HetNet作为LTE-Advanced系统研究的重要内容之一，尚存在大量的问题亟待解决。HetNet的同层干扰和跨层干扰问题是各方关注的重点。频谱分裂最先被提出来作为干扰协调的方法之一。然而，在频谱资源日益紧张的形势下，频谱分裂算法将会导致频谱效率的降低而不利于长远发展，而且在小蜂窝密集部署的场景下，跨层干扰将难于管理。针对此问题，一种建议是将频谱分裂用于小蜂窝之间，这样在多个小蜂窝之间就存在频谱分配的问题。目前针对密集小蜂窝部署场景下的同层干扰问题的研究不多，参考文献[1]通过博弈论来解决多个用户之间的频谱分配问题，参考文献[2]通过对小蜂窝进行分组来提高系统的频谱效率，参考文献[3]对有冲突的资源块的使用进行限制来降低各小蜂窝间的干扰。
　本文首先对小蜂窝进行分簇来提高频谱效率，然后基于博弈论的观点为各Small Cell分配频谱，从而进一步避免同层干扰。
1 系统模型
图1所示为在宏蜂窝内,小蜂窝密集部署的场景。各个小蜂窝之间存在同层干扰关系，通过为各个小蜂窝合理地分配频谱,可以有效地避免小蜂窝之间的同层干扰。

本文算法第一步是对各小蜂窝进行分簇,第二步是在各个簇中运用博弈论为簇中的小蜂窝分配频谱。
1.1 分簇
簇:小蜂窝i与其有直接或间接干扰关系的小蜂窝构成一个簇，用Ci表示，用C-i表示簇Ci中除了小蜂窝i以外的其他小蜂窝。
不同簇之间可以使用相同的频谱，同一个簇内的小蜂窝则不一定能使用相同的频谱，在进行频谱分配时同一簇内间接干扰关系的小蜂窝之间可以使用相同的频谱部分。
本文采用分簇算法通过计算两小蜂窝间的重叠覆盖面积与单个小蜂窝的覆盖面积比值进行分簇。

4 仿真及性能分析
4.1 参数配置
仿真中引入一个中心宏蜂窝，小蜂窝以密集部署的方式在宏蜂窝范围内随机分布。参数配置如表1所示。
4.2 仿真分析
图2为RBGA算法与SAP[1]和DIAS[2]在UE端SINR的CDF曲线。从图中可以看出，在CDF=50%时，RBGA相对另外两种算法分别有1.5 dB(SAP)和3 dB(DIAS)的性能提升。
图3为平均吞吐量随系统初始可用信道数变化的情况，从图中可以看出，在分簇的情况下，三种算法对信道的利用率显然高于不分簇情况下的对应算法。在频谱分配方面，当吞吐量稳定后，本文的RBGA算法在分簇的情况下比另外两种算法分别有5.1 Mb/s(SAP)和7.7 Mb/s(DIAS)的性能提升。

图4为平均频谱效率随系统初始可用信道数变化的情况，各曲线变化趋势与图3类似，从图中可以看出，分簇和RBGA算法能显著提高系统的平均频谱效率。

由于RBGA和SAP均是基于博弈论的算法，故讨论算法收敛速度。从图5可以看出，无论分簇还是不分簇，RBGA的收敛速度都要优于SAP。
本文针对LTE-A异构网中小蜂窝的下行同层干扰，首先对小蜂窝按照干扰情况进行分簇以降低算法的复杂度和提升系统性能，其次提出基于博弈论的RBGA算法合理地分配频谱来提高系统的频谱利用率。本文算法每一次策略更新都会对系统带来正面影响，从而使得本文提出的算法具有更高的收敛速度。
参考文献
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