基于混合网络的小区间干扰协调研究

在蜂窝与Ad hoc混合网络中,小区边缘用户会受到邻近小区边缘用户的同频干扰.针对该问题,提出一种基于子载波分配的小区间干扰协调方案.该方案中的用户子载波分配选择算法具有信道增益选择性,且能对最小化子载波进行重利用,可提高小区边缘区域用户的通信性能.仿真结果证明,与软频率复用和部分频率复用方案相比,该方案能更有效地增加小区边缘用户的吞吐量.     

LTE系统自适应软频率复用技术研究

提高小区边缘用户性能是蜂窝移动通信系统的经典难题.下一代蜂窝移动通信系统3GPP LTE通过有效的小区间干扰协调以及频率资源分配来改善小区边缘用户性能.提出一种自适应软频率复用算法,根据系统负载情况自适应地为各小区分配主、副载波及其发射功率,在实现系统吞吐量优化的同时保证小区中心和边缘区域速率需求.算法首先通过穷尽搜索和贪婪递减策略,获得单小区最优资源分配,然后在不同小区间迭代执行单小区算法直到系统吞吐量不变为止.仿真结果表明,算法通过多次迭代后,系统吞吐量保持不变并输出一种优化的资源分配方案.与同类频率分配算法相比,可以有效提升小区边缘用户的吞吐量,同时获得更高的系统容量,更适用于高速率的LTE系统.     

密集家庭基站网络中基于分簇的资源分配方案

针对家庭基站密集部署情况下的下行干扰问题,提出一种基于分簇的资源分配方案。首先,采用部分频率复用（FFR）技术将网络中所有小区划分成不同的空间,既能抑制宏基站之间的同层干扰,又能降低边缘区域宏基站与家庭基站间的跨层干扰;然后,结合图论的知识及凸优化理论对家庭基站进行分簇,并采用基于用户速率公平的信道分配算法对家庭基站进行子信道分配,抑制家庭基站间的同层干扰;最后,采用分布式功率控制算法对家庭基站功率进行动态调整,进一步提升系统的性能。仿真结果表明：相比传统未分组算法,所提算法的信干噪比（SINR）和吞吐量有明显提高,其中,系统吞吐量低于4 Mb/s的概率降低为30%;同时,与未分组算法相比,所提算法公平性提高了12%,使用户获得更高的满意度。     

有效的基于软频率复用长期演进femtocell网络的小区间干扰协调方案

家庭基站是一种小体积、低发射功率的基站,它为长期演进(LTE) femtocell双层网络提供更好室内覆盖的同时也增加了整个系统的容量。然而,femtocell和宏基站(MeNB)之间的干扰不容小觑。针对二者间的干扰问题,提出一种基于软频率复用(SFR)的有效的LTE femtocell网络的小区间干扰协调(ICIC)方案。该方案中,为避免共信道干扰,先对宏小区进行SFR频域资源分配,然后让femtocell用户使用宏基站未占用的频域资源;并且当femtocell位于宏小区中心区域时,不使用同一扇区边缘区域占用的频带。仿真结果表明,此方案减小了不同类型用户间的干扰,整个网络的吞吐量比没有使用ICIC技术的情况提高了14%,同时小区边缘用户的平均吞吐量至少提高了34%。     

OFDM中基于干扰协调的上行多点协作传输方法

在LTE系统中正交频分多址(OFDMA)能在所有小区中复用完整的频段,因而能提供很高的频谱效率,但它产生了很高的小区间干扰尤其是在小区边缘。文中提出了一种基于干扰协调(ICIC)的上行多点协作传输(CoMP)方法,该方案结合基于软频率复用的干扰协调算法,不需要为CoMP单独划分额外的带宽。仿真结果表明,相比不采用干扰协调,该方案能够很好地提升用户平均吞吐量和边缘用户的吞吐量。     

一种联合D2D资源分配的中继选择算法的研究

为提高蜂窝网络中边缘用户的QoS,可在蜂窝网络中引入了D2D辅助中继技术,然而由于D2D链路复用蜂窝资源会与蜂窝链路之间产生同频干扰,为了降低这种干扰,提出了一种联合资源分配的中继选择算法,该算法首先使用一种资源分配策略,使得D2D链路对蜂窝链路产生的干扰最小,然后结合资源分配结果提出了一个中继选择方案,该方案不仅考虑了D2D链路和回程链路的信道质量,而且还同时考虑到了对蜂窝链路的干扰问题。通过仿真验证,本文所提出的算法不仅能有效提升边缘用户吞吐量,同时保证了中心用户的QoS。     

LTE-A 异构网络的干扰抑制技术研究

针对传统的干扰协调算法存在着频谱效率不高,吞吐量低等问题,基于LTE-A,提出了一种改进的动态部分频率复用算法.在传统蜂窝网络中引入了低功率节点,与宏蜂窝网络组成异构网络.在改进的算法中,划分了干扰区域,以干扰区域比重为依据对用户进行分组,再为用户分配子信道.同时,建立干扰图,用点着色算法对图中顶点进行着色,再根据着色结果对节点进行分组,依据分组结果使用频谱资源分配算法进行资源分配.实验结果表明,该算法与传统算法相比具有更高的频谱效率,在保证系统的吞吐量的同时提高了用户的信道噪声比SINR.     

认知网中基于联盟博弈的资源分配与功率控制

为解决认知型飞蜂窝和宏蜂窝构成的双层网络中存在的上行干扰问题，通过分析建模，提出了一种用户合作策略。在频分复用划分不同频率段的用户基础上，让同一频段的宏用户与飞用户采用合作博弈的方式组成联盟，联盟内部通过时分复用方式共享信道。在形成联盟的用户中，根据联盟后的用户速率，进行功率控制。仿真结果表明，优化模型提高了双层异构网络中飞蜂窝网络用户的吞吐量和接入率，降低了异构网络中的相互干扰，提高了系统的能效，增加了用户接入率。     

异构网中联合载波选择和波束形成的小区选择算法研究

为提高异构网系统容量和热点覆盖,引入了微微小区,但选择微微小区的用户数量很少,且层间干扰异常复杂,微微小区的平均吞吐量和边缘用户性能无法提高。为此,在载波聚合条件下提出一种联合成员载波选择、波束形成的小区选择新算法。通过将该算法与参考算法仿真对比,得出此方案能够协调宏小区与微微小区之间的干扰,进而提高微微小区的平均吞吐量和边缘用户性能,使整个系统的吞吐量得到很大的提高。     

提高边缘吞吐量的软频率复用改进方案研究

对于固定软频率复用算法在小区边缘用户分布不均匀时,无法动态地分配频率资源而造成系统整体频谱资源浪费的问题,提出一种动态软频率复用算法。在此算法中,以边缘用户在相邻小区间的分布为依据,将小区边缘频段进一步划分,将频率资源动态地分配给用户,分布较多边缘用户的小区将会分配到较多的频率资源,而分布较少边缘用户的小区就会分配到较少的资源。通过仿真可知,与固定软频率复用算法相比,动态软频率复用算法在几乎不影响中心用户吞吐量的同时提高了边缘用户的吞吐量。因此,动态软频率复用算法能够在小区边缘用户分布不均匀时,有效解决系统整体频谱资源浪费的问题。     

Interference coordination based on random fractional spectrum reuse in femtocells toward Internet of Things

Femtocell is featured with a low-power and low-cost cellular access in indoor environments, and thus offers an effective yet flexible way to implement information exchange over Internet of Things. In femtocell networks, the dense deployment of home eNodeBs causes severe inter-cell interferences and imposes heavier load on the scarce frequency spectrum. In this paper, we propose an inter-femtocell interference coordination scheme to enable random and fractional reuse of frequency resources in a 3D in-building scenario. Specifically, we consider the regular femtocell deployment, where all the femtocells are divided into two groups and two neighboring femtocells will be classified into different group. Each group is initially allocated with a half of frequency resources. To more sufficiently utilize the spectrum, either group of femtocell is allowed to transmit over the frequency assigned to the other group of femtocell in a random way at the cost of introducing some interferences, i.e., reuse based on a specified probability. This probability is determined by maximizing the geometric mean of users’ average throughput, such that the fairness among users is guaranteed simultaneously. Moreover, an equivalent scheme generated from full frequency reuse between two femtocells groups is also given. Here, either group of femtocell will avoid transmitting over fractional frequency randomly with a certain probability and the interference to the adjacent femtocell can be reduced. The simulation results show that the proposed schemes could obtain the larger system average rate and edge user performance compared with the baseline schemes. Moreover, the geometrical average throughput per user achieved by our method is highest, and a more fair resources allocation can be realized .     

QoS保障的LTE-A飞蜂窝资源块分配与MCS选择研究

针对LTE-A飞蜂窝网络下行链路的资源块(Resource Block,RB)分配与调制编码策略(Modulation-and-Co-ding Scheme,MCS)选择问题,构建了整数线性规划模型,以在保障每个飞蜂窝用户最小吞吐量的需求下,最大化飞蜂窝系统吞吐量。其中,吞吐量是衡量网络性能最重要的服务质量(Quality of Service,QoS)指标之一。鉴于此问题是一个NP难问题,提出了一种ACOGA智能优化算法。该算法结合遗传算法(Genetic Algorithm,GA)与蚁群优化(Ant Colony Optimization,ACO)算法,可实现RB的动态分配与MCS的动态选择,并收敛到一种近优的分配策略。其中,GA算法动态地优化ACO算法中的参数配置,ACO算法利用优化后的参数配置执行RB分配与MCS选择。仿真表明,与采用静态参数配置的ACO算法相比较,ACOGA算法可使飞蜂窝系统的吞吐量提高12%以上,并显著提高了收敛速率。     

基于家庭基站密度的自适应无线资源分配策略

针对飞蜂窝(又叫家庭基站)中干扰严重、资源利用率低等问题,提出一种基于家庭基站密度的自适应无线资源分配策略。通过频率分割抑制宏蜂窝与飞蜂窝间的干扰,依托资源复用和功率控制抑制飞蜂窝之间的干扰,并基于自组织网络技术实现家庭基站接入点(FAP)的自动配置。仿真和性能分析表明,策略在最大限度提高无线资源利用率的同时,基本实现了零干扰,并将系统总吞吐量提高了20%;尤其适用于家庭基站密集或无线资源紧张的应用场合。     

LTE中femtocell的下行功率控制算法

3GPP长期演进(LTE)系统中femtocell密集部署时,femtocell之间会存在较强干扰,针对femtocell的下行干扰,提出了一种基于路损的自适应功率控制算法。根据设定的信干噪比(SINR)门限值,给femtocell用户设置调整标志,再通过上行信道发送给femtocell,femtocell根据用户的路损及分配的资源块选择初始调整因子,以控制用户SINR为目的,根据收到的调整标志对发射功率进行自适应调整。仿真结果表明,该算法很好地控制了femtocell用户的SINR,femtocell用户平均吞吐量比无功率控制情况下至少提高了1.7Mb/s。同时表明,femtocell部署越密集,控制效果更加明显。     

Femtocell网络中基于联合传输的分簇与功率分配算法*

针对家庭基站(femtocell)密集部署时的下行干扰问题,提出一种基于多点协作联合传输的分簇与功率分配相结合的算法。首先根据受到的干扰程度进行分簇,将干扰强的家庭基站分到同一个簇,簇内所有家庭基站通过寻找对自身最有利的基站进行协作,将干扰信号转变有用信号,联合传输为用户提供服务,提升用户的信干噪比来保证用户性能,簇间则复用相同的频谱资源。然后通过给用户分配合适的功率使得总传输速率最大。仿真结果表示,所提算法能在抑制系统干扰的同时提高系统的吞吐量。     

A Stackelberg game-based spectrum allocation scheme in macro/femtocell hierarchical networks

Femtocells widely deployed in a macrocell form hierarchical cell networks, which can improve indoor coverage and network capacity, and have been regarded as one of the most promising approaches. However owing to the absence of coordination between the macro and femtocells, and among femtocells, decentralized spectrum allocation between macro and femtocell users become technically challenging. In this paper, a dynamic spectrum allocation scheme based on Stackelberg game is proposed, in which macrocell base stations as leaders and femtocell base stations as followers are players, and the same spectrum is the resource that players will choose assigning to users for minimizing the affected interference among each other. The Stackelberg equilibrium is defined and proved to be existed, which is also the optimal spectrum allocation manner. Simulations were conducted to study the impact of femtocells on the macrocells regarding throughput, outage probability and spectrum efficiency. And the comparison results show that the proposed scheme might be a solution for efficiently allocating the spectrum in hierarchical cell networks, as the improvement in terms of throughput, outage probability and spectrum efficiency had been achieved.     

超密集网络中子信道和功率分配研究

超密集网络中,严重的小区间干扰制约了终端用户的数据速率,针对该问题,提出一种基于簇优先级的资源分配方案。该方案分为3个步骤:首先,采用基于图论的染色算法为毫微微接入点(Femtocell Access Points,FAPs)分簇;然后,以簇内每个毫微微用户(Femtocell User Equipments,FUEs)的待发送数据量、排队等待时延以及受干扰强度等作为优先级,计算每个簇的优先级,高优先级的簇可最先获得信道增益好的子信道;最后,利用卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件和注水算法为FUEs分配功率。仿真实验表明该方案能够有效地减小Femtocell间的干扰,并能够极大地满足用户的需求,同时提升系统的吞吐量和频谱效率。