Femtocell系統(tǒng)的干擾管理技術(shù)研究.pdf

1、Femtocell技術(shù)通過(guò)在宏小區(qū)中插入大量的基站拉近天線與用戶之間的距離，實(shí)現(xiàn)小區(qū)分裂，獲得高信噪比，從而提高系統(tǒng)的吞吐量，并極大降低基站和終端發(fā)射功率、延長(zhǎng)終端電池使用時(shí)間。由于Femtocell根據(jù)用戶需求安裝，因此運(yùn)營(yíng)商無(wú)法對(duì)Femtocell系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。為了確保Femtocell不會(huì)對(duì)宏基站產(chǎn)生干擾，有效的干擾管理技術(shù)成為Femtocell系統(tǒng)面臨的首要問(wèn)題。盡管現(xiàn)有3GPPLTE版本對(duì)Femtocell干擾管理做

2、了大量工作，從頻率資源分配和功率控制兩個(gè)方向出發(fā)，研究了干擾管理方案，但是仍有許多相關(guān)問(wèn)題亟待解決。
　　 本文在研究了現(xiàn)有Femtocell干擾管理技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了以下幾種Femtocell干擾管理相關(guān)技術(shù)方案：
　　 1.基于差分相位旋轉(zhuǎn)的Femtocell干擾檢測(cè)技術(shù)
　　 針對(duì)現(xiàn)有Femtocell被動(dòng)偵聽(Sniffer)射頻環(huán)境，動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)干擾抑制方法存在復(fù)雜度高、實(shí)時(shí)性差和檢測(cè)準(zhǔn)確度

3、低的問(wèn)題，提出基于差分相位旋轉(zhuǎn)的干擾檢測(cè)技術(shù)。該干擾檢測(cè)技術(shù)從LTE導(dǎo)頻信號(hào)為QPSK星座，2-范數(shù)相等的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)連續(xù)OFDM塊的相同子載波導(dǎo)頻接收信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)后導(dǎo)頻接收信號(hào)的期望信號(hào)近似相同，相位旋轉(zhuǎn)保持干擾和噪聲能量不變。旋轉(zhuǎn)后的接收信號(hào)經(jīng)過(guò)差分計(jì)算，在消除期望信號(hào)直接估計(jì)干擾加噪聲能量的同時(shí)，提高干擾檢測(cè)的數(shù)據(jù)量，并對(duì)干擾和噪聲同向相干疊加，以提升干擾檢測(cè)的精度。將該干擾檢測(cè)技術(shù)推廣到多天線，提出基站采用最優(yōu)的最大

4、比值合并信號(hào)檢測(cè)算法時(shí)總干擾的估計(jì)算法。仿真結(jié)果表明差分相位旋轉(zhuǎn)干擾檢測(cè)技術(shù)能精確估計(jì)干擾加噪聲的能量，在干擾能量低時(shí)虛警概率小，具有穩(wěn)定性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，便于實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。
　　 2.基于正交補(bǔ)空間的Femtocell干擾管理技術(shù)
　　 在抑制同道用戶干擾前提下提出一種基于正交補(bǔ)空間的調(diào)度算法。該算法首先估計(jì)同道用戶的下行干擾信道，對(duì)干擾信道奇異值分解，采用最大左奇異值向量作為干擾用戶的空間簽名，同道干擾用戶空間簽

5、名張成干擾空間，調(diào)度空間簽名在干擾空間的正交補(bǔ)空間中的用戶，可抑制同道用戶的干擾。仿真表明，與DFS方案相比，基于正交補(bǔ)空間的調(diào)度算法能增加Femtocell可用頻帶，提高Femtocell系統(tǒng)的吞吐量。
　　 3.基于協(xié)作波束成型的Femtocell干擾管理技術(shù)：
　　 a)在下行方向，基于方便交互信息的多個(gè)協(xié)作Femtocell，提出收發(fā)結(jié)合下行波束成型干擾抑制算法。該方案中用戶使用信道的最大左奇異值向量接收信號(hào)，將

6、降維后的信道反饋到Femtocell，F(xiàn)emtocell基于反饋信道構(gòu)建相互正交的發(fā)送波束成型向量，抑制協(xié)作Femtocell之間的干擾。仿真表明，該方案能夠顯著增加Femtocell的可用頻率資源，提高Femtocell系統(tǒng)吞吐量。
　　 b)在上行方向，基于方便交互信息的多個(gè)協(xié)作Femtocell，提出基于協(xié)作的零空間干擾抑制算法。Femtocell協(xié)作提高接收天線的維度，使得各Femtocell的接收波束成型向量在宏基站用

7、戶上行干擾矩陣的零空間中，抑制宏基站用戶的干擾，協(xié)作Femtocell之間的干擾通過(guò)多用戶檢測(cè)抑制。仿真表明，該方案能同時(shí)抑制Femtocell間干擾和宏基站用戶的上行干擾，提高Femtocell系統(tǒng)的頻率復(fù)用因子和Femtocell系統(tǒng)吞吐量。
　　 4.Femtocell下行功率控制
　　 a)在Femtocell對(duì)宏基站用戶的干擾受限前提下，基于宏基站用戶的分布，提出單Femtocell下行功率控制方案。該方案檢測(cè)

8、到覆蓋范圍內(nèi)宏基站用戶數(shù)量少，距離Femtocell遠(yuǎn)時(shí)，F(xiàn)emtocell可增大發(fā)送功率，相反，F(xiàn)emtocell降低發(fā)射功率。仿真表明，該方案具有宏基站用戶容量損失超過(guò)門限概率小，啟動(dòng)Femtocell概率大，F(xiàn)emtocell發(fā)送功率穩(wěn)定，吞吐量大的特點(diǎn)。
　　 b)在Femtocell對(duì)宏基站用戶的干擾受限前提下，基于宏基站用戶的分布情況，提出多Femtocell下行功率控制方案。該方案首先確定多個(gè)Femtocell對(duì)宏