单位代码： 10293 密 级： 硕 士 学 位 论 文 论文题目：家庭基站两层网络中频谱分配的研究及优化 Y001090628 罗 龙 潘沛生 信号与信息处理 无线通信中的信号处理 工学硕士 二一二年二月 学号 姓名 导 师 学 科 专 业 研 究 方 向 申 请 学 位 类 别 论 文 提 交 日 期 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名：_ 日期：_ 研究生签名：_ 导师签名：_ 日期：_ 南南 京京 邮邮 电电 大大 学学 硕士学位论文摘要硕士学位论文摘要 学科、 专业：信息与通信工程、信号与信息处理 作 者：罗龙 指 导 教 师：潘沛生 题 目：家庭基站两层网络中频谱分配的研究及优化 英 文 题 目：Research and Optimization on Spectrum Allocation in Two-tier Femtocell Networks 主 题 词：家庭基站，宏蜂窝，频谱分配，干扰，系统性能 Key Words ：Femtocell, Macrocell, Spectrum Allocation, Interference, System Performance 南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 I 摘摘 要要 家庭基站 （Femtocell） 是根据近年来宽带移动化发展的趋势而得到广泛研究的一种超小型 基站系统。 主要是为家庭住宅和企业办公等室内场景的用户提供更好的服务质量。 在由宏蜂窝 和家庭基站组成的两层网络中， 频谱分配问题的研究对家庭基站系统的实际应用至关重要， 如 何进行频谱分配来减少宏小区和家庭小区之间的跨层干扰以及家庭小区之间的互干扰， 提高频 谱利用率，增大系统容量是本文的研究重点。 本文分析了家庭基站和宏蜂窝两层网络中不同的家庭基站配置场景模型和干扰模型。 提出 了两种频谱分配方法，一种是基于软频率复用（Soft Frequency Reuse，SFR）的家庭基站两层 网络频谱分配方法。这种方法可以分为两步，首先将软频率复用方法应用到宏小区中，给宏小 区中心区域和边界区域分配不同的功率来提高宏用户的性能， 然后在家庭小区中提出一种改进 的家庭基站频谱分配方法， 减少宏小区和家庭小区之间的干扰。 仿真结果显示该算法在保证宏 用户系统性能的前提下， 减少了宏小区之间以及宏小区和家庭小区之间的同信道干扰， 增大了 系统容量。 另外一种是混合分配家庭基站的频率资源和功率资源的方法。 先按照自适应部分频 率复用方法进行频率资源的分配，然后引入注水法原理，按照已有的子信道分配，在总功率受 限的前提下，提高系统总的容量约束下，对各个子信道上的功率进行分配。仿真结果显示该算 法能够提高系统频谱效率和边界频谱效率，增大系统容量。 关键字: 家庭基站，宏蜂窝，两层网络，频谱分配，软频率复用，干扰，系统性能 南京邮电大学硕士研究生学位论文 ABSTRCT II ABSTRCT Femtocell is a kind of micro base station which is widely studied according to the trend of broadband mobile development, to provide better service quality for the users of the indoor scenes such as family and business office. In two-tier macrocell and femtocell networks, spectrum allocation is critical to the practical application of the femtocell system. How to allocate spectrum to reduce the cross-layer interference between macrocell and femtocell and the mutual interference among femtocells, raise the spectrum efficiency and increase the capacity of the system is the point of this paper. In this paper, the author analyzes the configuration scenarios and interference model in two-tier macrocell and femtocell networks, proposes two methods of spectrum allocation, one method is the spectrum allocation in two-tier femtocell networks based on soft frequency reuse(SFR). This method can be divided into two steps, first of all, the macrocell apply SFR, the center area of the macrocell and the border area of the macrocell assigned with different power to improve the performance of the macro users. Then, an improved femtocell spectrum allocation method is proposed in femtocell to reduce interference between the macrocell and femtocell. Another method is mix with spectrum allocation and power allocation in femtocell system. First of all, the algorithm uses the adaptive fractional frequency reuse method to allocate spectrum, and then introduces the principle of water injection, under the premise of the total power is limited in accordance with the existing sub-channel allocation, allocate the power of sub-channel to achieve a better system capacity. Simulation results and analysis of the proposed spectrum allocation algorithms show that the algorithms can reduce the cross-layer interference between macrocell and femtocell and the mutual interference among femtocells and improve system performance. Keywords: Femtocell, Macrocell, Two-tier, Spectrum Allocation, Soft Frequency Reuse, Interference, System Performance 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 III 目录目录 摘摘 要要 . I Abstract . II 目录目录 . III 第一章 绪论 . 1 1.1 论文研究背景 . 1 1.1.1 家庭基站的提出背景 . 1 1.1.2 家庭基站与宏蜂窝共存涉及的关键问题