降低LTE同頻干擾方法論研討

1、降低 LTE 同頻干擾方法論研討文帥川，張戈（中國(guó)電信股份有限公司湖北傳輸局，湖北武漢 434000）摘要：為了解決LTE網(wǎng)絡(luò)同頻組網(wǎng)面臨的問(wèn)題，本文對(duì)降低LTE系統(tǒng)同頻干擾的可行性、復(fù)雜度及性能等 幾個(gè)方面展開(kāi)分析。目前 4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從初期廣覆蓋、熱點(diǎn)流量吸收轉(zhuǎn)變?yōu)榫犯采w。同頻組網(wǎng)是解決 LTE 系統(tǒng)頻率資源緊張的方法之一，是提高其頻譜利用率的重要手段。對(duì)于未放號(hào)或放號(hào)初期的空載網(wǎng)絡(luò) 而言，同頻干擾則主要表現(xiàn)為同頻鄰區(qū)的RS對(duì)數(shù)據(jù)造成的干擾。LTE采用子載波調(diào)度隨機(jī)化的策略對(duì)鄰 區(qū)干擾的影響進(jìn)行削弱，但在小區(qū)滿載或高負(fù)載的情況下鄰區(qū)干擾無(wú)法避免。本文通過(guò)理論推導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 驗(yàn)及模型驗(yàn)證，并

2、給出了頻率復(fù)用、小區(qū)合并、異頻組網(wǎng)及控制覆蓋等多種降低同頻干擾方法參數(shù)配置原 則及建議。關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信 LTE 小區(qū)間干擾 小區(qū)合并中圖分類號(hào)： TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：0 引言全國(guó)各運(yùn)營(yíng)商4G建設(shè)步伐正在不斷加快。從過(guò)去1.8G、2.1G再到最近的800M建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期都是以廣覆蓋為目的，現(xiàn)在己經(jīng)變成多張4G網(wǎng)疊加精品覆蓋。LTE系統(tǒng)最引 人注目的優(yōu)勢(shì)之一是它的高數(shù)據(jù)速率，上行達(dá)到50 Mbit/s，下行達(dá)到100 Mbit/s甚至更 高1。由于 LTE 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率越高，所需的系統(tǒng)帶寬也越大，但是 LTE 系統(tǒng)可以使用的 頻率較為有限，因此頻率資源將是它的一個(gè)瓶

3、頸。同頻組網(wǎng)是解決 LTE 系統(tǒng)頻率資源緊張 的方法之一，是提高其頻譜利用率的重要手段。但是同頻組網(wǎng)方式會(huì)使小區(qū)邊緣用戶受到 嚴(yán)重的同頻干擾，影響到小區(qū)邊緣用戶體驗(yàn)、小區(qū)的吞吐量和覆蓋等2。所以本文對(duì)解決 LTE 系統(tǒng)同頻干擾的可行性、復(fù)雜度及性能進(jìn)行深入的研究和試驗(yàn)，在頻率復(fù)用、小區(qū)合 并及異頻組網(wǎng)及控制覆蓋等多種方法中尋找一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn)，使得整個(gè) LTE 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能 達(dá)到較高的水平。問(wèn)題現(xiàn)象 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的一個(gè)非常嚴(yán)重問(wèn)題就是同頻干擾。在實(shí)際網(wǎng)路中通常有一部分用戶會(huì) 處于 SINR （Signal to Interference plus Noise Ratio）非常低的情況（小區(qū)邊緣）

4、。特 別的，在小范圍區(qū)域下，為了保證覆蓋和熱點(diǎn)流量吸收，站點(diǎn)規(guī)劃非常密集，站間距很小， 小區(qū)之間控制信道干擾很大，導(dǎo)致小區(qū)邊緣用戶信噪比降低，高階調(diào)制無(wú)法使用， LTE 的 優(yōu)勢(shì)無(wú)法體現(xiàn)。對(duì)于未放號(hào)或放號(hào)初期的空載網(wǎng)絡(luò)而言，同頻干擾則主要表現(xiàn)為同頻鄰區(qū) 的 RS 對(duì)數(shù)據(jù)造成的干擾。通過(guò)理論計(jì)算以及煙臺(tái)項(xiàng)目組大量實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明： 較高信 噪比區(qū)域如果受到同頻鄰區(qū)近乎相同功率的RS導(dǎo)頻干擾，則吞吐率會(huì)降低60%左右。問(wèn)題原理網(wǎng)絡(luò)在輕載時(shí)，LTE的DL子幀結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)頻的分部結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于DL子幀來(lái)說(shuō)， 本小區(qū)的導(dǎo)頻 SINR 可能受到相鄰小區(qū)的 PBCH、 PCFICH 的影響， CFICH

5、在每一個(gè)子幀的第 一個(gè)符號(hào)發(fā)送，占4個(gè)REG, 4個(gè)REG的最低RE的索引和小區(qū)Cell ID （即PCI）有關(guān)。根 據(jù)協(xié)議 RS 位置協(xié)議可以看出，鄰小區(qū)的 PCFICH 中的每一個(gè) REG 一定會(huì)對(duì)本小區(qū)的一個(gè)導(dǎo) 頻造成干擾，這種干擾無(wú)法錯(cuò)開(kāi)。系統(tǒng)消息 PBCH 占中間頻帶的 72 個(gè)子載波，共 6 個(gè) RB， 經(jīng)過(guò)分析后可以發(fā)現(xiàn) PBCH 會(huì)干擾本小區(qū)的 24 個(gè)導(dǎo)頻子載波（假設(shè)共 2 天線端口），這種 干擾也無(wú)法錯(cuò)開(kāi)。-Mapping to resource elements-The reference signal sequence rj” shall be mapped to co

6、mplex-valued mcdulaxion s-mbdsused as referencesv-mbols fee antenna port p in slot 坷 acccrfing to *（0.1）.lifm -ai. .2 2悉-1The variables v anddefine the position in the Frequency domain for the different reference signals where v isgiven by*10if p 0 and / 03if / 0 and Z 03if 1 and/ 0V 0if p 1 and / 0

7、3（性 mod 2if p 23+ 3（佻 mod 2） if p 3The cell-specific fiequency shift is given by人宓8 mod 6圖 1 協(xié)議中 RS 位置LTE 同頻干擾的根因是由于采用 OFDMA 編碼方式導(dǎo)致，各個(gè)子載波對(duì)于本小區(qū)的用戶 而言由于在子載波相互正交，故不存在干擾，但對(duì)于相鄰小區(qū)而言則存在鄰區(qū)干擾。 LTE 采用子載波調(diào)度隨機(jī)化的策略對(duì)鄰區(qū)干擾的影響進(jìn)行削弱，但在小區(qū)滿載或高負(fù)載的情況 下鄰區(qū)干擾無(wú)法避免。LTE MOD3 干擾是由于相鄰小區(qū)間 PCI 未能 MOD3 錯(cuò)開(kāi)，導(dǎo)致 RS 功率在相同 RB 上發(fā)射 導(dǎo)致。附件材料說(shuō)

8、明，當(dāng)鄰區(qū)在滿載或高負(fù)載時(shí)，由于業(yè)務(wù)信道同時(shí)用滿，由于遠(yuǎn)近效應(yīng) 等原因，依然會(huì)對(duì)鄰小區(qū)的RS信號(hào)產(chǎn)生干擾，降低SINR值3。（SINR均是參考信號(hào)的 SINR,協(xié)議規(guī)定使用參考信號(hào)的SINR評(píng)估空口的質(zhì)量，決定CQI和編碼方式，當(dāng)空載時(shí)鄰 區(qū) MOD3 錯(cuò)開(kāi)會(huì)提升 SINR 值，但當(dāng)鄰區(qū)負(fù)載高時(shí)由于業(yè)務(wù)信道同樣會(huì)對(duì) RS 信號(hào)產(chǎn)生干擾， 故 MOD3 是否錯(cuò)開(kāi)意義不大。）解決方案及效果超級(jí)小區(qū)在地鐵密閉環(huán)境下，隧道覆蓋通常通過(guò)泄露電纜兩端對(duì)打方式，導(dǎo)致交疊覆蓋區(qū)域大， 信噪比降低。針對(duì)這一問(wèn)題，湖北省網(wǎng)優(yōu)中心組織開(kāi)展地鐵 4 號(hào)線（青魚(yú)嘴至東亭段）專 項(xiàng)優(yōu)化工作，具體如下：（1）優(yōu)化方案1、調(diào)

9、整青魚(yú)嘴對(duì)東亭方向RRU歸屬至東亭BBU，使東亭至青魚(yú)嘴段RRU均歸屬東亭BBU；2、將青魚(yú)嘴-東亭區(qū)段 RRU 設(shè)置為超級(jí)小區(qū)（同 PCI）。（2）優(yōu)化效果1、 用戶感知速率提升。平均速率達(dá)75.52M，較優(yōu)化前提升23.9%。2、覆蓋質(zhì)量提升。優(yōu)化后平均SINR達(dá)25.5dB，較優(yōu)化前約提升3dB。地鐵隧道內(nèi)（青魚(yú) 嘴-東亭）4 個(gè) RRU 之間交疊覆蓋，導(dǎo)致覆蓋重疊區(qū)域過(guò)大，干擾較為嚴(yán)重，近 1/3 區(qū)域SINR低于20dB。改造成超級(jí)小區(qū)后測(cè)試SINR明顯改善，平均SINR達(dá)到25.50，全區(qū)段 SINR 高于 20dB。3、 用戶的下行平均速率為60.94Mbps。改造成超級(jí)小區(qū)后測(cè)

10、試發(fā)現(xiàn)，下行平均速率達(dá)到 75.52Mbps，相比普通模式提升23.9%。表 1 名稱RSRPSINR平均速率峰值速率優(yōu)化前-76.2222.9860.9495.30優(yōu)化后-77.3925.5075.5296.86Map - q-dajlSft_0213-i93937892_UEl: Huawei E392u-12 (1)1圖 1 優(yōu)化前后 SINR 對(duì)比J P&amS gligPOCP Throughput DLy x 40000000 40000000 XSOOOOOOO g 50000000 x-70000000 70000000 x 80000000 圈 80000000 x 9000

11、0000 60a DataV HuaweE392u-12(l):q-dfaiJ Stes3 0 Events切盤(pán) FTPDowiioadDrop bOgpsQ 価加空虬021349393789；圖 2 優(yōu)化前后吞吐率對(duì)比異頻組網(wǎng)（1）優(yōu)化方案1、華科大武昌分校異頻組網(wǎng)試驗(yàn)，將其中 2個(gè) RRU 替換為 2.1G；2、黃石武漢路商業(yè)圈其中一個(gè)RRU替換為2.1G.同頻組網(wǎng)異頻組網(wǎng)（2）優(yōu)化效果1、SINR 整體提升 2.50dB2、平均下載速率提高7.48Mbps。SINR平均速率峰值速率優(yōu)化前11.7681.5430.76優(yōu)化后14.26101.7338.25提升+21.26%24.75%69

12、.53%表 1 名稱0 -_uo回因SM ：M X 卜團(tuán) 0 x-5.浴保債廣場(chǎng)足浴保強(qiáng)廣場(chǎng)? 0 x52Sx15匡,lSx20/20 x25日極亠Data禮 HiweE392u42l控制覆蓋同頻干擾的本質(zhì)是重疊覆蓋過(guò)度問(wèn)題。控制覆蓋是一種常用和普遍使用方法。1 ）優(yōu)化方案1、RF 優(yōu)化，調(diào)整方位角、下傾角、修改功率，避免直接在主要道路上信號(hào)深度交疊；2、PCI沖突檢測(cè)，修改PCI避免鄰近站模三沖突，減少重疊覆蓋，降低模三干擾機(jī)率;3、修改切換參數(shù)，如增大切換遲滯系數(shù)，可以降低乒乓切換。RS選擇性發(fā)射（1）優(yōu)化方案1、湖北荊州區(qū)域開(kāi)通試點(diǎn)，設(shè)定門(mén)限，只在需要的時(shí)間和 PRB 上發(fā)射小區(qū)參考信號(hào)

13、 RS。（2）優(yōu)化效果1、功能開(kāi)通后，單用戶速率略有提升，全天由開(kāi)通前平均的 9.24Mbps 上升到開(kāi)通后的11.13Mbps;忙時(shí)23點(diǎn)由開(kāi)通前平均的1.94Mbps上升到開(kāi)通后的2.18Mbps;2、平均CQI有改善，全天上看從開(kāi)通前的10.26上升到開(kāi)通后的10. 38；話務(wù)忙時(shí)23時(shí), 從開(kāi)通前的9. 78上升到開(kāi)通后的9. 91，提升了 1.34%；話務(wù)閑時(shí)5時(shí)，CQI均值從開(kāi)通前 的10.59提升至11.12，提升了5%。開(kāi)通前后平均CQI對(duì)比開(kāi)通前后單用戶速率對(duì)比存在問(wèn)題（1）超級(jí)小區(qū)后理論上整個(gè)小區(qū)容量實(shí)際為單RRU容量，整體容量會(huì)下降。由于前一段內(nèi)RRU 僅覆蓋隧道內(nèi)，所有

14、用戶均集中在列車(chē)上（即區(qū)段某點(diǎn)處），所有用戶在某一時(shí)刻只能 占用其中一個(gè)RRU資源，優(yōu)化前看似整體容量較高，但對(duì)于沒(méi)有被占用的RRU，資源實(shí)際處于閑置狀態(tài)。因此該優(yōu)化方法對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，實(shí)際容量沒(méi)有下降。異頻組網(wǎng)可以有效降低同頻干擾，但同時(shí)也引起異頻切換問(wèn)題，會(huì)容易引起掉線，影響用戶感知。RS選擇性發(fā)射在網(wǎng)絡(luò)輕載時(shí)，對(duì)于提升邊緣用戶很有效果，但網(wǎng)絡(luò)重載時(shí)主 要干擾在于業(yè)務(wù)信道干擾，此時(shí)該方法作用不大?？刂聘采w是最普遍使用常規(guī)降低同頻干擾方法，但是對(duì)于核心商圈、熱門(mén)景點(diǎn)、醫(yī)院、 校園、交通樞紐等高人流高價(jià)值高密度基站區(qū)域，該方法很難達(dá)到預(yù)期效果。結(jié)論本文給出了降低同頻干擾幾種方案，但各種方案都有利弊。例如 ICIC 技術(shù)能夠降低邊 緣的干擾，改善邊緣用戶吞吐率，這些是以犧牲部分整體頻譜利用率為代價(jià)。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完 成時(shí)，通過(guò)控制覆蓋手段對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，解決大部分區(qū)域過(guò)度重疊覆蓋問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò) 輕載時(shí)，可以采用 RS 選擇性發(fā)射方案，可以有效提升邊緣用戶。網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重時(shí)，對(duì)于高 價(jià)值區(qū)域可以采用異頻組網(wǎng)。對(duì)于高鐵，隧道，橋梁等場(chǎng)景可以采用小區(qū)合并。