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Femtocell增强的蜂窝移动通信系统中频谱资源共享技术研究

作　者: 苏勤亮
导　师: 黄爱苹
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: Femtocell Home NodeB 家庭基站 WiMAX IEEE 802.16 容量分析干扰频谱共享信道选择功率分配接入控制路径损耗估计
分类号: TN929.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

通过在用户家中安装一个与Macrocell共享频谱的接入点(Access Point,AP),Femtocell技术可以有效地解决蜂窝移动通信系统中室内覆盖差和容量低的问题。然而,频谱共享可能导致Femtocell间、Femtocell和Macrocell间相互干扰,限制Femtocell和Macrocell的性能。本文研究Femtocell和Macrocell之间如何合理地共享频谱资源,以使两个网络都能达到较高的性能。本文分析在单个和多个接入子信道的情况下,系统的上/下行平均容量、Femtocell平均容量、Macrocell平均容量与Femtocell接入数目的关系。分析结果表明,通过合理安排Femtocell的接入信道,Femtocell技术可以在不影响Macrocell上/下行系统容量的前提下,显著提升系统的整体容量。针对新加入现有系统的Femtocell及频谱共享技术必须与现有标准兼容的要求,本文在深入分析IEEE 802.16e标准的基础上,提出一种AP独立地估计其与Macrocell中各Macrocell用户间路径损耗的分布式方法。该方法不需要额外信息或信息交互,不会对现有Macrocell的通信造成任何影响。仿真结果表明,该路径损耗估计方法可以较为准确地估计出AP与Macrocell用户间的路径损耗。提出一整套兼容IEEE 802.16e标准的Femtocell信道选择、功率分配和接入控制策略。利用上述路径损耗估计结果,AP评估其对各Macrocell用户可能造成的干扰,进而为各被占用信道都计算一个接入概率,以保证AP以较大概率接入造成干扰较小的信道。根据所选信道的干扰强度,AP确定其发射功率以保证一定的覆盖范围。根据反馈的信道质量信息,Macrocell基站估计其用户所受干扰,接纳或拒绝Femtocell的接入请求。针对未来蜂窝网络中Femtocell和Macrocell间允许交互少量信息的特点,本文将频谱共享问题描述为一个优化问题,并利用Femtocell网络的特点,去除Femtocell和Macrocell间的耦合性,简化该优化问题。通过采用拉格朗日对偶法求解,得到Femtocell动态频谱接入和功率分配的一种低复杂度分布式算法。该算法只需Macrocell用户和基站、基站和Femtocell用户之间交互少量的信息。

Femtocell增强的蜂窝移动通信系统中频谱资源共享技术研究

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