LTE中femtocell间的功率控制算法

nal to Interference Plus Noise Ratio，SINR)计算公式[6]为：
                (1)

 

从SINR的计算公式可知，可以增大服务femtocell的发射功率或降低干扰femtocell的发射功率来提高FUE的SINR。根据LTE标准^[7]对femtocell发射功率公式进行相应修改，修改后公式如下：

     (2)

式中，P_max为femtocell的最大发射功率，P_min为femtocell的最小发射功率，P₀为设定的最低初始值-34dBm^[8] ，P_offset为功率调整偏移值，计算公式如下：

   (3)

式中，α为调整因子，PL为femtocell到FUE的路损，P_offset-min为偏移最小值0dBm，P_offset-max为偏移最大值54dBm。

根据平时大量仿真分析，根据路损PL设定α调整因子初始值，如表2所示。其中，路损PL信息是由FUE测量得出^[8]，通过上行信道发送给femtocell。根据链路级SINR与信道质量指示(Channel Quality Indicator，CQI)之间的映射关系，设定SINR最低门限值SINR_min=-6.5dB，SINR最高门限SINR_max=20dB，在该链路级映射中，把SINR小于-6.5dB都映射成CQI等级0，把SINR大于20dB都映射成最高CQI等级14，其他的SINR对应映射成CQI等级1与15之间。本文SINR门限值根据本文链路级仿真映射进行设定，根据不同的链路级仿真，可以对SINR门限值进行不同的设定。

FUE测量SINR大于SINR_max，设置一个发射功率过高标志T_H;FUE测量SINR小于SINR_min，则设置干扰标志I_F。这些标志通过上行信道发送给服务femtocell，服务femtocell通过X2接口^[9]把干扰标志I_F发送给相邻femtocell，femtocell对收到的I_F标志进行累计，根据数量划分级别，服务femtocell和相邻femtocell根据这些标志进行功率调整。

femtocell功率调整详细流程如下：

(1)femtocell根据FUE更新的PL选择α调整因子，更新P_Fem;

(2)计算SINR，判断SINR是否大于SINR_max，如果是则使T_H=1，并把此标志发送给服务femtocell，femtocell收到标志后，以Δ=0.1为步长，降低α调整因子，使SINR小于SINR_max;如果不是则执行3);

(3)判断SINR是否小于SINR_min，如果不是则执行(4);如果是则使I_F=1，并通过服务femtocell转发给相邻干扰femtocell，相邻femtocell根据干扰级别进行不同的功率调整：

(a)如果I_F=1，干扰femtocell在保证自身FUE的SINR小于18dB的情况下，以Δ=0.1为步长，降低α调整因子，使相邻FUE的SINR大于SINR_min;

(b)如果I_F=2，干扰femtocell在保证自身FUE的SINR小于16dB的情况下，以Δ=0.1为步长，降低α调整因子，使相邻FUE的SINR大于SINR_min;

(c)如果I_F=3，干扰femtocell在保证自身FUE的SINR小于12dB的情况下，以Δ=0.1为步长，降低α调整因子，使相邻FUE的SINR大于SINR_min;

(d)如果I_F=4，干扰femtocell在保证自身FUE的SINR小于8dB的情况下，以Δ=0.1为步长，降低α调整因子，使相邻FUE的SINR大于SINR_min;

(e)如果I_F=5，干扰femtocell在保证自身FUE的SINR小于4dB的情况下，以Δ=0.1为步长，降低α调整因子，使相邻FUE的SINR大于SINR_min;

(f)如果I_F>6说明femtocell干扰相邻FUE较严重，仅保证自身FUE的SINR大于SINR_min的情况下尽量降低femtocell的发射功率，使相邻FUE的SINR大于SINR_min;

(4)结束

仿真模型介绍

本文采用Matlab仿真，宏蜂窝网络布局采用7基站3小区模式，如图2所示。在LTE网络中，femtocell的部署采用双带模型^[5]，对双带模型做了微小的改变，如图3所示。在宏蜂窝网络中随机的部署5个双带模块，双带模块由2×5的房间组成，每个房间的大小设定为15m×15m，双带间隔为15m，每个房间部署femtocell的概率为0.3或0.5，即单边带中最多部署3个或5个femtocell，每个femtocell接入1个用户，允许用户接入的最小距离为0.5m，最小路损为40dB，具体参数如表3所示。

考虑到Matlab仿真无法体现标准中^[10]规定的femtocell楼层关系，所以对femtocell到用户的路损计算进行了相应的改变。改变后公式如下：

    (3)

    (4)

    (5)

式中，R是femtocell和用户之间的距离，d2D,indoor为室内的距离， q为内墙的个数，Liw是内墙的穿透损耗，Low、Low,1和Low,2均为外墙穿透损耗。公式(3)为femtocell和用户在同一个单边带中的路损计算，公式(4)为用户不在双带中的路损计算，公式(5)为femtocell和用户分别在不同单边带中的路损计算。

仿真结果分析

系