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在2018年上海世界移动大会上,各大运营商都表示计划到2020年左右,实现5G网络的正式商用,这势必意味着用户流量的迅猛增加。据统计显示,目前约有70%-80%的移动业务都发生在室内,而且该比例可能会继续增长。然而,宏蜂窝网络存在信号覆盖不佳的问题,导致用户在室内的流量体验得不到很好的保证。于是引入Femtocell技术,其室内通信具有天然的优势。Femtocell是一种低成本、低功耗的家庭基站,但密集的部署必然会带来严重的同层干扰问题。论文着眼于Femtocell中解决同层干扰、提高网络性能的关键技术——频谱分配技术,将图论中的着色算法作为理论基础,对Femtocell中的频谱分配问题进行了研究,并对相关的研究成果进行了仿真和分析。本文的主要工作和研究的成果如下:1.针对Femtocell的密集部署带来的同层干扰问题,采用了新型的图论着色模型进行频谱的分配,提出了基于信号与干扰噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)的干扰判别方法。首先将Femtocell类比成图论中的顶点,然后根据每个用户的SINR来建立干扰图,并将干扰图转换为邻居矩阵,最后使用新型的图论着色算法为顶点着色。通过仿真可知,基于SINR的干扰判别方法能够很好的识别Femtocell的干扰基站,采用新型的图论着色算法能够使用最少的颜色为所有的基站着色,以提高频谱复用率。2.针对Femtocell中用户的服务质量(Quality of Service,QoS)无法得到满足的问题,再采用新型图论着色算法为所有的基站着色后,提出了一种基于用户QoS需求的频谱分配算法。首先将着色后的基站进行分组,然后基于用户的Qos需求为每个小组分配实际所需的子频带数量。仿真结果表明,改进后的频谱分配算法能够显著的提高用户的频谱效率,明显的提升系统的网络容量。基于图论和用户Qos需求的频谱分配算法利用图论着色算法的优势,将用户的QoS需求作为频谱分配的重要条件,从而形成了既能保证用户的QoS需求,又能提升系统性能的Femtocell频谱分配方案。3.使用MATLAB软件完成了Femtocell中频谱分配的用户图形界面(Graphical User Interface,GUI)平台开发,将第三章的Femtocell频谱分配算法与GUI进行整合,使频谱分配过程可视化。利用该GUI平台,可以直观的感受基于图论和用户QoS需求的频谱分配方案对Femtocell网络性能带来的提升。最后,对着色过程进行具体的演示,使读者在使用时能够掌握到该算法的具体执行过程。