3GPP LTE小區間干擾協(xié)調方案研究

　　1 引 言

　　隨著(zhù)HSDPA和HSUPA等技術(shù)的發(fā)展，3GPP無(wú)線(xiàn)接人技術(shù)在今后幾年內將會(huì )具有非常高的競爭力。但是為了保證3GPP在今后很長(cháng)的一段時(shí)間內，比如今后10年以上具有競爭性，則必須考慮3GPP無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的長(cháng)期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)。在3GPP TR25.814中指出，3GPP長(cháng)期演進(jìn)的主要內容包括縮短傳輸延遲，提高用戶(hù)數據率，提高系統容量和覆蓋，減少運營(yíng)商的成本等。

　　對于運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)和接入網(wǎng)絡(luò )最重要的性能指標是頻譜利用率和業(yè)務(wù)QoS保障。為了達到高的頻譜效率，在部署網(wǎng)絡(luò )時(shí)要盡可能使頻率復用因子接近1。為了提供令人滿(mǎn)意的服務(wù)，需要保證用戶(hù)，特別是小區邊緣用戶(hù)的QoS。對于采用OFDM技術(shù)的LTE系統，由于其物理層技術(shù)自身沒(méi)有小區間干擾抑制的機制，如果采用頻率復用因子為1，會(huì )導致小區間的干擾水平增大，特別是位于小區邊緣用戶(hù)的性能會(huì )受到極大損失。為提高小區邊緣的數據速率，提高系統的頻譜利用率，必須有效減輕小區間干擾。

　　目前，3GPP內討論的減輕小區間干擾的方式分為3類(lèi)：小區間干擾協(xié)調/躲避;小區間干擾隨機化;小區間干擾刪除。除此之外，在基站使用波束成型天線(xiàn)是一個(gè)通用的減輕小區間干擾的方式。本文重點(diǎn)討論小區間干擾協(xié)調/躲避方式。

　　2 干擾協(xié)調/躲避方案

　　總體來(lái)說(shuō)，干擾協(xié)調/躲避是通過(guò)小區間的協(xié)調對一個(gè)小區的可用資源進(jìn)行某種限制，以提高鄰小區在這些資源上的SIR、小區邊緣的數據速率和覆蓋。資源包括時(shí)域和頻域資源以及發(fā)射功率。在頻域上限制資源的使用，使得頻率復用系數大于1。

　　小區間的協(xié)調包括靜態(tài)/準靜態(tài)協(xié)調和動(dòng)態(tài)協(xié)調。靜態(tài)干擾協(xié)調方式指資源限制的協(xié)商和實(shí)施在部署網(wǎng)絡(luò )時(shí)完成，在網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)的時(shí)期可以調整，但調整的頻率較慢，大于一個(gè)業(yè)務(wù)會(huì )話(huà)的持續時(shí)間。比較典型的靜態(tài)干擾協(xié)調方式是華為、西門(mén)子等公司提出的軟頻率復用方案。在靜態(tài)規劃的基礎上，根據網(wǎng)絡(luò )負荷、UE測量情況等因素調整資源限制的模式，形成準靜態(tài)干擾協(xié)調方式，如LGE，TI，Alcatel，Qualcomm等公司的提案。

　　動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調方式指資源限制的協(xié)商在網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)時(shí)期動(dòng)態(tài)調整，調整的時(shí)間尺度為幾個(gè)到幾十個(gè)TTI，遠小于一個(gè)業(yè)務(wù)會(huì )話(huà)的持續時(shí)間。比較典型的動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調方式是Nortel、Lucent公司的方案，LGE、Alcatel、TI、Qualcomm等公司也都有相應的動(dòng)態(tài)協(xié)調提案。

　　2.1 靜態(tài)干擾協(xié)調

　　靜態(tài)干擾協(xié)調方案使用軟頻率復用因子，即頻率復用因子是可變的。小區中心的頻率復用因子為1，小區邊緣的頻率復用因子為3。如圖1所示。

　　小區中心所用的子頻帶用較小的發(fā)射功率，設為Pintra。小區邊緣所用的子頻帶用較大的發(fā)射功率，設為Pedge。定義Power Radio=Pintra/Pedge。當Power Radio=0時(shí)，相當于頻率復用因子為3的小區復用;當Power Radio=1時(shí)，相當于頻率復用因子為1的小區復用;Power Radio的大小可以基于業(yè)務(wù)分布的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，隨著(zhù)Power Radio的減少，CEU的數量增多，CCU的數量減少。

　　這種干擾協(xié)調方式還可以進(jìn)一步演化為半靜態(tài)的。首先為每個(gè)小區的所有扇區預留相同的子頻帶，然后根據業(yè)務(wù)分布，動(dòng)態(tài)調整頻率的分配，使邊緣的子頻帶比例隨業(yè)務(wù)分布的變化而變化。半靜態(tài)干擾協(xié)調需要Node B與RNC之間的信令交互，交互步驟如下：

　　(1) 每個(gè)Node B通過(guò)信令告訴RNC其小區邊緣的業(yè)務(wù)量。

　　(2) RNC根據各小區的業(yè)務(wù)量大小按比例分配相應的頻帶給各小區。

　　(3) 若結合時(shí)域調度使用，則RNC同時(shí)通知各小區預留時(shí)隙的分配。

　　若要采用時(shí)域調度，需要ETUR支持各Node B之間的同步機制。在此前提下，RNC將不同的時(shí)隙分配給各Node B，供其與小區邊緣用戶(hù)通信使用。

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　　LGE提出的抑制干擾方案也屬于準靜態(tài)干擾協(xié)調。第一種方法是將總的可用帶寬分為若干個(gè)塊，相鄰小區相同區域使用相同的頻率塊(同一小區不同區域使用不同的頻率塊)，從而減小Node B間發(fā)生同頻干擾的概率，這種方案比較容易實(shí)現。在用戶(hù)分布均勻時(shí)，可以很好地抑制干擾，提高系統性能。但當用戶(hù)不均勻分布，存在一些頻率塊不夠用，而另一些頻率塊沒(méi)有被使用，嚴重導致系統性能惡化。LGE的第二種方法是基于優(yōu)先級的資源分配。在相鄰小區中，對于不同的頻率塊賦予不同的優(yōu)先級，如圖1軟頻率復用為了在3個(gè)相鄰小區內抑制小區間干擾，整個(gè)帶寬被分為3個(gè)頻帶塊來(lái)抑制小區間干擾，如圖2所示。

　　Qualcomm從圖論中著(zhù)色集合復用的角度來(lái)考慮干擾抑制問(wèn)題，通過(guò)使用著(zhù)色可以盡可能降低各個(gè)小區間的同頻干擾，從而獲得最大的容量和小區邊緣速率的提升。對于每個(gè)UE，系統分配給他一個(gè)頻率復用策略，且每種策略對應一個(gè)頻率復用集合，頻率復用集合是由對當前小區干擾最嚴重的若干小區組成的集合。為了實(shí)現通過(guò)動(dòng)態(tài)調整頻率復用來(lái)減小小區間干擾，可以使用不斷改變UE的頻率復用集合來(lái)表示。若發(fā)現來(lái)自某個(gè)小區某些頻點(diǎn)的干擾很大則將其加入頻率復用集合并相應調整所分配的頻點(diǎn)。

　　2.2 動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調

　　動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調主要通過(guò)Node B的實(shí)時(shí)調度，在相鄰小區間協(xié)涮無(wú)線(xiàn)資源的使用，以達到干擾抑制的作用。由于OFDM技術(shù)的使用，資源凋度可以分別在時(shí)域和頻域兩個(gè)維度上實(shí)現。

　　Nortel的方案通過(guò)時(shí)頻分配來(lái)抑制小區間干擾，其基本的時(shí)頻資源單位為{1符號