干扰协调中功率设置技术研究

摘要

LTE蜂窝系统在空口采用正交频分复用(OFDM)和频分多址(FDMA)技术，宏小区间的频率复用因子为1，这样会造成严重的小区间同频干扰，从而降低系统的性能。特别是处于小区边缘的用户，不但会受到来自相邻小区较强的干扰，而且路损较大，其通信质量往往非常差。在系统中引入Femto后，由于家庭基站与宏基站使用相同的频率资源，这将进一步造成家庭基站之间的同频干扰，家庭基站与宏基站之间的同频干扰。干扰会严重影响网络的服务质量，破坏用户的体验，极端情况下会导致网络无法正常工作。所以，如何抑制干扰已经成为未来无线通信网络中一个重要的研究内容。
　　 本文围绕干扰协调中功率设置技术进行了深入的研究，并分别从两个方面展开：同构网络中宏基站的干扰协调功率分配技术；异构网络中家庭基站的干扰协调功率设置技术。本文的主要内容和贡献如下：
　　 在只存在宏基站的蜂窝网络中，小区间的干扰会严重影响小区边缘用户的通信质量。本文总结了宏小区间的干扰协调方法，重点研究了通过功率分配减小干扰的技术，并分析了基于基站协作的多小区联合功率分配技术的优势。本文针对小区边缘用户通信质量差的特点，提出了一种基于用户速率调和均公平性的多小区联合功率分配算法，该算法可以优先减轻小区边缘用户的同频干扰。在算法中，相邻的基站需要通过交互干扰信息进行相互协作，为了提高算法的实用性，本文还提出了减小信息交互开销的有效方法。仿真结果表明，该算法在保证了小区中心用户有较高通信速率的同时，极大地提升了小区边缘用户的通信速率。
　　 在存在家庭基站的异构网络中，家庭基站会对邻近的同频宏用户和家庭用户造成严重的干扰，系统中断率因此而大大提高。本文总结了异构网络中的干扰协调方法，并重点研究了家庭基站的功率设置技术。本文以最大化系统家庭用户和宏用户容量比例公平效用和为出发点，寻求系统容量与用户中断性能的平衡点。通过引入家庭基站发送功率惩罚因子，提出一种基于干扰惩罚的家庭基站异步分布式功率设置算法，并提出减少实现复杂度的近似算法。在算法中，被干扰的用户需要向家庭基站传递干扰惩罚值，然后家庭基站据此进行功率设置。仿真表明，与已有算法相比，所提出的算法在尽量牺牲较小家庭用户容量的同时提升同频宏用户的容量，并能保证系统较小的中断概率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 干扰协调技术研究现状

1．2．1 ICIC技术

1．2．2 eICIC技术

1．3 论文的主要内容、创新点和章节安排

1．3．1 论文的主要内容和创新点

1．3．2 论文章节安排

第2章 同频干扰和功率分配中的数学方法

2．1 LTE系统中的干扰分析

2．1．1 同频干扰成因

2．1．2 同频干扰类型

2．2 功率分配常用数学方法研究

2．2．1 基于非合作博弈的功率分配方法

2．2．2 基于优化理论的功率分配方法

2．3 本章总结

第3章 宏基站干扰协调功率分配技术

3．1 引言

3．2 系统模型

3．3 频率资源分配

3．4 基于调和均值公平的多小区功率分配算法

3．4．1 对偶分解

3．4．2 牛顿法

3．4．3 实用性考虑

3．4．4 算法流程

3．5 仿真分析

3．5．1 仿真环境

3．5．2 仿真结果

3．6 本章总结

第4章 家庭基站干扰协调功率设置技术

4．1 引言

4．2 系统模型

4．3 传统的家庭基站功率设置方案

4．3．1 固定功率

4．3．2 根据所接收宏小区下行功率进行功率设置

4．3．3 根据宏用户的信息进行功率设置

4．4 基于干扰惩罚的家庭基站功率设置算法

4．4．1 数学模型

4．4．2 基于干扰惩罚的家庭基站功率设置算法

4．5 仿真性能分析

4．5．1 仿真环境

4．5．2 仿真结果

4．6 本章总结

第5章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究经历和研究成果