节约能源、节约资源、保护环境是新一代无线移动通信的重要发展方向，是目前需要研究的紧迫课题。研究表明，未来超过50%的语音电话和超过70%的数据传输将在室内环境中发生[1-2]，包括家里、办公室、购物广场等。对于无线通信来说，室内覆盖是赢得用户的关键。为了解决室内覆盖问题，一种称为毫微微小区(Femtocell)的技术应运而生。

在宏小区(Macrocell)和Femtocell混合网络中，有两种资源分配方式：一种是两种网络共享频谱资源，另一种是两种网络采用相互正交的频谱资源[3-4]。

如果Femtocell采用与Macrocell相同的频谱资源，由于Macrocell基站的功率较大，而Femtocell基站的功率较小，因Macrocell对Femtocell用户的干扰较大，会造成Femtocell用户的服务质量(QoS)降低；而由于Femtocell对Macrocell用户的干扰较小，Macrocell用户受到的影响可忽略不计。

如果Femtocell采用与Macrocell正交的频谱资源，则两种网络互不干扰，此时Femtocell可以以满足用户QoS的最小功率发射，从而达到节能的目的。这样的资源分配方式频带的利用率较低。由于目前通信系统的频带资源极为宝贵，这种相互正交分配资源的方式造成了资源的极大浪费[5-6]。

本文在综合分析干扰、频带利用率和能耗的情况下，将两种资源分配方式相互结合，提出了一种基于动态资源分配的Macrocell和Femtocell混合网络的功率控制方法，从而达到节约能源、降低干扰和提高系统性能的目的。

1 毫微微小区中降低干扰的方法

针对Femtocell，现在已经有一些降低干扰的方法。

(1)干扰避免

由于网络拓扑结构特殊，在Femtocell网络中单一的干扰抑制技术是无效的。采用串行干扰抵消技术是将接收到的信号减去最强的临近干扰，从而起到信号还原的作用。如果干扰抵消不准确，抗干扰效果会很差。由于Femtocell设备的低成本要求，Femtocell的基站和发射器必须复杂度低，使得串行干扰抵消技术的不易实现，所以干扰抵消技术不能满足Femtocell的要求。在Femtocell网络结构中，由于干扰避免技术是避免干扰而不是抑制干扰，因此减少干扰是更为有效的方法。对于码分多址复用(CDMA)系统，由于Femtocell网络采用频率复用技术，当宏单元和Femtocell用户使用共同带宽时，干扰避免是采用跳时技术和定向天线技术来实现的，可以提供7倍的系统容量改善。

(2)跳频与跳时技术

在GSM网中，通过采用慢跳频技术来避免Femtocell用户和Macrocell用户之间的相互干扰。同样，跳频正交频分多址(OFDMA)网络使用随机子信道分配，以减少与周边基站持续干扰的概率。在跳时CDMA中，CDMA的持续时间被分散在M个时隙中，用户将随机选择发送时隙或者发送时隙保持静默。随机跳时技术通过M系数来权衡处理增益，从而减少干扰用户的平均数量。这种方法就是改变现有的CDMA Macrocell的运营网络来适应Femtocell技术。

(3)自适应功率控制

Femtocell(例如Sprint公司的Airave Femtocell)使用自适应方案来调节Femtocell的发射功率，以解决跨层干扰问题。在前向链路过程中，爱立信提出通过增加Femtocell和Macrocell之间的距离来降低Femtocell发射功率，从而减少对宏单元用户的干扰。这种折衷的方法将减小Femtocell的家庭覆盖范围。在反向链路过程中，建议根据Femtocell用户的位置提供更高的接收功率给Femtocell用户及相关的Macrocell用户。

2 毫微微小区功控技术

由于无线通信系统的频带资源有限，Macrocell和Femtocell混合网络一般使用相同的频谱资源，以便增加系统的频谱利用率。在这种资源分配方式下，下行链路Femtocell用户受到的来自Macrocell基站的干扰比较严重。为了保证Femtocell用户的QoS，要求Femtocell基站以较大的功率发射信号。因此传统的Femtocell系统中所有Femtocell基站都采用了最大功率发射，即使在干扰很小的情况下，也采用了很大的发射功率，造成能源非常浪费。

虽然Femtocell基站的发射功率比Macrocell基站低得多，但其基站数目却是Macrocell基站的几十倍甚至上百倍，因此Femtocell的能耗过大问题值得关注。

针对上述问题，本文提出一种基于动态资源分配的功率控制方法。首先，在传统的模型基础之上，改变Femtocell的功率，使每个Femtocell都以最小的功率发射。同时，结合接入控制，使每个用户信号在随机的时间间隔点到达且占用随机的服务时间，由系统在每个用户信号到达时为其合理分配资源。接着在模型中加入功率控制，即Femtocell的发射功率随着每个用户的信号与干扰噪声比(SINR)情况而改变，Femtocell与Macrocell存在同频干扰时，增大Femtocell的发射功率；当同频干扰结束时，Femtocell恢复到原来的最小功率值。

如图1所示。当Femtocell复用了Macrocell的资源，即资源匮乏时，为了保证Femtocell同频用户的QoS，Femtocell基站采用满足QoS的较大的发射功率。

如图2所示。当Femtocell不复用Macrocell的资源，即资源充裕时，Femtocell用户不受Macrocell的同频干扰，用户SINR较高，因此Femtocell可以采用较小的发射功率。这样做既能满足用户的QoS，又能降低能耗，一举两得。