TD-LTE系統干擾分析

隨著(zhù)新技術(shù)的不斷出現以及移動(dòng)通信理念的變革，為了把握新一輪的技術(shù)浪潮，保持在移動(dòng)通信領(lǐng)域的領(lǐng)導地位，2004年底3GPP啟動(dòng)了關(guān)于3G演進(jìn)，即LTE的研究與標準化工作。隨著(zhù)LTE R8、R9標準的凍結，LTE正日益成為業(yè)界的熱點(diǎn)。

LTE系統同時(shí)定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD) 和時(shí)分雙工(Time Division Duplexing, TDD) 兩種方式，但由于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠(chǎng)家的利益等因素，LTE FDD支持陣營(yíng)更加強大，標準化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于LTE TDD。2007年11月，3GPP RAN1會(huì )議通過(guò)了27家公司聯(lián)署的LTE TDD融合幀結構的建議，統一了LTE TDD的兩種幀結構。融合后的LTE TDD幀結構是以TD-SCDMA的幀結構為基礎的，這就為T(mén)D-SCDMA成功演進(jìn)到LTE乃至4G標準奠定了基礎。

在工信部TD-LTE工作組的領(lǐng)導下，規范制定、MTNet測試和6城市試驗網(wǎng)正在緊張有序地進(jìn)行。隨著(zhù)技術(shù)標準不斷完善、產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟、系統能力不斷提高，TD-LTE將很快進(jìn)入商用時(shí)代。

眾所周知，干擾是影響網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，對通話(huà)質(zhì)量、掉話(huà)、切換、擁塞以及網(wǎng)絡(luò )的覆蓋、容量等均有顯著(zhù)影響。如何降低或消除干擾是TD-LTE網(wǎng)絡(luò )性能能否充分發(fā)揮的重要環(huán)節，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò )規劃、優(yōu)化的重要任務(wù)之一。

TD-LTE組網(wǎng)干擾分內部干擾和外部干擾，內部干擾包括同頻組網(wǎng)干擾和異頻干擾，外部干擾又包括系統間干擾及其它隨機干擾。本文將重點(diǎn)分析系統內的同頻和異頻干擾，以及系統間與TD-SCDMA的干擾。

1.系統內干擾

TD-LTE的組網(wǎng)包括同頻和異頻兩種方式，對于同頻組網(wǎng)，整個(gè)系統覆蓋范圍內的所有小區可以使用相同的頻帶為本小區內的用戶(hù)提供服務(wù)，因此頻譜效率高。但是對各子信道之間的正交性有嚴格的要求，否則會(huì )導致干擾。對于異頻組網(wǎng)，由于頻率的不同產(chǎn)生了一定的隔離度，但是仍然需要進(jìn)行合理的頻率規劃，確保網(wǎng)絡(luò )干擾最小，同時(shí)由于受限于頻帶資源，所以存在著(zhù)干擾控制與頻帶使用的平衡問(wèn)題。

1.1.同頻組網(wǎng)

1.1.1.小區內干擾

由于OFDM的各子信道之間是正交的，這種特點(diǎn)決定了小區內干擾可以通過(guò)正交性加以克服。如果由于載波頻率和相位的偏移等因素造成子信道間的干擾，可以在物理層通過(guò)采用先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)信號處理算法使這種干擾降到最低。因此，一般認為OFDMA系統中的小區內干擾很小。

1.1.2.小區間干擾

對于小區間的同頻干擾，可以采用干擾抑制技術(shù)，主要包括干擾隨機化、干擾消除和干擾協(xié)調。干擾隨機化和干擾消除是一種被動(dòng)的干擾抑制技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò )的載干比并無(wú)影響。

干擾隨機化通過(guò)比如加擾、交織，跳頻、擴頻、動(dòng)態(tài)調度等方式，使系統在時(shí)間和頻率兩個(gè)維度的干擾平均化。

干擾消除利用干擾的有色特性，對干擾進(jìn)行一定程度的抑制，即：通過(guò)UE的多個(gè)天線(xiàn)對空間有色干擾進(jìn)行抑制。波束成形在空間維度，通過(guò)估計干擾的空間譜特性，進(jìn)行多天線(xiàn)抗干擾合并;在頻率維度，通過(guò)估計干擾的頻譜特性，優(yōu)化均衡參數，進(jìn)行單天線(xiàn)抑制，如IRC。

干擾協(xié)調對小區邊緣可用的時(shí)頻資源作一定的限制，正交化或半正交化，是一種主動(dòng)的控制干擾技術(shù)，理想的協(xié)調是分配正交的資源，但這種資源通常有限;非理想的協(xié)調可以通過(guò)控制干擾的功率，降低干擾。干擾協(xié)調主要分為靜態(tài)ICIC、半靜態(tài)ICIC以及動(dòng)態(tài)ICIC。

靜態(tài)ICIC的核心是各小區的無(wú)線(xiàn)資源按照一定規則分配后固化使用。小區邊緣用戶(hù)使用整個(gè)可用頻段的一部分，并且鄰小區相互正交，用戶(hù)全功率發(fā)送;小區中心用戶(hù)可以使用整個(gè)可用頻段，但降功率發(fā)送;

動(dòng)態(tài)ICIC是在靜態(tài)ICIC的基礎上通過(guò)eNodeB進(jìn)行實(shí)時(shí)調度，在相鄰小區間協(xié)調頻率資源的使用，以達到抑制干擾目的，適應小區間負載不均勻的場(chǎng)景;小區邊緣頻帶擴展時(shí)需要綜合考慮鄰區邊緣頻帶的情況，防止發(fā)生沖突;

1.2.異頻組網(wǎng)

根據上面的分析，TD-LTE系統在本小區內不存在同頻干擾，干擾主要來(lái)自于使用相同頻率的鄰小區。如果在服務(wù)小區與最相鄰的小區之間保持異頻，通過(guò)空間傳播距離隔離同頻小區，這樣就能夠盡可能的降低同頻干擾。

異頻組網(wǎng)中相鄰小區為了降低干擾，使用不同的頻率，頻譜效率相對于同頻要差一些，但RRM算法簡(jiǎn)單，邊緣速率相對于同頻組網(wǎng)會(huì )高一些。因此，如果采用異頻組網(wǎng)，需要進(jìn)行合理的頻率規劃，確保網(wǎng)絡(luò )干擾最小。同時(shí)，由于受限于頻帶資源，所以存在著(zhù)干擾控制與頻帶使用的平衡問(wèn)題。

仿真結果也表明：相比于同頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)對小區載干比C/I能力得到了很大提高。這意味著(zhù)同樣覆蓋的面積下，在獲得同樣頻率資源單位的情況下，用戶(hù)有更高的傳輸速率。同時(shí)，覆蓋區域的邊緣用戶(hù)的峰值速率可獲得提高。