联合eICIC和CoMP的小蜂窝网络干扰管理机制
冯立康， 侯蓉晖
【摘 要】摘要： 在密集小蜂窝网络场景下，针对同层干扰和跨层干扰问题，提出了一种联合增强型小区间干扰协调和协作多点联合传输的密集小蜂窝干扰管理机制．这种机制考虑了协作多点联合传输对用户的链接、几乎空白子帧的配置、资源块分配的影响，在保证用户最低速率的前提下，最大化系统的吞吐量．仿真结果表明，相比基于增强型小区间干扰协调的干扰管理方法，联合增强型小区间干扰协调和协作多点联合传输的干扰管理方法进一步提升了网络吞吐量，提高了频谱利用率．
【期刊名称】西安电子科技大学学报（自然科学版） 【年(卷),期】2017(044)005 【总页数】7
【关键词】 增强型小区间干扰协调;协作多点传输;拉格朗日乘子法;小蜂窝网络 Abstract : This paper considers the cross-layer and co-layer interference in small cell networks. We propose an interference management scheme by jointly optimizing user association, ABS (Almost Blank Subframes) configuration, and resource allocation. Especially, the proposed interference management smartly utilizes the opportunities of CoMP-JT (Coordinated Multi Point-Joint Transmission) to mitigate the interference from the macro base station to increase the coverage area of small cells. Simulation results show that the proposed interference management improves network throughput and spectrum efficiency as
compared with the existing methods.
Key Words: enhanced inter-cell interference coordination; coordinated multi point transmission; Lagrange multipliers; small cell networks 随着移动互联网的快速发展,具备小型化、低功耗、可控性和智能化特点的小蜂窝(Small Cell)被认为是解决当前网络容量不足的重要技术途径．超密集部署的异构小区网络增加了单位面积中小区的数量，通过拉近基站与移动设备之间的距离，将提供更高的容量增益．然而在密集部署的小蜂窝网络中，考虑同频组网模式，宏基站由于发射功率较高，会对其范围内的小基站用户带来一定程度的干扰(跨层干扰)，而小基站虽然发射功率较低，但小基站间距较小，相互之间也存在一定的干扰(同层干扰)，且设备部署越密集，干扰就会越严重，最终导致异构网络的整体性能下降．因此，如何通过有效的干扰管理机制解决跨层干扰和同层干扰，进而有效地提高频谱利用率，是非常重要的．
增强型小区间干扰协调(enhanced Inter-Cell Interference Coordination，eICIC)是通过时域和频域以及功率控制的方式，对业务和控制信道的小区间干扰进行协调．涉及的主要技术有几乎空白子帧(Almost Blank Subframes，ABS)技术和小区覆盖扩展(Cell Range Expansion，CRE)技术．针对宏基站对小基站的干扰(跨层干扰)，文献[1-5]主要研究增强型小区间干扰协调的关键技术，如几乎空白子帧的配置、小区覆盖扩展的设置以及资源块(Resource Block，RB)的配置问题，提出相应的优化算法，减轻宏基站对小基站的干扰，提升网络吞吐量．
针对同层干扰问题，文献[6-8]基于CoMP技术消除干扰；文献[9-10]基于图论的算法设计规避干扰；文献[11-12]调整频率复用因子，在减缓干扰的条件下提
升频谱利用率；文献[13-15]基于资源分配算法，通过基站间的协调来降低干扰；文献[16]基于干扰对齐的低复杂度发射天线选择算法来降低干扰．
目前，同时考虑跨层和同层干扰的工作主要采用博弈论的方法[17-19]．通过调整宏基站和小基站的功率来降低跨层干扰；通过将小基站分簇，簇内小基站间相互协调来降低同层干扰．通过调整基站的功率并不能实现小基站和宏基站的负载均衡．笔者紧密结合现有异构网络干扰管理框架，联合现有标准中的两种干扰管理策略——增强型小区间干扰协调和协作多点联合传输(Coordinated Multi Point-Joint Transmission，CoMP-JT)，通过用户链接的选择和资源配置以及几乎空白子帧配置等方面综合考虑来降低跨层和同层干扰，提升频谱有效性．
1 系统模型
异构网络如图1所示，假设所有宏基站和小基站使用相同的频谱资源．U表示用户的集合，M表示宏基站的集合，P表示小基站的集合．给定一个小基站p．为了便于问题的描述，定义两个逻辑小基站p-CEN(cell-center，小区中心)和p-CRE，其中p-CEN工作在非几乎空白子帧(non-ABS，nABS)，p-CRE工作在几乎空白子帧．将逻辑小基站p-CEN 和p-CRE分别归类到两个集合，即PCEN和PCRE，且 P= PCEN∪ PCRE． 令c为一个逻辑簇，该逻辑簇可分为以下4类: (A) 只包含一个宏基站，记为逻辑簇c1，c1∈M． (B) 只包含一个p-CEN，记为逻辑簇c2，c2∈PCEN． (C) 只包含一个p-CRE，记为逻辑簇c3，c3∈PCRE．
(D) CoMP簇，记为逻辑簇c4，c4∈CCoMP(CoMP簇的集合)．CoMP簇由
联合eICIC和CoMP的小蜂窝网络干扰管理机制
