以基站為中心抑制策略

1、在傳統(tǒng)的多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中，用戶受到來自相鄰小區(qū)的小區(qū)間干擾，特別是 在小區(qū)邊界。密集網絡中小區(qū)間干擾比較普遍，特別是處在小區(qū)邊緣用戶受到嚴 重干擾，從而減少了系統(tǒng)的容量和用戶的吞吐量，并減低了小區(qū)的平均覆蓋率。 減少小區(qū)間干擾問題，可以提高移動用戶的工作效率，保證數(shù)據業(yè)務流量的速率 并且擴大系統(tǒng)無線網絡的覆蓋范圍，同時也是網絡規(guī)劃、優(yōu)化的重要任務之一。 如何提高有限帶寬效率，減少了可用無線網絡資源浪費，避免小區(qū)間干擾研究是 今后移動網絡規(guī)劃中的一個重要領域，是未來的移動通信網絡的發(fā)展趨勢。本文 采用以基站為中心的小區(qū)間干擾抑制策略，它有著復雜度低、實現(xiàn)簡單的特點。 本課題研究在基站分布服從 P

2、oisson點過程的隨機幾何模型下，以基站為中心的 小區(qū)間干擾抑制策略的性能。在本課題中，我們用MATLA語言仿真并隨機產生密集小區(qū)中干擾基站位置，并且畫出實驗所需的仿真圖，評估三種方案的小區(qū)網 絡性能，選出一種最佳的抑制方案。通過使用不同的系統(tǒng)仿真參數(shù)，模擬出不同 的密集小區(qū)網絡環(huán)境，觀測用戶的業(yè)務流量速率和系統(tǒng)的容量情況，選出一種最佳的方案。實驗說明，以基站為中心的策略滿足小區(qū)用戶業(yè)務流量速率的提升需 求，適應于未來多樣的業(yè)務發(fā)展需要。移動通信是指移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間進行的通信。隨著社會的發(fā)展，科學技術的進步，人們希望能隨時隨地、迅速可靠地與通 信的另一方進行信息交流。信息

3、的交流不僅僅指雙方的通話，還包括數(shù)據、傳真 和圖像等通信業(yè)務。真是由于移動通信能讓人們隨時隨地、 迅速、可靠地與通信的另一方進行信 息的交流，為人們更有效地利用時間提供了可能性，因而隨著電子技術，特別是半導體、集成電路和計算機技術的發(fā)展，移動通信得到了迅速的發(fā)展。應用領域 的擴大和對性能的要求提高，促使移動通信在技術和理論上向更高水平發(fā)展。20 世紀80年代以來，移動通信已經成為現(xiàn)代通信手段中一種不可或缺且發(fā)展最快 的通信手段之一。對于無線系統(tǒng)的來說，無線資源的概念是很廣泛的，它即可以是頻率，也可 以是時間，還可以是碼字或空間。不論從哪個角度來看，移動通信系統(tǒng)的資源都 是受限的，而與此同時用戶

4、的數(shù)量卻在持續(xù)高速增長，因此，從移動通信系統(tǒng)正 式開始商業(yè)化以來，無線資源管理就一直是移動通信系統(tǒng)的一個重要組成部分并 且得到了廣泛的研究。隨著移動通信系統(tǒng)的快速發(fā)展及用戶的劇增，移動通信系統(tǒng)對無線資源管理的要求越來越高。1G和2G系統(tǒng)主要的設計面對電路交換和低 速數(shù)據業(yè)務，其無線資源管理技術較為簡單。在 3G系統(tǒng)中的無線資源管理涉及 靈活的分組調度方法、靈敏的接入控制和有效的功率控制技術。目前主流的4G系統(tǒng)與前幾代移動通信技術相比，具有高業(yè)務速率、更大頻帶、更大業(yè)務范圍等 特點。小區(qū)間干擾協(xié)調功能是指通過對無線資源進行管理， 從而將小區(qū)干擾水平保 持在可控的狀態(tài)下，尤其是小區(qū)的邊緣地帶，需要

5、對無線資源做特殊的處理，滿足小區(qū)邊緣用戶的業(yè)務質量的需求。由于 Ite系統(tǒng)小區(qū)采用OFDMAfe術使之 不能像TD-SCDM那樣可以通過擴頻方式來改善小區(qū)間干擾，也不能通過采用擴 大頻率復用距離的方式來減少小區(qū)間干擾。 目前較為成熟的是華為、愛立信等公 司提出的一種基于頻率復用和功率分配的小區(qū)間干擾協(xié)調，由于其有效的抗干擾性能而被人廣泛的推廣使用。由于小區(qū)邊緣用戶復用因子較大，嚴重影響到用戶的吞吐量,減低頻率利用率同時也會對系統(tǒng)容量造成影響；其次，該方法不適用小 區(qū)系統(tǒng)內的業(yè)務負載實時動態(tài)變化 ，不能夠進行自身的頻譜資源的靈活協(xié)調分 配。因此，一種由Siemenst5J提出動態(tài)干擾協(xié)調技術被提

6、出，可以適應于多半 小區(qū)業(yè)務負載，進行最佳的小區(qū)資源分配，使系統(tǒng)的容量達到最佳值。最后，由 于其實現(xiàn)簡單，性能好的特點，使得干擾協(xié)調技術可以滿足適用于未來移動帶寬 的業(yè)務需求，并且有很好的效果。21世紀初到如今，中國經歷了無線移動通信的飛速發(fā)展。每天有著大量的 移動用戶增加，網絡的覆蓋面積不大的擴大，使的小區(qū)的數(shù)量和密度不斷增大， 小區(qū)的移動環(huán)境也越來越復雜。無線移動通信網絡的爆炸式擴大雖然給運營商帶 來了可觀的利益，但密集小區(qū)的同頻干擾也越來越大，降低用戶的服務質量也嚴 重的制約小區(qū)移動網絡容量的增加。在密集小區(qū)中，上行鏈路中的小區(qū)間干擾表現(xiàn)較為明顯， 由于同一個基站可 以接收到來自相鄰小區(qū)

7、的用戶的信號，使得一個BS受到多個小區(qū)UE移動臺的同 信道干擾。對于下行移動通信鏈路來講，由于單個 UE移動臺可以接受多個小區(qū) BS的發(fā)射信號（即下行信號），所以多個小區(qū) BS會對單個UE移動臺造成的同 頻干擾，本章主要考慮小區(qū)間的下行通信鏈路中的干擾。 如圖2-1描述了實際移 動通信網絡環(huán)境中，相鄰小區(qū)典型的4種下行鏈路干擾情景，并對每種情景提出 相應的解決措施。圖中P1用戶接收到基站發(fā)出的有用接收功率，P2為相鄰小區(qū) 基站對本小區(qū)的下行干擾功率，用戶 UE1和UE2均使用一樣的PRB,N表示噪聲 功率。計算不同情景下的SINR的值，找出小區(qū)間干擾的主要來源。當UE1從中心移動到小區(qū)邊緣時，

8、使得 UE1距離干擾基站eNB2較近，P4和 P1的路徑損耗相差不大，根據SINR計算公式，此時我們可以看出此時邊緣用戶 的信噪比低，業(yè)務流量速率較低，移動通信服務質量下降。在實際移動通信網絡. 中可以通過功率控制（下行 P DSCH發(fā)射功率分配差異化）的方法有效的抑制小 區(qū)間的干擾，即在路損差異不變的情況下，提高邊緣用戶有用信號功率P1、降低UE1受到的干擾信號 P4。在實際移動通信網絡中可以通過功率控制（下行 PDSCH發(fā)射功率分配差異化）的方法有效的抑制小區(qū)間的干擾，即在路損差異不 變的情況下，提高邊緣用戶有用信號功率 P1、降低UE1受到的干擾信號P4。邊緣對邊緣干擾與上述的情景3類似

9、，只不過是此時的UE2位于小區(qū)的邊緣， 由于UE1處在小區(qū)的邊緣，P4和P1的路徑損耗相差不大，根據信噪比的計算公 式可以看出，此時干擾影響比較明顯。由于用戶UE1和用戶UE2均為小區(qū)的邊緣 用戶，所以此時不能像情景3那樣通過功率控制的方式去減少小區(qū)間干擾，在實際中通常采用頻率復用的技術來避免 PRB調度發(fā)生沖突從而減低小區(qū)邊緣用戶 的干擾。_干擾隨機化不能降低干擾的能量,方法主要對某個頻段、某個時間的干擾進 行隨機加擾或者對傳輸信號進行不同方式的交織多址等等手段，使系統(tǒng)在時間和頻率兩個維度的干擾平均化，就是將干擾平攤到全頻段、長時段上，從而減少 高干擾頻段和時間的誤碼率，實質是利用不斷變化的

10、干擾源，將干擾信號轉化為白噪聲,就像一滴墨水倒進杯子里可能水全黑了，可倒進河里就看不到了，是采 用數(shù)學統(tǒng)計的方法來對干擾進行估計就成為一種比較方便的方法。小區(qū)專屬加 擾：在信道編碼并且采用一定的算法對信號加擾之后， 這雖然不能降低干擾信號 的功率，每個小區(qū)可以通過擾碼信息來辨別。 只讓終端解碼有用信號，將干擾信 號轉化為白噪聲，能將干擾信號分量準確減去，剩下的就是有用信號和噪聲，來提高系統(tǒng)性能且不干擾帶寬，適用于解決OFDMA勺接人方式引起的系統(tǒng)干擾。小 區(qū)專屬交織：就是在信道編碼后，對傳輸信號進行不同方式的交織， 采用多用交 織模式方式對信號進行交織，核心在于不同小區(qū)使用不同的偽隨機交織器，

11、 通過 將干擾信號解調/解碼后.對該干擾信號進行重構，取得干擾白化效果的方法， 對系統(tǒng)資源塊分配、信道估計、同步、信令等提出了更高要求或帶來了更多限制。干擾隨機化是一種對編碼后的信號進行特定方式的處理，從而達到濾除干擾 信號的效果，提高系統(tǒng)的性能。這種方法不降低干擾的能量，但通過處理方法可 以使干擾的頻域特征隨機化白噪聲， 從而減少其對小區(qū)間干擾。目前主要的干擾 隨機化方法的有2種主要的干擾隨機化方法，即加擾和交織。專屬區(qū)的加擾是指 通過信道消息編碼和交織后，使用特定的小區(qū)加擾技術。如果沒有擾碼，那么用 戶就無法區(qū)和識別分接收到的信號， 這可能會導致錯誤的檢測，降低了系統(tǒng)的性 能。加擾信號讓U

12、E移動進行檢測和識別，從而有效地判斷這個信號是不是有用 信號，提高了系統(tǒng)的性能，保證用戶的業(yè)務流量速率。專用編織是指通過信道編 碼的數(shù)據采用不同的交織方式，由于干擾信號在交織過程中，使數(shù)據的原始相關 性大幅度減小，從而實現(xiàn)隨機干擾，通過信號交織器的識別方決定了接收機的方 式。避免小區(qū)干擾， 接收機會根據不同的信號，使用 獲得迭代干擾消除的效果。小區(qū)間干擾刪除的干擾消除主要是使用接收機的天線 對邊緣小區(qū)的干擾信號進行解調或解碼處理 增益，對傳輸信號中的干擾信號進行抑制并且提高有用信號能量， 不同信號的交織模式有著各種同解交織的方式， 不同的交織技術來重構干擾信號，實現(xiàn)有兩種不同的途徑，一種是需要

13、通過 UE檢測出干擾信號，另一種直接利用 接收機天線空間特性來有效抑制小區(qū)間干擾， 相比第一種它可以不用檢測干擾信 號，較為方便。前者是利用接收機天線等主要處理技術來算出收到無用信號的大 概值，然后做干擾信號估算值和其信道頻域響應積，最后接收機從接收信號中減去這個乘積的值，消除小區(qū)干擾信號，從而使得盡可能地降低干擾信號對有用信 號的影響，不過此種方法需要知道干擾信號的詳細信息， 否則直接影響干擾消除 的效果，不有利于有用信號的檢測?？墒悄壳癓TE系統(tǒng)中的干擾小區(qū)中的干擾信 號數(shù)據信息較少，只能得到干擾小區(qū)的參考信號位置的值， 而不知道非參考信號 位置采用何種子載波調制方式，由于這些位置的信號難

14、以被接收機檢測， 這種干 擾消除手段沒有受到普遍的使用。后者主要使用多天線接收信號的空間矩陣特性 來抑制小區(qū)之間的干擾，利用相鄰小區(qū)到終端空間信道的差異來確定干擾小區(qū)， 比較適合于消除較強的干擾，提高頻率效率。相鄰小區(qū)邊緣用戶可以使用相同的 無線頻道資源，使小區(qū)間的無線頻道資源可以靈活調度， 改善系統(tǒng)的容量減少用 戶的掉話率，提高用戶的頻率復用技術，可以獲得更高的小區(qū)邊緣頻譜效率和總 頻譜效率。其不足之處是，第一，在現(xiàn)網中小區(qū)間干擾是多個小干擾疊加而成， 干擾小區(qū)不需估計干擾信號的信道；第二，干擾抵消技術只有使用相同頻率資源 的用戶；但在現(xiàn)網中小區(qū)間干擾是多個小干擾疊加而成，應用條件比較苛刻，

15、因而在實際系統(tǒng)中用的較少。 基于功率控制的軟頻率復用是一種重要的干擾協(xié)調技術，由于其實現(xiàn)簡單， 性能好的特點，適用于未來移動帶寬的業(yè)務需求，并且有很好的效果。軟頻率復 用首先根據用戶所處的位置和參考信號 確定用戶中心和邊緣屬性，I在對不同小區(qū) 區(qū)域的用戶發(fā)射不同的信號功率來克服路徑損耗，相鄰小區(qū)邊緣分配不同的RB塊克服同頻干擾。在小區(qū)邊緣由于接受到的干擾較大，采用較大頻率復用策略，擴大同頻小區(qū)距離來降低小區(qū)間干擾。 中心用戶靠近基站，干擾小，信號噪聲比 較大，信號良好，采用頻率復用因子1。由于中心用戶收到的干擾信號強度較小， 所以降低功率不對中心用戶的吞吐量造成顯著的影響。由于邊緣用戶使用的頻

16、率資源不同，同頻影響小，可以通過使用較大的發(fā)射功率來克服由于路徑損耗所引 起的信號衰落，從而有效的提高邊緣用戶的信噪比， 提高系統(tǒng)的性能。但它存在 某些缺點，復用技術雖然可以有效的減少小區(qū)的干擾， 但小區(qū)的可用頻譜也有所 犧牲，影響到用戶的吞吐量，減低頻率利用率；二是該方法不適用小區(qū)系統(tǒng)內的 業(yè)務負載實時動態(tài)變化，不能夠進行自身的頻譜資源的靈活協(xié)調分配。如圖1所示，我們可以看出小區(qū)中心用戶被分配所有的頻譜資源，使用較小的發(fā)射功率減少也相鄰小區(qū)的覆蓋區(qū)域重疊沖突。軟頻率復用方法簡單易行，以滿足適用于 未來移動帶寬的業(yè)務需求，但它存在某些缺點，復用技術雖然可以有效的減少小 區(qū)的干擾，但小區(qū)的可用頻

17、譜也有所犧牲，影響到用戶的吞吐量，減低頻率利用 率；二是該方法不適用小區(qū)系統(tǒng)內的業(yè)務負載實時動態(tài)變化，不能夠進行自身的頻譜資源的靈活協(xié)調分配。為了克服靜態(tài)干擾協(xié)調無法適用小區(qū)系統(tǒng)內的業(yè)務負 載實時動態(tài)變化，一種由Siemenst5J提出動態(tài)干擾協(xié)調技術有效的解決了這個 問題。他會根據目標小區(qū)的業(yè)務負載量進行動態(tài)的資源調度，該方法能夠在不減少小區(qū)間干擾的同時盡最大的限度去提高小區(qū)頻率利用率。其工作過程是將系統(tǒng)該方法能夠在不減少小區(qū)間干此時的邊緣用戶的頻率復用因子m個 RBRB將頻帶分成4組，根據參考信號發(fā)射功率和 UE接收到的RSRP差值邊緣區(qū)域，會 根據目標小區(qū)的業(yè)務負載量進行動態(tài)的資源調度,

18、 擾的同時盡最大的限度去提高小區(qū)頻率利用率，如果兩個小區(qū)的邊緣用戶均比較已不是一個特定數(shù)，取決于小區(qū)的邊緣用戶數(shù)目。假設每個小區(qū)可以使用 RB資源塊，如果相鄰小區(qū)的邊緣用戶數(shù)目多，而本小區(qū)少，則本小區(qū)使用的 將會少于三分之一而相鄰小區(qū)邊緣多于三分之一。反之，則本小區(qū)使用的 會超過三分之一而相鄰小區(qū)邊緣少于三分之一。多，這使用復用3,即兩個小區(qū)使用的RB均為三分之一。_總而言之，干擾協(xié)調技術具有很好的發(fā)展前景，特別是軟頻率技術的復用技 術。由于信令成本開銷也很低，復雜度低，操作簡單，適用于未來的移動通信， 使得其備受運營商的青睞。波束賦形基本原理是利用基站改變發(fā)送信號的波束形狀，是一種基于天線陣

19、 列的信號預處理技術，是自適應陣列智能天線的一種實現(xiàn)方式， 從而實現(xiàn)干擾抑 制的作用。圖2-3（a）簡單地描述了普通扇區(qū)天線在相鄰 小區(qū)中通過基站形成 的波束區(qū)域，由于看到普通扇區(qū)的波束區(qū)域較大，如果我們不采用相關的抑制措 施來避免同頻信號的沖突，小區(qū)間的干擾（陰影重合部分）制約無線網絡的性能。 因此我們采用波束賦形技術，如圖 2-3 （b）所示。波束賦形天線可以將本小區(qū) 的有用信號控制在一個較窄的范圍內，避免與相鄰小區(qū)的波束發(fā)生碰撞，減少小 區(qū)同頻干擾的同時，又可以增大了本小區(qū)有用信號功率。 因此，波束賦形技術相 比上述的幾種小區(qū)間抑制方法來講， 它更適用干提高邊緣信號強度來提高系統(tǒng)的 覆蓋

20、率在本章中，我們首先介紹了系統(tǒng)中常見的共頻干擾的主要來源，并分析了幾種典型的場景和解決方案的小區(qū)間干擾。 最后，詳細地描述了四種常用的干擾抑 制方法，并分析了各種方法的優(yōu)缺點。 為之后章節(jié)的小區(qū)仿真平臺的設計和實現(xiàn) 提供了理論依據。移動通信的最總目標是實現(xiàn)任何人可以在任何地點、 任何時間與其他任何人 進行任何方式的通信。由于不斷增多的用戶數(shù)目必將使得下一代蜂窩網絡構架越 來越密，小基站（BSS使用密度將會越來越大，使小區(qū)網絡拓撲結構不規(guī)則。 小區(qū)間干擾將會對小區(qū)性能造成嚴重的影響， 使得用戶的服務質量下降。由于較 大的小區(qū)間干擾使得用戶的吞吐量和服務質量迅速下降，造成掉話的可能。對于密集小區(qū)結

21、構的通信網絡來說，解決無線電干擾可能比進行覆蓋區(qū)設計的更加困 難。本小節(jié)介紹實驗中系統(tǒng)模型，并提出了一個有效解決小區(qū)間干擾的策略， 一 種以基站中心的小區(qū)干擾抑制方案，可以有效避免小區(qū)干擾。隨著社會信息化程度加快，目前移動通信技術已經無法滿足人們日益增長 的業(yè)務流量需求。平板電腦、智能手機、智能電視等新興的移動互聯(lián)網市場給移 動通信無線網絡帶來了巨大的挑戰(zhàn)。首由于傳統(tǒng)蜂窩的宏基站半徑大多為1到25km覆蓋半徑較大，發(fā)射功率較強，一般在 10瓦以上，使用較大的頻率復用 因子，小區(qū)的復用間隔較遠，造成帶寬的利用率低、系統(tǒng)容量小的問題，無法滿 足移動業(yè)務流量的增長。再則，宏蜂窩信號雖然覆蓋范圍廣，但

22、是不同地區(qū)可能 受路徑損耗或者地形等因素造成用戶接受到的有用信號不均勻，從而造成一些覆蓋盲區(qū)，使得小區(qū)的系統(tǒng)頻帶使用效率較低。 然后，室內環(huán)境相比室外環(huán)境是移 動通信發(fā)生的主要場所，它的業(yè)務量占總流量的約70%但是，宏蜂窩的室內用戶的信號由于墻壁的穿透損耗，造成深度覆蓋面積不足，嚴重的降低了用戶的數(shù) 據速率。最后，隨著城鎮(zhèn)進程加快，高層建筑物的密度不斷增加城市的地形也會 變得更加復雜，傳墻損耗更加嚴重，制約網絡的性能。為了有效解決上述基站部 署中遇到的問題，一種新型的小區(qū)結構 Small Cell被提出來。Small Cell是指 用低功耗的、覆蓋小的小基站作為網絡無線接入點，具有以下優(yōu)勢小基

23、站的發(fā)射功率通常比較小，可在宏小區(qū)的覆蓋盲區(qū)即信號較弱的區(qū)域進 行大密度部署安置，從而提升用戶的信噪比，提升系統(tǒng)網絡容量，由于小基站的 發(fā)射功率較小所以不會對宏單元造成明顯的干擾。在宏單元中，由于小基站的覆蓋面積小，允許使用較小的頻率復用距離，可 以設置多個，每個單元區(qū)域的信道數(shù)目較多，因此業(yè)務密度得到了巨大的增長， 并且RF干擾很低，可以將它放置在宏單元的熱點上，提高資源的分配效率，可 以滿足該小區(qū)的質量和容量方面的要求，在提高小區(qū)容量的同時也保證了用戶的 服務質量體驗。_ 如圖3-1所示的一個密集小區(qū)移動通信網絡中，基站的空間位置根據泊松 隨機函數(shù)相互獨立進行隨機分配，基站的坐標為泊松空間

24、隨機點（Poissonprocess poi nt ）覆蓋在區(qū)域內。每個小區(qū)的用戶均勻的撒入各個小區(qū)。每個基 站和用戶之間均使用一根天線，我們主要考慮基站對用戶的下行鏈路的干擾問 題，由于每個用戶接入以自己相隔最近的基站， 所以每個小區(qū)的形狀是不規(guī)則的， 這樣的隨機模型很適合于密集小區(qū) （小區(qū)構架是不規(guī)則）的實驗場景。實驗中我 們假設MB勺發(fā)射功率和其他BS樣，MBS勺覆蓋半徑R為1km由于宏基站和 其周圍的5個干擾使用相同的頻段f，宏基站的用戶可以接受到相鄰基站發(fā)射過 來的信號，所以宏基站中的用戶收到了來自周邊 5個小區(qū)基站的同頻干擾（如圖 所示，圖中的箭頭表示同頻干擾）。同頻干擾不同于噪聲

25、，它的大小由小區(qū)的頻 率使用情況和基站發(fā)射功率改變，而噪聲則是一個固定值，因此小區(qū)間的干擾抑 制將會是未來移動通信中必須解決的問題。 本次實驗中我們進行了三種抑制小區(qū)干擾方法，第一種為復用一，所以 BS1, BS2, BS3 BS4, BS5和MBS它們的無線 資源帶寬是一樣的，此時宏基站收到周邊5個干擾基站的同頻干擾，（BS1, BS2 BS3 BS4, BS5），此時小區(qū)的干擾最大，但此時的頻譜利用率也最大。第二種 為復用三，即增加頻率復用距離減少同頻干擾對系統(tǒng)性能的影響。如圖所示，若采用復用3,則圖中共有2個小區(qū)簇，那么宏小區(qū)中的用戶只受到干擾基站 影響，相比于復用因子1來講，小區(qū)的干擾

26、基站數(shù)目從5個減少了 1個，說明小 區(qū)的干擾情況相比于前者來講有了很好的改善，但是此時小區(qū)的無線帶寬資源效 率約為前者的一種的三分之一。然而在如今的頻率資源稀缺的移動通信環(huán)境下， 它的缺點越來越明顯，已經不再適于今后移動通信行業(yè)的發(fā)展。為了在效降低小 區(qū)間干擾的同時能夠盡量提高頻帶的使用效率， 所以我們提出了第三種以基站為 中心的密集小區(qū)干擾抑制策略。以基站為中心的密集小區(qū)干擾抑制策略，它有著復雜度低、實現(xiàn)簡單的特點。他的基本原理是首先先設定一個基站距離門限值menxian （試驗中 menxian=2*R）,通過比較干擾基站到宏基站的距離來判斷是否使用頻率復用。若干擾基站到宏基站的距離小于等

27、于小區(qū)門規(guī)定限值，則此時的同頻干擾較大，二者使用不同的頻率資源二者使用不同的帶寬頻率組（ MBS為f1 , BS為f2 ），若 干擾基站BS到MBS的距離超過小區(qū)規(guī)定門限值，則二者分配一樣的無線帶寬頻 率組（MBS和BS均可以使用f1 ）。如圖所示，以宏基站為中心畫一個半徑為 menxian的圓形，若干擾基站在此圓中，則說明其到宏基站的距離小于門限值， 即不采用頻率復用。圖中可以看到干擾基站1和干擾基站2分布在圓中，所以此 時宏基站的小區(qū)間干擾來源于 BS3 BS4, BS5三個基站。以基站為中心的策略具 有復雜度低、實現(xiàn)簡單的特點，能夠避免了那些對自身影響較大的無用信號，協(xié)調和利用現(xiàn)有的可用

28、無線頻道資源，所以這種方法相比于以上兩種方法而言更加 具有優(yōu)勢。BS使用光纖或者其他方式進行相多點協(xié)作傳輸技術是指相鄰單元多個不同互的消息交換并作出相應的響應來面對多變的業(yè)務負載情況，做出適當?shù)膸捒蒑IMOi術，引起了業(yè)界的廣泛關注和研究。2類主要實現(xiàn)方式，其中參與協(xié)作的多個傳輸 由于它們適用應用場景不同，所以使得它們彼用RB塊的協(xié)調分配調度，其基本思想是變干擾信號為有用信號，減少干擾信號 的同時增強有用信號的功率，增強系統(tǒng)性能和改善邊緣用戶的服務質量和業(yè)務流 量速率，是一種典型的傳統(tǒng)宏基站 目前，協(xié)調調度和聯(lián)合處理是它的 點可以是具有完整基帶處理模塊， 此不能替代。多點聯(lián)合處理，就是多個

29、BS的數(shù)據包、導頻結構、信道情景不同位置相互 之間分散的傳輸節(jié)點之間的協(xié)作，I因此小區(qū)可以分配RB給相鄰小區(qū)的邊緣UE提高目標網絡通信質量，改善系統(tǒng)性能。多個BS通過多點聯(lián)合處理使得BS不僅 僅只能為本小區(qū)的UE分配頻率資源，也可以為相鄰小區(qū)若干個UE進行頻率資源 的調度，使得無線資源的分組調度更加的靈活。此方法的優(yōu)點是可以在網絡負載 分布不均勻、信道特性因信道衰落和干擾而起伏變化的情況下，靈活分配和動態(tài)調節(jié)網絡可用的資源，最大程度的提高無線頻譜利用率，為網絡內的用戶終端 UE提高業(yè)務質量的保障?？偹苤?，移動通信系統(tǒng)需要使用無線電波，而無線電波的頻率資源是有限 的，結果移動通信就會受到頻率資

30、源的限制。事實上，無線資源的有效并不是意味著無線電波會被花掉，而是指一定時間、空間、頻率上占用，因此必須合理分 配使用。而頻率資源的有限意味著系統(tǒng)的容量有限，從而無法容納有限的用戶。 為了提高移動通信系統(tǒng)的容量，就要合理協(xié)調的使用頻率資源。密集小區(qū)是一種 普遍存在的形式。小區(qū)間干擾也將普遍存在于這種系統(tǒng)中， 因此研究小區(qū)間的干 擾抑制能有效改善系統(tǒng)性能。進行仿真建?？梢杂行У脑u估密集小區(qū)間干擾對系 統(tǒng)性能的影響，并且比較不同小區(qū)間的干擾抑制方案的性能。因此，本章首先通過MATLA建立小區(qū)仿真系統(tǒng)模型，分別對小區(qū)頻率采用復用因子I和3,采用以基站為中心的小區(qū)抑制方法分別進行仿真， 該平臺測試不同

31、的小區(qū)間干擾抑制 算法的優(yōu)劣性。該平臺由MALA語言編寫，各個模塊仿真了密集網絡在實際的運 行環(huán)境下的工作方式和工作過程。 可以得到不同干擾抑制方案的用戶信噪比， 系 統(tǒng)吞吐量，小區(qū)覆蓋率等參數(shù)。用來驗證方案的優(yōu)劣，為分析不同方案的特點提 供了可能性。方便于小區(qū)干擾抑制算法的選取與改進， 并且提出一種能夠有效避 免干擾的方法以基站為中心的策略。UE模塊：該平臺使用matlab語言生成10個距離MBS不同距離MUE計算不 同用戶到中心基站的距離與其用戶吞吐量算法， 由于仿真時我們假設每個小區(qū)設 定相同的天線參數(shù)，采用相同的信道配置，所以我們只需要考慮系統(tǒng)中的一個小 區(qū)就可以了。故使用第一小區(qū)為例

32、，通過第一小區(qū)的仿真情況對比得出優(yōu)劣性。 該模型先生成10個用戶（到基站的距離為公差 0.1km的等差數(shù)列）采用隨機函 數(shù)撒入x軸坐標，之后撒入丫軸坐標根據之前生成的x軸坐標，將用戶坐標存入 mue數(shù)組。小區(qū)模型：根據仿真系統(tǒng)的需要建立蜂窩型小區(qū)的基本模型，用戶均勻地分布在該蜂窩型小區(qū)內。鏈路預算主要用于計算目標小區(qū)用戶接收的與基站通過無 線通信鏈路發(fā)送的有用信號的信噪比，最終計算出單個小區(qū)的在滿足用戶規(guī)定指 標上的頻率復用最大距離。由于每個用戶接入以自己相隔最近的基站，所以每個小區(qū)的形狀是不規(guī)則的，這樣的隨機模型很適合于密集小區(qū)（小區(qū)構架是不規(guī)則） 的實驗場景。本文干擾基站的空間位置是根據泊

33、松隨機函數(shù)相互獨立進行隨機分 配，BS的坐標為泊松空間隨機點（Poisson process point ）覆蓋在區(qū)域內。每 個小區(qū)的UE均勻的撒入各個小區(qū)，每個 BS和UE之間均使用一根天線。干擾模型：通常認為通信系統(tǒng)中不需要的信號都是噪聲或者干擾。噪聲和干 擾是使通信性能變壞的重要因素。接收機能否正常的工作，不僅取決于接收機的 輸入信號的大小，而且取決于噪聲和干擾。在此處我們主要考慮的是同頻干擾（由 相同的無用信號所造成的干擾），也稱為共道干擾。蜂窩系統(tǒng)中采用頻率復用技 術，顯然同信道的無線小區(qū)相距越遠， 它們之間的空間隔離度越大，同頻道干擾 越小，但頻率利用率低。頻率復用是移動通信網絡面

34、對小區(qū)干擾采用的傳統(tǒng)手段， 使同頻到的無線小區(qū)空間隔離度變大， 減少同信道的干擾。頻率復用顧名思義就 是指兩個小區(qū)在相隔一定安全距離后，把小區(qū)的無用信號控制在某個安全范圍 下，對這兩個小區(qū)分配相同的無線頻道資源。不同移動網絡系統(tǒng)環(huán)境，SINR的估算公式推導也有所不同。SINR是指目標小區(qū)中的UE接收到下行鏈路的功率P r 與無用信號P1的比值。SINR可以通過式（2-1）來表示：小區(qū)的路徑損耗計算， 有如下公式（式4-2 ）。由于無線信道通信中，信號在空間中自由傳播，受外界條件的很大。由于 天氣的變化、建筑物和移動物體的遮掩及移動臺的移動等原因，造成信道特性時 時改變，使得我們難以估計，所以g

35、在不同的無線信道中值也不同。因此，我們 主要據大量實驗數(shù)據進行分類計算并且統(tǒng)計分析來研究電磁波在移動環(huán)境中的 變化規(guī)律特性。在自由空間中，路徑損耗可以在自由空間中大致地表示為距離的 幕指數(shù)，即（式4-4）:吞吐量的計算：移動小區(qū)內所有的UE單位時間的RB流量速率的總和，可以 有效地用來反映UE的服務質量（QoS）和小區(qū)總的業(yè)務數(shù)據速率，為網絡內的 UE 終端提高業(yè)務質量的保障。我們也可以說是系統(tǒng)的容量，他的大小決定他小區(qū)中 用戶業(yè)務流量速率，是用戶通信質量的一個保證，通常來講我們希望小區(qū)的容量 能夠越來越大，那么移動通信的信道越好，數(shù)據流量業(yè)務速率越快，小區(qū)的工作 效率越高。在移動通信無線網絡

36、里，小區(qū)的吞吐量還跟我們實驗中選擇的調制技 術有關，一般來講采用的碼制越高，此時的小區(qū)無線網絡環(huán)境較好，用戶的吞吐 量越大，此時小區(qū)無線的系統(tǒng)信道也越好。系統(tǒng)總吞吐量可以簡單的被定義為系 統(tǒng)內所以RB單位時間吞吐量的總和，即公式（式4-5）本次仿真在帶寬為200kHZ 的帶寬下，取RB數(shù)m為24。本次仿真主要考慮系統(tǒng)無線資源調度情況，對復用為一，復用為三和以基站為中心的策略這三種不同的無線帶寬頻段分配方案進行系統(tǒng)仿真。在三種不同的帶寬頻段分配方案中，復用一的無線頻段效率最高，小區(qū)內的移動UE可以被分配所有的頻帶，但此時系統(tǒng)的干擾也是三種實驗方案中最大的，我可看以從圖 3-1中可以看出，MBS各

37、收的周圍5個BS的同信道干擾。而采用復用為三，將整 個無線系統(tǒng)可以使用的頻帶分成三個頻道組，分配給周圍無線網絡層的三個小 區(qū)，分別交錯分配正交的頻道組，顯然同頻的無線小區(qū)相距越遠，它們之間的空 間隔離度越大，同信道干擾越小，但這時候的小區(qū)無線帶寬利用率在這三種實驗 方案中最低。我們知道移動通信系統(tǒng)需要使用無線電波， 而無線電波的頻率資源 是有限的，結果移動通信就會受到頻率資源的限制。以基站為中心的抑制策略具 有復雜度低、實現(xiàn)簡單的特點，我們可以從圖3-1中看到以基站為中心的策略通 過合理地分配和協(xié)調資源的使用（在 MBS、1限內的干擾基站使用不同的頻道組， 門限外則使用相同的頻道組），能夠避免

38、了那些對自身影響較大得到無用信號， 協(xié)調和利用現(xiàn)有的可用帶寬頻段，所以這種方法相比較于以上兩種方法而言更加 具有優(yōu)勢。本章仿真過程是在一些的假設基礎上進行的：（1）基站發(fā)射功率一定，所以 小區(qū)間不同位置的用戶收到的有用信號由于路損會有所差異。（2） 一個RB塊只能對于一個UE不能被分配給多個UE進行共享，所以小區(qū)內干擾接近于零，我們 假設為其值為零。（3）若不同小區(qū)UE使用相同的RB塊，貝他們自己之間會有嚴 重同信道干擾。（4）為每個用戶分配一個滿載數(shù)據資源塊 RB本章主要通過MATLAB生若個服從泊松隨機分布的密集小區(qū)仿真模型， 比較以基站為中心的方案和其他兩種方法的優(yōu)劣，選出一種抗干擾性能

39、好，用戶業(yè)務流量速率高，能夠適應于未來移動通信網絡的需求。 模擬4種不同密集小區(qū) 的工作環(huán)境并且畫出仿真圖，如圖4-2所示，圖中橫坐標為處于不同位置用戶到 基站的距離，單位為km,縱坐標表示每個UE的吞吐量，藍線（點）表示復用一， 藍線表示以基站為中心的抑制方法，紅線表示復用三，分別計算UE的SINR情況、 系統(tǒng)容量和覆蓋率的情況，對三種實驗抑制方法仿真進行比較。系統(tǒng)網絡參數(shù)設定：本次實驗分析基于圓形小區(qū)模型，干擾基站坐標通過泊 松函數(shù)生成，宏蜂窩有十個用戶，MUSU MBS勺距離分別為（0.1,020.3,0.4 ， 0.5,0.6,0.7,0.8,091，單位km）。宏小區(qū)半徑是 R為1k

40、m,宏MBS勺坐標為路徑損耗指數(shù)（0，0）,其門限值menxian=2*R;MBS的發(fā)射功率p為43dbmalpha=4 ； sigma=1。10個用戶，總共24個RB資源塊,模型1:通過泊松產生5個干擾基站，每個基站內均為 6*10=60個用戶總數(shù)，每個小區(qū)的最大可以使用的頻率資源為然而小區(qū)UE數(shù)目十個，采用以基站中心的策略與復用一的方案由于無線頻率資 源較為充裕，所有小區(qū)中的十個 UE都能被分配到無線資源塊，而復用三最多只 能分配到八個無線資源塊給小區(qū)內八個 UE造成兩個UE無法接入網絡的情況。通過改變泊松參量，產生多個干擾基站個數(shù)，以基站為中心的策略從原先 17.6下降約0.5mbps

41、（約3%，復用一的從10減到7.5，系統(tǒng)容量減少原來的 25%而復用3下降1.4，約14%通過圖4-3可以看出干擾基站BS數(shù)目的增加 使得小區(qū)干擾加重，以基站為中心的抑制策略曲線與原來的相比性能略有減少， 而另外兩種方法，其UE業(yè)務流量速率減少相對明顯，尤其是邊緣UE的業(yè)務流量 速率（復用一約減少百分之六十，復用三約減少百分之三十），中心 UE的業(yè)務 流量速率稍有減少（復用一約減少百分之十五，復用三約減少7%。但是，在上述的三種方案中，無論何種方案總小區(qū)間干擾變大導致小區(qū)的吞吐量有所下 降，尤其是邊緣用戶吞吐量?？偠灾?，以基站為中心的策略的系統(tǒng)抗干擾性能 最好，復用1的抗干擾性能最差。當小區(qū)

42、內的用戶數(shù)目增多，相比于模型 1來講，以基站為中心的抑制和使用 復用因子1的小區(qū)的系統(tǒng)容量得到了很大的提升（以基站為中心容量和復用因子 1均提高2.7倍），但是頻率復用系數(shù)3的卻跟原來差不多大小容量。由于場景 一小區(qū)UE數(shù)目為十個，采用以基站中心的策略與復用一的方案由于無線頻率資 源較為充裕，所有小區(qū)中的十個 UE都能被分配到無線資源塊，而復用三最多只 能分配到八個無線資源塊給小區(qū)內八個 UE造成兩個UE無法接入網絡的情況。 所以復用三的小區(qū)的無線寬帶資源已經充分使用，無法容納更多的UE,這時候增加UE數(shù)量非但沒有使得系統(tǒng)的容量增加，反而會減低UE的業(yè)務速率（小區(qū)UE個數(shù)越多，表明每個UE使用無線資源塊的概率越少，相應的信