论文研究-异构网络中基于共享relay的干扰协调策略 .pdf

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异构网络中基于共享relay的干扰协调策略,张帆,张英海,3GPP LTE-A中采用relay技术增加小区的覆盖和小区边缘的吞吐量。但是引入relay以后,小区内的干扰情况变得更加复杂。因此引入relay后小区��
山国武获论文在丝 http:/www.paper.edu.cn 户进行通信。如图2所 图2第二时隙传输示意图 Fig 2 Data transmission in the second time slot 12吞吐量计算 每个用户受到的「扰除了热噪声以外还来自周围使用同样PRB的基站或者 relay,计算 吞吐量时使用香浓公式: C =B*log, (1+ SINR,) 其中C:表示第i个用户的春吐量,B表示第i个用户的信道带宽,SR表示第i个用户的 SVR。 SINR N+∑P23(,)+∑Py(i,j 其中P为第i个用户接收到目标基站或者 relay的功率,N表示第i个用户所用信道的噪 声功率,Pgs(i,j表示第i个用户接收到第j个使用相同PRB通信的基站发射的干扰功率, (i,)表示第i个用户收到使用相同PRB通信的 relay发射的十扰功率。系统的总吞吐量 为:Cm=∑ 52方案描述 :…:: 图3方案小意图 Fig 3 Proposed scheme 图3所小为本文所提方案的小意图。本方案中, relay位于相邻小区的边界,每个 relay l00由两个两个小区共享,系统资源被划分为3份,中心区域用户使用1/3,边缘区域用户使用 2/3,具体资源分配策略如下 21资源分配策略 本方案中资源分配方式采用预留和动态分配相结合的方式。以A小区为例,如图所示 为中心区域预留PRB集合{},为边缘区域预留PRB集合2中一半的PRB和PRB集合f3 105 半的PRB。将A小区预留给边缘用户的PRB表示为BAPB。中心区域资源的动态分配方式 山国武获论文在丝 http:/www.paper.edu.cn 体现在当中心区域的用户资源不够用时可以借用预留给边缘区域用户但是并未被边缘用户 使用的PRB即A小区中心用户可用的PRB可表示为 B APRBuc f∪{B APRBrs /B APRBure 其中BApa为A小区中边缘用户正在使用的资源 l10 边缘区域的资源分配同样采用预留和动态分配相结合的方式。同样以A小区为例,在 RNl控制的区域中,预留给1号区域用户的资源为f3中的一半,当1号区域的用户较多资源 不够用时可以借用预留给2号区域但是没有被使用的资源。因此A小区中1号区域用户的可用 资源可表示为 B A1 PRBur dl PRRs UB,pRRs /B, PRRur-A l15其中BPB、衣示为1号区域预留的资源,B2P衣示为2号区域预留的资源,B2PEB表示2 号区域正在使用的瓷源 22性能分析 221频率资源在小区边缘的复用 如表1所示,假设每个小区的可用的PRB个数为N,当用户均匀分布时,小区边缘区域 120平均可用PRB数为N个,边缘频谱利用率达到1。同时 relay的引入增大了小区边缘用户的信 号强度。 表1方案中小区内用资源的使用情况 Tab. I Resource Usage in Proposed Scheme 每个小区的PRB个 中心区域面积/小区面积 1/4 屮心区域最少可用PRB数量 N/3 屮心区域最大可用PRB数量 N 小区边缘平均可用PRB个数 小区边缘最大可用PRB数量 平均每个小区的 Relay个数 222中心区域和边缘区域的资源借用 125 本方案中基站采取集中式资源分配,基站通过rlay卜:报的资源使用情况,可以为中心区 域用户分配边缘区域没有使用的资源,以增加中心用户的颎率资源。冋时,边缘区域频率乜 可以在两个堪站间灵活调用。以A小区为例,在RN1所控制的区域中1号区域和2号区域的频 率可以互相借用:当1号区域用户较多,2号区域用户较少时,1号区域用户可以借用2号区域 的资源。当A基站覆盖范围的 relay仝部借用周韦 relay范围的资源时,A基站的边缘用户可以 130使用的资源个薮为2N个。这种频率借用策略可以使资源的分配随小区边缘负载的变化而变 化,当某一区域的用户数量突然增多时仍能保证用户的服务质量而不会导致严重的掉话 冋时,该方案有较好的资源面积比,即预留资源占总资源的比例/预留资源区域的面积 比总面积。本方案中,中心用户区域占小区面积的1/4,优先使用1/3的资源,其资源面积比 为3/4;边缘区域的资源面积比为边缘用户89。可见该方案对用户的资源分配较为公平 1353仿真分析 木论文使用移动通信的系统级静态仿真,采用19小区结构,小区内用户的分布采用随 机分布,系统PRB数为48个。对比算法采用文献中提到的基于钦频率复用的方法。用户 数量由10个到100个 如图4和图5所小为小区边缘吞吐量和系统吞吐量的对比图,当用户数量较少时,本文 140所提的基于共享 relay的「扰协调策咯(lSR, Interference Coordination Based on Shared Relay) 的小区边缘吞吐量与系统总吞吐量均与对比方案差别不大,当时随着用户数量的增加,本文 所提方案的吞叶量逐渐高于对比方案,原因是由于当用户数量较多时,对比方案严重受限于 小区边缘用户的可用资源数量,而本方案通过增加小区边缘用户的可用资源数量增加的小区 山国武获论文在丝 http:/www.paper.edu.cn 边缘吞吐量和系统总吞吐量 145 Throughput of CEUs SFR with Relay 4 已|SR 3 2 102030405060708090100 ue number per cell 图4小区边缘吞吐量对比图 Fig 4 Throughput of CEUs with different UE numbers 12810 Total Throughput SFR with Relay IsR 864 0102030405060708090100 150 ue number per cell 图5系统吞吐量对比图 Fig 5 Total throughput with different UE numbers 如图6和图7所示为小区边缘用户阻塞率和系统用户总阻塞率的对比图,由于本文所提 方案(SR)通过小区内频率复用增加小区边缘可用资源的数量,因此,本文所提方案的小区 155边缘用户阻塞率和系统阻塞率要好于对比方案。 Blocking Rate of CEUs 0.25 SFR with Relay 0.2 ISR 西0.15 00 05 0102030405060708090100 图6小区边缘用户阻塞率对比图 Fig 6 locking rate of CeUs with different Ue numbers 山国武获论文在丝 http:/www.paper.edu.cn Total Blocking Rate 0.7 SFR with Relay 0.6 -ISR 0.4 0.3 0.2 0.1 2030405060708090100 160 ue number per cell 图7系统阻塞率对比图 Fig 7 Total blocking rate with different Ue numbers 结论 传统蜂窝络引λ relay后相当于引入了新的干扰源,增加∫小区干扰协调的难度本文 165基于小区内频率复用和共享 relay的思想提出了种异构网络中基于共享 relay的小区间T扰 协调方案,该方案通过小区內频率复用在避兔干扰的冋时增加用户可用资源的数量,提升系 统吞吐量,改善了阻塞率。同时,由于采用共享 relay的设置,相比于对比方案,本文所提 方案中平均每个小区的数量有所降低,节约了布网成木。 参考文献]( References) 170 [1]GJialing Liu, Robert Lovc Rcccnt Rcsults on Claying for LTE-Advanccd[A], IEEE VTC 2009[C], 2000 [2 3GPPTech. Spec n Group Radio Access Network Rel. 9, TR36814 V9.0.0, Further Advancements for E-UTRA: Physical Layer Aspects[$]. 2009 [3]IEEE, P80216j/D9, Draft Amendment to IEEE Standard for Local and Metropolitan A-rea Networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile broadband Wireless Access Systems: Mutiple relay 175 Specification[S], Feb 2009 [4] Hui Tian, Jietao Zhang. An Inter-Cell Interference Coordination Scheme for Relay Based Cellular NctworksA. WICOM 2009CLUSA: IEEE, 2009 5] Yong Liu, Chiu Ngo. Radio Resource Allocation for Relay Enhanced Cellular Systems[A]. IEEE CCNC 2009C」.USA:EEE2209 180 [61 Mohamed Salem, Abdulkareem Adinoy i. Fairness-aware radio resource management in downlink OFDMA cellular relay networks[J]. IEEE Transactions On Wireless Communications, 2010, vol 9, No 5 7 Pctcrs Sw, Panah AY. Relay Architectures for 3GPP LTE-Advanced[ eurasip Journal on Wirclcss Communications and Networking, 2009, vol 2009 [8] Yang Yang, Honglin Hu. Rclay technologics for WiMax and lTE-advanccd mobilc systcms[]. IEEE Communication Magazine. 2009. vol 5: 100-105

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