韓東升，袁華璐，丁莎莎，余 萍

（1.華北電力大學(xué)電子與通信工程系，河北保定　071003；2.中國(guó)南方電網(wǎng)有限公司超高壓輸電公司，廣州　510620）

一種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的分步協(xié)作基站分簇方法*

韓東升**1，袁華璐2，丁莎莎1，余 萍1

（1.華北電力大學(xué)電子與通信工程系，河北保定071003；2.中國(guó)南方電網(wǎng)有限公司超高壓輸電公司，廣州510620）

為抑制小區(qū)間干擾提高系統(tǒng)性能，基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)提出了一種分步基站分簇方法。該方法首先依據(jù)期望用戶受到的除主服務(wù)基站之外的其余基站的信號(hào)干擾強(qiáng)度，確定待分簇基站集合；然后根據(jù)期望用戶接收到待選集合中各個(gè)基站的信號(hào)強(qiáng)度，確定最終參與協(xié)作的基站集合。分步基站分簇方法通過縮小用戶選擇范圍，同時(shí)綜合考慮用戶所在小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度和周圍基站的干擾信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行協(xié)作基站分簇。仿真結(jié)果表明：相對(duì)于現(xiàn)有功率最大法和閾值法，基于分步的基站分簇方法具有更高的用戶端傳輸速率，更好地提升了系統(tǒng)性能。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；協(xié)作多點(diǎn)傳輸；分簇；分步；傳輸速率

1　引　言

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Heterogeneous Network，HN）和協(xié)作多點(diǎn)（Coordinated Multiple Points，CoMP）傳輸技術(shù)能明顯改善小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。異構(gòu)網(wǎng)是一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［1］。CoMP把分散在不同地理位置的傳輸點(diǎn)，通過光纖連接來進(jìn)行多小區(qū)信號(hào)的協(xié)同傳輸和接收［2］。多個(gè)站點(diǎn)協(xié)作需要共享和反饋大量的用戶數(shù)據(jù)信息、信道狀態(tài)信息，這會(huì)造成X2接口開銷過大。基站分簇是一種實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)協(xié)作傳輸?shù)挠行Х椒ā?/p>

目前，靜態(tài)基站分簇主要是基于地理位置的遠(yuǎn)近和所承載的業(yè)務(wù)類型的相似程度進(jìn)行分簇，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初期完成協(xié)作簇的規(guī)模劃定，這種分簇方法簡(jiǎn)單，但是實(shí)時(shí)性差［3-6］。動(dòng)態(tài)分簇方法［7-10］通過用戶端反饋信道狀態(tài)信息（Channel State Information，CSI）到基站控制器來進(jìn)行協(xié)作分析，選擇CSI好的基站進(jìn)行協(xié)作，這種分簇方法實(shí)時(shí)性好，但是計(jì)算量大。文獻(xiàn)［11］中提出了一種距離最近的基站分簇方案，是在基站類型相同的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下分析的，而同構(gòu)組網(wǎng)形式不能很好地適應(yīng)目前異構(gòu)網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)，同時(shí)該方案中沒有考慮干擾基站對(duì)形成的簇結(jié)構(gòu)的影響。文獻(xiàn)［12］通過設(shè)置路徑損耗門限值來進(jìn)行協(xié)作基站的選擇，但是路徑損耗并不能完整反映傳輸環(huán)境對(duì)接收端信號(hào)強(qiáng)度的影響，在信號(hào)傳輸過程中，大尺度衰落和小尺度衰落會(huì)共同影響接收端信號(hào)強(qiáng)度?；趯?duì)現(xiàn)有分簇方法特點(diǎn)的分析，考慮到同構(gòu)組網(wǎng)分簇模型的局限性和傳輸環(huán)境的影響，本文在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，同時(shí)考慮無線環(huán)境中大尺度衰落和小尺度衰落對(duì)接收端信號(hào)強(qiáng)度的影響，提出了分步協(xié)作基站分簇方法。該方法以最大化接收端傳輸速率為目標(biāo)，通過分步選擇得到最終的協(xié)作基站集合；同時(shí)考慮了相鄰基站的信號(hào)強(qiáng)度以及周圍干擾信號(hào)強(qiáng)度，并且縮小了用戶選擇的范圍。仿真結(jié)果表明該方法優(yōu)于現(xiàn)有距離最近法［12］和閾值法中的基站分簇方法。

2　系統(tǒng)模型

考慮一個(gè)無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)中每個(gè)宏基站形成一個(gè)小區(qū)，系統(tǒng)中共有B個(gè)宏基站。每個(gè)小區(qū)的邊緣和熱點(diǎn)區(qū)域有多個(gè)隨機(jī)分布的微小區(qū)，用戶隨機(jī)分布在某個(gè)微小區(qū)中［1］。圖1為系統(tǒng)下行傳輸?shù)膱?chǎng)景。

圖1　傳輸場(chǎng)景示意圖Fig.1 Transmission scenario

在圖1所示的傳輸場(chǎng)景中，微用戶1不僅接收到所在微基站發(fā)送信號(hào)，還受到宏基站的干擾。現(xiàn)考慮一個(gè)下行異構(gòu)多基站場(chǎng)景∶假設(shè)在小區(qū)m中心有一宏基站m，覆蓋區(qū)域是半徑R的圓形區(qū)域，該宏基站的發(fā)送信號(hào)功率為PM，在該小區(qū)隨機(jī)分布L個(gè)微基站，第m小區(qū)中第i個(gè)微基站記為L(zhǎng)mi，微基站的發(fā)送信號(hào)功率記PN，這些微基站覆蓋半徑為rpico。

在小區(qū)m中隨機(jī)分布K個(gè)用戶，小區(qū)m中第i個(gè)微小區(qū)的邊緣用戶j記為Kmij。宏基站有MT根發(fā)送天線，微基站配備MF根天線，用戶有MR根接收天線?；就ㄟ^無線廣播信道向用戶傳輸信息，那么，用戶Kmij接收信號(hào)強(qiáng)度為

所以，用戶Kmij接收信號(hào)的信干噪比（Signal Interference Noise Ratio，SINR）為

分析式（3），提高邊緣用戶的信號(hào)速率可以增加帶寬B，或者提高接收端信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）。但是頻率資源十分匱乏，一般都是通過提高接收端信干噪比來提升傳輸速率。多基站協(xié)作傳輸就是通過把干擾基站變?yōu)榭梢詤f(xié)作的基站傳輸有用信號(hào)，進(jìn)而多個(gè)基站共同為用戶端傳輸有效信號(hào)，提高接收端信號(hào)的有效功率，同時(shí)降低干擾來實(shí)現(xiàn)傳輸速率的提升。這說明系統(tǒng)中除主基站之外的基站信號(hào)強(qiáng)度和產(chǎn)生的干擾大小都會(huì)影響接收端傳輸速率?；谝陨戏治觯疚奶岢鲆环N分步的基站分簇方法。

3　分步協(xié)作基站分簇方法

協(xié)作分簇是根據(jù)預(yù)先設(shè)置的分簇方法，找到滿足條件的基站進(jìn)行協(xié)作，分析式（2）和式（3），協(xié)作后用戶Kmij的協(xié)作數(shù)據(jù)速率Rc-p為

式中∶Pmij表示用戶Kmij接收到的有效信號(hào)強(qiáng)度；PRmij表示用戶Kmij受到非協(xié)作簇外的基站產(chǎn)生的干擾信號(hào)強(qiáng)度功率；PX表示得到的協(xié)作基站的信號(hào)強(qiáng)度；PZ表示用戶接收到噪聲功率。

令期望用戶所處小區(qū)的基站Lmi作為其主服務(wù)基站。分步協(xié)作基站分簇方法是通過確定協(xié)作集合的方式，找到可以協(xié)作的A個(gè)基站，這A個(gè)滿足分簇方法的基站和用戶的主服務(wù)基站共同為用戶傳輸數(shù)據(jù)。圖2所示為協(xié)作分簇的傳輸模型。

圖2　基站分簇傳輸過程Fig.2 The base station clustering transfer process

假設(shè)用戶1的主基站為基站1。在圖2中，最窄折線鏈路為服務(wù)基站的有效信號(hào)傳輸鏈路，直線鏈路為其余基站的干擾信號(hào)鏈路。協(xié)作傳輸過程中，用戶端需反饋信道狀態(tài)信息到基站控制器，基站控制器根據(jù)協(xié)作方法通知相應(yīng)的基站進(jìn)行協(xié)作，虛線框中表示基站簇1，里面的基站共同為用戶傳輸有效信號(hào)。在本文中進(jìn)行微站的協(xié)作基站分簇，所以，在圖2中用戶端反饋信息所到的基站控制器為宏站中結(jié)構(gòu)單元，宏站通過毫米波技術(shù)［13］與微站之間進(jìn)行協(xié)作信令的傳輸，通知相應(yīng)的微站協(xié)作為用戶服務(wù)。在協(xié)作基站選擇過程中，用集合BL表示小區(qū)內(nèi)所有微基站集合；用B1c-p表示待選協(xié)作基站集合，Bc-p表示最終協(xié)作基站集合。初始狀態(tài)，BL=｛1，2，…，L｝，Bc-p=B1c-p=?。分步協(xié)作基站分簇步驟如下∶

第一步 分析用戶Kmij的主服務(wù)基站Lmi和其余基站分別進(jìn)行協(xié)作得到協(xié)作簇后，非簇中基站對(duì)協(xié)作簇的干擾情況，選出干擾值最小的基站集合，并將基站編號(hào)存入待選協(xié)作基站集合B1c-p。

（1）考慮到用戶Kmij的主基站Lmi以廣播形式發(fā)送數(shù)據(jù)，為消除多用戶干擾，信號(hào)首先在基站端進(jìn)行預(yù)編碼。因此，主基站發(fā)送信號(hào)形式為

式（7）表示了微基站Lmi向小區(qū)中其他用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)也經(jīng)過信道hmij到達(dá)用戶Kmij。其中∶smij，s1，…，s（K-1）分別表示用戶j，1，…，K-1的請(qǐng)求數(shù)據(jù)流；wmij，w1，…，w（K-1）表示相應(yīng)用戶j，1，…，K-1的預(yù)編碼矩陣。

本文用信干噪比表示用戶的主服務(wù)基站和每個(gè)非主服務(wù)基站協(xié)作形成的協(xié)作簇受到的干擾大小，因此用戶的主服務(wù)基站和每個(gè)非主服務(wù)基站進(jìn)行協(xié)作傳輸時(shí)，期望用戶受到的信干噪比集合為

p表示非Lmi基站；Hmij表示用戶終端接收主服務(wù)基站Lmi發(fā)送信息的信道矩陣；Lmv表示除主服務(wù)基站Lmi以及非主服務(wù)基站Lmp以外的第v個(gè)微基站；Wmij表示針對(duì)用戶終端Kmij設(shè)計(jì)的預(yù)編碼矩陣；Wmpj表示針對(duì)用戶終端Kmpj設(shè)計(jì)的預(yù)編碼矩陣；Hmvj表示基站Lmv和用戶終端Kmij之間的信道矩陣。式（9）表示除去主服務(wù)基站之外的每個(gè)基站和主基站協(xié)作時(shí)受到的剩余基站的干擾情況。

（2）對(duì)計(jì)算得到的信干噪比大小進(jìn)行排序，得出由大到小排列的干擾集合∶

相應(yīng)的基站編號(hào)集合∶

此時(shí)，從集合Gg-r中選出信干噪比較大的ec個(gè)基站，并將它們的編號(hào)存入集合B1c-p，得待選集合。

此時(shí)待選基站集和為

第二步 分析用戶Kmij接收到待選基站集合B1c-p中的基站信號(hào)強(qiáng)度大小，最終選出A個(gè)可以協(xié)作的基站，并將編號(hào)存入最終協(xié)作集合Bc-p。

（1）由于無線傳輸環(huán)境復(fù)雜，大尺度衰落和小尺度衰落都會(huì)造成基站發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生衰減。因此，考慮衰落對(duì)期望用戶接收信號(hào)強(qiáng)度的影響，計(jì)算期望用戶接收到來自初始待選集合B1c-p中的發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度，并將強(qiáng)度值存入集合pq-d，那么，

式中∶pq-dp表示用戶終端Kmij接收到非主服務(wù)基站Lmp的信號(hào)強(qiáng)度；ec表示得到的待選基站集合中待選基站的個(gè)數(shù)；Wmpj表示針對(duì)用戶Kmpj設(shè)計(jì)的預(yù)編碼矩陣；Hmpj表示基站Lmp和用戶終端Kmij之間的信道矩陣。

（2）對(duì)得到的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行排序，得出由大到小排列的信號(hào)強(qiáng)度集合∶c

相應(yīng)的基站編號(hào)為

從集合Bq-h中選出A個(gè)信號(hào)強(qiáng)度最大的基站存入集合Bc-p，那么，最終得出的有A個(gè)基站的可以參與協(xié)作的基站集合∶

由式（6）可得協(xié)作后的接收端信干噪比為Scp=［Pmij+（Pf1+…+PfA）］·

本文提出的分步基站分簇方法是通過縮小用戶的選擇范圍，令用戶在縮小范圍后的集合中選擇最終的協(xié)作基站，而在已有的基于全局的基站分簇方法中，需要用戶實(shí)時(shí)在系統(tǒng)中，進(jìn)行協(xié)作基站選擇，計(jì)算復(fù)雜度高，并且實(shí)時(shí)的計(jì)算復(fù)雜度較高，而相比于基于全局的協(xié)作基站分簇方法，本文方法具有更低的復(fù)雜度。用戶首先根據(jù)長(zhǎng)期CSI確定待選集合范圍后，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，只要在待選集合中選擇最終的協(xié)作基站即可。

4　仿真分析

假設(shè)宏基站處于坐標(biāo)系（0，0）位置，覆蓋半徑為600 m的圓形區(qū)域，微基站隨機(jī)分布在該小區(qū)的邊緣區(qū)域，形成多個(gè)微小區(qū)，用戶隨機(jī)分布在微小區(qū)中。根據(jù)3GPP關(guān)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署和規(guī)范［14-15］，設(shè)置仿真參數(shù)如表1所示。在表1中，dh為宏基站和用戶之間的距離，單位km；dw為微基站和用戶之間的距離，單位km。

表1　仿真參數(shù)設(shè)置Tab.1 Simulation parameter settings

在MATLAB仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。不失一般性，設(shè)置A=2，即找到除主服務(wù)基站之外的兩個(gè)基站進(jìn)行基站分簇為邊緣用戶共同傳輸數(shù)據(jù)。對(duì)協(xié)作后接收端傳輸速率Rc-p隨信噪比變化情況進(jìn)行性能分析，如圖3所示。

圖3　不同分簇方法下的傳輸速率變化曲線Fig.3 The transmission rate curve under different clustering methods

圖3是設(shè)置宏基站發(fā)送天線數(shù)MT=2、微基站天線數(shù)MF=1、微基站個(gè)數(shù)L=10時(shí)，比較現(xiàn)有接收功率最大法、閾值法和本文提出的分步法得出的接收端協(xié)作傳輸速率的變化曲線。從圖3的曲線變化可以看出本文提出的分步法得到的接收端傳輸速率較高?，F(xiàn)有接收功率最大法是用戶的主服務(wù)基站和接收到相鄰基站中信號(hào)強(qiáng)度最大的基站之間協(xié)作，但是沒考慮周圍基站的干擾影響。閾值法是通過設(shè)置接收信號(hào)強(qiáng)度閾值來選擇高于該閾值的基站進(jìn)行協(xié)作，當(dāng)從L個(gè)微基站中選出的可以協(xié)作的基站時(shí)，選擇出的滿足條件的基站協(xié)作后傳輸速率小于分步法得到的協(xié)作傳輸速率，這是由于閾值法選擇出的基站個(gè)數(shù)對(duì)接收端傳輸速率造成的影響，因此也使得閾值法和功率最大法得到的接收端協(xié)作傳輸速率較小。由圖3的仿真曲線的變化趨勢(shì)可以看出∶當(dāng)信噪比為15 dB左右時(shí)，本文方法的Rc-p基本達(dá)到最大，以后的變化趨于穩(wěn)定變化，即使再提高信噪比，接收端傳輸速率也不會(huì)有明顯變化；而另兩種方法是在信噪比為10 dB時(shí)Rc-p達(dá)到最大，以后趨于穩(wěn)定變化。本文方法得到的協(xié)作傳輸速率最大值約為0.58 b·s-1·Hz-1，其余兩種方法得到的Rc-p大約為0.4 b·s-1·Hz-1和0.32 b·s-1·Hz-1，雖然協(xié)作傳輸速率較早趨于穩(wěn)定，但最大協(xié)作傳輸速率Rc-p都小于0.58 b·s-1·Hz-1。所以，由圖3可以得出在信噪比小于15 dB時(shí)，分步法得到的傳輸速率隨著信噪比的提高會(huì)顯著增加。

目前，采用多天線傳輸技術(shù)能顯著提升信道容量。圖4中描述了基站天線數(shù)改變后3種方法對(duì)應(yīng)的傳輸速率變化情況。

圖4　改變發(fā)送天線數(shù)后傳輸速率變化曲線Fig.4 The transmission rate curve in different transmitting antenna numbers

圖4中表示的是當(dāng)基站多天線發(fā)送，即宏基站發(fā)送天線數(shù)MT=8、微基站發(fā)送天線數(shù)MF=2時(shí)，得到不同分簇方法下的接收端傳輸速率變化曲線。從圖4中曲線變化趨勢(shì)可以得出分步法得到的協(xié)作傳輸速率最大，系統(tǒng)性能最好。比較圖3中傳輸速率變化情況，在該設(shè)置場(chǎng)景下，3種方法得出的Rc-p達(dá)到最大并趨于穩(wěn)定變化時(shí)的信噪比與圖3中的變化趨勢(shì)相同，其信噪比分別為10 dB和15 dB時(shí)Rc-p有最大值并在以后趨于穩(wěn)定變化。但是，在相同信噪比值下，3種方法對(duì)應(yīng)的Rc-p都小于圖3中對(duì)應(yīng)的協(xié)作速率，其中分步法中最大協(xié)作傳輸速率Rc-p約為0.46 b·s-1·Hz-1；最大功率法和閾值法得到的Rc-p約為0.24 b·s-1·Hz-1和0.23 b·s-1·Hz-1，并且后兩種方法得到的協(xié)作傳輸速率曲線之間的差距變小。比較圖3中的情況，傳輸速率都變小主要是由于天線數(shù)增多，每根天線等功率發(fā)送后，非協(xié)作集合中的基站發(fā)送的干擾信號(hào)功率增加，并且增加的總和大于有效信號(hào)功率增加總和，使得信干噪比Scp降低，接收端協(xié)作速率Rc-p變小。由圖3和圖4可以得出以下結(jié)論∶基站端發(fā)送天線的個(gè)數(shù)影響協(xié)作后傳輸速率，并且隨著天線數(shù)增多，Rc-p變小。

基站個(gè)數(shù)會(huì)影響最終選擇的可以協(xié)作的基站情況。圖5是通過改變系統(tǒng)中基站個(gè)數(shù)得到的3種方法對(duì)應(yīng)的傳輸速率變化情況。

圖5　改變基站數(shù)后的傳輸速率變化曲線Fig.5 The transmission rate curve in different numbers of base stations

圖5是在宏基站發(fā)送天線數(shù)MT=2、微基站發(fā)送天線數(shù)MF=1時(shí)，系統(tǒng)中基站個(gè)數(shù)分別為L(zhǎng)=15和L=20時(shí)3種分簇方法對(duì)應(yīng)的協(xié)作傳輸速率變化曲線。從圖5中可以看出∶L=15，ec=5時(shí)，得到的協(xié)作傳輸速率Rc-p最大；但是當(dāng)L增加，待選基站個(gè)數(shù)ec增加時(shí)，協(xié)作速率降低。這是由于基站個(gè)數(shù)增加，在選擇出可以協(xié)作的基站A后，剩余基站產(chǎn)生的干擾增加，致使信干噪比Scp減小，所以協(xié)作速率降低。閾值法速率曲線位于L=15和L=20時(shí)的分步法速率曲線之間，并且閾值法得到的協(xié)作速率值也是隨著L的增加而減小的，同時(shí)說明閾值法在基站個(gè)數(shù)較多時(shí)比分步法有優(yōu)勢(shì)。從曲線的變化趨勢(shì)可以看出當(dāng)信噪比大于等于10 dB時(shí)3種方法的協(xié)作傳輸速率Rc-p逐漸趨于穩(wěn)定。由圖3和圖5可知∶系統(tǒng)中的基站個(gè)數(shù)影響協(xié)作后傳輸速率的大??；并且當(dāng)系統(tǒng)中基站的個(gè)數(shù)較少時(shí)，本文提出的方法性能比較好。

由于基站個(gè)數(shù)會(huì)影響接收端傳輸速率，分步法需要進(jìn)行兩次協(xié)作基站的選擇，所以，圖6分析待選集合B1c-p中基站個(gè)數(shù)ec的值改變后對(duì)協(xié)作傳輸速率的影響。

圖6　改變待選基站個(gè)數(shù)后傳輸速率變化Fig.6 The transmission rate after changing the number of ec

圖6是在系統(tǒng)中基站個(gè)數(shù)L=10時(shí)，改變待選集合中基站個(gè)數(shù)ec后得到的協(xié)作傳輸速率變化曲線。從仿真曲線中可以看出待選集合中基站個(gè)數(shù)ec=7時(shí)的速率曲線高于ec=4時(shí)的速率曲線。這是由于待選集合中基站個(gè)數(shù)越多，可以選擇的機(jī)會(huì)越大，那么能夠選擇的滿足條件的可協(xié)作基站概率變大。由此可見待選集合的大小影響選擇出的可協(xié)作基站的協(xié)作傳輸速率。

5　結(jié)束語

協(xié)作傳輸技術(shù)能改善小區(qū)間干擾，提高小區(qū)邊緣用戶的傳輸速率。分步法以目標(biāo)邊緣用戶為研究對(duì)象，以最大化接收端傳輸速率為目標(biāo)，綜合考慮主服務(wù)基站和其余基站的信號(hào)強(qiáng)度以及干擾大小。仿真結(jié)果表明∶隨著基站的發(fā)送天線個(gè)數(shù)增加，非協(xié)作簇中的干擾信號(hào)功率增加，使得接收端傳輸速率是降低的；而當(dāng)系統(tǒng)中待選協(xié)作基站個(gè)數(shù)較少時(shí)，分步法獲得的用戶端傳輸速率高于現(xiàn)有方法，有較好的系統(tǒng)性能，因此，在實(shí)際中基站較少時(shí)進(jìn)行基站協(xié)作具有一定的指導(dǎo)意義。本文是基于信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分步分簇的，但是對(duì)于簇之間重疊的情況需要進(jìn)一步研究。

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韓東升（1980—），男，黑龍江人，2012年于北京交通大學(xué)獲博士學(xué)位，現(xiàn)為華北電力大學(xué)電子與通信工程系副教授，主要研究方向?yàn)闊o線通信新技術(shù)；

HAN Dongsheng was born in Heilongjiang Province，in 1980.He received the Ph.D.degree from Beijing Jiaotong University in 2012.He is now an associate professor.His research concerns the new technology for wireless communication.

Email∶handongsheng@ncepu.edu.cn

袁華璐（1980—），男，山東煙臺(tái)人，2003于華北電力大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，主要研究方向?yàn)殡娏νㄐ畔到y(tǒng)；

YUAN Hualu was born in Yantai，Shandong Province，in 1980.He received the B.S.degree from North China Electric Power University in 2003.His research concerns electric power communication system.

丁莎莎（1989—）女，河北衡水人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楫悩?gòu)無線網(wǎng)絡(luò)通信；

DING Shasha was born in Hengshui，Hebei Province，in 1989.She is now a graduate student.Her research concerns the heterogeneous wireless network communication.

Email∶dss12158@163.com

余 萍（1963—）女，浙江人，副教授，主要研究方向?yàn)闊o線通信、信息處理。

YU Ping was born in Zhejiang Province，in 1963.She is now an associate professor.Her research concerns wireless communication and information processing.

A Fractional Step Clustering Method for Wireless Heterogeneous Networks

HAN Dongsheng1，YUAN Hualu2，DING Shasha1，YU Ping1
（1.School of Electronic and Communication Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071003，China；2.Ultra-high Voltage Transmission Branch of China Southern Power Grid，Guangzhou 510620，China）

∶In order to suppress inter-cell interference and improve system performance，a new method of fractional step base station clustering is proposed for heterogeneous networks.This method firstly determines the collection for clustering base station according to the signal interference to the desired user from the base stations except the main service stations.Then，according to the signal intensity of each base station in the collection of the desired user received，it determines the final participate collection of the collaborative base station.By reducing the user's selection range，the fractional step clustering method considers the signal intensity and the interference signal intensity in cooperative base station clustering.Compared with the existing power maximum method and the threshold method，the fractional clustering method has a higher user transmission rate and better improves the system performance.

∶heterogeneous network；coordinated multi-point transmission；clustering；fractional step method；transmission rate

The Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China（No.61302106）；The Natural Science Foundation of Hebei Province（F2014502029）；Fundamental Research Funds for the Central Universities（2016MS98）；Research on Monitoring Communication System for High Voltage Transmission Lines Based on Mesh（CGY01XT0303140411）

TN929.5

A

1001-893X（2016）05-0531-07

10.3969/j.issn.1001-893x.2016.05.010

韓東升，袁華璐，丁莎莎，等.一種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的分步協(xié)作基站分簇方法［J］.電訊技術(shù)，2016，56（5）∶531-537.［HAN Dongsheng，YUAN Hualu，DING Shasha，et al.A fractional step clustering method for wireless heterogeneous networks［J］.Telecommunication Engineering，2016，56（5）∶531-537.］

2015-09-01；

2015-12-15Received date：2015-09-01；Revised date：2015-12-15

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61302106）；河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（F2014502029）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（2016MS98）；基于無線MESH的高壓輸電線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信傳輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用（CGY01XT0303140411）

**通信作者：handongsheng@ncepu.edu.cnCorresponding author：handongsheng@ncepu.edu.cn