LTE中小區(qū)間干擾抑制技術比較及認識

1、LTE中小區(qū)間干擾抑制技術比較及認識張東班級:001111,學號:00111111摘要：抑制小區(qū)間干擾的方式主要有干擾隨機化、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)以及干擾消除等，當 然這些技術都已經(jīng)發(fā)展的相對成熟，也都有各自的優(yōu)缺點。目前人們針對微微基站、毫微 微基站提出一種時域干擾協(xié)調(diào)技術增強型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術。主要談談對這些技術的認 識。關鍵詞：干擾隨機；干擾消除；小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)；增強型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)Abstract: The principal methods of avoiding the inter-cell interference is Inter-cell Interference Randomi

2、zation, Inter-Cell Interference Coordination and Inter-cell Interference Cancellation. These methods have been mature, but they also have many advantages and disadvantages. Now people have put forward a new technology which we name it Enhanced inter-cell interference coordination technology. This pa

3、ge mainly talk about the recognition of these technology.Key words: Inter-cell Interference Randomization; Inter-cell Interference Cancellation; ICIC; eICIC1概述LTE采用OFDM技術，這就意味 著，因各子載波相互正交，LTE的 小區(qū)內(nèi)干擾不是LTE系統(tǒng)中干擾的 主要因素，LTE系統(tǒng)中的干擾主要 源于小區(qū)間干擾。如何解決小區(qū)間 的干擾，對于提高頻譜效率頗有意 義。下面對三種小區(qū)間干擾抑制方 法進行闡述及比較，最主要的介紹 了增強型小區(qū)間干擾

4、協(xié)調(diào)技術及其 優(yōu)缺點，最后是個人的一點認識。2小區(qū)間干擾技術及其比較2.1干擾隨機化干擾隨機化能將干擾隨機化為 “白噪聲”，從而抑制小區(qū)間干擾的 危害，因此又稱為“干擾白化”。干 擾隨機化的方法包括：加擾、交織 多址（IDMA ）和跳頻等。但干擾隨機 化并不能真正地降低干擾的能量， 因此其抑制干擾的能力有限。基本上來說，小區(qū)間干擾隨機化目 標在于隨機化干擾信號，從而提供 接收端的干擾抑制，與擴頻增益的 方法一致。小區(qū)問干擾隨機化的方 法包括特定加擾，在信道編碼和交 織以后應用偽隨機擾碼；小區(qū)特定 交織（也稱交織多址IDMA），可由偽 隨機碼產(chǎn)生，各種跳頻等等。小區(qū)特定加擾和小區(qū)特定交織 本質上

5、有相同的性能。UMTS規(guī)范采 用的是小區(qū)特定加擾，LTE沿用這 一成熟的功能。小區(qū)間干擾隨機化 需要發(fā)射波形特性支持隨機化小區(qū) 間干擾的方法接收機只要用本小 區(qū)的偽隨機擾碼去解擾，就可以達 到干擾隨機化的目的。2.2小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)小區(qū)問干擾協(xié)調(diào)（ICIC）的通用 方案是以小區(qū)間協(xié)作的方式，應用 限制到資源管理，從而提供提高相 關時頻資源上的SIR和小區(qū)邊緣數(shù) 據(jù)速率/覆蓋的可能性。這些限制包 括：給相鄰小區(qū)之間干擾源和被干 擾者分配不同的時頻資源來規(guī)避干 擾，給干擾源和被干擾者之間分配 不同的功率資源來減輕干擾。這些 基于分數(shù)頻率復用技術和功率控制 技術來實現(xiàn)，同時還可以利用鄰區(qū) 之間的信令交

6、互處理來進一步協(xié)調(diào) 鄰區(qū)之間的干擾：可以通知鄰區(qū)本 小區(qū)可能產(chǎn)生較大干擾的PRB（如 給小區(qū)邊緣用戶使用的PRB），促使 鄰區(qū)做好規(guī)避措施；可以通知鄰區(qū) 本小區(qū)某些PRB接收到的上行干擾 較大，促使產(chǎn)生干擾的鄰區(qū)進行降 干擾處理。ICIC通過協(xié)調(diào)管理各個鄰區(qū) 的無線資源，來實現(xiàn)控制小區(qū)間干 擾的目的。除了額外的節(jié)點間的通 信和UE的測量報告，IC1C被認為 主要是一個調(diào)度器的實現(xiàn)問題。 ICIC需要考慮來自多個小區(qū)的信 息（例如資源使用狀態(tài)和業(yè)務負荷 情況）。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)的頻度有靜態(tài)、 半靜態(tài)和動態(tài)三種，協(xié)調(diào)的模式有 主動和被動兩種。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào) 的基礎是分數(shù)頻率復用技術和軟頻 率復用技術

7、。2.3干擾消除干擾消除技術來源于多用戶檢 測技術，可以將干擾小區(qū)的信號解調(diào)、 解碼，然后將來自該小區(qū)的ICI復制 并減去。ICI消除與ICI協(xié)調(diào)相比優(yōu) 勢在于，對小區(qū)邊緣的頻率資源沒有 限制，可以實現(xiàn)小區(qū)邊緣頻譜效率為 1和總頻譜效率為1。但是ICI消除 實現(xiàn)復雜度大，對接收機的處理能力 要求高，只能在預先固定的頻率資源 來做干擾消除，對小區(qū)間的同步要求 高。小區(qū)間干擾消除目標是，在干擾 隨機化之外，進一步抑制干擾。兩種 方法可以考慮：（1）多天線的空間抑制方法；需要UE 多天線的可用性?；诟蓴_檢測/刪除的干擾消除。 一個例子是應用特定交織來使能干 擾消除。ICI消除技術可以顯著改善小區(qū)

8、邊緣的系統(tǒng)性能，但同時也將對OFDM 系統(tǒng)的設計，如資源塊分配、信道估 計、同步、信令帶來額外的問題。2.4各個技術比較干擾隨機化只是白化了干擾，并 沒有真正減少系統(tǒng)的干擾信號，因此 帶來的信噪比改善程度有限，研究結 果表明，單獨應用干擾隨機化并不能 滿足未來通信系統(tǒng)的信噪比要求。干 擾消除技術是通過在用戶端利用處 理增益來進行干擾壓制的一些技術。 干擾消除技術應用復雜度高，要求嚴 格，而且只能消除一些干擾強源，而 實際系統(tǒng)中干擾主要是由很多小的 干擾疊加在一起產(chǎn)生的，因此這項技 術在實際應用中效果很有限。干擾協(xié)調(diào)技術是通過在小區(qū)問合理 分配資源，盡量使相鄰小區(qū)使用的頻 率資源正交，使小區(qū)間干

9、擾減小，這 種技術使用靈活、實現(xiàn)簡單。LTE系統(tǒng)對頻譜效率的要求很 高.由此產(chǎn)生的小區(qū)間干擾問題是影 響系統(tǒng)性能的重要問題。干擾隨機化， 干擾協(xié)調(diào)和干擾消除作為有效的小 區(qū)間干擾抑制技術，將會大大提高LTE系統(tǒng)的性能，特別是提高小區(qū)邊 緣用戶的性能。針對各種場景的特點，選擇合適 的干擾抑制技術，能大幅減少小區(qū)間 干擾，有效地提高系統(tǒng)容量，為用戶 提供更高的速率。3增強型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術eICIC（enhanced Inter-cellinterference Coordination，增強型小區(qū)干擾消除） 技術作為LTE-Advanced系統(tǒng)關鍵技 術之一，能有效地解決異構網(wǎng) （Hetero

10、geneousNetwork，HetNet） 下不同類型基站之間的干擾問題，是 一種能夠顯著提升LTE-A系統(tǒng)吞吐 量和網(wǎng)絡整體效率的技術。3.1 elCIC技術介紹異構網(wǎng)絡中存在的最大問題是 相同網(wǎng)絡覆蓋時，各節(jié)點間的小區(qū)間 同頻干擾問題。因為宏基站的下行發(fā) 射功率較LPN大的多，導致宏基站對 LPN中邊緣用戶的下行接收造成很 大干擾，且宏基站的邊緣大功率終端 在上行會對附近LPN造成很大干擾。 此外，在家庭基站等 CSG（Closed Subscriber Group）場景中，家庭基 站的下行發(fā)射也會對附近的宏基站 用戶造成干擾。因此通過一定的方式 （包括時域、頻域或者空域方法）來 解決上

11、行和下行業(yè)務、控制信息、同 步信號和參考信號之間的干擾將是 更為關鍵的問題。業(yè)務需求的快速發(fā)展使得異構 網(wǎng)絡間使用同頻覆蓋越來越成為一 種趨勢，也導致異構網(wǎng)小區(qū)間的干擾 更為復雜和嚴重，而LTE中采用的傳 統(tǒng) ICIC （Inter-cell interference Coordination，小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)）技 術已不再完全有效。因此，必須考慮 使用其它有效的方式來解決異構網(wǎng) 小區(qū)間的干擾，為此LTE-A引入了 eICIC （enhanced Inter-cell interference Coordination，增強 型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)）技術來抑制這些 干擾（尤其是相鄰小區(qū)間控制信道的 干

12、擾），以便在保證網(wǎng)絡覆蓋的同時， 滿足業(yè)務的QoS需要。eICIC增加入了對時間維度的 考慮，在時域上相鄰小區(qū)的信號針對 某些用戶是正交的，從而避免了干擾 問題。而相比于ICIC技術，eICIC 不只是針對業(yè)務信道間的干擾，也能 有效地降低控制信道間的干擾。也就 是說，eICIC是通過在時域、頻域以 及功率控制的方法，處理業(yè)務和控制 信道的小區(qū)間干擾問題。eICIC 在 時域 中 引入 了 ABS（ Almost Blank Subframe ，幾 乎空白子幀）的概念，來實現(xiàn)時域的 協(xié)調(diào)處理，降低小區(qū)間的干擾程度。 ABS只包含一些必要的信號，包括 PSS/SSS、 PBCH、 CRS、 Pa

13、ging、 SIB1 等信息，且發(fā)射功率比較低。eICIC 通過在干擾小區(qū)中配置ABS，而在被 干擾小區(qū)中使用這些ABS，來為受到 較強干擾的用戶提供業(yè)務，從而避免 了小區(qū)間干擾問題。3.2 ABS （幾乎空白子幀）ABS定義為降低發(fā)射功率、活躍 度的子幀。當宏小區(qū)配置ABS時，宏 小區(qū)不在ABS上傳輸用戶數(shù)據(jù)。為了 與R8/R9 UE后向兼容，小區(qū)特定參 考信號、主同步信號PSS、輔同步信 號SSS、尋呼信道以及物理廣播信道 PBCH需要在ABS上傳輸，但是功率 比正常子幀小，以減少對鄰小區(qū)相同 載波上的數(shù)據(jù)和控制信道的干擾。為了和上行HARQ （ Hybrid Automatic Repe

14、at Request，混合自 動重傳請求）來回時間對齊，TD-LTE 系統(tǒng)ABS比特映射有如下周期：（1）對TD-LTE上下行子幀配置0， 周期是70ms；（2）對TD-LTE上下行子幀配置1 5,周期是20ms；（3）對T D - L T E上下行子幀 配置6，周期是60ms。宏基站分配ABS的規(guī)則如下：（1）不用于傳輸PUSCH確認、 ACK/NACK的下行子幀或特殊子幀可 以任意分配為ABS，以上下行子幀 配置1為例，幀0的子幀0、子幀5 和幀1的子幀0、子幀5可以任意 分配為ABS；（2）用于傳輸PUSCH確認、 ACK/NACK的下行子幀或特殊子幀必 須成對分配為ABS，以上下行子幀

15、 配置1為例，20ms周期內(nèi)有4個上 行HARQ進程，每個進程有2個A子 幀，這2個A子幀必須同時分配為 ABS，即幀0的子幀1和幀1的子幀 1必須同時分配為ABS。3.3 elCIC主要缺陷ABS子幀是針對下行方向（從基 站到終端）的概念。對于頻分雙IFDD LTE系統(tǒng).假定ABS子幀的子幀 號為N，那么.（N+4）時刻就是上行 方向（從終端到基站）的ABS子幀。 對于時分雙_T_TDDLTE系統(tǒng)，上 行方向可能會沒有ABS子幀I例如 兩個下行子幀D對應到同一個上行 子幀u，或一個D加一個特殊子幀S 對應到同一個上行子幀u），或者存 在多個上行方向的ABS子幀（例如 一個D或一個S對應到多個

16、上行子 幀u）。在實現(xiàn)上，的確可以把 PDCCH/PDSCH，PUSCH的發(fā)射功率降 得很低，使得它對微小區(qū)沒有干擾 （或干擾很小），但這不是3GPP R10 版本elCIC的本意。當前elCIC的主要缺陷是：宏 站在ABS子幀上不能調(diào)度UE.小區(qū) 公共信道可能會受到干擾.ABS子 幀上PDCCH之間的干擾難于協(xié)調(diào)等。4發(fā)展趨勢4.1宏站充分利用ABS子幀在FeICIC下.宏站可以在ABS 子幀上調(diào)度UE專用的PDCCH或PDSCH； 因此，一般來說，在這種情況下.宏 站能夠以很低的發(fā)射功率來調(diào)度其 信道條件好的UE，以避免對微站產(chǎn) 生干擾。此時，PDCCH/PDSCH/PUSCH 等信道都能

17、夠以很小的功率來發(fā)射， 但又要使得這些信道能被可靠地解 碼。在FelCIC下.宏站可以在ABS 子幀上調(diào)度UE；因此，相對于elCIC， FelCIC能更為有效地跟CoMP（協(xié)調(diào) 的多點發(fā)射和接收）結合起來使用。由于宏站需要在ABS子幀上降 低發(fā)射功率；因此，一般來說，微站 不能在ABS子幀為宏站的邊緣UE提 供服務。4.2公共信道的干擾規(guī)避在未來的FelCIC中，宏站可以 幫助微站來給小區(qū)發(fā)射公共信 道（PCCH/BCCH/CCCH）。相似地，在ABS子幀上微站也可以幫 助宏站來給小區(qū)發(fā)射公共信道 （PCCH/BCCH/CCCH）。5總結抑制小區(qū)間干擾是一個復雜的 問題，人們對它的研究包含了

18、很多方 面，針對不同的問題也提出了很多不 同的解決辦法，這些辦法有的已經(jīng)比 較成熟，如干擾隨機化、小區(qū)間干擾 協(xié)調(diào)以及干擾消除等。但是隨著技術 的發(fā)展、人們需求的改變，各種微小 區(qū)微微小區(qū)的出現(xiàn)，這些已經(jīng)相對成 熟的技術又暴露出了他們的不足，于 是針對如今的LTE技術各種小區(qū)間 干擾抑制技術又開始蓬勃發(fā)展，如 elCIC、FelCIC等。當然隨著應用的 變化、技術的發(fā)展，這些技術也許也 會逐漸淡出歷史的舞臺，相信更新更 趨于完美的技術將會出現(xiàn)。參考文獻彭佛才，韓翠紅,任震.elCIC及其未來發(fā) 展J.移動通信,2012:7.李美艷.LTE-A系統(tǒng)中的elCIC技術 J.電子世界,2014:2.邵震，曹敏，李一明.LTE的新技術展 望J.電信