TD-LTE系統(tǒng)干擾分析綜述

1、td-lte系統(tǒng)干擾分析2011-09-21 16:51:16 來源：飛象網(wǎng) 瀏覽： 114次隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)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(dǎo)地位，2004年底3gpm動(dòng)了關(guān)于3g演進(jìn)，即lte的研究與標(biāo)準(zhǔn)化工作。隨著lter8 r9標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，lte正日益成為業(yè)界的熱點(diǎn)。lte系統(tǒng)同時(shí)定義了頻分雙工(frequencydivisionduplexing,fdd)和時(shí)分雙工(time division duplexing, tdd) 兩種方式，但由于無線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠家的利益等因素， ltefdd支持陣營更加強(qiáng)大，標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)

2、發(fā)展都領(lǐng)先于lte tdd 2007年11月，3gpp ran會(huì)議通過了 27家公司聯(lián)署的ltetdd8合幀結(jié)構(gòu)的建議，統(tǒng)一了 lte tdd的兩種幀結(jié)構(gòu)。融合后的ltetdc#結(jié)構(gòu)是以td-scdma幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，這就為 td-scdma功演進(jìn)到lte 乃至4g標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。在工彳s部td-lte工作組的領(lǐng)導(dǎo)下，規(guī)范制定、mtnet測(cè)試和6城市試驗(yàn)網(wǎng) 正在緊張有序地進(jìn)行。 隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善、 產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟、 系統(tǒng)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(duì)通話質(zhì)量、 掉話、 切換、 擁塞以及網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量等均有顯著影響。如何降

3、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(jié)，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化的重要任務(wù)之一。td-lte組網(wǎng)干擾分內(nèi)部干擾和外部干擾，內(nèi)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(tǒng)間干擾及其它隨機(jī)干擾。 本文將重點(diǎn)分析系統(tǒng)內(nèi)的同頻和異頻干擾，以及系統(tǒng)間與 td-scdm的干擾。1.系統(tǒng)內(nèi)干擾td-lte的組網(wǎng)包括同頻和異頻兩種方式，對(duì)于同頻組網(wǎng)，整個(gè)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的所有小區(qū)可以使用相同的頻帶為本小區(qū)內(nèi)的用戶提供服務(wù)， 因此頻譜效率高。 但是對(duì)各子信道之間的正交性有嚴(yán)格的要求， 否則會(huì)導(dǎo)致干擾。 對(duì)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(guī)劃，確保網(wǎng)

4、絡(luò)干擾最小， 同時(shí)由于受限于頻帶資源， 所以存在著干擾控制與頻帶使用 的平衡問題。1.1. 同頻組網(wǎng)1.1.1.小區(qū)內(nèi)干擾由于ofdm勺各子信道之間是正交的，這種特點(diǎn)決定了小區(qū)內(nèi)干擾可以通過 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，可以在物理層通過采用先進(jìn)的無線信號(hào)處理算法使這種干擾降到最低。 因此， 般認(rèn)為05口乂的統(tǒng)中的小區(qū)內(nèi)干擾很小。1.1.2.小區(qū)間干擾對(duì)于小區(qū)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(jī)化、 干擾消除和干擾協(xié)調(diào)。 干擾隨機(jī)化和干擾消除是一種被動(dòng)的干擾抑制技術(shù)， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的載干比并無影響。干擾隨機(jī)化通過比如加擾、交織，跳頻、擴(kuò)頻、

5、動(dòng)態(tài)調(diào)度等方式，使系統(tǒng)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(duì)干擾進(jìn)行一定程度的抑制，即：通過ue的多個(gè)天線對(duì)空間有色干擾進(jìn)行抑制。 波束成形在空間維度， 通過估計(jì)干擾的空間譜特性，進(jìn)行多天線抗干擾合并；在頻率維度，通過估計(jì)干擾的頻譜特性，優(yōu)化均衡參數(shù)，進(jìn)行單天線抑制，如 irc。干擾協(xié)調(diào)對(duì)小區(qū)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(diào)是分配正交的資源， 但這種資源通常有限；非理想的協(xié)調(diào)可以通過控制干擾的功率，降低干擾。干擾協(xié)調(diào)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(qū)

6、的無線資源按照一定規(guī)則分配后固化使用。小區(qū)邊緣用戶使用整個(gè)可用頻段的一部分，并且鄰小區(qū)相互正交，用戶全功率發(fā)送；小區(qū)中心用戶可以使用整個(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(chǔ)上通過enodeb進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，在相鄰小區(qū)間協(xié)調(diào)頻率資源的使用，以達(dá)到抑制干擾目的，適應(yīng)小區(qū)間負(fù)載不均勻的場(chǎng)景；小區(qū)邊緣頻帶擴(kuò)展時(shí)需要綜合考慮鄰區(qū)邊緣頻帶的情況，防止發(fā)生沖突；1.2. 異頻組網(wǎng)根據(jù)上面白分析，td-lte系統(tǒng)在本小區(qū)內(nèi)不存在同頻干擾，干擾主要來自于使用相同頻率的鄰小區(qū)。 如果在服務(wù)小區(qū)與最相鄰的小區(qū)之間保持異頻， 通過 空間傳播距離隔離同頻小區(qū)，這樣就能夠盡可能的降低同頻干擾。異頻組網(wǎng)

7、中相鄰小區(qū)為了降低干擾， 使用不同的頻率， 頻譜效率相對(duì)于同頻要差一些，但rrmt法簡單，邊緣速率相對(duì)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(guī)劃，確保網(wǎng)絡(luò)干擾最小。同時(shí)，由于受限于頻帶資源，所以存在著干擾控制與頻帶使用的平衡問題。仿真結(jié)果也表明：相比于同頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)對(duì)小區(qū)載干比c/i能力得到了 很大提高。這意味著同樣覆蓋的面積下，在獲得同樣頻率資源單位的情況下，用 戶有更高的傳輸速率。同時(shí)，覆蓋區(qū)域的邊緣用戶的峰值速率可獲得提高。09090706o 05 o0 403020 1«ti1一.才. 11*jr f* -iv/ 卓« itjf

8、1;/+hir9us£l-reusesvitfvxfmt-!a jri/*tt1i /4* * / * / - if< .，.l tfrfjriyr »1if« /4«* /1/* ia«li«* fa., j. * * jl- /l _/：:j 八j一ailif*f 1 -11：i / ： / ： i ：i1i ：: iifi>'fi> -| fv j<9<1. ifv f.4.*i j'.!'*,i j* f+«< fjjt*.va /«*/f*1*t

9、if«1fl* fi aj tli4: /: : : :* .*»jf !|t4!l¥f 1jt*«4«i .1 _ riii*isir招s3r cdf(downlink 2tx-2rx)圖1同頻與異頻組網(wǎng)c/i對(duì)比仿真以05口乂技術(shù)為基礎(chǔ)的td-lte系統(tǒng)的空中接口沒有使用擴(kuò)頻技術(shù)，由此，信道編碼技術(shù)所產(chǎn)生的處理增益相對(duì)較小， 降低了小區(qū)邊緣的干擾消除能力。為了提高lte系統(tǒng)容量而必須要采取的有效的頻率復(fù)用技術(shù)，一種好的頻率復(fù)用方式可以極大降低td-lte的干擾，使系統(tǒng)達(dá)到最佳性能。目前業(yè)界采用比較多的 是“軟頻率復(fù)用”或“部分頻率復(fù)用”方式

10、。即將頻率資源分為若干個(gè)復(fù)用集。 如圖2所示，小區(qū)中心的用戶可以采用較低的功率發(fā)射和接收，即使占用相同的 頻率也不會(huì)造成較強(qiáng)的ici ,因此被分配在復(fù)用系數(shù)為1的復(fù)用集。小區(qū)邊緣的 用戶需要采用較高的功率發(fā)送和接收，有可能造成較強(qiáng)的ici ,因此被分配在頻率復(fù)用系數(shù)為1/n的復(fù)用集。這樣可以通過異頻的方式降低小區(qū)間的干擾小區(qū)中心的用戶可以 自由使用所存頻率資源小區(qū)邊緣的用戶只能 使用部分頻率資源圖2td-lte系統(tǒng)的多小區(qū)軟頻率復(fù)用2.系統(tǒng)問干擾目前，td-lte可以使用的頻段包括 18801920mhzf頻段）、23202370mhz （e頻段）以及25702620mhzd頻段）。根據(jù)中國移

11、動(dòng)的規(guī)劃，考慮到與td-scdma 網(wǎng)絡(luò)共用的情況，f和d頻段將用在室外，e頻段將用在室內(nèi)。因此在f/e頻段 存在與td-scdma干擾，本文所要重點(diǎn)分析的正是這兩種場(chǎng)景。至于在 f頻段 與dcs1800 cdma200o干擾則只需要保證一定的空間隔離度可以加以抑制，相關(guān)的文獻(xiàn)資料比較多，本文也就不再累述。在展開分析前，我們先來了解一下系統(tǒng)間干擾分析的幾個(gè)概念：1.鄰頻干擾：如果不同的系統(tǒng)工作在相鄰的頻率，由于發(fā)射機(jī)的鄰道泄漏和接收機(jī) 鄰道選擇性的性能的限制，就會(huì)發(fā)生鄰道干擾。雜散輻射： 由于發(fā)射機(jī)中的功放、 混頻器和濾波器等器件的非線性， 會(huì)在工作頻帶以外很寬的范圍內(nèi)產(chǎn)生輻射信號(hào)分量,包括熱

12、噪聲、諧波、寄生輻射、頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)物和互調(diào)產(chǎn)物等。當(dāng)這些發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的干擾信號(hào)落在被干擾系統(tǒng)接收機(jī)的工作帶內(nèi)時(shí)， 抬高了接收機(jī)的噪底， 從而減低了收靈敏度。3.互調(diào)干擾： 主要是由接收機(jī)的非線性引起的， 后果也是抬高底噪， 降低接收靈敏 度。種類包括多干擾源形成的互調(diào)、發(fā)射分量與干擾源形成的互調(diào)和交調(diào)干擾。4.阻塞干擾：阻塞干擾并不是落在被干擾系統(tǒng)接收帶內(nèi)的，但由于干擾信號(hào)過強(qiáng)，超出了接收機(jī)的線性范圍，導(dǎo)致接收機(jī)飽和而無法工作。為了防止接收機(jī)過載，收信號(hào)的功率一定要低于它的1db壓縮點(diǎn)。td-lte與td-scdma是tdd系統(tǒng)，上下行鏈路共用同一頻帶，發(fā)射和接收 在不同時(shí)刻交替進(jìn)行。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)不

13、同步時(shí)（即上下行切換點(diǎn)不對(duì)齊），一方在 發(fā)射， 另一方在接收， 這種情況就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾的可能性， 干擾強(qiáng)度取決于基 站設(shè)備指標(biāo)及其空間隔離度。另外， 隨著站址選擇的愈加困難， 兩個(gè)系統(tǒng)共站址的場(chǎng)景會(huì)越來越多， 如果 此時(shí)兩系統(tǒng)鄰頻，那么干擾問題將會(huì)愈加突出。以下展開分析。2.1.1.d頻段 td-lte +f/a 頻段 td-scdma由于兩個(gè)系統(tǒng)頻段相隔較遠(yuǎn)（不考慮鄰頻干擾，只考慮雜散和阻塞干擾），干擾隔離度要求如表2所示，最大為41db,實(shí)際建設(shè)時(shí)可以共站，也不存在時(shí)隙交叉干擾的問題，建設(shè)時(shí)很容易滿足水平大于等于 1 米或垂直大于等于0.5米。表2td-lte與td-scdm隔擾隔離度干

14、擾系統(tǒng)被干擾系統(tǒng)雜散干擾阻塞干擾td-ltetd-scdma30db41dbtd-scdmatd-lte29db30db2.1.2.f 頻段 td-lte +f 頻段 td-scdmatd-lte和td-scdma能同時(shí)在f頻段組網(wǎng)，因此兩者鄰頻的干擾就會(huì)存在， 此時(shí)，時(shí)隙的同步就顯得尤為重要。如圖 3所示，td-scdma同時(shí)隙配比將影 響這td-lte的時(shí)隙選擇。比如：如果 td-scdm現(xiàn)網(wǎng)是2: 4配置，那么為了保 證時(shí)隙同步，td-lte將選擇1: 3時(shí)隙配比，同時(shí)特殊子幀的符號(hào)比為 3: 10: 2 或者3: 9: 2 （也就是6城市規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)設(shè)備規(guī)范中的必選測(cè)試項(xiàng)）jdklljlrrnmm | 3 辱 rra i |dlts 也 m圖3td-lte與td-scdm師同時(shí)隙比3.小結(jié)綜上所述，針對(duì)系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)的干擾，我們都可以找到相應(yīng)的辦法加以抑 制。這些方法中有的是通過簡單的頻點(diǎn)或者空間隔離，有的是通過軟頻率復(fù)用等干擾協(xié)調(diào)技術(shù)進(jìn)行抑制。由此可見，td-lte組網(wǎng)需要綜合全面考慮與其他系統(tǒng) 的干擾問題，這個(gè)過程貫穿在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、工程建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，需要我們結(jié) 合理論分析和仿真，在實(shí)踐中不斷加以完善。參考文獻(xiàn)11沈嘉3gppk期?w進(jìn)（lt