基于小区分割方案的异构网络覆盖性能研究

纪珊珊,,2,, ,

(1.西北师范大学 计算机科学与工程学院,兰州 730070; 2.南京邮电大学 江苏省无线通信重点实验室,南京 210003)

0 概述

近年来,随着智能终端的迅速发展,移动数据流量呈指数级增长。思科报告预测,到2020年,全球移动数据流量将达到每年367.2 EB[1]。为应对数据流量的爆炸式增长,业界积极致力于下一代异构网络(Heterogeneous Network,HetNet)的研究。HetNet被认为是5G的关键技术之一[2]。在HetNet中,网络的密集化极大改善了系统的能量效率、频谱效率以及系统容量,同时增强了网络部署的灵活性[3]。虽然HetNet具有众多优点,但为了充分发挥其潜力,一些关键问题亟待解决[4]。

首先,由于小区结构重叠造成的干扰问题,在HetNet中,小区边缘用户(Cell Edge User,CEU)从宏基站(Macro Base Station,MBS)接收到的信号强度较弱,并且受到来自相干信道的强干扰。其次,用户接入点(例如小小区、微微小区)产生大量的层间干扰,导致CEU的覆盖性能受损,传输速率降低。另外,小区边缘区域(Cell Edge Region,CER)的低传输速率使得CEU的带宽匮乏。由此可见,没有恰当的干扰管理技术,网络性能会受到极大的影响。

本文构建一种由宏小区、毫微微小区和端到端(Device-to-Device,D2D)网络组成的三层HetNet模型,引入小区分割因子(Cell Split Factor,CSF)R将宏蜂窝用户(Macro cell User,MU)分为小区中心用户(Cell Center User,CCU)和CEU。相应地,将总可用频带也分为2个部分,即CCU频带和CEU频带。CCU频带由毫微微小区用户(Femtocell User,FU)共享,CEU频带由D2D网络共享,从而提高频谱效率。同时,采用随机频谱接入(Random Spectrum Access,RSA)方案分配可用信道。在以上模型和所提方案下,分别研究D2D、FU、CCU和CEU的覆盖性能。

1 相关工作

为解决干扰问题并提高CEU性能,文献[5]提出采用频率复用技术避免干扰。……