論文組網(wǎng)部分

1、<p>　　2.4 組網(wǎng)相關(guān)問題探討</p><p>　　為充分利用不同網(wǎng)絡(luò)間的互補特性，協(xié)同是保證異構(gòu)網(wǎng)組網(wǎng)性能的關(guān)鍵，尤其是資源分配的協(xié)同。因此異構(gòu)組網(wǎng)需要考慮宏站與低功率節(jié)點間是同頻還是異頻組網(wǎng)，各網(wǎng)元節(jié)點間是否要有直接交互的接口，網(wǎng)元間是否需要同步等。</p><p><b>　　2.4.1 頻率</b></p><p>　　

2、在傳統(tǒng)3G 系統(tǒng)中，由于缺乏有效的干擾規(guī)避機制，一般建議宏站與Pico/Femto 基站之間采用異頻組網(wǎng)，以減少網(wǎng)絡(luò)干擾。在LTE 系統(tǒng)中，由于LTE 在時域和頻域兩個維度分配資源，具有更靈活的無線資源調(diào)度方式，同頻組網(wǎng)情況下可以通過ICIC、CoMP 等技術(shù)進行干擾協(xié)調(diào)。仿真結(jié)果表明宏站與Pico 基站同頻組網(wǎng)具有更高的頻譜利用率。</p><p>　　對于中繼節(jié)點來說，如頻率資源充裕，接入鏈路與回傳鏈路之間采

3、用不同的頻段，即帶外中繼可以獲得更好的性能。</p><p>　　對于CSG HeNB，與宏站之間的干擾協(xié)調(diào)非常困難，可優(yōu)先考慮異頻組網(wǎng)。另外將CSG HeNB 設(shè)置為可以兼容公眾用戶且CSG 用戶優(yōu)先的混合（hybrid）模式也是比較好的辦法。</p><p><b>　　2.4.2 同步</b></p><p>　　在傳統(tǒng)的LTE FDD

4、同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，eNode B 之間不需要時間同步，但在采用時域eICIC 以及CoMP 聯(lián)合傳輸時，發(fā)送節(jié)點之間在時間和頻率上都必須嚴格同步。這在RRH場景是比較容易實現(xiàn)的，但在分散部署的Pico 場景，則需要額外增加GPS 等同步方式。</p><p><b>　　11</b></p><p><b>　　2.4.3 接口</b></p&g

5、t;<p>　　異構(gòu)網(wǎng)的性能與節(jié)點間協(xié)同的松緊程度密切相關(guān)，節(jié)點間的協(xié)同越緊密，網(wǎng)絡(luò)整體性能越好[4]。而eICIC、CoMP 以及SON 等協(xié)同技術(shù)均要求在異構(gòu)網(wǎng)節(jié)點之間可以進行信息交互，信息交互主要通過基站內(nèi)接口或X2 接口實現(xiàn)。RRH間的協(xié)同性能是最好的， 可以進行站內(nèi)協(xié)同， 而Pico、HeNB、Relay 的信息交互接口在逐步完善過程中，如R10 開始支持Pico 的X2 接口，R11 開始支持HeNB 的X2

6、接口。</p><p>　　2.4.4 回傳與節(jié)點選擇</p><p>　　具備高帶寬、低時延回傳鏈路（如點對點/WDM 光纖）的場景，可以考慮部署RRH，應(yīng)用CoMP、動態(tài)eICIC 等技術(shù)實現(xiàn)與宏站之間的高度協(xié)同，提升網(wǎng)絡(luò)</p><p><b>　　12</b></p><p>　　整體性能。對于其他如銅線、微波等

7、質(zhì)量較差的回傳鏈路，則考慮部署相對獨立的低功率節(jié)點，Pico 等相對獨立的低功率節(jié)點也可以通過ICIC等技術(shù)實現(xiàn)簡單的干擾管理，并實現(xiàn)與宏站之間的切換?？傮w而言，RRU 與高性能回傳的組合可以獲得更好的網(wǎng)絡(luò)性能，Pico/HeNB 與低性能回傳的組合卻能提高建網(wǎng)靈活性、降低建網(wǎng)成本，運營商需根據(jù)具體場景選擇性價比最佳的方案。</p><p>　　2.5異構(gòu)網(wǎng)應(yīng)用場景</p><p>　　異

8、構(gòu)網(wǎng)有以下5種典型應(yīng)用場景。</p><p><b>　?。?）覆蓋延伸</b></p><p>　　通過Femto、Pico或RRH拉遠方式延伸宏網(wǎng)絡(luò)覆蓋。</p><p><b>　　（2）家庭覆蓋</b></p><p>　　通過Femto進行家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋。</p><p&

9、gt;<b>　?。?）室外弱區(qū)覆蓋</b></p><p>　　通過Micro、Pico或RRH拉遠方式對宏網(wǎng)絡(luò)覆蓋弱區(qū)和盲區(qū)進行覆蓋補充。</p><p><b>　?。?）室外熱點覆蓋</b></p><p>　　通過Pico、Micro 或低功率RRH方式進行熱區(qū)和熱點覆蓋。</p><p>

10、;<b>　?。?）室內(nèi)熱點覆蓋</b></p><p>　　通過Femto、Pico等方式進行室內(nèi)熱點覆蓋。</p><p><b>　　2.6具體部署方案</b></p><p>　　異構(gòu)網(wǎng)覆蓋有以下特點：高頻譜效率，可提升網(wǎng)絡(luò)容量；更靠近用戶，可增加UL/DL數(shù)據(jù)流量；深度覆蓋，可滿足QoE需求；低功率、低輻射，可實

11、現(xiàn)綠色解決方案；易于部署，安裝方便；回傳靈活。以下給出5種具體場景的部署策略建議。</p><p><b>　　2.6.1 街道</b></p><p>　　a）場景特點。低層商鋪通常密集分布在繁華商業(yè)區(qū)，商鋪內(nèi)信號一般被附近高層建筑所阻擋，以語音業(yè)務(wù)為主，極少發(fā)生高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。</p><p>　　b）關(guān)鍵需求。解決部分沿街弱覆蓋問題，不能

12、破壞商鋪裝修，天線安裝不能破壞市容市貌。</p><p>　　c）解決方案。Small cell+光纖/無線回傳+偽裝天線，具有部署快速、設(shè)備體積小、易部署，建設(shè)快、支持無線回傳、覆蓋效果明顯、投資回報快等優(yōu)勢。</p><p>　　2.6.2 大型場館</p><p>　　a）場景特點。場景多（看臺、媒體區(qū)、功能區(qū)等多場景覆蓋）；內(nèi)部區(qū)域</p>&

13、lt;p><b>　　13</b></p><p>　　空曠，多小區(qū)，覆蓋區(qū)易交疊干擾；容量要求高，客戶集中；高端用戶多，以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，業(yè)務(wù)質(zhì)量要求高；業(yè)務(wù)突發(fā)性強，忙閑差別大；業(yè)務(wù)突發(fā)時業(yè)務(wù)密度大；多運營商，多系統(tǒng)合路；多系統(tǒng)頻率，調(diào)制不一致，合路困難。</p><p>　　b）解決方案。在室外廣場實施RRU或Micro部署，實現(xiàn)小區(qū)域覆蓋；在媒體區(qū)、VIP

14、區(qū)增加WLAN或Pico熱點，以吸收話務(wù)；在普通看臺區(qū)域采用Pico+賦形天線，以實現(xiàn)精確覆蓋。</p><p><b>　　2.6.3 熱點</b></p><p>　　a）場景特點。容量需求高，話務(wù)量和數(shù)據(jù)流量大，用戶密集。</p><p>　　b）解決方案。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)集中熱點部署Pico、Femto或低功率的RRH單元，以吸收熱點數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

15、、提升系統(tǒng)容量、降低建設(shè)成本。</p><p><b>　　2.6.4 別墅</b></p><p>　　a）場景特點。周圍綠化面積大，樓宇間距寬，樓層少（少于4層），高端用戶多，用戶對質(zhì)量要求高。</p><p>　　b）關(guān)鍵需求。室外覆蓋室內(nèi)，要求設(shè)施美觀，需考慮居民對天線的抵觸情緒。</p><p>　　c）解決方

16、案。采用體積小、易安裝的RRU+路燈美化天線；采用易部署、施工周期短的網(wǎng)線傳輸、POE供電；一次部署，同時支持2G/3G/LTE 和MIMO；無傳輸資源時采用Micro無線回傳覆蓋。</p><p>　　2.6.5 組網(wǎng)策略與配置</p><p>　　宏蜂窩部署規(guī)則需結(jié)合small cell共同規(guī)劃，利用頻率分配和資源調(diào)度降低Macro 與small cell 間的干擾，同時結(jié)合small

17、 cell快速靈活部署、低TCO優(yōu)勢給室內(nèi)外熱點及覆蓋空洞提供快速覆蓋和分流，并結(jié)合GSM/UMTS 網(wǎng)絡(luò)、即將部署的LTE 網(wǎng)絡(luò)負載情況及QoS優(yōu)先級等進行網(wǎng)絡(luò)選擇優(yōu)化，以提高用戶業(yè)務(wù)體驗、降低單一網(wǎng)絡(luò)負載擁塞的可能性。異構(gòu)網(wǎng)將隨著技術(shù)進步，逐步發(fā)展為融合多種無線制式、多種新LPN網(wǎng)元的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。針對其發(fā)展特性提出如下建議。</p><p>　　a）網(wǎng)絡(luò)初期。依靠2G、3G網(wǎng)絡(luò)提供語音服務(wù)，依靠LTE、WLAN

18、網(wǎng)絡(luò)提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，宏蜂窩進行廣域的中低速覆蓋。</p><p>　　b）網(wǎng)絡(luò)中期。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負載和實際應(yīng)用場景情況，選擇Micro、Pico、Femto或Relay等small cell進行熱點地區(qū)擴容和覆蓋空洞補盲；根據(jù)基帶池的技術(shù)成熟度，利用基帶池技術(shù)組網(wǎng)，以節(jié)省因潮汐效應(yīng)等導(dǎo)致區(qū)域網(wǎng)絡(luò)負載遷移而造成的網(wǎng)絡(luò)資源利用率低下，并有效降低站址資源及能耗。</p><p>　　c）網(wǎng)絡(luò)后期。

19、根據(jù)技術(shù)演進趨勢，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)軟件平臺，僅需根據(jù)技術(shù)發(fā)展更新基帶模塊，以軟件升級實現(xiàn)技術(shù)升級及與已建網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理和應(yīng)用。</p><p>　　3.2協(xié)作多點傳輸（CoMP）</p><p>　　協(xié)作多點傳輸：是指地理位置上通過相互分離的多個小區(qū)的協(xié)作發(fā)射/接收，為一個或多個用戶進行服務(wù)，本質(zhì)可以理解為多小區(qū)的MIMO技術(shù)應(yīng)用。通過引入CoMP技術(shù)改善UE和基站的接收信號質(zhì)量，解決小區(qū)邊

20、緣干擾問題，提高小區(qū)邊緣和系統(tǒng)吞吐量。</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)信息是否在多個傳輸節(jié)點之間進行共享，CoMP技術(shù)可以分為兩類：多點聯(lián)合處理（JP）和協(xié)調(diào)調(diào)度／波束賦形（CSCB）。多點聯(lián)合處理（JP），即在多個協(xié)作節(jié)點（基站）之間通過共享數(shù)據(jù)、調(diào)度信息等，聯(lián)合為目標(biāo)用戶提供服務(wù)。協(xié)調(diào)調(diào)度／波束賦形，指對資源進行聯(lián)合調(diào)度規(guī)避干擾，對調(diào)度到相同資源的兩個終端進行則通過波束賦形來控制彼此的干擾。JP技術(shù)能獲得較大的

21、傳輸增益，但節(jié)點間交互量大；CSCB技術(shù)使得節(jié)點間信息交互量減小，但無法獲得協(xié)助傳輸增益。3GPP在LTE R11版本對異構(gòu)網(wǎng)CoMP性能分析，僅考慮了宏站和RRH的組合情形，分成相同cell id和不同cellid兩種場景。表2 給出兩種場景的仿真結(jié)果，可知其小區(qū)邊緣增益顯著。</p><p>　　CoMP技術(shù)的應(yīng)用對傳輸時延要求很高。在實際部署中除了上述宏站和RRH的組合需要考慮到各類基站的組合。</p

22、><p>　　表2 異構(gòu)網(wǎng) CoMP仿真結(jié)果</p><p>　　在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，為了滿足用戶的服務(wù)需求，需要提供更高的數(shù)據(jù)速率和頻譜效率。為了達到這個目標(biāo)，在第三代合作伙伴計劃的LTE-Advanced中采用協(xié)作多點傳輸與接收( CoMP) 以提高接收信號質(zhì)量并減少空間干擾，提高系統(tǒng)整體性能。通常CoMP 可以分為協(xié)作調(diào)度/波束賦形和聯(lián)合傳輸。盡管它可以顯著提升小區(qū)邊緣用戶和系統(tǒng)的平均吞吐

23、量，但是協(xié)作需要在協(xié)議簇基站之間進行信令和數(shù)據(jù)共享，同時需要協(xié)作的用戶數(shù)越多，信息交換產(chǎn)生的回程量越大，從而增加了系統(tǒng)開銷。在實際的通信系統(tǒng)中，采用全協(xié)作的方式會對回程網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生極大的挑戰(zhàn)，還會引入很高的復(fù)雜度，所以主要分析部分用戶協(xié)作。用戶協(xié)作的劃分需要設(shè)置判定規(guī)則，常用的有基于協(xié)作距離劃分和基于信干噪比劃分，通過預(yù)設(shè)的門限值來決定用戶是否進行協(xié)作。</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)模型</p>

24、<p>　　考慮下行鏈路蜂窩系統(tǒng)，由M 個基站組成，每個小區(qū)內(nèi)有相同的頻率復(fù)用。每個基站有 根傳輸天線，且位于小區(qū)的中心，每個用戶有一根接收天</p><p><b>　　17</b></p><p>　　線。將系統(tǒng)分成多個協(xié)議簇，一個協(xié)議簇內(nèi)有D 個小區(qū)，一個小區(qū)內(nèi)有K 個用戶。 = 公式（3-3）表示協(xié)議簇內(nèi)的用戶集合。因此，服務(wù)

25、基站為b 的用戶k 的接收信號功率為： = + + + 公式（3-4）其中： 為有用信號， 為小區(qū)內(nèi)干擾， 為小區(qū)間干擾； 為是從基站b到用戶k的信道信息，用1 的信道向量來表示 ，也就是：</p><p>　　公式（3-5）所以用戶k 在一個指定的協(xié)議簇內(nèi)的全信道為: </p><p>　　= 公式（3-6）是分配給用戶k 的功率， 是相應(yīng)

26、的預(yù)編碼， 是期望為0，方差為 的高斯白噪聲，于是接收到的信干噪比為:</p><p>　　= 公式（3-7）I = + 公式（3-8） I 代表用戶受到的來自其他用戶的干擾。用戶既接收來自服務(wù)基站的有用信號，同時又不可避免地受到其他基站的干擾。尤其是那些小區(qū)邊緣用戶將經(jīng)歷更為惡劣的信道環(huán)境，可能導(dǎo)致有用信息會淹沒在干擾中，引起較差的SINR。采用迫零預(yù)編碼算法來

27、進行預(yù)處理。用戶的聯(lián)合預(yù)編碼可以寫成:</p><p>　　= 公式（3-9）S 表示一個分組內(nèi)的用戶集,H(S) = 公式（3-10） 表示共軛轉(zhuǎn)置運算。N 是分組內(nèi)的用戶數(shù)量。因此，可以得到:</p><p>　　= = 公式（3-11）</p><p>　　式中， 表示用戶k 的預(yù)編碼。對于 ，當(dāng) = j時為常數(shù)

28、或近似常數(shù)，否則為0</p><p>　　通過將相鄰小區(qū)組合成協(xié)議簇，利用回程來共享用戶的信道和數(shù)據(jù)信息，在基站之間進行協(xié)作，就可以將干擾信號消除或者轉(zhuǎn)化為對用戶有用的信號，</p><p><b>　　18</b></p><p>　　提高吞吐量性能。既然用戶有協(xié)作與非協(xié)作2種傳輸模式，根據(jù)信道隔離度對用戶進行分類，具體計算公式為:</

29、p><p>　　= / 公式（3-12）</p><p>　　信道隔離度考慮到了用戶的信道信息和周邊環(huán)境的聯(lián)系，它與純粹的根據(jù)距離劃分相比，對接收信號質(zhì)量的影響更大。在每個時刻，基站需要根據(jù)信道狀態(tài)信息的反饋重新計算用戶的隔離度，決定用戶是否需要進行協(xié)作。由于用戶的移動以及周圍環(huán)境的變化，用戶的信道狀態(tài)將會隨著時間的改變而改變。因此存在一個潛在的不足，就是如果用戶的隔離度離門限

30、值很接近，無論是偏高一點還是偏低一點，都有很大的概率在下一時刻越過門限，引起頻繁的狀態(tài)切換，形成所謂的“乒乓效應(yīng)”。這將會帶來很多不必要的回程和額外的信令開銷，同時也增加了用戶的通信負擔(dān)</p><p>　　3.2.2雙門限用戶劃分方法</p><p>　　用S = 公式（3-13）</p><p>　　表示為用戶狀態(tài)，其中0表示非些許哦，1表示協(xié)作

31、。 和 分別表示協(xié)作集和非協(xié)作集，并滿足 = 。具體步驟如下：</p><p>　　設(shè)定隔離度的雙門限 、 ，其中 ；</p><p>　　初始化 = = ， 表示空集。設(shè)置初始化判定門限 ，計算各個用戶信道隔離度 判斷是否 ≤ ，如果是，將該用戶加入?yún)f(xié)作集合 ，設(shè)置用戶協(xié)作狀態(tài)標(biāo)識 = 1 ，否則將該用戶加入非協(xié)作集合 設(shè)置用戶協(xié)作狀態(tài)標(biāo)識 = 0 ;</p>

32、<p>　　每隔一個預(yù)定周期，重新計算信道隔離度，如果用戶上一時刻的協(xié)作狀態(tài)標(biāo)識 = 1 ，判斷是否 ，如果是，將用戶從協(xié)作集合 中刪除，加入非協(xié)作集合 ，協(xié)作狀態(tài)標(biāo)識更改為 =0 ，否則保持原協(xié)作狀態(tài); 如果用戶上一時刻的協(xié)作狀態(tài)標(biāo)識 = 0 ，判斷是否 ≤ ，如果是，將用戶從非協(xié)作集合 中刪除，加入?yún)f(xié)作集合 ，協(xié)作狀態(tài)標(biāo)識更改為 = 1 ，否則保持原協(xié)作狀態(tài)。</p><p>　　根據(jù)這個

33、策略，將同時存在協(xié)作用戶與非協(xié)作用戶的隔離度在兩個門限之間，而且用戶也不再頻繁地切換傳輸狀態(tài)。圖3-2簡單描述了用戶隔離度隨時間變化的可能情況。采用傳統(tǒng)單門限，如果僅僅選擇 或 作為判定門限，那么可以看到用戶需要在時刻a、b、c、d 或者e、f、g、h 改變傳輸模式。而如果在雙門限的情形下，一開始把隔離度小于 的用戶劃分為協(xié)作用戶。用戶的模式傳輸將保持更長的一段時間，僅僅在時刻e 進行切換; 當(dāng)下一時刻隔離度小于 時才進行再一次的切換。

34、這樣回程量將會大大減少。</p><p><b>　　19</b></p><p>　　圖3-2 信道隔離度隨時間變化關(guān)系</p><p>　　3.3異構(gòu)網(wǎng)之下的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　Femtocell 的發(fā)展歷程一直與移動通信網(wǎng)絡(luò)沿課題保持密切聯(lián)系。隨著兩層網(wǎng)絡(luò)中無線業(yè)務(wù)需求層次的不斷豐富和更新，對femtoc

35、ell 研究與應(yīng)用仍在繼續(xù)深化中，本節(jié)將歸納其中值得進一步探討的方向。</p><p>　　3.3.1 Femtocell 的自組織和自優(yōu)化</p><p>　　自組織網(wǎng)絡(luò)(SON, self-organizing network)通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的無線鏈路進行相互協(xié)作，完成信息交換和服務(wù)共享，具備自組織、多跳、自規(guī)劃等特性。Femtocell 大規(guī)模部署將是未來移動通信網(wǎng)中的趨勢，而其使用

36、和移除都存在不確定性。要實現(xiàn)理想的自主式即插即用功能時，需要研究femtocell 自組織特性來優(yōu)化資源管理，如合理的頻譜規(guī)劃和抑制跨層干擾等。自組織和自優(yōu)化也是LTE 和LTE-A 標(biāo)準中femtocell 的重要趨勢之一[62]。兩層網(wǎng)絡(luò)中femtocell 自組織特性通過分布式處理實現(xiàn)，可歸結(jié)為自配置和自優(yōu)化過程，用來完成femtocell 之間負載分享，功率、容量和接入機制的理性選擇[63]。不僅如此，femtocell 自組織

37、和自優(yōu)化還將進一步表現(xiàn)為自配置、自監(jiān)控、自診斷和自修復(fù)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。</p><p>　　3.3.2 Femtocell 在異構(gòu)網(wǎng)中的研究</p><p>　　下一代移動通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)出多重結(jié)構(gòu)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。具備低成本、低功耗特性的femtocell 的引入，為原有macrocell 提供了增強總體網(wǎng)絡(luò)容量的解決方案，可視為不同特性網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的一個實例。LTE-A 中力圖提高

38、每單位區(qū)域內(nèi)的頻譜效率，因此異構(gòu)網(wǎng)、如集合macrocell、picocell、femtocell 和Relay 等多種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、其特點是靈活地配置低成本網(wǎng)絡(luò)，使處于覆蓋下的所有用戶都能享受同等的寬帶服務(wù)體驗。隨之而來的問題如抑制各自網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域間的相互干擾，多重網(wǎng)絡(luò)間垂直切換等，需要通過不同網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)調(diào)來解決。隨著未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性趨于多樣化，涉及femtocell 等的移動通信異構(gòu)網(wǎng)</p><p><b

39、>　　20</b></p><p>　　絡(luò)研究仍將進一步深化。</p><p>　　3.3.3 兩層網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作式多點傳輸</p><p>　　協(xié) 作 式 多點傳輸(CoMP,)是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點技術(shù)，通過多個小區(qū)的相互協(xié)作來提高小區(qū)邊緣的鏈路質(zhì)量和實現(xiàn)可靠傳輸，并解決小區(qū)邊緣易出現(xiàn)的干擾等問題。不難看出，若能在femtocellmacroc

40、ell兩層網(wǎng)絡(luò)間結(jié)合CoMP，將帶來抑制干擾和改善系統(tǒng)性能等諸多優(yōu)勢。但CoMP 在兩層網(wǎng)絡(luò)間的實現(xiàn)難度不容忽視，如backhaul 中時延造成實時信息交互不易完成，聯(lián)合數(shù)據(jù)處理算法復(fù)雜度較高等，可以通過有線和無線相結(jié)合的方式來連接FAP 和MBS，以實現(xiàn)兩層網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作。同時研究者們也在兩層網(wǎng)絡(luò)間引入類似于X2 的接口機制，該類機制的引入將大大改善信息交互效率，但也會降低FAP 的部署靈活性，因此未來研究中仍需探索適用于兩層網(wǎng)絡(luò)間新的信

41、息交互方式。結(jié)合上文所述，femtocell 的自組織特性，能參與構(gòu)建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作式傳輸，有望消除通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋邊緣無線業(yè)務(wù)容量受限的局限性，達到一致性覆蓋的理想效果。同時這將給不同網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作、backhaul 連接等帶來極大挑戰(zhàn)。</p><p>　　3.3.4 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 femtocell</p><p>　　在femtocell 穩(wěn)步發(fā)展的同一時期，研究者們提出了移動虛

42、擬網(wǎng)絡(luò)運營(MVNO)的概念，用來節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的管理成本和提高運行效率。MVNO 和femtocell 是移動通信領(lǐng)域業(yè)務(wù)需求量劇增和多樣化的發(fā)展結(jié)果，也都被認為是下一代移動互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。事實上，femtocell 的易于部署以及無需牌照等特點，非常適合于實現(xiàn)MVNO[66]，能為未來無線服務(wù)提供更多選擇。移動網(wǎng)絡(luò)虛擬化femtocell 可以延伸出新的接入方式，如利用NDMA(network prefix division multi

43、pleaccess)快速接入因特網(wǎng)，并滿足各種不同用戶的差異化業(yè)務(wù)需求。這也將是未來移動互聯(lián)網(wǎng)中備受關(guān)注的熱點問題。</p><p>　　3.3.5 天線技術(shù)與 femtocell 的集成應(yīng)用</p><p>　　Femtocell 的加入極大地提高了兩層網(wǎng)絡(luò)中的頻譜利用率，而多天線或智能天線等能進一步獲得空間分集的優(yōu)勢，兩者的結(jié)合將極大提升兩層網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量。對于城區(qū)中較密集的高層建筑，

44、femtocell 能和分布式天線找到較好的應(yīng)用結(jié)合點：借助分布式天線，femtocell 可完成建筑物內(nèi)各層間的無線覆蓋，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)念B健性，其中如何設(shè)計接收信號的聯(lián)合處理算法等仍值得繼續(xù)探討。Femtocell 與天線技術(shù)的結(jié)合也可作為一種實現(xiàn)室外應(yīng)用的途徑。文獻的研究者們利用安裝于街邊設(shè)施(street furniture)，如路燈柱和電話亭的簡單雙極子天線，初步論證了可利用Radio Steering來實現(xiàn)對室外區(qū)域不同方向

45、的覆蓋。這種低成本天線的配置有助于femtocell 室外覆蓋的擴展，同時根據(jù)無線設(shè)備位置和業(yè)務(wù)需求合理的調(diào)節(jié)覆蓋區(qū)域，是極具應(yīng)用價值的研</p><p><b>　　21</b></p><p><b>　　究方向。</b></p><p>　　3.3.6 Docitive femtocell</p>&l

46、t;p>　　下一代無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者們追求的2 個首要目標(biāo)是頻譜效率和低成本運行。通過認知途徑來完成自適應(yīng)資源管理是極具吸引力的解決方案之一。前文中有論及，在認知femtocell 中，由認知型基站進行中心化處理，最優(yōu)決策的給出是基于獲取各分布節(jié)點信息和操作來完成，不足在于認知過程復(fù)雜度過高。有人提出了Docitive Radios(源于拉丁文“docere”，意為“教導(dǎo)”)的概念，其含義是減少認知復(fù)雜度，加速學(xué)習(xí)過程，從而獲得更可靠

47、的決策。Docitive femtocell 強調(diào)節(jié)點間通過相互教導(dǎo)的信息交互方式來降低對無線環(huán)境認知的復(fù)雜度，這與未來移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中分布式或非中心化的無線資源管理是一致的，這種更為智能化的femtocell概念，將是未來特色化的研究方向之一。</p><p>　　5 LTE重疊覆蓋分析方法</p><p>　　不同小區(qū)間的高重疊覆蓋，由于同頻組網(wǎng)，必然會引起干擾，干擾的程度都會在SINR

48、中體現(xiàn)出來，進而影響下載速率。在分析方法中，將重疊覆蓋和SINR以及下載速率進行關(guān)聯(lián)分析，從而得出重疊覆蓋對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響程度。在對重疊覆蓋的分析中通常會采用掃頻數(shù)據(jù)，對于SINR的分析則采用路測數(shù)據(jù)，兩者通過柵格化進行關(guān)聯(lián)。重疊覆蓋對SINR的影響非常明顯，6dB范圍內(nèi)的重疊信號數(shù)越多，其平均SINR值與最大SINR估計值越低，在重疊覆蓋度為1的情況下，平均SINR為12.78dB，每增加一個重疊覆蓋小區(qū)，SINR下降40%以上，在重

49、疊覆蓋為4時，SINR下降為2.1dB。以某城市的數(shù)據(jù)分析結(jié)果為例，將重疊覆蓋和下載速率進行關(guān)聯(lián)分析，兩者的相關(guān)度如圖5所示。</p><p>　　圖5重疊覆蓋度與平均下載速率影響分析</p><p>　　從圖5可以看出，重疊覆蓋對下載速率的影響非常明顯，6dB范圍內(nèi)的重疊信號數(shù)越多，其下載速率越低，在重疊覆蓋度為1的情況下，平均下載速率為27.82Mbps，每增加一個重疊覆蓋小區(qū)，平均下

50、載速率下降20%以上，在重疊覆蓋為4時，平均下載速率降為14.61Mbps。</p><p>　　由上述分析可知，重疊覆蓋影響著SINR與下載速率，在減少弱覆蓋的同時，防止小區(qū)間的過多重疊覆蓋，實現(xiàn)覆蓋“不多不少”的目標(biāo)，成為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中非常重要的一個方面。</p><p>　　3.1.2.1 CRE方案</p><p>　　小區(qū)選擇的依據(jù)通常是UE接收信號的功率

51、或質(zhì)量，常用的選擇方式是基于RSRP值的大小。如式（3-1）所示，用戶把接收到的來自各基站的參考信號功率最大的1個基站作為為其服務(wù)的基站。</p><p>　　C _L =arg max{RSR }公式(3-1)</p><p>　　當(dāng)宏小區(qū)中引入Pico基站后，由于Pico基站的發(fā)射功率較低，若仍使用上述方法進行小區(qū)選擇，必將導(dǎo)致Pico基站覆蓋邊緣的大部分用戶仍選擇接入

52、到宏小區(qū)中，將使宏基站負載遠遠大于Pico基站，從而不利于Pico基站充分利用頻率資源分流宏基站負載。為克服上述問題，可采用一種基于偏置（bias）的小區(qū)選擇方式。如式（3-2）所示，對宏基站偏置為零，而對Pico基站偏置為一個非負值，這樣即使是用戶接收到來自Pico基站的RSRP值比宏基站低，用戶仍可選擇接入到Pico基站中。該方案可有效增加用戶接入Pico基站的幾率，以平衡宏基站與Pico基站的負載。</p><

53、p>　　C _L =arg max{RSR +b a }公式(3-2)</p><p>　　2.3.4自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）</p><p>　　自組織網(wǎng)絡(luò)(Self Organizing Network)，是指實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的自動配置與管理。SON技術(shù)是LTE R8版本引入，并在R9和R10逐步完善。</p><p>　　SON產(chǎn)生的背景源于異構(gòu)

54、組網(wǎng)的網(wǎng)元數(shù)量的大幅度增加，如此多的網(wǎng)元，特別是當(dāng)分散在網(wǎng)絡(luò)各個角落的LPN節(jié)點，如果都通過傳統(tǒng)的方式來進行手動管理的話，會大大增加人員成本嚴重降低異構(gòu)網(wǎng)的可運營能力。所以智能化的SON技術(shù)應(yīng)運而生。SON網(wǎng)絡(luò)兼具三個方面的能力，包括自我配置、自我優(yōu)化和自我修愈能力。</p><p>　　自我配置，指SON下所有網(wǎng)元都具備自發(fā)現(xiàn)、參數(shù)自動下載、軟件自動更新等自啟站的功能，與此同時還要能夠?qū)崿F(xiàn)對周邊基站節(jié)點的自動測

55、量，依據(jù)周圍基站的參數(shù)來自動匹配合適的參數(shù)配置。而當(dāng)與周圍的基站發(fā)生參數(shù)沖突時，也可以根據(jù)一定的策略來依據(jù)優(yōu)先級進行自動調(diào)整參數(shù)。</p><p>　　自優(yōu)化，指網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點通過X2或S1接口來進行信息間的彼此交互和策略的協(xié)商，從而來達到對網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化管理，其包括負荷分擔(dān)、移動性管理、節(jié)能、干擾協(xié)調(diào)、自動化網(wǎng)絡(luò)測試等幾項功能。</p><p>　?。?）需求及技術(shù)原理</p>

56、<p>　　隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，促使移動通信網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜和龐大。這對于運營商來說，在使用某一項新技術(shù)的同時，也必須將降低基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用（CAPEX）和網(wǎng)絡(luò)運營費用（OPEX）作為一項參考因素，其實這是一項極大的挑戰(zhàn)。在這個背景之下，NGMN（NextGeneration Mobile Network）組織和3GPP共同提出了自配置自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架需求，其最終目標(biāo)是通過對實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自配置、自維護和自優(yōu)化，以達

57、到降低操作維護人員人員成本開銷、減少人為操作、來穩(wěn)定提高網(wǎng)絡(luò)性能。</p><p>　　SON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效地實現(xiàn)自我檢測并解決網(wǎng)絡(luò)異常情況，其可以達到自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化，是目前來看未來實現(xiàn)解決網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化工作、提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量、大幅度降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護成本減少開支的最有效途徑之一?，F(xiàn)有的無線側(cè)自配置自優(yōu)化功能主要包含網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化和基站自配置兩部分，其中網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化包括：網(wǎng)絡(luò)節(jié)能優(yōu)化、LTE 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及跨RAT的

58、移動頑健性優(yōu)化、隨機接入?yún)?shù)的優(yōu)化、LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及跨RAT的移動負載均衡優(yōu)化以及最小化路測；基站自配置包括：鄰區(qū)自配置（ANR）、基站自啟動、物理層小區(qū)的標(biāo)識（PCI）自配置。</p><p>　　此外，除了以上的研究外，3GPP還進一步劃分提出了基于終端分類（比如終端速度等方面)的移動頑健性、小小區(qū)（small cell）以及移動負載均衡優(yōu)化功能等場景下的自組織增強功能研究。</p><p

59、><b>　　現(xiàn)狀及應(yīng)用前景</b></p><p>　　隨著現(xiàn)有移動通信技術(shù)的不斷成熟，也面臨著時時刻刻要保證應(yīng)對各種環(huán)境下的不同需求的組網(wǎng)需求，但是運營成本反而需要不斷的控制降低，所以持續(xù)不斷地降低網(wǎng)絡(luò)運營成本和維護網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度是各大運營商的長期目標(biāo)。通過對自配置、自優(yōu)化等機制的引進，可以再提高網(wǎng)絡(luò)性能和質(zhì)量的同時，開可以做到節(jié)省建設(shè)和運營成本，大大的提高了網(wǎng)絡(luò)利潤率。因此，網(wǎng)絡(luò)自配