Femtocell网络中干扰抑制技术研究

摘要

Femtocell技术以其较好的热点覆盖、较高的传输速率以及较大的网络容量，成为HSPA、WiMAX以及LTE网络中补充覆盖的重要途径之一，但同时也造成了网络中复杂的CCI，严重制约了Femtocell网络性能的提高。为此，如何有效抑制Femtocell网络中的干扰尤其是层间干扰成为提高网络组网性能的关键。在传统的网络中，Macrocell可以通过MIMO预编码技术、软频率复用技术以及功率控制技术消除小区间干扰，提高信号质量。而在Femtocell网络中，由于其位置和数量具有不确定性，这些传统的干扰抑制方案并不完全适用。因此有必要结合Femtocell网络的特性对干扰抑制方案进行分析。基于此，本文对Femtocell网络中MIMO技术进行了深刻分析研究：
　　 首先，本文系统地阐述了Femtocell网络的关键技术，详细地描述了Femtocell网络中的主要干扰场景，总结了现有的一些干扰抑制方案的优缺点，并对Femtocell网络的信道衰落模型以及MIMO的基本理论进行了阐述，从而为基于MIMO的干扰抑制研究奠定了基础。
　　 其次，本文通过对Femtocell网络建模，结合Femtocell的分布特性，将基于SU-MIMO的本征波束赋形、正交空时编码以及天线选择技术应用于Femtocell网络，详细给出了无Femtocell覆盖半径、Femtocell最优密度以及Macrocell覆盖半径的数学表达形式，并对其所带来的干扰抑制效果进行了分析研究。在此基础上，给出了一种基于认知无线电的资源分配方案，并从Femtocell的最优密度角度分析了该分配方案。
　　 最后，在前述分析的基础上，进一步分析研究多用户预编码技术对Femtocell网络的干扰抑制作用，详细给出了脏纸编码，迫零预编码以及块对角化预编码的频谱效率的精确表达形式，并针对不同预编码方案，得到了不同收发天线数下的最优传输数据流的数量，从而为多用户MIMO技术在Femtocell网络中的实际应用以及优化提供了理论依据。在此基础上，本文给出了一种基于载波监听的功率控制方案，设计了在块对角化预编码方案下的最小监听半径以及功率比上下限，从而在大规模部署Femtocell时，可以为Macrocell边缘用户提供均匀的覆盖。