试论毫微微小区系统中的干扰分析与节能技术利用

1、试论毫微微小区系统中的干扰分析与节能技术利用毫微微小区(fetell)基站外观与i-fi接入设备相似，发射功率小，适用于家庭及办公室环境。在分析fetell系统的资源复用模型和接入过程的根底上，文章针对宏小区(arell)和fetell混合网络的干扰问题，通过对随机到达的用户合理分配时频资源，提出一种功率控制方案。该方案能到达系统节能、降低干扰和进步系统性能的目的。毫微微小区；功率控制；节能；干扰协调abstrat:fetellissiilarti-fiaessdeviesinappearaneandltransissinper.itantherefrebeappliedinfailyandf

2、hispaper,irelessresuredelsandaesspressesarensidered,andaperntrlsheeisprpsed.tie-frequenyresuresanbereasnablyallatedtusersharerandlyarrivedinrdertslvetheprblefintefereneinarellandfetellhybridnetrks.thissheeansaveenergy,redueinteferene,andiprvesysteperfrane.fetell;perntrl;energysaving

3、;interferenerdinatin节约能源、节约资源、保护环境是新一代无线挪动通信的重要开展方向，是目前需要研究的紧迫课题。研究说明，将来超过50%的语音 和超过70%的数据传输将在室内环境中发生1-2，包括家里、办公室、购物广场等。对于无线通信来说，室内覆盖是赢得用户的关键。为理解决室内覆盖问题，一种称为毫微微小区(fetell)的技术应运而生。在宏小区(arell)和fetell混合网络中，有两种资源分配方式：一种是两种网络共享频谱资源，另一种是两种网络采用互相正交的频谱资源3-4。假如fetell采用与arell一样的频谱资源，由于arell基站的功率较大，而fetell基站的功率

4、较小，因arell对fetell用户的干扰较大，会造成fetell用户的效劳质量(qs)降低；而由于fetell对arell用户的干扰较小，arell用户受到的影响可忽略不计。假如fetell采用与arell正交的频谱资源，那么两种网络互不干扰，此时fetell可以以满足用户qs的最小功率发射，从而到达节能的目的。这样的资源分配方式频带的利用率较低。由于目前通信系统的频带资源极为珍贵，这种互相正交分配资源的方式造成了资源的极大浪费5-6。本文在综合分析干扰、频带利用率和能耗的情况下，将两种资源分配方式互相结合，提出了一种基于动态资源分配的arell和fetell混合网络的功率控制方法，从而到达

5、节约能源、降低干扰和进步系统性能的目的。1毫微微小区中降低干扰的方法针对fetell，如今已经有一些降低干扰的方法。(1)干扰防止由于网络拓扑构造特殊，在fetell网络中单一的干扰抑制技术是无效的。采用串行干扰抵消技术是将接收到的信号减去最强的临近干扰，从而起到信号复原的作用。假如干扰抵消不准确，抗干扰效果会很差。由于fetell设备的低本钱要求，fetell的基站和发射器必须复杂度低，使得串行干扰抵消技术的不易实现，所以干扰抵消技术不能满足fetell的要求。在fetell网络构造中，由于干扰防止技术是防止干扰而不是抑制干扰，因此减少干扰是更为有效的方法。对于码分多址复用(da)系统，由于

6、fetell网络采用频率复用技术，当宏单元和fetell用户使用共同带宽时，干扰防止是采用跳时技术和定向天线技术来实现的，可以提供7倍的系统容量改善。(2)跳频与跳时技术在gs网中，通过采用慢跳频技术来防止fetell用户和arell用户之间的互相干扰。同样，跳频正交频分多址(fda)网络使用随机子信道分配，以减少与周边基站持续干扰的概率。在跳时da中，da的持续时间被分散在个时隙中，用户将随机选择发送时隙或者发送时隙保持静默。随机跳时技术通过系数来权衡处理增益，从而减少干扰用户的平均数量。这种方法就是改变现有的daarell的运营网络来适应fetell技术。(3)自适应功率控制fetell(

7、例如sprint公司的airavefetell)使用自适应方案来调节fetell的发射功率，以解决跨层干扰问题。在前向链路过程中，爱立信提出通过增加fetell和arell之间的间隔 来降低fetell发射功率，从而减少对宏单元用户的干扰。这种折衷的方法将减小fetell的家庭覆盖范围。在反向链路过程中，建议根据fetell用户的位置提供更高的接收功率给fetell用户及相关的arell用户。2毫微微小区功控技术由于无线通信系统的频带资源有限，arell和fetell混合网络一般使用一样的频谱资源，以便增加系统的频谱利用率。在这种资源分配方式下，下行链路fetell用户受到的来自arell基站

8、的干扰比拟严重。为了保证fetell用户的qs，要求fetell基站以较大的功率发射信号。因此传统的fetell系统中所有fetell基站都采用了最大功率发射，即使在干扰很小的情况下，也采用了很大的发射功率，造成能源非常浪费。虽然fetell基站的发射功率比arell基站低得多，但其基站数目却是arell基站的几十倍甚至上百倍，因此fetell的能耗过大问题值得关注。针对上述问题，本文提出一种基于动态资源分配的功率控制方法。首先，在传统的模型根底之上，改变fetell的功率，使每个fetell都以最小的功率发射。同时，结合接入控制，使每个用户信号在随机的时间间隔点到达且占用随机的效劳时间，由系

9、统在每个用户信号到达时为其合理分配资源。接着在模型中参加功率控制，即fetell的发射功率随着每个用户的信号与干扰噪声比(sinr)情况而改变，fetell与arell存在同频干扰时，增大fetell的发射功率；当同频干扰完毕时，fetell恢复到原来的最小功率值。如图1所示。当fetell复用了arell的资源，即资源匮乏时，为了保证fetell同频用户的qs，fetell基站采用满足qs的较大的发射功率。如图2所示。当fetell不复用arell的资源，即资源充裕时，fetell用户不受arell的同频干扰，用户sinr较高，因此fetell可以采用较小的发射功率。这样做既能满足用户的qs

10、，又能降低能耗，一举两得。3毫微微小区系统功控流程建模在混合网络中arell和fetell是共享资源。相对与fetell基站的干扰而言，arell基站的干扰要大很多。在考虑fetell基站功控的同时，我们应该尽量防止fetell与本小区的arell的复用，所以在给arell用户分配资源时，要尽可能防止与本小区中正效劳的fetell用户复用。鉴于此，本文给出fetell分配资源流程图和arell分配资源流程图。对于fetell用户，资源分配的流程如图3所示。对于arell用户，资源分配的流程如图4所示。fetell的功率可以动态改变。随着arell同频资源的释放，fetell用户不再受到来自ar

11、ell的同频干扰，fetell便可将发射功率降低；随着系统逐渐饱和，时频资源复用情况增多，同频干扰逐渐增大，fetell的发射功率那么需要进步，甚至恢复到无功控时的发射功率。本文将无功控的fetell发射功率设为最大功率。实际中fetell的功控流程如图5所示。在下行链路中，由于用户可能接入arell，也可能接入fetell，因此分别讨论两种情况下对用户信干噪比(sinr)的计算。对接入效劳小区arell的用户：式中：p为用户接收到效劳arell的信号强度，p为用户接收到的非效劳arell的信号强度，pf为fetell对arell用户的干扰，n为噪声功率。对接入效劳小区fetell的用户：式中

12、：p为用户接收到效劳fetell的信号强度，p为用户接收到的arell的信号强度，pf为其他fetell对用户的干扰，n为噪声功率。总的来说：其中：将其转化为分贝形式，用户sinr的计算公式为：sinr(db)=pt+gt-shadfading-pathlss-pn-ittal+gr(5)其中等式右边各项参数：pt为信号发射功率，gt为发射天线增益，shadfading为阴影衰落，pathlss为途径损耗，pn为噪声功率，ittal为小区内和小区间的总干扰，gr为接收天线增益。4系统性能仿真与分析图6所示为本文所仿真的arell和fetell混合网络，其中arell引用了一个简单的iax系统模

13、型7-8。图中，右侧的矩形表示整个频率资源，小区中央的无线电发射塔为基站(bs)，小区内的无线接入点为fetell基站(hbs)。其中，arell和fetell共享整个频带。fetell主要分布于室内，因此途径损耗模型中也包括穿透损耗。在这种两层网络中，下行链路中涉及到的途径损耗链路包括：链路bsue(ue为接入arell基站的用户)，链路bshue(hue为接入fetell基站的用户)，链路hbsue，当前接入的链路hbshue，周围其他链路hbshue。途径损耗模型的计算公式如表1所示。表1中：l为穿透损耗，单位为db；d为基站到用户的间隔 ，单位为k。对接入模型进展仿真，由于用户到达时间

14、间隔和效劳时间分别是服从参数为和的指数分布，因此，仿真结果会随着效劳时间和到达时间的改变而改变。当=5，=100时，仿真参数采用表2中的参数值，可以得到功控混合网络的sinr累计分布函数如图7(b)所示。将图7(b)与图7(a)相比，可以看出，arell的性能几乎没有改变，而fetell性能改善很多，之前sinr小于10db的用户概率大约为40%，而在本模型中不到10%。更多的fetell用户可以选择高调制编码方式，系统吞吐率也大大提升。另外，fetell采用最小功率发射，更加节约能源，对人体的电磁辐射也大大降低。图8所示为参加功控的系统与未加功控的系统吞吐率随着时间的变化曲线，其中系统吞吐率

15、为两种系统吞吐率之和。从图中可以看出，当用户从t=0时刻开场到达，随着用户的增大，系统的吞吐率逐渐增大。当系统到达饱和后，系统的吞吐率到达一个稳定状态。比拟图8中上下两条曲线可以看出，参加功率控制后，系统饱和时的吞吐率比没有参加功率控制前增大了。因此我们可以认为，功率控制对降低系统干扰，提升系统性能效果明显。图9为系统饱和吞吐率随fetell数目增加的变化曲线。从图中可以看出，随着每个arell中fetell数目的增加，混合系统的饱和吞吐率不断进步。由于参加功控实际上是进步了fetell用户的sinr，因此在一定范围内，随着fetell数目的增加，加功控系统的饱和吞吐率比不加功控系统的高，且差

16、距不断增大。5完毕语本文提出了一种arell小区和fetell小区混合网络中基于动态资源分配的arell和fetell混合网络的功率控制方法。仿真结果说明，参加功控后，不仅可以降低能耗，还可以进步fetell用户的sinr，从而进步整个混合系统的吞吐率。在一定范围内，随着fetell基站数目增多，加功控系统的饱和吞吐率比不加功控系统的高，且差距不断增大。本文在考虑功控的同时还考虑了混合小区的干扰防止策略，因此我们设计的arell和fetell的混合网络在节能方面更具优势。6参考文献1handrasekharv,andresj,gathera.fetellnetrks:asurveyj.ieeeuniatinsagazine,2022,46(9):59-67.2fuxia,lijian.rkinggruptehnlgyhitepaper2022partv:netrkarhitetureresearhr.futurefru,2022:1-32.4guveni?jeng-ryng.ahybridfrequenyassignentfrfetellsandverageareaanalysi