Selbstorganisierende Minimierung der Interferenz von Femtozellen in heterogenen Netzen durch zufällige Frequenzsprungverfahren

Femtozellen besitzen ein großes Potential, um dem starken Anstieg des Verkehrsvolumens in Mobilfunknetzen gerecht zu werden. Damit Femtozellnetze von einer erhöhten räumlichen spektralen Effizienz profitieren können, werden selbstorganisierende Methoden zur Interferenzminimierung benötigt. In dieser Arbeit wird ein neuartiges zufälliges Frequenzsprungverfahren zur selbstorganisierenden Integration von Femtozellen vorgestellt, welches darauf beruht, jeden Unterträger bei OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access) als zufällige Trägerfrequenz zu erlauben. Aus der Literatur bekannte zufällige Frequenzsprungverfahren im Kontext von LTE (Long Term Evolution) sowie LTE-Advanced sind bei der Wahl der Trägerfrequenzen auf dis-krete Ressource-Blöcke beschränkt und vermögen dadurch nur die Interferenz zu mitteln. Im Gegensatz dazu ist das neuartige Verfahren in der Lage, ohne Kenntnis der Ressourcenbelegungen benachbarter Zellen die Interferenz über die Mittelung hinaus zu reduzieren. Mittels ebenfalls neuartiger analytischer Modelle und validierender Simulationen wird gezeigt, wie das vorgeschlagene Frequenzsprungverfahren eine Orthogonalisierung zwischen Femtozelle und Störzelle für die Hälfte aller zufälligen Trägerfrequenzen im Konstellationsdiagramm ermöglicht. Auf diese Weise wird eine Steigerung des Signal-zu-Interferenz-und-Rausch-Verhältnisses von bis zu 50%, eine Reduktion der korrespondierenden Bitfehlerwahrscheinlichkeit um bis zu 35% und eine Verkleinerung der Ausfallwahrscheinlichkeit um bis zu 40% sowohl von Femto- als auch Makrozellnutzern im Vergleich zu bekannten Frequenzsprungverfahren erzielt. Darüber hinaus wird gezeigt, wie sich dieses Verhalten auf den Durchsatz von Femtozellen auswirkt, welche Abhängigkeit von der digitalen Modulation besteht und wie sich die erzielte Interferenzreduktion einsetzen lässt, um die benötigte Sendeleistung eines Access Points bzw. einer Basisstation zu verkleinern.