根据ITU-R和3GPP对于IMT-Advanced技术的评估方法要求[9][10],室内H-BS部署场景如图 1所示和室外M-BS部署场景采用19站点57小区场景[10] ,宏小区站点间距离为500m。主要系统参数如表 1所示。采用了文献[9]中簇(cluster)的概念,分别对三种不同的簇密度进行了评估,即每个簇中包括2个、5个和10个H-BS的三种情况。
参数 |
H-BS |
M-BS |
载频 [GHz] |
2.0 |
2.0 |
最大发射功率 [dBm] |
23 |
49 |
发射天线增益 [dBi] |
5 |
17 |
发射天线高度 [m] |
2 |
32 |
发射带宽 [MHz] |
20 |
80 |
噪声密度 [dBm/Hz] |
-174 |
-174 |
终端接收机噪声指数 [dB] |
7 |
7 |
终端接收天线增益 [dBi] |
0 |
0 |
终端接收带宽 [MHz] |
10 |
10 |
终端/小区 |
2 |
8 |
阴影衰落标准差 [dB] |
10 |
8 |
基站间阴影衰落习惯性 |
0.5 |
0.5 |
终端与基站间最小距离 [m] |
3 |
35 |
流量模型 |
Full buffer |
Full buffer |
结果及讨论
假设M-BS需要的频率资源为80MHz,而H-BS需要的频率资源为20MHz。假设每个载波带宽为10MHz,那么M-BS需要8个载波,H-BS需要2个载波。假设H-BS的可用频率资源为80MHz,分别对两种不同的频率配置方式进行评估,即独立信道模式(Independent Channel),H-BS可用的频率资源与M-BS正交和共信道模式(Co-channel),H-BS可用的频率资源与M-BS相同。仅对下行链路评估结果进行讨论,限于篇幅,仅给出密度为10个H-BS每簇的结果,如图 2所示。
(1)独立信道模式
邻居H-BS之间的干扰对系统性能有明显影响,随着H-BS部署密度的增加,系统性能明显下降。
如图2所示,既便在H-BS较高的时候,与固定分配相比,采用更灵活的载波管理方案可改善系统性能。其中,随机载波选择方案可以获得约5dB的增益。而自动载波管理方案则可以获得约10dB的增益。在部署密度较低的时候,采用灵活的载波管理方案还能获得更高的性能增益。
(2)共信道模式
来自M-BS的干扰对H-BS的性能有着非常明显的影响,以至于采用灵活的载波管理方案带来的增益不像独立信道模式那样明显。
但既便是在受到M-BS强烈干扰的情况下,与固定分配方案相比,采用自动载波管理,仍然可以获得2到8dB的性能增益。
从对评估结果的分析中不难发现,采用灵活的载波管理方案有助于改善H-BS的系统性能。对于M-BS网络而言,在采用共信道模式时,H-BS的部署同样会对其性能产生影响。一方面需要在M-BS网络中利用干扰协调技术来改善性能。另一方面,也可以在H-BS网络中引入其它的干扰协调解决方案,这与本文提出的灵活的载波管理方案并不冲突。
除此以外,在有富余频率资源的情况下,还可以考虑采用部分共信道,M-BS与H-BS共用部分频率资源,甚至是独立信道模式,这将有助于改善M-BS和H-BS的系统性能。当然这要根据运营商的频率资源使用策略而定。
结束语
作为下一代无线通信网络室内覆盖的重要解决方案,家庭基站已经成为各大主流技术支持的一种重要网络部署方式。有别于传统宏基站的是,家庭基站的部署主要由用户完成,因此,自配置和自优化就成为家庭基站必备的能力。其中,为了解决好家庭基站部署过程中产生的基站间干扰,采用灵活的载波管理技术可以在一定程度上改善系统性能。