肖竹，李仁發(fā)，易克初，張杰

(1.湖南大學(xué) 嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)實驗室，湖南 長沙 410082；2.西安電子科技大學(xué) 綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)國家重點(diǎn)實驗室，陜西 西安 710071；3.英國謝菲爾德大學(xué) 電子與電氣工程系，謝菲爾德 英國 S13JD)

1 引言

進(jìn)入 21世紀(jì)以來，移動通信和無線通信延續(xù)了自20世紀(jì)90年代興起時的良好勢頭，在21世紀(jì)首個10年間得到了快速發(fā)展。隨著3GPP和LTE/LTE-Advanced等通信標(biāo)準(zhǔn)的成熟滲透，大范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋已基本得到解決，如何利用有限的頻譜資源來滿足隨時增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和對移動通信網(wǎng)容量的迫切需求逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。

在迅猛增長的移動/無線業(yè)務(wù)需求中，室內(nèi)場所吸收了超過 60%的話音業(yè)務(wù)和 80%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[1]。當(dāng)前移動通信網(wǎng)運(yùn)營狀況也表明，移動用戶有近70%的時間都處在室內(nèi)場所，因此良好的室內(nèi)無線數(shù)據(jù)服務(wù)將是未來移動通信網(wǎng)絡(luò)獲得成功的關(guān)鍵。目前宏小區(qū)網(wǎng)絡(luò)包括微小區(qū)等，受到基站傳輸距離遠(yuǎn)和不同障礙物對無線信號衰減等諸多因素影響，在室內(nèi)場景下表現(xiàn)不盡如人意。因此室內(nèi)高速率、高質(zhì)量和低成本的無線接入和覆蓋是未來無線通信和移動通信領(lǐng)域所面臨的重大挑戰(zhàn)之一。

近年來，飛小區(qū)(femtocell)的概念逐漸興起并被業(yè)界熟知，femtocell作為正式術(shù)語出現(xiàn)始于 2006年，其日漸發(fā)展成一種改善移動通信室內(nèi)覆蓋和提高系統(tǒng)容量的解決方案[2]，其最初設(shè)想是通過即插即用(plug and play)的室內(nèi)接入點(diǎn)，利用DSL等作為回程鏈路，實現(xiàn)家庭式多媒體終端與現(xiàn)有因特網(wǎng)和移動蜂窩網(wǎng)連接，因此也被稱為家庭基站(home base station)。Femtocell被視為對傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種突破，能極大地提高空間頻譜利用率(SSE/ASE, spatial/area spectral efficiency)，具備低成本、低功耗和部署靈活等優(yōu)點(diǎn)，為當(dāng)前無線通信頻譜稀缺問題提供了良好的解決思路[3]，并符合未來移動通信系統(tǒng)中Small Cell的發(fā)展趨勢。2008年，3GPP Release8首次提到Home Node B的設(shè)計[4]，標(biāo)志著 femtocell已成為無線通信網(wǎng)絡(luò)的主流接入方式之一。

Femtocell布網(wǎng)特點(diǎn)是嵌入在macrocell覆蓋內(nèi)，形成研究中常被提及的 femtocell-macrocell兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(two-tier heterogeneous networks)。該種結(jié)構(gòu)一方面改善 macrocell局部區(qū)域無線覆蓋的不足，如室內(nèi)環(huán)境；另一方面考慮到室內(nèi)用戶對數(shù)據(jù)速率等要求較高，femtocell的引入能充分利用無線資源來滿足其需求，同時在不影響 macrocell的前提下最大化兩層網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量[5,6]。

當(dāng)前對 femtocell研究仍處于持續(xù)發(fā)展的態(tài)勢中，本文以兩層網(wǎng)絡(luò)為背景，側(cè)重對femtocell研究進(jìn)展做分析評述。首先介紹兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和femtocell特點(diǎn)，然后著重論述兩層網(wǎng)絡(luò)間頻率分配、跨層干擾管理、接入控制與切換這3個主要議題的關(guān)鍵技術(shù)和解決思路，同時探討回程鏈路、移動性預(yù)測、公平性、認(rèn)知/綠色 femtocell等一系列相關(guān)問題，系統(tǒng)地論述近年來對femtocell的研究進(jìn)展和成果，并對未來研究方向做出評價和歸納。

2 Femtocell網(wǎng)絡(luò)特性

2.1 兩層網(wǎng)絡(luò)概述

Femtocell-macrocell兩層網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)可歸納為[2,3]:1)femtocell與macrocell工作在相同的授權(quán)頻帶范圍內(nèi)，femtocell基站(FAP, femtocell access point)*在macrocell覆蓋范圍內(nèi)的部署能夠極大地提高整個系統(tǒng)的空間頻譜利用率；2) femtocell能對自身覆蓋中的用戶(FUE)保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)，并支持高速率和大容量的網(wǎng)絡(luò)需求；3) FAP靈活性強(qiáng)且能完成與室外小區(qū)的無縫切換。因此，作為 macrocell的有效補(bǔ)充，femtocell能極大改善macrocell基站(MBS)覆蓋較弱區(qū)域的話音和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提高系統(tǒng)容量和可靠性[7,8]。圖1給出了femtocell-macrocell兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖中表示的相關(guān)議題將在后文中進(jìn)一步討論。

*在3GPP中，一般將femtocell基站稱為home node B (UMTS/HSPA)或者LTE/LTE-A中為home eNode B (HeNB)，很多文獻(xiàn)中也常使用FAP(femtocell access point)，本文采用后者。

圖1 Femtocell-macrocell兩層網(wǎng)絡(luò)

2.2 Femtocell與相關(guān)技術(shù)對比

在無線通信系統(tǒng)發(fā)展歷程中，如何完善和增強(qiáng)局部地區(qū)信號覆蓋一直為研究者們所關(guān)注，并形成了一些解決方案，如皮小區(qū)(picocell)、分布式天線系統(tǒng)(DAS, distributed antennas system)、Relay技術(shù)和Wi-Fi等。Picocell和DAS可由運(yùn)營商部署，能夠增強(qiáng)如商場、辦公樓等大型室內(nèi)場景的無線覆蓋，不足在于并不能完全解決室內(nèi)場景覆蓋問題，回程鏈路(backhaul)等成本較高[9]，因此前期投入(CapEX, capital expenditure)和運(yùn)營開銷(OPEX, operating expenditure)以及功耗(EC, energy consumption)也較大。DAS的系統(tǒng)容量還容易受到相同頻段射頻干擾的影響。室內(nèi)布置的 Relay可以將 MBS信號轉(zhuǎn)發(fā)至室內(nèi)，達(dá)到增強(qiáng)室內(nèi)覆蓋的目的，能部分降低系統(tǒng)成本，但接入頻譜利用率低，不能明顯提高數(shù)據(jù)數(shù)率和增加系統(tǒng)容量。Wi-Fi使用無授權(quán)頻段，通過雙模終端來兼容Wi-Fi和移動通信網(wǎng)，潛在問題包括非授權(quán)頻段的使用存在安全隱患，以及數(shù)據(jù)傳輸容易產(chǎn)生延遲和易受到干擾等。

表1對5種可用于室內(nèi)覆蓋的無線技術(shù)進(jìn)行比較，對于不同參數(shù)指標(biāo)，這些技術(shù)各具優(yōu)勢。Picocell、DAS和 Relay等技術(shù)的提出與 femtocell有類似的出發(fā)點(diǎn)，但隨著通信業(yè)務(wù)和用戶需求的發(fā)展，在應(yīng)用場景上存在差異。相較而言，Wi-Fi技術(shù)成熟，在當(dāng)前通信領(lǐng)域受接納的程度非常高，其應(yīng)用背景與femtocell也最為相似，業(yè)界認(rèn)為這兩者存在競爭，也可以同時存在。Femtocell也具備了自身的獨(dú)特優(yōu)勢，當(dāng)前移動通信網(wǎng)處于大力發(fā)展3G、并準(zhǔn)備邁入4G的階段，對于解決有限頻譜資源的利用以及增強(qiáng)3G（或未來4G）信號覆蓋等問題，正是femtocell的強(qiáng)項所在。

表1 室內(nèi)覆蓋無線技術(shù)比較

概括起來，femtocell根據(jù)無線業(yè)務(wù)需求布置，可利用回程鏈路接入核心網(wǎng)，也可使用移動終端接入蜂窩網(wǎng)，能明顯提升傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)的空間頻譜利用率，增強(qiáng)兩層網(wǎng)絡(luò)局部范圍無線覆蓋并能降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本。同時，femtocell具備靈活的自組織能力，在可預(yù)見的將來femtocell會邁入大規(guī)模部署階段，因此具有極大的潛在應(yīng)用價值[10]。

2.3 Femtocell在兩層網(wǎng)絡(luò)中的配置

Femtocell有別于傳統(tǒng)的移動蜂窩網(wǎng)，其核心思想在于同時利用了電信網(wǎng)和 IP網(wǎng)的優(yōu)勢，為macrocell室內(nèi)覆蓋等瓶頸問題提供一種可行的解決方案[11]。如何最大化使用有限的無線資源如頻譜等，一直是移動通信網(wǎng)絡(luò)中的重要研究問題。在兩層網(wǎng)絡(luò)中，femtocell是后來者，必須能共存于現(xiàn)有的 macrocell且不影響其運(yùn)行，即上、下行鏈路都不能對 macrocell造成干擾。而 femtocell嵌入macrocell之中，又不可避免地受到macrocell的干擾，因此干擾管理是難點(diǎn)問題。用戶移動性是移動通信的突出特點(diǎn)，原有macrocell中就存在接入和小區(qū)切換等問題，而對于兩層網(wǎng)絡(luò)，跨層接入控制和切換就顯得更為重要。在分析這些問題之前，有必要對femtocell研究與應(yīng)用時的系統(tǒng)配置進(jìn)行討論。

2.3.1 專有信道/共信道劃分

在 macrocell中嵌入 femtocell，兩者工作在相同頻段范圍內(nèi)，頻譜分配有2種選擇，即使用專有信道(dedicated channel)或共信道(co-channel)進(jìn)行配置。若為兩者劃分頻段，則可以避免跨層干擾，但目前無線頻譜資源稀缺，這種方式極大地降低了頻譜利用率。共信道配置有利于提高網(wǎng)絡(luò)中頻譜利用率，但同時將加劇跨層干擾。為實現(xiàn)動態(tài)頻譜分配，同時采用分享和分割頻譜的混合分配方式得到較多認(rèn)同，以便獲得提升系統(tǒng)容量和降低干擾的平衡。

2.3.2 固定/自適應(yīng)的功率控制

Femtocell的部署必須最小化對 macrocell及其用戶(MUE)造成的干擾。如跨層干擾最為突出的情景是當(dāng)MUE處于femtocell邊緣時，容易受到FAP下行發(fā)射功率的影響，因此功率控制成為應(yīng)對干擾問題的常規(guī)思路[12]。下行功率自適應(yīng)調(diào)整算法可以降低FAP對MUE的干擾，也能在一定程度上滿足femtocell自身的覆蓋需求。固定的發(fā)射功率操作簡便，但無法適應(yīng)當(dāng)前無線業(yè)務(wù)需求變化快的特點(diǎn)。

2.3.3 開放式接入/封閉式接入

移動終端在接入femtocell覆蓋時有2種方式:開放式(OA, open access)和封閉式(CA, closed access)。運(yùn)營商從提高系統(tǒng)總吞吐量考慮趨向于OA，而FAP擁有者希望采取CA來保證自身容量、數(shù)據(jù)安全和速率等?？蓪AP的接入控制劃分為3組[13]:1) 開放式用戶組(OSG, open-subscribergroup)，即網(wǎng)絡(luò)中所有用戶都有權(quán)接入；2) 封閉式用戶組(CSG, closed-subscriber-group)，只有經(jīng)注冊用戶才能接入；3) 半開放組(CSG-open)，即 CSGFAP也向部分非注冊用戶開放，這反映出混合接入這種未來趨勢。

2.3.4 集中式/分布式協(xié)作

無線資源在兩層網(wǎng)絡(luò)間的分配需要借助協(xié)作機(jī)制來完成。就當(dāng)前現(xiàn)狀看，可在 macrocell與femtocell間采用集中式協(xié)作(centralized coordination)?？紤]到femtocell的隨意布置性，這種集中式處理難以實時刻畫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。因此分布式協(xié)作(distributed coordination)也是可選方式之一，但femtocell之間或者femtocell簇之間的分散化處理不易獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)性能。目前仍難以給出定論何種方式更具優(yōu)勢[14]。一般認(rèn)為femtocell之間的分散式協(xié)作和 macrocell端集中處理是移動通信的未來方向。

可以看出，不同的配置方式各具特點(diǎn)，對其歸納有助于理解兩層網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)的研究思路，下文將以femtocell為主線，深入分析兩層網(wǎng)絡(luò)無線資源分配與管理中3個主要問題:頻率資源分配、跨層干擾管理、接入控制與切換。

3 Femtocell研究的主要議題

3.1 頻率資源分配

3.1.1 混合頻譜劃分

兩層網(wǎng)絡(luò)存在結(jié)構(gòu)上的重疊(overlap)現(xiàn)象，當(dāng)前頻譜分配研究集中在混合頻譜分配和共享?；旌戏绞绞侵笇⒖捎妙l段劃分為 3部分，macrocell和femtocell都分配各自帶寬，同時還有一部分帶寬屬于共信道方式。如圖2所示，BMac和BFem用于滿足兩層網(wǎng)絡(luò)的各自基本需求。BCo-Ch表示共信道帶寬，兩者可以同時使用，這3部分頻譜的劃分并不是固定的?；旌鲜降墓蚕眍l譜是為了最終獲得動態(tài)的頻譜分配(dynamic spectrum allocation)[15]。

圖2 混合頻譜劃分

3.1.2 頻譜分配方法

頻譜混合分配的出發(fā)點(diǎn)是對兩層網(wǎng)絡(luò)不同覆蓋區(qū)域采用相應(yīng)的頻譜劃分，通常對跨層干擾較弱的區(qū)域，macrocell和femtocell共同分享頻段，而對于可能出現(xiàn)干擾的區(qū)域，如femtocell的覆蓋邊緣附近區(qū)域，則采用動態(tài)的頻譜分配。LTE標(biāo)準(zhǔn)中期望用戶終端能反饋與之相連的 MBS或者FAP的信道信息，此時當(dāng)MBS與FAP的協(xié)作不明確時，仍可根據(jù)信道質(zhì)量信息來進(jìn)行自主式的頻譜共享[16]，同時利用排隊論來優(yōu)化對資源的合理使用。文獻(xiàn)[17]給出一種分散式系統(tǒng)配置下的頻譜資源分配，femtocell根據(jù)自身部署密度，自適應(yīng)調(diào)節(jié)所需子信道數(shù)目來達(dá)到降低干擾的效果。文獻(xiàn)[18]提出一種兩層網(wǎng)絡(luò)間最優(yōu)的頻分多址方法，該方法同樣適用于OFDMA，利用其子信道的正交性完成頻譜分配，并分別保證 macrocell和femtocell各自數(shù)據(jù)速率和業(yè)務(wù)需求。歸納起來，動態(tài)頻譜資源分配可通過在不同區(qū)域設(shè)置不同的頻率復(fù)用率來實現(xiàn)。

3.1.3 頻譜分配性能及評價

頻譜分配取決于 femtocell在兩層網(wǎng)絡(luò)中所處的位置，這里的位置信息不僅僅是空間意義上的，還取決于其無線信號以及受到干擾的情況。定義用戶所在區(qū)域是共信道還是處于各自網(wǎng)絡(luò)覆蓋是資源分配的前提，用戶SINR的變化是常用準(zhǔn)則[19]，為簡化判斷過程，也可以依據(jù)參考信號強(qiáng)度來判斷。設(shè)置 2個自適應(yīng)的動態(tài)閾值(Th1,Th2)，設(shè)Th2>Th1。用戶接收到 macrocell下行信號強(qiáng)度為Prx,M，可將macrocell覆蓋分為3個區(qū)域

閾值 Th1,Th2作為區(qū)域邊界的判定，其設(shè)置可參考系統(tǒng)所接收的用戶上行發(fā)射功率和所受到的干擾值大小，外區(qū)(Prx,MTh2)是 MBS覆蓋附近區(qū)域，此時 macrocell所獲帶寬BMac可趨近于Btot；中間區(qū)則是需要采用動態(tài)頻譜分配的區(qū)域，該表達(dá)式可作為理想的頻率資源分配算法設(shè)計的依據(jù)。

注意到若為 femtocell分配專用信道，會限制macrocell的容量，這在某些實際應(yīng)用中并不可取。通信系統(tǒng)中無線業(yè)務(wù)需求在時間和局部區(qū)域內(nèi)變化很快，femtocell的部署位置具有隨意性，因此較合理的頻譜劃分是 macrocell使用整個帶寬，femtocell與之分享部分帶寬，或者在整個帶寬上采用共信道操作進(jìn)而獲得最大的頻譜復(fù)用率。這也符合當(dāng)前針對移動通信網(wǎng)中頻譜資源稀缺問題的主流思路，但隨之而來的跨層干擾問題不容忽視。大多數(shù)無線通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)性能都是干擾受限的，采用適當(dāng)?shù)母蓴_抑制方法可以使得共信道操作的marcocell和femtocell合理共存[7]，進(jìn)而提升兩層網(wǎng)絡(luò)的總體性能。因此干擾的存在是影響兩層網(wǎng)絡(luò)中頻譜分配的重要因素，下一節(jié)將探討干擾管理問題。

空間頻譜效率常用于評估頻率分配算法，在macrocell覆蓋的某一局部區(qū)域內(nèi)，SSE/ASE定義為[19]

其中，CM表示macrocell可獲得的吞吐量，CF,i表示嵌入其中第i個femtocell的吞吐量，設(shè)共有NF個FAP，Btot表示覆蓋范圍內(nèi)總的可用頻段。資源分配算法的重要評價參數(shù)還包括以滿足 QoS等為基礎(chǔ)的公平性(fairness)，后文中還將進(jìn)一步討論公平性問題。

3.2 跨層干擾管理

3.2.1 跨層干擾場景

兩層網(wǎng)絡(luò)間的相互干擾主要源于 FAP布置的隨意性以及與 macrocell工作在相同頻段引起的。文獻(xiàn)[20]對多種不同干擾情景做了說明，包括跨層干擾(CTI)、相鄰macrocell與多個femtocell之間以及femtocell之間的干擾，本文著重討論2類典型的CTI場景，如圖3所示。

第1類CTI場景主要描述MUE與femtocell之間的干擾。當(dāng) MUE處于 macrocell邊緣或進(jìn)入femtocell覆蓋區(qū)域，femtocell下行鏈路將對其造成干擾。特別地，屬于CSG的FAP會在MBS中形成一個覆蓋空洞，MUE接近此區(qū)域時所受干擾較大。由于MUE與MBS距離增大或障礙物遮擋等因素，MUE加大發(fā)射功率與 MBS通信，也會影響femtocell的上行鏈路。第 2類 CTI情景主要描述FUE與macrocell之間的相互干擾。當(dāng)FUE移動至FAP的覆蓋邊緣，為確保自身的QoS，會盡可能以較大功率與FAP通信，因此會影響macrocell上行鏈路，這在FAP與MBS距離較近時較為明顯，同時FUE也受到MBS下行鏈路的干擾。通常，跨層干擾管理的研究包括兩方面，一是抑制給macrocell造成的干擾，二是濾除macrocell給femtocell帶來的干擾，以提高兩層網(wǎng)絡(luò)間頻譜、功率等無線資源利用率，最大化網(wǎng)絡(luò)性能。

圖3 2類典型的CTI場景

3.2.2 跨層干擾抑制方法

1) 第 1類 CTI

在第1類CTI場景中，F(xiàn)AP下行信號泄露至覆蓋之外，會影響移動至附近的MUE，這也是研究較多的干擾場景。下行干擾抑制算法主要通過FAP下行功率控制，即對其發(fā)射功率的適當(dāng)衰減來降低對MUE的干擾。根據(jù)FUE的目標(biāo)SINR值或系統(tǒng)參數(shù)求出可能的SINR峰值來調(diào)節(jié)相應(yīng)的FAP下行發(fā)射功率，同時應(yīng)為FAP設(shè)置與造成CTI相對應(yīng)的懲罰函數(shù):若對 macrocell造成的干擾在可容許范圍之內(nèi)，則 FAP可調(diào)節(jié)發(fā)射功率來獲得自身更好的系統(tǒng)性能[12,21]。該類方法反映出自適應(yīng)的功率控制策略，同時也為了盡量避免對femtocell自身鏈路質(zhì)量的影響。另一種做法是利用頻率資源分配，即對FAP下行鏈路與MUE之間最優(yōu)化的信道選取來避免此類CTI[22]。類似地，該類場景中MUE對FAP上行鏈路的干擾，信道劃分也是其解決方法之一，也可以在FAP接收端引入自適應(yīng)衰減機(jī)制來減輕 MUE發(fā)射信號造成的干擾[23]，這會對femtocell上行鏈路造成影響。對于一些干擾較為嚴(yán)重的情形，如 MUE移動至femtocell覆蓋區(qū)域內(nèi)造成CTI難以消除，還可從跨層切換的角度來考慮該問題[13]。

2) 第2類CTI

在第2類CTI場景中，可通過降低FUE發(fā)射功率來避免對 MBS接收端的干擾。為同時保證femtocell的系統(tǒng)性能，需要提高FAP接收機(jī)靈敏度，如可在FAP端設(shè)置上行信號增益機(jī)制。文獻(xiàn)[24]給出閉環(huán)和開環(huán)2種FUE上行功率調(diào)節(jié)機(jī)制，論述了功率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)適用于開環(huán)功控，功率固定調(diào)節(jié)適用于閉環(huán)過程，其中自適應(yīng)功率調(diào)節(jié)可減少對femtocell鏈路質(zhì)量的影響。針對MBS下行鏈路對FUE的干擾，扇形化天線可以從空間上降低干擾，而在femtocell引入智能天線，可在降低發(fā)射功率的同時保證鏈路容量[25]。

3.2.3 兩層網(wǎng)絡(luò)共存

Femtocell與macrocell之間CTI是相互的，可通過兩層網(wǎng)絡(luò)間的分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用(FFR)來抑制這種相互影響，同時對femtocell功率等無線資源的合理分配來獲得兩層網(wǎng)絡(luò)的友好共存[26]。Femtocell功率控制也可視為博弈過程，來獲得兩層網(wǎng)絡(luò)間功率分配的均衡，在減少 CTI的同時保證 macrocell和femtocell的 SINR，進(jìn)而提高鏈路質(zhì)量[12]。CTI的存在容易造成系統(tǒng)掉話率過高，鏈路分析表明CTI分布也是影響系統(tǒng)性能的因素之一，可借助CTI分布為信道選擇提供合理依據(jù)，以降低干擾和維持較低的掉話率[27]。FAP的密集部署能進(jìn)一步提高空間頻譜利用效率，但也可能帶來更多干擾。該種情形下還應(yīng)考慮多個femtocell之間的相互干擾，可根據(jù)FAP的部署位置對其進(jìn)行自適應(yīng)的信道分組，通過基于分布式接收信號強(qiáng)度的功控算法來抑制CTI[28]。

兩層網(wǎng)絡(luò)中在相互干擾下的共存離不開 MBS和FAP之間的協(xié)調(diào)，這可保證干擾管理算法設(shè)計時所需信息的交互，如FAP和FUE需要進(jìn)行射頻端功率和損耗的測量，以及估計 macrocell的干擾容限值和FAP出現(xiàn)于macrocell中的位置等。大多數(shù)研究認(rèn)為兩層網(wǎng)絡(luò)中 macrocell占主導(dǎo)地位，被視為Primary Tier，其系統(tǒng)性能總是被優(yōu)先考慮。因而CTI管理大多在femtocell層完成，當(dāng)以功率控制或信道選擇為出發(fā)點(diǎn)時，femtocell間較多采用非中心化或分布式處理[12,25,29]，即FAP和FUE間根據(jù)干擾情況、信道信息和系統(tǒng)性能等做各自決策來完成干擾抑制。

3.3 接入控制與切換

用戶終端的隨機(jī)接入和移動性是當(dāng)前移動通信網(wǎng)的顯著特征。Macrocell中就存在MUE接入和移動性引起的切換問題，femtocell的引入仍然需要保證用戶在兩層網(wǎng)絡(luò)中的移動性和準(zhǔn)確切換。本節(jié)內(nèi)容將從接入機(jī)制開始，逐步探討兩層網(wǎng)絡(luò)中接入控制與切換問題。

3.3.1 接入方式分析

在femtocell-macrocell兩層網(wǎng)絡(luò)中，UE究竟如何接入 femtocell？從用戶角度來看，開放式接入(OA)能提供更多業(yè)務(wù)需求的選擇，而 FAP所有者趨向于封閉式接入(CA)以保證自身系統(tǒng)容量。這與兩層網(wǎng)絡(luò)間所用的物理層技術(shù)和用戶密度密切相關(guān)[30]。對于上行鏈路，當(dāng)系統(tǒng)采用CDMA技術(shù)時，OA是更好的選擇:當(dāng)用戶密度較低時，對femtocell而言，OA方式能獲得與CA相近的性能；用戶密度增大時，OA的優(yōu)勢較為明顯。若采用TDMA或OFDMA作為物理層技術(shù)，接入方式對用戶密度依賴性更強(qiáng):密度較高時適用于CA，中等密度適用于OA，而UE分布較為稀疏時，單獨(dú)使用這2種接入方式各有利弊。因此在未來的兩層網(wǎng)絡(luò)中，接入方式的選擇應(yīng)自適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的用戶密度。

在下行接入中，F(xiàn)UE和MUE對數(shù)據(jù)速率的需求是矛盾的[31]。當(dāng)MUE移動至femtocell的覆蓋邊緣時，由于下行干擾所造成的Loud Neighbor效應(yīng)[32]，該矛盾將更為明顯。此時MUE將因開放式接入而受益，而 FUE則要求封閉接入來保證自身服務(wù)質(zhì)量，擇優(yōu)的思路是采用混合接入，能在降低跨層干擾的同時最大化地滿足數(shù)據(jù)需求。

3.3.2 兩層網(wǎng)絡(luò)選擇

判斷UE應(yīng)當(dāng)在哪一層網(wǎng)絡(luò)接入有2種基本方式，其一是依據(jù)UE接收到FAP和MBS的導(dǎo)頻信號來判斷，其二是根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載。前者也可認(rèn)為是基于鏈路質(zhì)量的，通常由UE發(fā)起，包括3種形式[33]:1) 選擇導(dǎo)頻信號發(fā)射功率大的層來接入，這是一種相對固定的層選擇方法，不能適應(yīng)系統(tǒng)容量的變化；2) 若導(dǎo)頻信號強(qiáng)度線性降低，則說明服務(wù)的用戶數(shù)減少，可選擇該層接入，反之亦然；3) 導(dǎo)頻功率和基站所需的接收功率是反比關(guān)系，用戶可選擇所需發(fā)射功率較小的層接入。后2種屬于動態(tài)的選擇方式，導(dǎo)頻信號強(qiáng)度變化會導(dǎo)致 UE接入或者離開，因此用戶應(yīng)隨時調(diào)整層選擇策略。

兩層網(wǎng)絡(luò)中，femtocell的加入相當(dāng)于為macrocell承擔(dān)了一部分的系統(tǒng)負(fù)載，且往往是數(shù)據(jù)需求較高的部分，這使得整個系統(tǒng)中可以容納更多高數(shù)據(jù)需求的用戶，實質(zhì)是負(fù)載的平衡和容量的提升[34]。層選擇也可基于系統(tǒng)負(fù)載，該方法能夠避免當(dāng)鏈路質(zhì)量占優(yōu)但系統(tǒng)已過載或者鏈路質(zhì)量差但系統(tǒng)冗余的情形，而其不足是受UE移動性影響大，切換通常由基站端發(fā)起，響應(yīng)速度較慢。

3.3.3 Inbound Handover

由于用戶的移動性，跨層切換是用來保證用戶通話質(zhì)量、系統(tǒng)容量和合理利用兩層網(wǎng)絡(luò)無線資源的重要手段。相比于Wi-Fi等技術(shù)，支持切換也是femtocell的優(yōu)勢之一。通常用戶從femtocell切換至macrocell的技術(shù)實現(xiàn)相對容易，因此本節(jié)側(cè)重討論從macrocell至femtocell的切換，也常稱為Inbound Handover[35]，其主要難題在于FAP自主部署、設(shè)備數(shù)目和開關(guān)機(jī)的不確定性，導(dǎo)致在 MBS端配備記錄所有FAP的PCI (physical cell identity)列表缺乏可操作性。下文將討論單個FAP和多個FAP嵌入macrocell的不同切換情景。

1) Single FAP Inbound Handover

Macrocell中單個FAP部署時，當(dāng)UE運(yùn)動至兩層網(wǎng)絡(luò)邊緣區(qū)域，容易造成誤切換或無謂切換。用戶可發(fā)起基于鏈路質(zhì)量的切換，如通過對于收到MBS和FAP的信號做最優(yōu)選取，當(dāng)FAP信號強(qiáng)度比MBS信號強(qiáng)度強(qiáng)很多、即大于滯后余量(hysteresis margin)時才滿足切換條件[36]。同時，MUE通過切換進(jìn)入CSG(或CSG-open)時需要femtocell的系統(tǒng)信息，對 FAP進(jìn)行系統(tǒng)容量的判斷來完成最終切換。這類情景相對簡單，也適用于 macrocell中存在少數(shù)FAP，但相距較遠(yuǎn)(如可復(fù)用PCI時)的情形。

2) Multiple FAPs Inbound Handover

兩層網(wǎng)絡(luò)中存在多個FAP且隨意部署時，需要通過PCI來識別不同F(xiàn)AP。若僅通過信號強(qiáng)度或者系統(tǒng)容量來進(jìn)行切換，會造成 Inbound Handover時的混淆(confusion)現(xiàn)象[35]，如圖4所示，跨層切換時2個FAP擁有相同的PCI編號。該圖中也給出了femtocell之間切換時PCI混淆和沖突(collision)的情形。

圖4 切換時PCI混淆和沖突

LTE標(biāo)準(zhǔn)中femtocell會廣播系統(tǒng)信息，主要包含CSG標(biāo)識，即表明femtocell工作在開放式、封閉式或者混合式接入，以及用于區(qū)分FAP的PCI。不足在于可分配的PCI數(shù)目有限(如LTE設(shè)置為504個)。解決方法是引入CGI (cell global identity) 作為每個FAP的唯一標(biāo)識，但讀取CGI時間較長，如LTE中需要160ms，這會增加UE的功耗且容易造成掉話[37]。

Macrocell中嵌入多個FAP時，UE從一個FAP移動至相鄰FAP，可能造成切換沖突，如圖4所示，其解決思路與Inbound Handover類似。當(dāng)用戶能夠接收到廣播的CSG標(biāo)識信息時，則認(rèn)為已接近femtocell的覆蓋邊緣，可以試圖進(jìn)行Inbound Handover。根據(jù)研究進(jìn)展以及Release 9中論述[35,38]，一般思路可歸納為:1) 讀取CSG標(biāo)識，判斷將進(jìn)入FAP是屬于OSG、CSG或CSG-open；2) 進(jìn)行層選擇，一般通過信號能量和系統(tǒng)容量的對比完成，前2步實際上是進(jìn)行能否切換以及是否需要切換的判斷；3) 讀取PCI判斷是否存在Confusion，不存在則完成切換，若存在則通過讀取CGI完成最終切換。當(dāng)前常見思路是采用PCI最優(yōu)化分組算法使之可重復(fù)使用并避免Confusion，以及設(shè)置搜索算法減少讀取CGI時間[39]，完成快速切換和降低系統(tǒng)掉話率。

3.4 兩層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化框架

上文論述的3個議題在研究中常常是被結(jié)合起來考慮的。合理的資源分配能在提高頻譜利用率的同時抑制跨層干擾[17]，可靠的干擾管理算法也能增加頻率分配時的靈活性[23,26]，例如在共信道配置中采用功率控制等算法來減少可能的干擾，提高頻譜利用率并保障系統(tǒng)性能。兩者的結(jié)合也有益于降低無謂切換，成功切換也可以避免跨層干擾[13,31]。這都可歸結(jié)為兩層網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)合優(yōu)化框架。

考慮多種兩層網(wǎng)絡(luò)特性還可以給出合作式的解決方案。如當(dāng)MBS和FAP都具備認(rèn)知功能時，則可完成智能化的功率調(diào)節(jié)和信道選取等[40]，前提是位置可知的協(xié)作式資源管理。若FAP位置和個數(shù)不能完全獲知時，將 femtocell層視為多智能系統(tǒng)[41]，即不同的 FAP作為分配無線資源的智能體，設(shè)計分布式的Q-Learning算法來完成干擾管理和資源分配。

借助天線理論來完成兩層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化也是可行思路之一。對于大范圍的macrocell，利用正交隨機(jī)波束賦形可提高其吞吐量，考慮到空間復(fù)用增益，在MBS和FAP端設(shè)計波束預(yù)編碼算法完成發(fā)射端干擾消除，femtocell選擇對CTI最為頑健的信道來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)性能[42]。該類天線算法復(fù)雜度較高，針對低功耗特點(diǎn)的femtocell來設(shè)計低復(fù)雜度算法還有待進(jìn)一步探索。

近年來小區(qū)干擾協(xié)調(diào)(ICIC, intercell interference coordination)是 3GPP方案中討論較多的解決技術(shù)手段之一，通過無線資源管理來抑制相鄰小區(qū)覆蓋邊緣的共信道干擾。兩層網(wǎng)絡(luò)間 ICIC以macrocell和 femtocell協(xié)調(diào)的方式[43]來完成對資源塊在時域和頻域的合理使用，如軟頻譜或分?jǐn)?shù)頻譜復(fù)用，并結(jié)合功率控制方法來降低覆蓋區(qū)域間的相互干擾，這也被認(rèn)為是未來無線通信中消除小區(qū)邊界的有效途徑之一。

在研究資源分配和接入控制時，若 femtocell允許更多MUE接入，則會影響到其FUE對無線資源的使用，因此需要激勵機(jī)制來緩解這一矛盾。當(dāng)用戶能忠實匯報自身數(shù)據(jù)量需求，則能獲得兩層網(wǎng)絡(luò)中對資源分配、如信道和功率等的優(yōu)勢策略均衡[44]，這是一種更為貼近用戶需求的聯(lián)合優(yōu)化思路，能使工作在CSG的femtocell對更多的macrocell用戶開放，進(jìn)而增加總體系統(tǒng)容量。

總的說來，femtocell部署的隨意性以及未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨于多層化，對兩層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化的要求將越來越高，還涉及到回程鏈路中信息交互、不同網(wǎng)絡(luò)間協(xié)作等諸多問題，聯(lián)合優(yōu)化思路是未來移動通信網(wǎng)的研究趨勢，對其探討仍在不斷深入中。

4 其他相關(guān)議題研究

4.1 回程鏈路

在移動通信網(wǎng)規(guī)模不斷發(fā)展的過程中，以T1/E1為標(biāo)準(zhǔn)的回程鏈路在 OPEX中比例可達(dá)20%～40%[45]。Femtocell的特點(diǎn)之一是運(yùn)用了低成本的backhaul連接，如圖1所示，利用公共Internet接入實現(xiàn)與核心網(wǎng)連接。這種便捷的backhaul也存在一些問題，如所提供帶寬有限，QoS受到時延等因素的影響等。

4.1.1 回程鏈路帶寬

目前較多采用xDSL作為femtocell的backhaul連接，隨著通信業(yè)務(wù)量的上漲，由于xDSL所能提供的帶寬和容量有限，該種方式不能為 femtocell的數(shù)據(jù)需求(如IPTV等)提供足夠帶寬。通過建立服務(wù)層的協(xié)商機(jī)制，如在xDSL中為femtocell預(yù)留帶寬等來滿足所需的帶寬與容量需求，也可以通過靈活的路由機(jī)制來降低backhaul的負(fù)擔(dān)[46]。

4.1.2 QoS與同步問題

Backhaul中數(shù)據(jù)分組同步是影響QoS的主要因素之一。通常 GPS可用于定時同步和獲得基站位置，但不適用于室內(nèi)布置的FAP。一般認(rèn)為具備主從結(jié)構(gòu)如IEEE 1588的精確定時協(xié)議可用于兩層網(wǎng)絡(luò)[3]，定時序列在 backhaul中傳輸并用以完成femtocell之間以及與 macrocell的同步。其問題在于backhaul上下行帶寬的不對稱性會使得主時鐘信息負(fù)載過重，造成時延增加并影響同步效率。同步問題會造成讀取CGI時間過長，對跨層切換的不利影響非常明顯。此外，數(shù)據(jù)分組的時延還和干擾管理性能有關(guān)。在采用OFDMA的femtocell中，子載波正交特性用來分割頻譜，要求femtocell的載波信號和 macrocell同步[22]，否則將會影響子信道分配和帶來干擾，從而降低用戶QoS。利用兩層網(wǎng)絡(luò)中接收相鄰MBS信號可用于建立同步，需要考慮信號在FAP到MBS的傳播時延以及FAP的位置，而femtocell隨意部署和用戶的移動性增大了定位和同步的難度。

防止數(shù)據(jù)分組丟失率以及突發(fā)干擾也是保證QoS時需要解決的問題，backhaul的非專屬性也影響了兩層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。這些問題也促使研究者們探討不同形式的 backhaul方式，如WoC(wireless over cable)的概念[47]，常規(guī)的 xDSL可以被與電話線路相連的天線取代，在提高帶寬和容量方面具備優(yōu)勢。近年來業(yè)界正在分析利用無源光纖網(wǎng)(PON, passive optical network)來承載兩層網(wǎng)絡(luò)間backhaul連接的可行性，從部署成本和所能提供的回傳帶寬以及QoS來看，PON將是值得深入探討的可行方案之一。

4.2 移動性預(yù)測

當(dāng)前macrocell的覆蓋是以不同小區(qū)為基礎(chǔ)的，femtocell的加入使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出更多的局部區(qū)域無線覆蓋。用戶及系統(tǒng)性能往往和所處位置有關(guān)，如空間位置不同使得無線設(shè)備接收性能和所受干擾等都隨之變化。近年來利用統(tǒng)計幾何學(xué)等數(shù)學(xué)工具對無線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)位置分布的研究也日漸受到關(guān)注[48]。

如前文提到的，F(xiàn)AP的隨意部署以及兩層網(wǎng)絡(luò)中用戶的頻繁移動是造成空間位置不斷變化的根本原因。研究中通常將femtocell及用戶分布建模為空間泊松點(diǎn)過程(SPPP, spatial poisson point process)[12,25]。由于節(jié)點(diǎn)分布隨機(jī)性與獨(dú)立性，應(yīng)用該模型進(jìn)行理論分析時能給出系統(tǒng)性能的下界，但未能較好地刻畫節(jié)點(diǎn)分布時的相互關(guān)聯(lián)性。

移動性預(yù)測(mobility prediction)，即探討用戶位置出現(xiàn)以及移動的相關(guān)性進(jìn)而給出預(yù)判斷，是保證QoS和合理分配無線資源的必要途徑。文獻(xiàn)[49]提出一種兩層網(wǎng)絡(luò)中可用頻譜搜索和分配的緩存機(jī)制，其關(guān)鍵在于3種不同的用戶移動模型，分別考慮了一維、二維以及前向/后向的移動概率分布。移動性預(yù)測的必要性更主要表現(xiàn)在跨層切換中，考慮用戶移動速度和加速度的變化，進(jìn)而得出用戶停留在FAP或MBS覆蓋或做跨層移動的概率分布[50]，這可作為移動性管理和平衡兩層網(wǎng)絡(luò)間系統(tǒng)負(fù)載的重要依據(jù)。通常用戶位置信息獲得需借助GPS或相應(yīng)的定位算法。未來移動通信網(wǎng)中用戶應(yīng)當(dāng)周期性地向基站更新位置信息，用于預(yù)測下一步的可能移動方向和速度。考慮到位置移動的關(guān)聯(lián)性，可利用馬爾科夫過程模擬下一步移動概率和狀態(tài)[51]，進(jìn)而完成移動性建模與預(yù)測。

4.3 公平性研究

Femtocell的初衷是為了解決室內(nèi)覆蓋問題，最小化對 macrocell影響的同時最大化資源利用。公平性(fairness)是兩層網(wǎng)絡(luò)間無線資源管理算法設(shè)計時需要考慮的重要指標(biāo)[16]。常見得公平性評價指標(biāo)(JFI, jain’s fairness index)其中，N是總的用戶數(shù)目，xi表示分配給第i個用戶的資源，該指標(biāo)與系統(tǒng)規(guī)模大小以及資源的形式無關(guān)，是有界的連續(xù)度量。若考慮多層網(wǎng)絡(luò)，如macrocell中嵌入 Picocell、Relay以及femtocell，將產(chǎn)生多層資源分配問題，適用于多層網(wǎng)絡(luò)的公平性指標(biāo)可寫為[52]

式(4)中下界為 1/NTot，可視為用戶間的公平分配，也淡化了兩層網(wǎng)絡(luò)之間的不對等性。近來研究表明macrocell-femtocell不應(yīng)當(dāng)是固化的主從關(guān)系，根據(jù)用戶自身需求來分配資源才更能體現(xiàn)公平性[53]。事實上正是由于某些區(qū)域(如室內(nèi))數(shù)據(jù)量的急劇需求使得femtocell應(yīng)運(yùn)而生。用戶處于哪一層網(wǎng)絡(luò)不再是作為滿足其QoS的首要考慮因素，這符合當(dāng)前及未來移動通信中由用戶需求引領(lǐng)的發(fā)展趨勢。而用戶除要求公平以外，還具備利己性(selfish)，在這種公平與自私的博弈中，無線資源分配以不同層用戶的數(shù)據(jù)需要為依據(jù)，則能達(dá)到兩層網(wǎng)絡(luò)間資源共享的帕勒托效率[44]。

4.4 認(rèn)知femtocell

認(rèn)知無線電(CR, cognitive radio)是一種通過感知并利用空間頻譜的新技術(shù)，也是近年來信息領(lǐng)域的熱門課題之一。CR要求SUC(secondary user)能夠自適應(yīng)的利用頻譜空洞，且不能給PU(primary user)帶來干擾，在兩層網(wǎng)絡(luò)也存在相似的考量，認(rèn)知femtocell的提出正是為了更好地解決數(shù)據(jù)需求持續(xù)增長和頻率資源稀缺性之間的矛盾[54]。

具備認(rèn)知特性的 femtocell具有靈活性與智能性，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的重要環(huán)節(jié)是認(rèn)知型基站(CFBS,cognitive femto base station)，認(rèn)知功能通過對操作環(huán)境的學(xué)習(xí)來完成，基站和用戶智能化的調(diào)節(jié)功率、動態(tài)頻譜接入和分配相關(guān)無線資源[40]，實質(zhì)上是將傳統(tǒng)femtocell網(wǎng)絡(luò)與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)相融合的架構(gòu)。認(rèn)知femtocell的另一特點(diǎn)是自主性，預(yù)測macrocell網(wǎng)絡(luò)中資源占用情況，如自主感應(yīng)頻段等，利用認(rèn)知式資源塊分配來提高兩層網(wǎng)絡(luò)的等效容量。研究和分析表明利用感知功能，認(rèn)知femtocell能夠更有效地實現(xiàn)用戶機(jī)會接入，提高吞吐量和頻譜利用率，并能減少跨層干擾，同時基于認(rèn)知 femtocell的解決方案也已提上了LTE-A的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程[55]。

4.5 綠色femtocell

綠色無線電是未來移動通信和無線通信的重要發(fā)展方向之一[56]。Femtocell能夠體現(xiàn)低能耗這一特性，例如，移動終端通過Wi-Fi獲取數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時所消耗的電量是通過FAP進(jìn)行同樣活動時的3倍。而在兩層網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)FAP的采用率為20%～60%時，被FAP覆蓋的用戶越多，則能節(jié)約更多功耗[57]，并且同時保證用戶QoS。當(dāng)femtocell大規(guī)模布置時，可以通過檢測用戶活躍度來設(shè)置節(jié)能機(jī)制，即當(dāng)覆蓋中FUE沒有呼叫請求時，可將FAP設(shè)為idle模式，中斷其傳輸和與之相關(guān)的硬件處理單元來降低功耗[58]。當(dāng)多數(shù)活躍用戶處于 2個相鄰 femtocell的覆蓋區(qū)域時，可以通過適當(dāng)擴(kuò)展其中一個FAP的覆蓋范圍，使得另一個FAP工作在idle或者關(guān)閉狀態(tài)，以獲得平均能耗的降低。同時，針對femtocell中移動性較強(qiáng)的情形，減少不必要的信息更新次數(shù)也能降低功耗。

綠色femtocell的能量效率單位為焦耳每比特(J/bit)，即發(fā)送單位比特數(shù)據(jù)所需的能量來描述。這說明通過對空間頻譜利用率和單位頻帶能量效率的聯(lián)合優(yōu)化[59]，能最大化綠色因子(GF, green factor):

其中，r是兩層網(wǎng)絡(luò)間頻譜使用因子，可表示為(BMac+BCo-Ch)/(BFem+BCo-Ch)，rf表示 femtocell可用頻譜的使用率。Nf表示部署femtocell的數(shù)目，TM和TF分別表示macrocell與femtocell的吞吐量(bit/s/Hz)，Psys=PM+NfPF表示兩層網(wǎng)絡(luò)的下行鏈路總能耗。因此，最大化空間頻譜效率也是最大化能量效率的途徑之一。

5 Femtocell發(fā)展趨勢和研究方向

5.1 業(yè)界進(jìn)展

Femtocell在21世紀(jì)的頭10年中取得了長足發(fā)展，兩層網(wǎng)絡(luò)的概念在近幾年也獲得了研究界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)可和高度關(guān)注。在兩層網(wǎng)絡(luò)的研究中，當(dāng)前研究界對femtocell的理解已經(jīng)更加深入和全面，其應(yīng)用已經(jīng)從家庭式室內(nèi)環(huán)境，逐步推廣至大范圍室內(nèi)和室外場景[60]。根據(jù)業(yè)務(wù)需求其部署方式也更靈活，可包括用戶部署、運(yùn)營商部署和二者聯(lián)合部署[61]，這極大地豐富了femtocell的適用性和擴(kuò)展性。

市場調(diào)查公司ABI Research的報告指出，相比于以往，femtocell的出貨量增長迅速，到2015年左右，世界范圍內(nèi)的出貨量將達(dá)到5400萬左右。femtocell論壇(現(xiàn)更名為 small cell forum, http://www.smallcellforum.org)已聚集了包括世界范圍最主要的運(yùn)營商，如AT&T(北美)、Sprint/ Verizon/沃達(dá)豐(歐洲)、NTT DoCoMo/KDDI(日本)等，并且多家運(yùn)營商都推出了商用服務(wù)。中國的三大運(yùn)營商也緊跟 femtocell的研究步伐，開展了各自的部署研究，而且也在我國特色領(lǐng)域進(jìn)行了試驗，例如在高鐵運(yùn)行中提供車廂內(nèi)的 femtocell無線覆蓋。

下一代移動通信正朝著LTE和LTE-A推進(jìn)，目前研究進(jìn)展也表現(xiàn)出對 3GPP和 LTE標(biāo)準(zhǔn)下femtocell的高度關(guān)注[10,16,35,50]。這種關(guān)注趨勢基于兩點(diǎn):1) LTE-femtocell具有非?？捎^的系統(tǒng)性能，即無論對于室外或者室內(nèi)應(yīng)用，都能確保大部分用戶在多數(shù)時間內(nèi)獲得峰值速率服務(wù)，完成移動通信網(wǎng)內(nèi)的無縫覆蓋；2) Femtocell的加入為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的設(shè)計提供了靈活性和自由度，能提高用戶對無線業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的體驗和感受(QoE, quality of experience)，并能獲得節(jié)省接入點(diǎn)功耗等優(yōu)勢，將是一種具備自組織性和更為綠色的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案。

5.2 下一步研究方向

Femtocell的發(fā)展歷程一直與移動通信網(wǎng)絡(luò)前沿課題保持密切聯(lián)系。隨著兩層網(wǎng)絡(luò)中無線業(yè)務(wù)需求層次的不斷豐富和更新，對femtocell研究與應(yīng)用仍在繼續(xù)深化中，本節(jié)將歸納其中值得進(jìn)一步探討的方向。

5.2.1 Femtocell的自組織和自優(yōu)化

自組織網(wǎng)絡(luò)(SON, self-organizing network)通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的無線鏈路進(jìn)行相互協(xié)作，完成信息交換和服務(wù)共享，具備自組織、多跳、自規(guī)劃等特性。Femtocell大規(guī)模部署將是未來移動通信網(wǎng)中的趨勢，而其使用和移除都存在不確定性。要實現(xiàn)理想的自主式即插即用功能時，需要研究femtocell自組織特性來優(yōu)化資源管理，如合理的頻譜規(guī)劃和抑制跨層干擾等。自組織和自優(yōu)化也是LTE和LTE-A標(biāo)準(zhǔn)中 femtocell的重要趨勢之一[62]。兩層網(wǎng)絡(luò)中femtocell自組織特性通過分布式處理實現(xiàn)，可歸結(jié)為自配置和自優(yōu)化過程，用來完成femtocell之間負(fù)載分享，功率、容量和接入機(jī)制的理性選擇[63]。不僅如此，femtocell自組織和自優(yōu)化還將進(jìn)一步表現(xiàn)為自配置、自監(jiān)控、自診斷和自修復(fù)(Self-X, X=configure, monitor, diagnose and repair/heal)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。

5.2.2 Femtocell在異構(gòu)網(wǎng)中的研究

下一代移動通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)出多重結(jié)構(gòu)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet, heterogeneous network)。具備低成本、低功耗特性的 femtocell的引入，為原有macrocell提供了增強(qiáng)總體網(wǎng)絡(luò)容量的解決方案，可視為不同特性網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的一個實例[61]。LTE-A中力圖提高每單位區(qū)域內(nèi)的頻譜效率，因此異構(gòu)網(wǎng)、如集合macrocell、picocell、femtocell和Relay等多種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、其特點(diǎn)是靈活地配置低成本網(wǎng)絡(luò)，使處于覆蓋下的所有用戶都能享受同等的寬帶服務(wù)體驗[64]。隨之而來的問題如抑制各自網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域間的相互干擾，多重網(wǎng)絡(luò)間垂直切換等，需要通過不同網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)調(diào)來解決[43]。隨著未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性趨于多樣化，涉及femtocell等的移動通信異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究仍將進(jìn)一步深化。

5.2.3 兩層網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作式多點(diǎn)傳輸

協(xié)作式多點(diǎn)傳輸(CoMP, coordinated multipoint transmission/reception)是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)，通過多個小區(qū)的相互協(xié)作來提高小區(qū)邊緣的鏈路質(zhì)量和實現(xiàn)可靠傳輸，并解決小區(qū)邊緣易出現(xiàn)的干擾等問題。不難看出，若能在 femtocellmacrocell兩層網(wǎng)絡(luò)間結(jié)合CoMP，將帶來抑制干擾和改善系統(tǒng)性能等諸多優(yōu)勢。但CoMP在兩層網(wǎng)絡(luò)間的實現(xiàn)難度不容忽視[42]，如backhaul中時延造成實時信息交互不易完成，聯(lián)合數(shù)據(jù)處理算法復(fù)雜度較高等，可以通過有線和無線相結(jié)合的方式來連接FAP和MBS，以實現(xiàn)兩層網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作。同時研究者們也在兩層網(wǎng)絡(luò)間引入類似于X2的接口機(jī)制[65]，該類機(jī)制的引入將大大改善信息交互效率，但也會降低FAP的部署靈活性，因此未來研究中仍需探索適用于兩層網(wǎng)絡(luò)間新的信息交互方式。

結(jié)合上文所述，femtocell的自組織特性，能參與構(gòu)建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作式傳輸，有望消除通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋邊緣無線業(yè)務(wù)容量受限的局限性，達(dá)到一致性覆蓋的理想效果。同時這將給不同網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)作、backhaul連接等帶來極大挑戰(zhàn)。

5.2.4 網(wǎng)絡(luò)虛擬化femtocell

在femtocell穩(wěn)步發(fā)展的同一時期，研究者們提出了移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(MVNO, mobile virtual network operator)的概念，用來節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的管理成本和提高運(yùn)行效率。MVNO和femtocell是移動通信領(lǐng)域業(yè)務(wù)需求量劇增和多樣化的發(fā)展結(jié)果，也都被認(rèn)為是下一代移動互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。事實上，femtocell的易于部署以及無需牌照等特點(diǎn)，非常適合于實現(xiàn)MVNO[66]，能為未來無線服務(wù)提供更多選擇。移動網(wǎng)絡(luò)虛擬化femtocell可以延伸出新的接入方式，如利用NDMA(network prefix division multiple access)快速接入因特網(wǎng)[67]，并滿足各種不同用戶的差異化業(yè)務(wù)需求。這也將是未來移動互聯(lián)網(wǎng)中備受關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

5.2.5 天線技術(shù)與femtocell的集成應(yīng)用

Femtocell的加入極大地提高了兩層網(wǎng)絡(luò)中的頻譜利用率，而多天線或智能天線等能進(jìn)一步獲得空間分集的優(yōu)勢，兩者的結(jié)合將極大提升兩層網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量[68]。對于城區(qū)中較密集的高層建筑，femtocell能和分布式天線找到較好的應(yīng)用結(jié)合點(diǎn)[69]:借助分布式天線，femtocell可完成建筑物內(nèi)各層間的無線覆蓋，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)念B健性，其中如何設(shè)計接收信號的聯(lián)合處理算法等仍值得繼續(xù)探討。

Femtocell與天線技術(shù)的結(jié)合也可作為一種實現(xiàn)室外應(yīng)用的途徑。文獻(xiàn)[70]的研究者們利用安裝于街邊設(shè)施(street furniture)，如路燈柱和電話亭的簡單雙極子天線，初步論證了可利用Radio Steering來實現(xiàn)對室外區(qū)域不同方向的覆蓋。這種低成本天線的配置有助于femtocell室外覆蓋的擴(kuò)展，同時根據(jù)無線設(shè)備位置和業(yè)務(wù)需求合理的調(diào)節(jié)覆蓋區(qū)域，是極具應(yīng)用價值的研究方向。

5.2.6 Docitive femtocell

下一代無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者們追求的2個首要目標(biāo)是頻譜效率和低成本運(yùn)行。通過認(rèn)知途徑來完成自適應(yīng)資源管理是極具吸引力的解決方案之一。前文中有論及，在認(rèn)知femtocell中，由認(rèn)知型基站進(jìn)行中心化處理，最優(yōu)決策的給出是基于獲取各分布節(jié)點(diǎn)信息和操作來完成，不足在于認(rèn)知過程復(fù)雜度過高。文獻(xiàn)[71]提出了 Docitive Radios(源于拉丁文“docere”，意為“教導(dǎo)”)的概念，其含義是減少認(rèn)知復(fù)雜度，加速學(xué)習(xí)過程，從而獲得更可靠的決策。Docitive femtocell強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)間通過相互教導(dǎo)的信息交互方式來降低對無線環(huán)境認(rèn)知的復(fù)雜度[72]，這與未來移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中分布式或非中心化的無線資源管理是一致的，這種更為智能化的femtocell概念，將是未來特色化的研究方向之一。

6 結(jié)束語

Femtocell符合未來移動通信網(wǎng)小區(qū)智能化和小型化的趨勢，由于具備低功耗、部署靈活和頻譜利用率高等特性，femtocell加入 macrocell構(gòu)成的兩層網(wǎng)絡(luò)，能夠極大改善當(dāng)前及未來移動通信網(wǎng)局部區(qū)域覆蓋不足、容量以及頻譜資源利用受限等瓶頸問題。相比于概念提出之初，當(dāng)前研究界對兩層網(wǎng)絡(luò)中femtocell的理解已經(jīng)更加全面和深入，這體現(xiàn)在:1) Femtocell既適合于家庭室內(nèi)覆蓋，又能擴(kuò)展到大型室內(nèi)環(huán)境以及室外場景；2) FAP的部署也可以由運(yùn)營商參與，如一些企業(yè)級應(yīng)用，這能提供更加豐富的無線業(yè)務(wù)；3) 在用戶需求(on-demand)為主導(dǎo)的下一代移動通信趨勢中，femtocell已不再局限于僅作為 macrocell的輔助，兩者應(yīng)該可以更為合理和平等地利用無線資源；4) Femtocell可靈活構(gòu)建自組織網(wǎng)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，同時能夠融合運(yùn)用當(dāng)前信息領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)，如認(rèn)知無線電、多天線理論和CoMP等，這都將使其成為下一代無線通信和移動通信網(wǎng)中不可或缺的重要組成部分。

本文以兩層網(wǎng)絡(luò)為研究背景，主要論述femtocell特點(diǎn)和不同系統(tǒng)配置，對資源分配、干擾管理、接入控制與切換等3大熱點(diǎn)議題進(jìn)行了梳理，討論了回程鏈路、移動性預(yù)測、公平性、認(rèn)知與綠色femtocell等相關(guān)問題，細(xì)致探討了近年來femtocell的研究進(jìn)展和成果，從不同角度分析了其關(guān)鍵技術(shù)的解決思路，同時歸納了發(fā)展趨勢和未來研究方向，旨在吸引學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界更為廣泛的關(guān)注，以期推動 femtocell理論研究和在未來無線通信及下一代移動通信應(yīng)用中獲得更為實質(zhì)性的進(jìn)展。

[1]CARLAW S.Ipr and the Potential Effect on Femtocell Markets[R].ABI Research in FemtoCells Europe June 2008, London, UK.

[2]CHANDRASEKHAR V, ANDREWS J, GATHERER A.Femtocell networks:a survey[J].IEEE Communications Magazine, 2008, 46(9):59-67.

[3]ZHANG J, DE L A, ROCHE G, et al.Femtocells-Technologies and Deployment[M].Wiley, 2010.

[4]3GPP TS 22.220.Service Requirements for HNBs and HeNBs[S].

[5]ANDREWS J G, CLAUSSEN H, DOHLER M, et al.Femtocells:past,present, and future[J].IEEE JSAC on Femtocellular Networks, 2012,30(3):497-508.

[6]KIM R Y, JIN S K, ETEMAD K.WiMAX femtocell:requirements,challenges, and solutions[J].IEEE Communications Magazine, 2009,47(9):84-91.

[7]CLAUSSEN H.Performance of macro-and co-channel femtocells in a hierarchical cell structure[A].18th IEEE International Symposium on Persional, Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC2007[C].2007.1-5.

[8]WEITZEN J, GROSCH T.Comparing coverage quality for femtocell and macrocell broadband data services[J].IEEE Communications Magazine, 2010, 48(1):40-44.

[9]CLAUSSEN, H, HO L T W, SAMUEL L G.Financial analysis of a pico-cellular home network deployment[A].2007 IEEE International Conference on Communications, ICC[C].2007.5604-5609.

[10]KNISELY D, YOSHIZAWA T, FAVICHIA F.Standardization of femtocells in 3GPP[J].IEEE Communications Magazine, 2009, 47(9):68-75.

[11]CLAUSSEN H, LESTER T W, SAMUEL L G.An overview of the femtocell concept[J].Bell Labs Technical Journal Next-Generation Wireline Access Networks, 2008, 13(1):221-245.

[12]CHANDRASEKHAR V, ANDREWS J G, MUHAREMOVIC T, et al.Power control in two-tier femtocell networks[J].IEEE Trans on Wireless Communications, 2009, 8(8):4316-4328.

[13]DE LA ROCHE G, VALCARCE A, LOPEZ-PEREZ D, et al.Access control mechanisms for femtocells[J].IEEE Communications Magazine, 2010, 48(1):33-39.

[14]SALAMI G, DUROWOJU O, ATTAR A, et al.A comparison between the centralized and distributed approaches for spectrum management[J].IEEE Communications Survey & Tutorials Second Quarter,2011, 13(2):274-290.

[15]BAI Y, ZHOU J, CHEN L.Hybrid spectrum usage for overlaying LTE macrocell and femtocell[A].IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM2009[C].2009.1-6.

[16]ANDREWS M, CAPDEVIELLE V, FEKI A, et al.Autonomous spectrum sharing for mixed LTE femto and macro cells deployments[A].IEEE Conference on Computer Communications Workshops, INFOCOM2010[C].2010.1-5.

[17]CHU X, WU Y, BENMESBAH L, et al.Resource allocation in hybrid macro/femto networks[A].IEEE Wireless Communication and Networking Conference WCNC 2010[C].2010.1-5.

[18]CHANDRASEKHAR V, ANDREWS J.Spectrum allocation in tiered cellular networks[J].IEEE Trans on Communications, 2009, 57(10):3069-3068.

[19]GUVENC I, MOO-RYONG J, WATANABE F, et al.A Hybrid frequency assignment for femtocells and coverage area analysis for co-channel operation[J].IEEE Communications letters, 2008, 12(12):880-882.

[20]Interference management in UMTS femtocells[EB/OL].http:// smallcellforum.org/smallcellforum/resources-white-papers Index Number:003.

[21]SHI M, ZHAO M.On uplink interference scenarios in two-tier macro and femto co-existing UMTS networks[J].EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2010, 76:1-8.

[22]LOPEZ-PEREZ D, VALCARCE A, DE LA ROCHE G, et al.OFDMA femtocells:a roadmap on interference avoidance[J].IEEE Communications Magazine, 2009, 47(9):41-48.

[23]YAVUZ M, MESHKATI F, NANDA S.et al.Interference management and performance analysis of UMTS/HSPA + femtocells[J].IEEE Communications Magazine, 2009, 47(9):102-109.

[24]JO H S, MUN C, MOON J.Interference mitigation using uplink power control for two-tier Femtocell networks[J].IEEE Trans on Wireless Communications, 2009, 8(10):4906-4910.

[25]CHANDRASEKHAR V, ANDREWS J G.Uplink capacity and interference avoidance for two-tier Femtocell networks[J].IEEE Trans on Wireless Communications, 2009, 8(7):3498-3509.

[26]AN R, ZHANG X, CAO G, et.al.Interference avoidance and adaptive fraction frequency reuse in a hierarchical cell structure[A].IEEE Wireless Communication and Networking Conference, WCNC 2010[C].2010.1-5.

[27]KIM Y, LEE S, HONG D.Performance analysis of two-tier Femtocell networks with outage constraints[J].IEEE Trans on Wireless Communications, 2010, 9(9):2695-2699.

[28]LEE H C, D C, LEE Y H.Mitigation of inter-femtocell interference with adaptive fractional frequency Reuse[A].2010 IEEE International Conference on Communications, ICC[C].2010.1-5.

[29]ARULSELVAN N, RAMACHANDRAN V, KALYANASUNDARAM S, et al.Distributed power control mechanisms for HSDPA femtocells[A].IEEE 69th Vehicular Technology Conference, VTC Spring 2009[C].2009.1-5.

[30]XIA P, CHANDRASEKHAR V, ANDREWS J G.Open vs closed access femtocells in the uplink[J].IEEE Trans on Wireless Communi-cations, 2010, 9(12):3798-3809.

[31]JO H S, XIA P, ANDREWS J G.Downlink femtocell networks:open or closed[A].2011 IEEE International Conference on Communications, ICC[C].2011.1-5.

[32]CHOI D, MONAJEMI P, KANG S, et al.Dealing with loud neighbors:the benefits and tradeoffs of adaptive femtocell access[A].IEEE Global Telecommunications Conference, Globecom2008[C].2008.1-5.

[33]SHALINEE K, GREENSTEIN L J, POOR H V, et al.Uplink user capacity in a CDMA macrocell with a hotspot microcell:exact and approximate analyses[J].IEEE Trans on Wireless Communications,2003, 2(2):364-373.

[34]CALIN D, CLAUSSEN G, UZUNALIOGLU H.On femto deployment architectures and macrocell offloading benefits in joint macro-Femto Deployments[J].IEEE Communications Magazine, 2010, 48(1):26-32.

[35]GOLAUP A, MUSTAPHA M, PATANAPONGPIBUL L B.Femtocell access control strategy in UMTS and LTE[J].IEEE Communications Magzine, 2009, 47(9):117-123.

[36]BECVAR Z, MACH P.Adaptive hysteresis margin for handover in femtocell networks[A].6th International Conference on Wireless and Mobile Communications, ICWMC2010[C].2010.256-261.

[37]3GPP TS 25.331.UTRA RRC Protocol Specification[S].

[38]3GPP TSG RAN meeting #47.RP-100222 for Rel-9 WI Home NodeB and Home eNB Enhancements[S].

[39]AMIRIJOO M, FRENGER P, GUNNARSSON F, et al.Neighbor cell relation list and physical cell identity self-organization in LTE[A].IEEE International Conference on Communication, ICC2008[C].2008.37-41.

[40]JIN J, LI B.Cooperative resource management in cognitive WiMAX with femto cells[A].Proceeding of IEEE INFOCOM2010[C].2010.1-9.

[41]GALINDO-SERRANO A, GIUPPONI L.Distributed Q-learning for interference control in OFDMA-based femtocell networks[A].71st IEEE Vehicular Technology Conference, VTC 2010-Spring[C].2010.1-5.

[42]PARK S, SEO W, CHOI S, et al.A beamforming codebook restriction for cross-tier interference coordination in two-tier femtocell networks[J].IEEE Trans on Vehicular Technology, 2011, 60(4):1651-1663.

[43]LOPEZ-PEREZ D, GUVENC I, DE LA ROCHE G, et al.Enhanced intercell interference coordination challenges in heterogeneous networks[J].IEEE Wireless Communications Magazine, 2011, 18(3):22-30.

[44]KO C H, WE H YI.On-demand resource-sharing mechanism design in two-tier OFDMA femtocell networks[J].IEEE Trans on Vehicular Technology, 2011, 60(3):1059-1071.

[45]TIPMONGKOLSILP O, ZAGHLOUL S, JUKAN A.The evolution of cellular backhaul technologies:current issues and future trends[J].IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2011, 13(1):97-113.

[46]CHIBA T, ITO M, YOKOTA H.et.al.Implementation and evaluation of local breakout method for IP-based femtocell networks[A].2010 International Conference on Advanced Technologies for Communications[C].2010.249-254.

[47]GAMBINI J, SPAGNOLINI U.Radio over telephone lines in femtocell systems[A].21st IEEE International Symposium on Persional,Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC2010[C].2010.1544-1549.

[48]HAENGGI M, ANDREWS J G, BACCELLI F.et al.Stochastic geometry and random graphs for the analysis and design of wireless networks[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2009, 27(7):1029-1046.

[49]LEE H Y, LIN Y B.A cache scheme for femtocell reselection[J].IEEE Communications Letters, 2010, 14(1):27-29.

[50]ULVAN A, BESTAK R, ULVAN M.Handover scenario and procedure in LTE-based femtocell networks[A].The 4th International Conference on Mobile Ubiquitous Computing, Systems, Services and Technologies, UBICOMM2010[C].2010.1-6.

[51]ABU-GHAZALEH H, ALFA A S.Application of mobility prediction in wireless networks using Markov renewal theory[J].IEEE Trans on Vehicular Technology, 2010, 59(2):788-802.

[52]ERTU¨RK M C, AKI H, GU¨VENC I, et al.Fair and QoS-oriented spectrum splitting in macrocell-femtocell networks[A].IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM2010[C].2010.1-6.

[53]ERTU¨RK M C, GU¨VENC I, ARSLAN H.Femtocell gateway scheduling for capacity and fairness improvement in neighboring femtocell networks[A].21st IEEE International Symposium on Persional, Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC2010[C].2010.54-59.

[54]AL-RUBAYE S, AL-DULAIMI A, COSMAS J.Cognitive femtocell future wireless networks for Indoor applications[J].IEEE Vehicular Technology Magzine, 2011, 6(1):44-51.

[55]GU¨R G, BAYHAN S, ALAGO¨Z F.Cognitive femtocell networks:an overlay architecture for localized dynamic spectrum access[J].IEEE Wireless Communications, 2010, 17(4):62-70.

[56]HAN C, HARROLD T, ARMOUR S, et al.Green radio:radio techniques to enable energy-efficient wireless networks[J].IEEE Communications Magazine, 2010, 49(6):46-54.

[57]YING H, LAURENSON D I.Energy efficiency of high QoS heterogeneous wireless communication network[A].72nd IEEE Vehicular Technology Conference, VTC 2010-Fall[C].2010.1-5.

[58]ASHRAF I, HO L T W, CLAUSSEN H.Improving energy efficiency of Femtocell base stations via user activity detection[A].IEEE Wireless Communication and Networking Conference.WCNC 2010[C].2010.1-5.

[59]CHENG W, ZHANG H, ZHAO L, et al.Energy efficient spectrum allocation for green radio in two-tier cellular networks[A].IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM2010[C].2010.1-5.

[60]PATEL C, YAVUZ M, NANDA S.Femtocells industry perspectives[J].IEEE Wireless Communications, 2010, 17(5):6-7.

[61]LIN P, ZHANG J, CHEN Y, et al.Macro-femto heterogeneous network deployment and management:from business models to technical solutions[J].IEEE Wireless Communications Magazine, 2011, 18(3):64-70.

[62]KIM J, KIM H, CHO K, et al.SON and femtocell technology for LTE-advanced system[A].6th International Conference on Wireless and Mobile Communications, ICWMC2010[C].2010.286-290.

[63]JO H S, MUN C, MOON J, et al.Self-optimized coverage coordination and coverage analysis in femtocell networks[J].IEEE Trans on Wireless Communications, 2010, 9(10):2977-2982.

[64]DAMNJANOVIC A, MONTOJO J, WEI Y, et al.A survey on 3GPP heterogeneous networks[J].IEEE Wireless Communications Magazine,2011, 18(3):10-21.

[65]The 3rd Generation Partnership Project TS 36.300.Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Evolved Universal Terrestiral Radio Access Network (E-UTRAN); Overall Description (Release 10)[S].2011.

[66]HONG W C, TSAI Z.On the Femtocell-based MVNO model:a game theoretic approach for optimal power setting[A].71st IEEE Vehicular Technology Conference, VTC 2010-Spring[C].2010.1-5.

[67]PAIK E K, LEE S H, LEE C, et al.Service differentiation using mobile femtocell virtualization[A].7th IEEE Consumer Communications and Networking Conference, CCNC[C].2010.1-4.

[68]CHANDRASEKHAR V, KOUNTOURIS M, ANDREWS J G.Coverage in multi-antenna two-tier networks[J].IEEE Trans on Wireless Communications, 2009, 8(10):5314-5327.

[69]ALADE T, ZHU H, WANG J.Uplink co-channel interference analysis and cancellation in femtocell based distributed antenna system[A].2010 IEEE International Conference on Communications, ICC[C].2010.1-5.

[70]RIGELSFORD J M, COLLADO F, FORD K L.Radiation steering of a low profile street furniture antenna using an active AMC[A].2010 Antennas and Propagation Conference, LAPC[C].2010.529-532.

[71]GIUPPONI L, GALINDO-SERRANO A, BLASCO P, et al.Docitive networks:an emerging paradigm for dynamic spectrum management[J].IEEE Wireless Communications Magazine, 2010, 17(4):47-54.

[72]GALINDO-SERRANO A, GIUPPONI L, DOHLER M.Cognition and docition in OFDMA-based femtocell networks[A].IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM2010[C].2010.1-6.