDMA Macro-Femtocell双层网络, HeNodeB集:

$\begin{matrix} F = \{F_{1}, F_{2}, \dots, F_{x}, \dots, F_{X}\} (1) \end{matrix}$

eNodeB集:

$\begin{matrix} M = \{M_{1}, M_{2}, \dots M_{y}, \dots, M_{Y}\} (2) \end{matrix}$

用户集:

$\begin{matrix} \begin{matrix} U^{x} = \{U_{1}^{x}, U_{2}^{x}, \dots U_{s}^{x}, \dots, U_{S}^{x}\} (3) \\ I_{xy}^{s} = \{\begin{matrix} 1, eNodeBy 对 x 中 FUEs 有干扰 \\ 0, eNodeBy 对 x 中 FUEs 无干扰 \end{matrix} (4) \\ i_{x_{1} x_{2}} = \{\begin{matrix} 1, x_{1} 和 x_{2} 之间存在同层干扰 \\ 0, x_{1} 和 x_{2} 之间不存在同层干扰 \end{matrix} (5) \\ G_{TX} = G_{ant} - (L_{penet} + L_{pat h}) (6) \end{matrix} \end{matrix}$

式中:G_T_X为eNodeB或HeNodeB到用户的传输功率; G_ant为eNodeB或HeNodeB的天线增益; L_penet为穿墙损失, 值为0.7R+L_wall, 在HeNodeB中, L_wall为外墙损失, 常见的值为10 dB; L_path为eNodeB或HeNodeB到用户的路径损失。

$\begin{matrix} P_{RX} = P_{TX} + G_{TX} (7) \end{matrix}$

式中:P_R_X为用户从eNodeB或HeNodeB的接收功率; P_T_X为发射功率。

第x个HeNodeB的发射功率为P_T_Xx, eNodeB的发射功率为P_T_Xy, 第x个HeNodeB的边缘用户FUE与第y个eNodeB之间的距离为 $\begin{matrix} d_{xu}^{y} \end{matrix}$ , 与其他同层HeNodeB的距离为 $\begin{matrix} d_{x_{1} u}^{^{x_{2}}} \end{matrix}$ , 第y个eNodeB到第 $\begin{matrix} u_{s}^{x} \end{matrix}$ 个FUE的信道增益为 $\begin{matrix} h_{u_{s}^{x}}^{^{y}} \end{matrix}$ , 从第x个HeNodeB到第 $\begin{matrix} u_{s}^{x} \end{matrix}$ 个UE的信道增益为 $\begin{matrix} h_{u_{s}^{x}}^{^{x}} \end{matrix}$ 。在模型中, 将用户受到的干扰作为噪声对待, 接入HeNodeB的FUE信干噪比为:

$\begin{matrix} SIN R_{u_{s}^{x}} = \frac{P_{n} h_{u_{x}^{s}}^{n}}{\overset{Y}{\sum_{y = 1}} I_{xy}^{s} p_{TXy} h_{u_{x}^{s}}^{y} + \underset{x \neq n}{\overset{X}{\sum_{x = 1}}} i_{x_{1} x_{2}} p_{TXx} h_{u_{x}^{s}}^{^{x}} + N} (8) \end{matrix}$

系统的平均数据率为:

$\begin{matrix} Ε [lo g_{2} (1 + SIN R_{u_{s}^{x}})] (9) \end{matrix}$

式中: $\begin{matrix} h_{u_{x}^{s}}^{^{y}} \end{matrix}$ =G_T_Xk_s, k_s为信道的多径衰落, G_T_X包括天线增益、路径损失和穿墙损失, 路径损失包括大尺度衰落和阴影衰落, 其中阴影衰落服从修改的对数分布, 概率密度函数为:

$\begin{matrix} f_{H} (s; \tilde{σ}, \tilde{μ}) = \frac{1}{s \tilde{σ} \sqrt[]{2 π}} \exp [- \frac{{(lgs - \tilde{μ})}^{2}}{2 {\tilde{σ}}^{2}}] (10) \end{matrix}$

式中:修正值 $\begin{matrix} \tilde{μ} \end{matrix}$ =-0.58; $\begin{matrix} {\tilde{σ}}^{2} \end{matrix}$ =0.48(σ ²+5.57)。

系统级吞吐量为:

$\begin{matrix} C = \min [lo g_{2} (1 + SIN R_{u}), C_{s}] (11) \end{matrix}$

式中:C_s=5.6 s/Hz, 为室内用户最大吞吐量。

根据3GPP TR36.942, 信号从eNodeB或HeNodeB发出, 经历的大尺度衰落因子为:

$\begin{matrix} \begin{matrix} h_{mas} = 40 (1 - 4 \times 10^{- 3} D h b) \lg (d_{fu}^{m}) - \\ 18 \lg (D h b) + 21 \lg (f) + 80 (12) \end{matrix} \end{matrix}$

定义Femtocell用户的同层干扰功率为:

$\begin{matrix} Θ_{1} = \underset{x \neq n}{\overset{X}{\sum_{x = 1}}} i_{x_{1} x_{2}} \cdot p_{TXx} \cdot h_{u_{x}^{s}}^{^{x}} (13) \end{matrix}$

Femtocell用户的跨层干扰功率为:

$\begin{matrix} Θ_{2} = \overset{Y}{\sum_{y = 1}} I_{xy}^{s} \cdot p_{TXy} \cdot h_{u_{x}^{s}}^{^{y}} (14) \end{matrix}$

假设Femtocell边缘用户与基站的距离为d, $\begin{matrix} h_{u}^{f} \end{matrix}$ 服从3GPP室内衰落模型, 将接收信号功率记为P, 与系统中干扰相比, 高斯白噪声功率可以忽略, 因此用户接收信干噪比为:

$\begin{matrix} SINR = \frac{P}{Θ_{1} + Θ_{2}} (15) \end{matrix}$

经整理有:

$\begin{matrix} SINR = \frac{P}{Θ_{1}} \cdot \frac{1}{(1 + Θ_{2} / Θ_{1})} (16) \end{matrix}$

当Θ ₂和Θ ₁的比值很大时, 可以忽略其中一种干扰, 不会对FUE的SINR造成影响。这里同层干扰功率和跨层干扰功率之比为:

$\begin{matrix} η = Θ_{2} / Θ_{1} (17) \end{matrix}$

将干扰因子定义为:

$\begin{matrix} γ = \lg (Θ_{2} / Θ_{1}) (18) \end{matrix}$

宏蜂窝覆盖区域中部署Femtocell时, 如果在处理干扰时根据实际情况侧重考虑其中一种干扰, 可以为实际场景中频谱分配提供便利。

3 系统性能仿真与分析

首先, 在仿真场景中设置7个宏基站, 这些基站的位置都是固定的, 然后在长度是1200 m、宽度是1200 m的区域中随机布撒服从均匀分布的HeNodeB, 数量分别为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100。仿真场景中的宏蜂窝覆盖范围为500 m, 根据3GPP LTE标准, 系统仿真参数^[11]如下:系统工作频率为2 GHz, 系统带宽为5 MHz, 传输时间间隔为1 ms, 路径损失模型为TR36942, 阴影衰落为“ claussen” , 天线类型为全向天线, 资源块带宽为180 kHz, 帧结构为FDD, 帧长度为0.5 ms。在双层网络架构中, 图3描述的是在仿真场景中随机布撒60个均匀分布的HeNodeB, 对于封闭式接入的FUE来说, 距离eNodeB较近和处于相对密集的HeNodeB区域都会产生干扰。

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	图3 HeNodeB均匀分布的双层网络覆盖场景Fig.3 Uniform distribution of HeNodeBs in two-tier Network

在HeNodeB密集的区域内, 同层干扰比较严重, 在距离宏基站较近的区域, 跨层干扰会影响用户通信性能, 因此, 通过区域中干扰定性分析来控制资源分配方式并且指导新的HeNodeB部署。

根据干扰定性结果所划定的区域, 为信道分配、功率控制和接入管理等干扰管理措施提供了理论依据, 并且可以评估系统中下行链路干扰对封闭式接入用户性能的影响。

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	图4 干扰区域划分Fig.4 Interference area division

根据设定好的干扰因子划分干扰区域, 每两个像素点之间的距离是5 m, 干扰因子分别是γ =1和γ =2, 仿真结果如图4所示。因为干扰因子设定值不同, 因此它们的干扰区域大小不同。根据场景中两种干扰的比重和干扰因子, 将整个区域分成3个部分, 黑色区域是跨层干扰主导区, 灰色区域是同层跨层均衡区, 白色区域是同层干扰主导区。如果HeNodeB处于跨层干扰主导区, 在系统资源分配时只考虑HeNodeB与eNodeB之间的分配, 而不需要考虑同层的HeNodeB之间由于频谱资源复用引起的干扰, 在同层跨层均衡区, 两种干扰同时存在, 在实际部署HeNodeB时, 应尽量避开这样的区域, 在同层干扰主导区, HeNodeB中用户受eNodeB的影响很小, 应主要考虑同层HeNodeB之间的干扰。因为HeNodeB服从均匀分布, 随着系统中部署HeNodeB的增多, 同层干扰主导区以及同层跨层均衡区的面积将增大。仿真图5描述了网络中HeNodeB的数量分别是5、10、50、100时的干扰功率之比的分布累计函数, 横坐标是干扰因子, 即同层干扰功率和跨层干扰功率的比值, 为了表述方便, 这里将功率之比取对数。从图5可以看出:虽然随着HeNodeB的增多, 网络中出现同层干扰主导区域的概率增大, 但是, 跨层干扰主导的区域仍然是干扰协调策略中应着重考虑的问题。

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	图5 同层与跨层干扰功率之比的分布累计函数Fig.5 Cumulative function of power ratio with co-tier and cross-tier interference

图6描述了仿真中设定干扰因子, 根据其值和同层干扰与跨层干扰的功率之比划分干扰区域的概率。从仿真曲线中可以看出, 随着部署HeNodeB数量增加, 场景中出现同层干扰主导区和同层跨层均衡区的概率增加, 也就是系统中受Femtocell影响的区域面积增加。

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	图6 同层干扰主导区和同层跨层均衡区的概率Fig.6 Probability of co-tier-dominated and balanced area

对于同层干扰主导区来说, HeNodeB数量相同的情况下, γ =2的区域概率小于γ =1的概率。因为γ 值越大, 划定区域的边界条件限定越严格, 导致区域面积减小。对于同层跨层均衡区, 与同层干扰主导区相反, γ =2的区域概率大于γ =1的区域概率。因为γ 值变大时, 系统中同层干扰主导区和跨层干扰主导区的区域面积减小, 导致同层跨层均衡区面积增大。

系统中出现跨层干扰主导区的概率如图7所示。与同层干扰主导区类似, 随着HeNodeB的增多, 跨层干扰主导区域概率增大, 并且从仿真曲线可以看出, 当系统中部署的HeNodeB数量较小时, 新部署的小区更容易受跨层干扰影响, 例如场景中部署10个HeNodeB时, 出现跨层干扰主导区的概率是0.9562。在跨层干扰主导区选择资源分配策略时, 要尽量使宏蜂窝和Femtocell之间的频谱资源正交化或者考虑功率控制手段来避免跨层干扰, 这样可以达到更高的频谱效率, 满足高速率用户的需求。

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	图7 跨层干扰主导区的概率Fig.7 Probability of cross-tier-dominated area

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	图8 仅考虑跨层干扰和同时考虑两种干扰时的平均信噪比Fig.8 Average SINR when consider corss-tier interfere-nce or two types of interference

图8描述了在跨层干扰主导区内, 干扰因子γ =1和γ =2时单独考虑跨层干扰和同时考虑两种干扰时系统的平均信噪比。从仿真曲线可以看出:干扰因子的值较大时, 单独考虑其中一种干扰对系统性能影响更小。随着网络中部署HeNodeB数量的增加, 系统的平均信噪比下降, 这是因为同层跨层均衡区的面积增加, 跨层干扰主导区主要出现在宏基站附近, 信噪比下降。在实际系统部署Femtocell时, 在宏基站信号较强的区域内, 应尽量避免大量部署室外Femtocell, 因为强干扰会严重影响Femtocell的性能。

与图8类似, 图9描述了在同层干扰主导区内干扰因子γ =1和γ =2时单独考虑同层干扰和同时考虑两种干扰时系统的平均信噪比。因为在网络中同时出现多个Femtocell互相干扰的概率很小, 所以随着网络中部署HeNodeB数量的增加, 系统的平均信噪比基本保持不变。

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	图9 仅考虑同层干扰和同时考虑两种干扰时的平均信噪比Fig.9 Average SINR when consider co-tier interference or two types of interference

4 结束语

提出了一种LTE架构下的双层网络干扰建模方法。以干扰因子为边界值, 将Macro-Femtocell网络分成3种干扰区域, 并且研究了它们的概率分布情况。如果用户处于同层干扰主导区或跨层干扰主导区, 在干扰协调时, 只需考虑避免同层干扰或跨层干扰。如果用户处于同层跨层均衡区, 需要同时考虑这两种干扰, 在实际Femtocell部署时应尽量避免这样的区域。在选择设定干扰因子时, 它的值越大, 划分出的区域就越精确, 但是, 网络中出现同层跨层均衡区的概率也随之增加, 在频谱分配时会浪费频谱资源。经仿真验证, 干扰因子γ =2时单独考虑一种干扰对用户的信噪比没有影响。当网络中部署HeNodeB数量较小时, 跨层干扰是资源分配策略中需要着重考虑的问题。在实际应用中, 验证划分干扰区域之后可以提高频谱效率, 简化频谱分配策略, 是下一步研究需要关注的问题。

The authors have declared that no competing interests exist.

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Research on radio resource management in LTE and two-tier Macrocell/Femtocell networks

Lte及Macrocell/Femtocell双层网络无线资源管理的研究[D]

Liu Shu-hui.

刘淑慧

本文研究了长期演进(Long Term Evolution，LTE)网络及宏蜂窝/家庭基站(Macrocell/Femtocell)双层网络中先进的无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)技术。论文主要内容分为两部分：LTE网络无线资源管理算法的研究及Macrocell/Femtocell双层网络无线资源管理的研究。对于LTE网络主要的RRM算法的研究包括：基于LTE时分双工(Time Division Duplexing，TDD)系统的混合业务场景下非理想赋形天线及调度算法的研究；基于LTE系统，考虑小区间干扰(Inter-Cell Interference，ICI)，利用博弈论提出系统动态资源分配方案；基于LTE上行系统，把上行干扰限制功... 展开本文研究了长期演进(Long Term Evolution，LTE)网络及宏蜂窝/家庭基站(Macrocell/Femtocell)双层网络中先进的无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)技术。论文主要内容分为两部分：LTE网络无线资源管理算法的研究及Macrocell/Femtocell双层网络无线资源管理的研究。对于LTE网络主要的RRM算法的研究包括：基于LTE时分双工(Time Division Duplexing，TDD)系统的混合业务场景下非理想赋形天线及调度算法的研究；基于LTE系统，考虑小区间干扰(Inter-Cell Interference，ICI)，利用博弈论提出系统动态资源分配方案；基于LTE上行系统，把上行干扰限制功率控制方案和软频率复用(Soft Frequency Reuse，SFR)相结合，提出有效的分布式资源分配方案。对于Macrocell/Femtocell双层网络主要RRM算法的研究包括：Macrocell/Femtocell双层网络架构中干扰分析及分布式资源分配的研究，基于博弈论理论，提出一种子信道和功率分配相互迭代的算法；Macrocell/Femtocell双层网络架构中垂直切换的研究，提出一种考虑Femtocell接入类型、用户速率、网络当前运行状况、网络运营成本等因素的优化方案。　　 LTE网络的演进发展及双层网络能够相互协调为用户提供满意服务，不仅需要系统架构升级优化，更需要RRM算法的不断创新和升级。RRM算法是关系到整个网络性能的关键因素。本文首先介绍了LTE系统的基本知识，包括正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)和天线多输入多输出(Multiple InputMultiple Output，MIMO)等关键技术，进一步介绍了系统的帧结构、无线资源分配特点(小区间干扰、动态子信道分配、分布式网络架构等)。另外介绍了 Femtocell的基本知识，包括引入背景、网络基本架构、接入方式等。接下来详细阐述了系统级移动通信仿真平台的构建，包括场景选择、模块设计、仿真流程梳理、不同系统仿真平台的差异等。然后分别对LTE网络和Macrocell/Femtocell双层网络无线资源管理算法进行研究和性能评估，分别较好的解决了一些热点难点问题，如m网络中的小区间干扰、资源分配和Macrocell/Femtocell双层网络中的层间干扰、垂直切换等问题。　　本文的研究点主要包括以下几个部分：　　首先，LTE系统采用正交频分多址(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，OFDMA)，较码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)系统多了一维频域资源，论文给出一种时频域跨层调度算法，灵活的使用频率资源，获得了频域分集增益。　　其次，随着用户对业务种类需求的增加，且要求系统保证不同业务的服务质量(Quality of Service，QoS)，需要讨论在混合业务场景下LTE调度算法的性能。论文选取文件传输协议(File TransferProtocol，FTP)和视频业务作为典型的混合业务场景，提出一种自适应紧急门限调度器来改善系统吞吐量，且保证多种业务的QoS 需求。仿真表明新提出的算法不仅能够保证实时业务的QoS，还能够保证整个系统的性能不会受到很大影响。　　第三，LTE系统中，小区间如何有效的分配资源(功率、子信道等)来抑制小区间干扰，得到好的系统性能和用户体验是研究的一个热点。论文在此部分中，首先利用博弈论理论，来分别给出了LTE上行系统和下行系统分布式无线资源分配算法。其中，小区间干扰协调(Inter-Cell Interference Coordination，ICIC)模型化为非合作博弈，纳什均衡的存在性证明了文中分布式资源分配方案的收敛性。并且根据博弈论提供的得到均衡态的方式，提出两种分布式资源分配定时方案：串行和并行定时方案。这种方案结合软频率复用且利用不同移动用户的位置信息，达到改善系统性能的目的。　　第四，提出一种SFR和上行干扰限制功率控制方案相结合的分布式资源分配方案，来有效利用频率资源和功率资源，消除小区间干扰。这种方案适用于小区内和小区间负载不均衡情况，根据负载状况，动态调整算法参数，达到良好系统性能。自适应算法大大降低了最优资源分配复杂度，小区间仅需要较少的信令来协调。最后新方案把多小区资源分配方案分解成分布式单小区问题，算法简单灵活，更加适合实际应用。　　第五，随着Femtocell的引入，一方面解决了室内覆盖和业务需求，另一方面也带来了很多挑战。首先是双层网络架构的存在，会引入新的跨层干扰，另外 Femtocell布置的非计划性

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... 跨层干扰是不同层网络元素引起的干扰^[10] ...

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... 仿真场景中的宏蜂窝覆盖范围为500 m,根据3GPP LTE标准,系统仿真参数^[11]如下:系统工作频率为2 GHz,系统带宽为5 MHz,传输时间间隔为1 ms,路径损失模型为TR36942,阴影衰落为#cod#x0201c ...