1、LTE第一章、現狀CDMA系統，LTE系統解LTE系統中采用正交頻分復用傳輸技術，各子載波之間是正交的。相對決了小區內部的干擾，但作為代價，LTE系統小區之間皿比CDMA系統更加嚴重。為了降低小區間的干擾，可以采用頻率復用的方法。高的頻率復用系數可以有效地抑制小區間干擾卻大大降低。然而，未來的寬帶移動通信系統對頻譜利用率提出很高的要求提下，如何有效地抑制小區間干擾已成為業界研究的焦點。因此，研究如何抑制間干擾具有十分重要的意義。目前正在研究的LTE系統干擾抑制技術包括小區間干擾隨機皿小區間干擾消除(ICICancellation)和小區間干擾協皿，但頻譜利用率，在保證頻譜利用率的前LTE系統中

2、的小區ICIRandomization)、ICICoordination)。這三種技術都能夠在一定程度上降低小區間的干擾，但干擾協調技術被認為是最有效和可實現性最高的技術，也是目本文將主要給大家介紹了幾種典型的干擾協調技術，并通過經典方前各公司和研究組織研究的焦點。案展示這些技術在現階段的運用。第二章、干擾協調控制原理小區間干擾協調的方法很多，但基本的原理都是對下行資源管理設置一定的限制，以協調多個小區的動作，避免產生嚴重的小區間干擾。這種限制可以是對頻率資源調度的限制，即避免干擾小區使用可能造成干擾的頻率資源，也可以是對某個頻率資源內發射功率的限制，如控制干擾小區在可能造成干擾的頻率資源內的

3、發射功率。這種限制可能是改進接收機的接收載干比(C/I)，從而改進服務小區邊緣的數據率和覆蓋情況。對頻率資源調度的限制，可以看作一種“軟頻率復用”；對發射功率的限制，可以看作一種“部分功率控制”結合小區間實際情況來統一調度頻率與功率資源可以認為是“系統調度控制”。下面將一一介紹這三種基本控制原理。2.1頻率復用2.1.1軟頻率復用如果將干擾協調和傳統頻率復用進行對比，則可以將干擾協調看作一種“分數頻率復用”(FractionalFrequencyReuse)或“軟頻率復用”。干擾協調實際上是通過有限制的頻域調度來實現的。如圖所示，按照常理，eNodeB對小區中心的終端采用較低的功率發射，因此可

4、以認為在這些頻帶上的信號能量能夠較好地被限制在小區內部，而不會對相鄰小區造成明顯干擾。而對小區邊緣的終端，eNodeB需要采用較高的功率發射，因此其信號能量很可能軟頻率復用的原理就是允許小區中心的用eNodeB發射功率較小；而對小區邊緣的用戶只允許它們按照頻率復用規則使用一部分頻率資源，相應頻帶上的2-1所示，可以將整個系統的頻率源分為三段，eNodeB發射功率較大。如圖小區1的邊緣只使用第一段頻率，小區2、4、6的邊緣只使用第二頻率，小區3、5、7的邊緣只使用第三段頻率。這樣就相當于對小區中心采用復用為1的頻率復用，而對小區邊緣采用復用為3的頻率復用，復用系數介于1和3之間，通常是一個分數，

5、因此這種頻率復用方式稱為其結果是整個系統的“分數復用”或“軟復用”圖2-1軟頻率復用方案2.1.2頻率預留在實際的通信系統中，各小區的負載情況以及用戶在小區內的分布情況都是隨時變化的。各小區邊緣用戶可用的頻率資源有限，當小區邊緣負載超過一定限度后，部分邊緣用戶將沒有可用的頻率資源，從而導致邊緣用戶性能急劇惡化。為了解決邊緣用戶性能惡化的問題，我們在做頻譜劃分時。每個小區可用的邊緣頻率可劃分為基本的和預留的兩個部分。在為低邊緣負載小區分配頻率資源塊時，優先分配基本的邊緣頻率資源塊，小區的預留邊緣頻率資源塊基本上都是未使用的。因此，低邊緣負載的小區集合可借用的頻率資源塊數量較多，滿足了高邊緣負載小

6、區對資源塊的需求。此外，該頻率資源塊借用算法具有計算復雜度低，實現簡單的特點。因為低邊緣負載小區只允許將其預留邊緣資源塊借用出去，當計算低邊緣負載小區哪些頻率資源塊可借出時，只需計算預留頻率資源是否空閑即可，從而降低了借用算法的計算復雜度，也很容易于實現。2.2部分功率控制能夠取得與軟頻率復用類似的干擾協調效果的方法是區使用和相鄰小區不同的頻率資源，可以采用全功率發射：如果一個小區使用了和相鄰小區重疊的頻率資源，則必須限制發射功率。傳統的完全功率控制，只是根據每個“部分功率控制”。即如果一個小UE的需要調整發射功率，直到達到一個期望的SINR值。但是從抑制小區間干擾、優化系統整體小區邊緣性能的

7、角度考慮，這樣的策略并不一定適當。因為如果一個UE使用的頻帶和相鄰小區延伸到小區邊界，而對相鄰小區造成嚴重的干擾。戶自由使用所有頻率資源，相應頻帶上的使用的頻帶重合，隨意地提高該頻帶的發射功率很可能是“照頤了局部利益，損害了整體利益”。因此對可能造成小區間干擾的“敏感頻帶”，應該適當降低期望值”，只進行適度的功控。這樣，雖然單個UE的接收SINR可能受到損失，但整體的系統容量卻可以提高。2.3系統調度控制無論采用頻域調度還是功率控制的方式實現小區間干擾協調，都必須基于UE的測量和上報，有可能還需要依賴eNode之間的信息交互。這些也是是否能有效地實現干擾協調的關鍵因素。系統調度控制在通信系統中

8、實現上可以分為集中式和分布式兩種形式。集中式系統調度控制假設通信網絡中存在一種網絡中心設備，它擁有整個網絡的信息。該中心設備根據整個網絡信息，例如所有用戶的信道信息以及用戶間的相互干擾，統籌地進行子載波和功率的分配。然而，LTE系統具有扁平化的網絡結構，網絡中不存在擁有全局信息的中心設備，因此系統中的系統調度控制多采用分布式形式，這也是目前研究的焦點。第三章、干擾協調具體方案根據上述干擾協調基本原理并通過不同的頻譜、功率、調度資源分配方法和其他技術支撐，干擾協調技術可以分為靜態干擾協調、自適應干擾協調和聯合干擾協調。靜態干擾協調是通過軟頻率復用和部分功率控制的組合來進行小區干擾協調，自適應干擾

9、協調是通過預先設計好小區頻譜、功率，然后通過系統算法實時驗證是否合理，并及時作出調整。聯合干擾協調則是通過傳統的干擾協調與分集技術通過多點協作來實現改善邊緣和平均扇區吞吐量的技術。3.1靜態干擾協調方案靜態干擾協調指的是小區用戶可以使用的頻譜資源預先劃分好，再按照一定的調度原則分配給各用戶使用。不同的頻譜劃分與分配方案表現出不同的小區間干擾和系統性能。目前業內運用較廣的是軟頻率復用技術方案。軟頻率復用(SoftFrequencyReuse)是傳統頻率復用(FrequencyReuse)技術的進一步發展。與傳統頻率復用技術不同的是，在軟頻率復1到N之間平滑過渡。用技術當中，一個頻率在一個小區當中

10、不再定義為用或者不用，而是用發射功率門限的方式定義該頻率在多大程度上被使用，系統的等效頻率復用因子可以在3.1.1方案描述軟頻率復用技術方案是根據用戶距離小區基站的距離或用戶信干噪比門限將每個小區內的用戶分為中心用戶和邊緣用戶。SFR方案將3個小區劃分為一個小區簇，簇中每個小區邊緣分配到的頻譜資源數為整個頻譜資源的1/3，從而其頻率復用因子為3，相鄰小區邊緣(2)中心用戶對相鄰小區的干擾較小，從而沒有頻譜資源使用上的限制，可以使用整個頻譜資源。對其干擾較因為小區分配到的頻譜資源始終是不重疊的。由于邊緣用戶到相鄰其它小區的基站較近，大，所以這種頻譜劃分方案的最大優點是降低了相鄰小區邊緣用戶間的同

11、頻干擾。(2)其頻譜劃分與分配如圖3-1所示：(2)(2)圖3-1軟頻率復用方案頻譜劃分為了更好地保證小區邊緣用戶性能并降低中心用戶對相鄰小區的干擾，還對小區用戶的發射功率進行了規定，小區簇中第率/上的發射功率分別為：軟頻率復用方案個小區邊緣用戶和中心用戶時刻/在頻Pi邊(f，t)=PmaxfFi(1)(2)(2)巧中任巧上述兩個公式中，Pmax表示用戶的最大發射功率，a(0,1)。Fi為小區第i個邊緣用戶3-2所示：可用的頻譜資源。方案中各小區在不同頻譜上的發射功率如圖圖3-2軟頻率復用方案各小區在不同頻譜的發射功率鄰小區用戶的干擾，尤其是從發射功率的設置上可以看出，小區中心用戶以較低的功率

12、發射，小區邊緣用戶以較高的功率發射。因為中心用戶離小區基站較近，信道條件好，以較低的發射功率就可以達到一定的性能。此外，中心用戶以較低功率發射，降低了對相對相鄰小區邊緣用戶的干擾。然而，小區邊緣用戶離基站較遠，信道條件差，只有通過較高的發射功率才能保證其性能。3.1.2方案總結軟頻率復用技術方案可以明顯地降低用戶間的干擾，尤其是邊緣用戶間的干擾，從而使得小區邊緣用戶的性能得到了較大幅度的提高。然而，軟頻率復用技術方案方案有兩個顯著的缺點，一是小區邊緣的頻譜利用率較低，限制了小區邊緣的性能。二是小區頻譜資源采用固定的劃分方式，不能夠適應各小區負載的變化，從而難以得到穩定的用戶性能，一定程度上限制

13、了該方案的實際應用。3.2自適應干擾協調方案針對靜態干擾協調因固定的頻譜資源分配而無法適應負載變化的問題。業內提出了動態的自適應干擾協調方案。自適應干擾協調方案能夠根據小區邊緣負載的變化及時地調整頻譜資源的分配，并采用發送功率等級來控制覆蓋率的大小，從而提高對小區負載變化的適應性。3.2.1方案描述自適應干擾協調方案中，有很多種模式，如圖3-3所示舉例了4種固定的模式。如下：模式1頻率復用因子為1。模式2采用軟頻率復用，整個頻段被分成高功率和低功率兩部分，其中較低的功率是較髙功率的1/2。通過部分功率控制減少系統內干擾，提高系統性能和效率。模式3和2比較相似，也是采用軟頻率復用，整個頻段被分成

14、高功率和低功率兩部分，其中較低的功率是較高功率的1/4。4.模式4頻率復用因子為1/3。在局部形成一個復用因子為1/3軟頻率復用方案，降低干擾，從而保障用戶的業務需求。ModelMode：ModelPirnrPwnrP6wdfFraqwpiyFnquwKyFwiuiMyFtwquafKji圖3-3ODDFFR模式自適應干擾協調方案基站可以使用設定好的算法標準來決定是否切換至更高級的模式。的過程，可以認為包括以下幾個步驟：1每個基站由模式1開始，通過UE上報的反饋信息來跟蹤覆蓋問題。2.如果基站處于模式1，檢測到問題（比如小區內等待接收數據的用戶個數超過了一定門限），那么基站切換到模式2并且發送

15、一個信息給相鄰節點表中的成員，令其使用至少模式2。如果某個鄰居已經使用模式2或者更高的等級，那么不需要進行切換。3動態建立相鄰基站表。為了簡化基站間的信息交互，本章的仿真只完成相鄰的三個小區之間的協作，可以省略這一步，默認該表中存儲地理位置上相鄰的兩個小區。4基站轉換為另一種模式，同時發送一個確認信號給請求的基站，并將新模式信息發給表中鄰居。5若基站處于模式2（或更高的模式）檢測到不再存在覆蓋問題（比如，用戶信號強度高于運行在該高級別模式所需要的強度），基站發送信息給它的鄰居說明它更傾向的模式。若它的鄰居要求的模式都是小于或等于該模式，那么它能降低至該低級模式。6每個模式的覆蓋率逐漸增加，頻譜

16、利用率逐漸減小。7各種FFR模式中，較低的功率分配給靠近小區中心的用戶，較高的功率可以分配給小區中心或邊緣的用戶。3.2.2方案總結自適應干擾協調方案的宗旨就是為了滿足系統業務的需求，制定合適的準則，實時地在不同模式間進行切換。令系統在每過相同的一段時間檢測一次，決定是否切換模式，系統的初始模式默認為1，然后在系統檢測中根據實際需求切換到合適的模式上。在實際運用中，可以根據業務需求，改變切換準則，使系統運行的模式更好地適應當前的需求。從而提高系統效率。3.3聯合干擾協調方案在對LTE抗干擾的各項新技術的研究中，多點協作作為一種能有效改善邊緣和平均扇區吞吐量的技術受到廣泛關注。多點協作可以分為兩

17、類：協調調度波束成形(CBF)和聯合傳輸(JP)。其中CBF指的是基站之間通過對移動臺(UE)的聯合調度或者波束成形來減小小區間的共道干擾；而JP指的是多個基站間通過相干或者非相干的預編碼方式同時給相同的用戶發射數據，這樣在減小小區間共道干擾的同時還能夠提供額外的分集或者復用增益。作為JP的一種最常見的實現方式，宏分集技術具有復雜度低，開銷小等特點。因此，在軟頻率復用的基礎上，通過干擾協調技術和宏分集技術的聯合應用對減小系統內干擾有顯著的作用。3.3.1宏分基本概念在移動環境中，通過不同途徑所接收到的多個信號衰落情況是不同的，衰落是獨立的。設其中某一接收信號分量的強度低于檢測門限的概率為P,則

18、所有M個信號分量的強度都低于檢測門限的概率遠遠低于P。綜合利用各信號分量，就有可能明顯地改善接收信號的質量，這是分集技術的基本思想。移動無線信號的衰落包括了兩個方面：一個來自因地形地物造成的陰影衰落，它使接收信號平均功率在一個比較長的空間或時間內發生波動，這是一種宏觀的信號衰落；而多徑傳播使得信號在一個短距離或短時間內信號強度發生急劇的變化(信號平均功率不變)，這是一種微觀衰落。針對這兩種不同的衰落，常用的分集技術可以分為宏分集和微分集。宏分集技術就是移動臺可以同時與多個基站進行連接，且認為每個連接具有不同的陰影衰落特性。將在每個連接中獲得的信息進行合并，在某種程度上可以降低陰影衰落帶來的影響

19、。宏分集增益意味著移動臺只需從每個基站接收較少的功率即可恢復數據，而對于只與一個基站進行通信的情況，移動臺需要接收更多的功率。CellE(b)宏分集(a)傳竦轉輸圖3-4兩種傳輸方式上圖3-4以兩個基站為例，分別描述了未進行協作通信的傳統傳輸和進行宏分集的聯合傳輸兩種不同的傳輸方式。其中，未進行協作通信的傳統傳輸模式如圖34(a)所示，Cello給用戶UE發射信號so。同時相鄰小區Cell在相同的時頻信道上給UE發射信號Sl,那么UE接收到的數據既包含了Cell。的有用數據，又包含了Cell1的干擾信息，假設Cell。與Cell到UEC的信道分別用ho和h表示，則UE最終接收到信號可以表示為：

20、r=sh+sh+n001131其中第一項s0h0為有用的數據信號，第二項s為來自Cell的共道干擾，第三項為高斯白噪聲。進行宏分集的聯合傳輸方式如圖34(b)所示，在該方式下，服務小區Cell0與協作小區Cel在同一個時頻信道上給相同的用戶UE。發送相同的數據s0,仍然假設Cell。與Cell到UE。的信道分別用ho和h，則UEQ接收到的最終數據為：r=soho+sohi+n32由式32可以看出，該傳輸方式可以獲得相應的分集增益，適用于信道條件不佳的小區邊緣用戶，以提高小區的邊緣吞吐量和小區覆蓋率。該方式的缺點是需要給宏分集預留部分頻譜資源，由此降低了小區的平均頻譜利用率。宏分集所設置的基站數

21、可以不止一個，視需要而定。LTE中將一個基站所在的小區劃分為三個獨立的扇區，使用定向天線發射信號，并且引入多點協作和聯合傳輸的概念。聯合傳輸指的是多個基站間通過相干或者非相干的預編碼方式同時給相同的用戶發射數據，這樣在減小小區間共道干擾的同時還能夠提供額外的分集或者復用增益。聯合傳輸技術的實現一般需要協作的節點之間共享數據，并且對發射機的同步發射提出了很高的要求，由此將帶來設備復雜度提升和信令開銷的增加。而宏分集技術作為聯合傳輸的一種實現方式，它既不需要用戶之間共享信道信息，也不需要節點之間集中進行預編碼，相對較低的實現復雜性與系統幵銷讓該技術廣泛應用。3.3.2合作集的劃分LTE標準中提出了

22、基站間協作和基站內協作兩個概念，可以用下圖來表示。三個相鄰小區用Node-BI、Node-B2和Node-B3來表示。每個小區劃分為三個扇區，分別為NB11，NB12,NB13、NB21,NB22，NB23和NB31，NB32,NB33。如圖3-5(a)所示，選擇NB13，NB21,NB32作為一個合作集，由于聯合傳輸是在相鄰基站間進行，因此稱為基站間協作。圖3-5(b)中選擇NB21，NB22，NB23作為合作集，由于聯合傳輸是在一個基站內進行，因此稱為基站內協作。3.3.3基于軟頻率復用的宏分集方案本章在進行軟頻率復用的基礎上，對兩種宏分集方案進行研究。3.3.3.1固定的宏分集方案與服R

23、B數為M,固定分配m個給RB3、RB4分配給NB21用戶；固定的宏分集方案中，合作集內除了服務扇區的另外兩個扇區同時作為協作扇區，務扇區共同進行三個節點宏分集傳輸。該方案中RB的分配如圖36所示，合作集內每個扇區總的宏分集使用。圖中假設m=6,其中RBI、RB2分配給NB13用戶：RB5、RB6分配給NB32用戶。剩余M-m個RB各扇區內傳統傳輸方式使用。UE以圖3-5Da)基站間協作為例說明采用該方案時NB13內用戶UE選擇傳輸方式的步驟：根據UE與基站的距離確定它屬于中心或邊緣用戶，計算采用軟頻率復用方案時的SINRSINRh斷是否成立(SINRth設定的閾值)。判斷NB13中RB1或RB

24、2是否沒有被占用。3.若同時滿足上述兩個條件，則已經被占用，RB2空閑，三個扇區同時將軟頻率復用方案給RB2分配功率：NB21、NB32與NB13進行宏分集傳輸。假設此時RB1RB2分配給UE。若UE為邊緣用戶，各個扇區按照NB13中RB2以邊緣發射功率發射，NB21和NB32中RB2以中心發射功率發射；同理可得UE為中心用戶時各扇區RB2的發射功率。4若不能同時滿足條件(1)和(2),UE采用傳統傳輸方式，進行軟頻率復用。圖3-6固定的宏分集方案RB分配上圖36固定的宏分集方案中，若UE0滿足宏分集傳輸的條件，且主要受到的共道干擾，NB32對它千擾不大時，三個扇區同時進行宏分集，不明顯。NB

25、21對它NB32對UE的分集增益并3.3.3.2自適應宏分集方案為了更充分地利用頻譜資源，自適應的宏分集方案中根據用戶受干擾情況，在合作集內除了服務扇區外另選一個或兩個協作扇區進行宏分集傳輸。如下圖3-7所示，合作集內每個扇區給宏分集和傳統傳輸分配的RB與上節相同。以圖3-5(a)基站間協作為例說明采用該方案時NB13內用戶UE選擇傳輸方式的步騍：UE0與基站的距離確定它屬于中心或邊緣用戶，計算軟頻率復用方案中根據SINR,判斷SINRSINRh否成立。判斷NB13中RB1或RB2是否沒有被占用。3.若同時滿足條件和(2),且IINB21-IINB321分集傳輸，其中NB21和NB32分別表示軟頻率復用方案中/*,為設定的閾值。假設此時RB1空閑，三個扇區同時將方案中心和邊緣發射功率的配置，各個扇區分別給4.若同時滿足條件(1)和(2),且IINB21-INB13進行宏分集傳輸被占用，RB2空閑，,若INB21RB2分配給NB21與根據軟頻率復用方案中心和邊緣發射功率的配置，各個扇區分別給5.若不能同時滿足條件(1)和UE0的葉則NB21、NB32與NB13進行宏NB21和NB32對UE0的共道干擾，分配給UE。根據軟頻率復用RB1RB1分配功率。IDINB32thr,則選擇干擾較大的扇區與