Femtocell系统中交叉层干扰研究
基于随机几何理论的无线异构网络性能分析
基于随机几何理论的无线异构网络性能分析杜月林;郑宝玉【摘要】随着移动互联网的快速发展，以及新兴业务和移动应用的爆发性增长，移动用户对传输速率提出了更高的要求。
通过在传统的蜂窝上叠加小型基站，使得异构无线网络可以有效地提高蜂窝网络容量。
介绍了低功率节点类型、异构网络干扰等无线异构网络的概念及应用场景，构建了异构无线网络模型，异构无线网络其网络节点分布可建模为泊松分布，通过随机几何等数学工具对异构无线网络的性能进行了分析，推导出异构网络的成功传输概率及网络吞吐量。
通过实验仿真验证了理论推导的正确性，为异构网络的实际部署提供了理论基础。
%With the rapid development of the mobile Internet and explosive growth of emerging services and mobile applications,mobile users put forward a higher requirement for the data raters. By deploying small cells on the conventional Macrocell network,heterogeneous cellular network can effectively improve the cellular capacity. It introduces the concept and application scenario of wireless heterogeneous network like node type with low power and heterogeneous network interference,and uses a statistical approach based on stochastic geome-try to model and evaluate the performance of the proposed system and deduces coverage probability and network throughput of heteroge-neous network by stochastic geometry mathematical tools in this paper. Simulation has verified the correctness of theory deduction,which provides a theoretical basis for the actual deployment of heterogeneous networks.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2016(026)011【总页数】4页(P86-89)【关键词】异构网络;随机几何;泊松点过程;成功传输概率;吞吐量【作者】杜月林;郑宝玉【作者单位】南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏南京 210003;南京邮电大学信号处理与传输研究院，江苏南京 210003【正文语种】中文【中图分类】TN929.5近来随着移动网络技术的快速发展，人们对移动数据业务的需求逐年增长。
引入Femtocell对CDMA网络的影响
Ｆ ｍｔｃ ｌ ｅ ｏ ｅｌ 是极具竞争力的 Ｆ ＭＣ实现手段之一 ，可以帮助运营商快速解决室 内深度 Ｆ ｍｔｃ ｌＲ Ｎ网关 ； ｅ ｏ ｅｌ Ａ ； 网络规划 ； 干扰
覆盖问题 。 主要从 Ｆ ｍｔｃ ｌ ｅ ｏ ｅｌ 系统结构入手 ， 对引入 Ｆ ｍｔｃ ｌ ｅ ｏ ｅｌ 系统对 Ｃ ＭＡ网络的 中图分类号 ：Ｎ ２ ． Ｄ Ｔ ９ ９５
影响及其网络规 划进行分析。 文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ７ ３ ４ （ ０ ０ — ０ ０ ０ １０ — ０ ３ ２ １ ） ２ ０ ３ — ４ ０
Ａｂ ｔ ｃ ： ｓｒ ｔ ａ
Ｆ ｍ ｔ ｈｃ ａ ｅｐ ｔｅ ｏ ｅａ ｏｓ ｔ ｏｖ ｈ ｅ ｐ ｃ ｖ ｒｇ ．Ｉ ａ ａｙ ｅ ｅ ｏ ｅｌｓ ｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｉｖ Ｍ ｏｕｉ ｓ ｔ ｏ ｉｈ ｃ ｎ ｈ ｌ ｈ ｐ ｒｔ ｒ ｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｄ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｔ ｎ ｌｚ ｓ
生 任 何 影 响 。Ｆ ｍｔ ｅ 系统 主 流 的组 网方 式 是 Ｒ Ｎ ｅ ｏ ｌ ｃｌ Ａ 网关 方式 ， ｅ ｔｃ ｌ设 备扮 演 Ｃ ＭＡ 网的 Ｂ Ｓ系统 角 Ｆ ｍ ｏｅ ｌ Ｄ Ｓ 色 ， 入 新 的 网元 Ｒ Ｎ 网 关 （ Ｇ 引 Ａ Ｒ Ｗ） 实 现 Ｉ ， Ｐ网 到 核 心 网 的接 人 。 Ｇ 设备 收集 来 自 Ｆ ｍｔｃｌ的业 务 ， Ｒ ｗ ｅ ｏｅｌ 然 后通 过标 准 Ａ端 口分 送 到核 心 网 核心 网将 Ｒ Ｗ 做 Ｇ 普通 Ｒ Ｃ设 备处 理 ， Ｇ 负 责 网络安 全 、业 务汇 聚 、 Ｎ Ｒ Ｗ 协议 转换 、ｅ ｔｃｌ设备 管理 与配 置 和 Ｆ ｍｔｃ１设备 Ｆ ｍ ｏｅｌ ｅ ｏｅ１ 的接 入控 制 （ 见图 １ 。由于 Ｆ ｍｔ ｅ 主要解 决室 内覆 ） ｅ ｏ ｌ ｃｌ
Femtocell
现有的移动服务中，由于墙壁引起的损 耗使室内信号较差；移动网中基站覆盖半径 和用户容量及每用户可用带宽一直是一对矛 盾；新基站的建设面临站址选择、机房、电 源、环保等诸多困难。对运营商来说，使用 Femtocell可以提高服务质量，由于改善室内 信号覆盖质量，可以明显提高用户的宽带和 语音服务质量；增加网络容量。 而Femtocell一般连接几个用户，也需要 面临墙壁引起的损耗等。
用室外的信号3G上网，我们得到的IP地址是北京电信的， 之后切换到Femtocell家庭基站。得到的上网IP地址就变成 广东电信了。通话声质两者之间没有区别。 Femtocell不仅部署在已建成的网络中，而且还应用于极端 的案例中，例如救灾，在信号比较弱的地方，如何接入互 联网？
Femtocell的接入模式
优点： 1.覆盖宏小区不能覆盖的地方 2.可以减少来自于宏小区基站的高功率开销 并提高宏小区基站的性能。 3.为用户节省大量的功效。辐射更低，手机 电池也更耐用。 4.为固网与移动网融合提供了一个理想的解 决方案 虽然Femtocell为运营商节约了很多成本，但 是用户的的费用也会相应的减少，所以运营 商的利润就应该更注重服务。
这是来自三星的Femtocell家庭基站采用三星的芯片整体解 决方案，它同时支持CDMA 1x及EV-DO网络、最多可以支持7个 手机通话服务或4个EV-DO的3G上网应用。周围200米内的用户 提供手机信号覆盖。底部是一个10/100M以太网接口，通过用 户家里的网络接入到互联网中去。顶部有一块GPS卫星天线。 这是方便Femtocell毫微微基站校准时间，为手机计费准确性而 设置的。
两层异构网络中femtocell研究进展与展望
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ ｗａ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｆ ｏ ｒ ｆ ｅ ｍｔ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｓ ｏ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ． Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ａ ｄ — ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｗｏ — ｔ ｉ ｅ ｒ ｆ ｅ ｍｔ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ — ｍａ ｃ ｒ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ： ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｉ ｎ ｔ ｅ ｆｅ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ —
摘
要：对 ｆ ｅ ｍｔ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ 研究进展进行 了细致分析和探讨 ，着重讨论两层异构 网络 中频率资源分配、干扰 管理和接入
控制 ３个主要议题，同时也分析 回程链路 、用户移动性和公平性等其他相关问题。最后论述 ｆ ｅ ｍｔ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ 应 用前景和 归纳未来研究方 向。
关键词 ：飞小区；两层网络；ｍａ ｃ ｒ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ；频谱分配；干扰 管理；接 入控 制；回程链路
ｏ ｆ ｆ ｅ ｍｔ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｆ ｅ ｍｔ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ；ｔ ｗｏ — ｔ ｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ；ｍａ ｃ ｒ ｏ ｃ ｅ ｌ ｌ ；ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｌｌ ａ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｉ ｎ ｔ ｅ ｆｅ ｒ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ；ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；
同频异构femtocell联合子信道和功率分配算法
A Joint Sub-Channel and Power Allocation Algorithm in Co-Channel Heterogeneous Femtocell
Network
作者： 陈赓[1] 姚文静[1] 郭银景[1] 夏玮玮[2]
作者机构： [1]山东科技大学电子通信与物理学院,青岛266590 [2]东南大学移动通信国家重点实验室,南京210096
出版物刊名： 电信科学
页码： 20-27页
年卷期： 2015年 第9期
主题词： 同频融合网络 子信道分配 功率分配 同频干扰抑制
摘要：针对macro-femto同频融合网络中基于资源分配的干扰抑制问题,提出一种联合子信道和功率分配算法来抑制同频干扰。
该算法通过对MU进行功率控制并采用跨层切换消除同频
跨层干扰,对FU进行联合信道和功率分配消除同频层内干扰;跨层切换问题是在每一层网络目标
中断概率约束下通过优化网络吞吐量实现,而基于联合信道和功率分配的同频干扰抑制问题是在切换MU的目标数据速率和其他MU以及FU干扰门限约束下,通过优化FU的和速率实现。
理论分析和仿真结果表明,该算法能够提高FU的和速率,增大femtocell的网络容量,并可增加femtocell 的部署数目。
Femtocell网络中干扰抑制技术研究的开题报告
Femtocell网络中干扰抑制技术研究的开题报告一、研究背景和意义Femtocell网络是一种新型的无线通信网络，它由大量基站组成，可以提供高速、稳定的无线接入服务。
由于其具有低成本、低功率、易部署等优点，越来越多的企业和家庭开始采用Femtocell网络搭建私人微型基站，以满足快速、高质量的数据和通信需求。
然而，由于Femtocell网络中大量基站之间的广泛频谱和物理拓扑分布，会导致网络中的干扰问题非常严重，这对网络的性能和覆盖范围产生了直接影响。
因此，进行Femtocell网络中的干扰抑制技术研究，可以帮助我们更好地理解网络中的干扰机制，提高网络的性能和服务质量，为实现Femtocell网络的大规模商业化应用提供技术支持。
二、研究内容和方法本研究拟对Femtocell网络中干扰抑制技术进行深入研究，主要研究内容包括以下几个方面：1. 干扰机制分析：通过分析Femtocell网络中的干扰机制，探究干扰源、干扰传播方式和干扰类型等关键问题，揭示干扰形成的根本原因。
2. 干扰检测技术研究：针对Femtocell网络中的干扰检测问题，研究基于信号处理、机器学习的干扰检测方法，提高干扰检测的准确性和效率。
3. 干扰消除技术研究：对Femtocell网络中的干扰消除进行深入研究，主要采用基于预编码、多天线技术和功率控制技术等方法，消除网络中的干扰。
上述研究问题需要运用多种实验室实验、仿真计算、理论分析等多种方法，利用MATLAB、NS3、Python等软件工具，进行相关算法和方法的仿真和实验验证。
三、预期结果和意义经过以上的研究方法和内容，本研究预期将实现以下效果：1. 深入分析Femtocell网络中的干扰机制，提出合理有效的干扰抑制方案。
2. 研发针对Femtocell网络中干扰检测、干扰消除的新算法和技术，提高网络性能和服务质量。
3. 验证新算法和技术的有效性和可靠性，为Femtocell网络大规模商业化应用提供支持。
Femto Cell数据链路层若干关键技术的设计与实现的开题报告
Femto Cell数据链路层若干关键技术的设计与实现的开题报告1. 研究背景随着移动通信技术的不断发展，人们对于无线通信的需求越来越高。
为了满足用户的需求，通信服务提供商需要提高网络的容量和覆盖范围。
Femtocell技术是一种用于提高通信网络覆盖范围和容量的解决方案。
Femtocell是一种小型的基站设备，能够在室内提供高质量的无线网络服务。
Femtocell技术在移动通信领域得到了广泛的应用，并且在未来的网络发展中具有重要的意义。
2. 研究目的本次研究的目的是设计和实现Femtocell数据链路层的若干关键技术。
具体的目标包括：1）设计并实现Femtocell中的数据链路层协议，实现数据传输功能。
2）优化Femtocell的数据链路层协议，提高网络的可靠性和吞吐量。
3）使用仿真工具对Femtocell数据链路层协议进行测试和性能评估。
3. 研究内容本次研究的内容包括以下几个方面：1）Femtocell数据链路层协议的设计2）Femtocell数据链路层协议的实现3）Femtocell数据链路层协议的优化4）基于仿真工具的性能测试和评估具体的研究内容将在后续的研究中细化和深入。
4. 研究方法和技术路线本次研究将采用如下的方法和技术路线：1）文献调研，了解Femtocell数据链路层相关的研究进展和应用情况。
2）设计Femtocell数据链路层协议，并使用C语言实现。
3）对Femtocell数据链路层协议进行优化，例如提高网络的可靠性和吞吐量。
4）使用仿真工具进行性能测试和评估，例如使用NS-3模拟器进行仿真。
5. 研究意义本次研究具有以下几个方面的意义：1）在Femtocell技术领域中，为提高网络容量和提供高质量的无线通信服务提供了一种新的解决方案。
2）本次研究对于Femtocell数据链路层协议的设计和优化具有一定的参考价值，可以为其他研究者提供一些思路和帮助。
3）通过对Femtocell数据链路层协议的研究和优化，可以提高通信网络的性能，满足用户的需求，促进移动通信技术的发展。
Femtocell异构网中下行干扰协调方案研究中期报告
Femtocell异构网中下行干扰协调方案研究中期报告
本研究旨在探索Femtocell异构网中下行干扰协调方案，提高网络性能和用户体验。
在前期的研究中，我们对Femtocell异构网中的干扰问题进行了分析，并设计了两种干扰协调方案，分别是时间域干扰协调和空
域干扰协调。
在时间域干扰协调方案中，我们将不同Femtocell小区在时间上进行随机切换，避免了不同小区同时使用相同频率资源导致的干扰。
通过模
拟仿真实验，我们发现时间域干扰协调方案能够有效降低网络中的下行
干扰，提高系统吞吐量和平均用户速率。
在空域干扰协调方案中，我们将小区之间的相对位置进行优化来减
少干扰。
通过对不同小区的位置进行分析，我们设计了最优位置布局方案，将小区位置进行合理调整。
实验结果显示，这种干扰协调方案可以
降低小区之间的干扰，提高网络性能和用户体验。
本研究目前还存在一些问题，例如时间域干扰协调方案和空域干扰
协调方案在实际部署中的可行性和成本问题等，需要进一步研究和探讨。
在后续的研究中，我们将继续完善这些方案，并进行实验验证，以提高Femtocell异构网的性能和服务质量。
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Femtocell系统中交叉层干扰研究
摘要：本文介绍了femtocell和宏蜂窝网络之间的交叉层干扰产生原理、场景及原因，重点分析论述交叉层干扰的解决方法。
关键词：交叉层干扰上行链路下行链路共信道干扰邻信道干扰
中图分类号：tn926 文献标识码：a 文章编号：
1007-9416(2012)02-0121-01
随着移动通信的飞速发展，移动数据业务比例不断提高。
调查显示，70%以上数据业务发生在室内，而45%的家庭和30%的企业都存在室内覆盖差的问题，femtocell则正是为了解决一问题而诞生的。
但是，femtocell广泛应用需要解决的一个重要问题就是femtocell 与宏基站之间的干扰问题，即交叉层干扰，本文正是针对这个问题进行研究的。
1、femtocell交叉层干扰介绍
当干扰源和受干扰系统处在不同网络层，这种干扰就被认为是交叉层干扰，femtocell和宏基站之间产生的干扰就是交叉层干扰。
1.1 共信道干扰
(1)宏基站下行干扰fap用户。
当fap（femtocell接入点）在窗边且与宏基站可见。
fap用户与node b的距离在1000m以内，fap 用户就会因收到node b信号而被干扰。
(2)宏基站上行干扰fap用户。
node b网络很差时，如果fap接入模式是csg模式，则fap用
户会因为与宏基站用户距离较近产生干扰。
(3)fap下行干扰宏基站用户。
宏基站用户在网络边缘，信号很差，但离fap较近，宏基站用户不允许接入fap，会受到fap下行干扰，信号会更差。
(4)fap 上行干扰宏基站用户。
fap用户位于网络边缘，发送功率较大，而在附近同时进行呼叫的宏基站用户会产生更大的噪声。
1.2 邻信道干扰
(1)宏基站下行干扰fap用户。
fap在窗边，与宏基站距离100米，node b功率减少，fap用户使用fap的服务，但因node b干扰导致延迟。
(2)宏基站上行干扰fap用户。
fap所在的地方能收到很弱的宏基站信号，fap用户在fap旁边，进行全功率呼叫，另一个fap 用户同时在覆盖边缘呼叫，如果宏基站和fap频率没有达到最小间隔，则两个fap用户的qos就会降低。
(3)fap下行干扰宏基站用户。
存在fap的地方同时有两个用户，用户1在网络边缘连接到fap，用户2在网络边缘连接到宏基站，且以全功率发送。
当宏基站用户处于覆盖边缘，则fap的下行干扰就会中断宏基站的连接。
(4)fap 上行干扰宏基站用户。
fap用户在窗边且与node b可见，fap用户在覆盖边缘连接且以全功率发送，宏基站用户则会有延时影响。
2、交叉层干扰解决方法
2.1 上行链路
在cdma系统中解决上行链路干扰的方法主要是限制fap用户功率和优化宏基站上行链路预算，在ofdm系统中解决上行链路干扰
的方法主要是正交信道分配和智能子信道分配。
(1)fap功率受限。
该方法主要是采用功控对fap最大发送功率进行限制，设计发送功率限制需同时调节fap和ue的功率才能减少对宏基站的影响。
对于功率设置的值，fap可以通过测量宏基站下行功率判断。
(2)优化宏基站上行链路预算。
因为node b不知道它的用户精确位置以及是否干扰到fap用户，因此宏基站用户必须设置发送功率上限来应对fap干扰最坏的情况。
(3)正交信道分配。
这种方法是区分两个ofdma子信道的边界，即将网络层分配成整数个子信道，以此来避免交叉层干扰。
而这种方法主要是解决当fap 处在宏基站覆盖边缘时，宏基站用户由于无法获得有效覆盖而提高发送功率导致fap用户被干扰的情况，正交信道分配方法如图1示。
(4)智能子信道分配。
和上一方式一样，采用分配子信道的原理来避免上行干扰，但是这个分配的过程是动态的。
当fap靠近宏基站时，fap用户被要求提高发送功率，如果宏基站收到这个传输，fap 用户占用的子信道则不能被宏基站窝用户使用，这个动态过程取决于在特定时刻子信道占用情况。
2.2 下行链路
(1)fap端功率受限。
fap与宏基站使用同一带宽，fap的信号将对附近的宏基站用户产生下行干扰，干扰信号可能会使宏基站产生盲区，处于这些位置的宏基站用户会受到严重的噪声干扰或者无服务。
为了保证每个fap都能有预定的覆盖范围，不对其它fap和宏
基站造成较大干扰，每个fap可以根据目前干扰情况来设定发射功率值。
当fap接入一个信道后，它可以根据当前受干扰大小来动态调整它的发射功率，使其满足一定的接收信干比要求。
(2)自适应功率控制。
自适应功率控制的核心思想是自动检测功率并进行相应调整，根据fap用户位置提供合理的接收功率给用户ue。
如果降低fap发射功率就可以减少对宏基站用户的干扰，却会减小fap覆盖范围，不过这个覆盖范围的减少是动态的。
3、结语
随着femtocell技术、产业链的成熟及数据业务的爆发式增长，femtocell将会大规模商用，交叉层干扰作为其应用进程中的重要技术问题一直得到重视，本文先介绍了交叉层干扰产生原理、场景及原因，然后重点分析消除和避免交叉层干扰的解决方法，以期为femtocell的大规模应用打下基础。
参考文献
[1]jie zhang, guillaume de la roche. femtocells technologies and deployment [m].彭木根,李楠译.北京:人民邮电出版社，2010：2-3，82-110，113-135.
[2]3gpp ts 36．101 v8．5．1，user equipment(ue)radio transmission and reception(release 8)[s]．2009．
[3]femtochina, .
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