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(普通問題)
小區(qū)間干擾消除都有哪些手段，請列舉并做簡單闡述
提問者: 更多
小區(qū)
干擾
小區(qū)間干擾消除
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問題答案
( 3 )
upshifting技術(shù)
回答者：
changvictor
回答時間：2013-06-13 11:37
9
6
小區(qū)間干擾消除的原理，是對干擾小區(qū)的干擾信號進行某種程度的解調(diào)甚至解碼，然后利用接收機的處理增益從接收信號中消除干擾信號分量。在LTE早期研究中，考慮過兩種干擾消除方法。
(1)基于多天線接收終端的空間干擾壓制技術(shù)
這種技術(shù)又稱為干擾抑制合并(Interference Reiection Combining，IRC)接收技術(shù)。它不依賴任何額外的發(fā)射端配置，只是利用從兩個相鄰小區(qū)到UE的空間信道差異區(qū)分服務小區(qū)和干擾小區(qū)的信號。理論 上說，配置雙接收天線的LIE應可以分辨兩個空間信道。這項技術(shù)雖然不需要對發(fā)射端做任何額外的標準化工作，但不依賴任何額外的信號區(qū)分手段(如頻分、碼 分、交織器分)，而僅依靠空分(Space Division)手段，很難取得滿意的干擾消除效果。而且這項技術(shù)是接收機實現(xiàn)技術(shù)，并不需要進行標準化。
(2)基于干擾重構(gòu)/減去的干擾消除技術(shù)
這種技術(shù)是通過將干擾信號解調(diào)/解碼后，對該干擾信號進行重構(gòu)(Reconstruction)，然后從接收信號中 減去。如果能將干擾信號分量準確減去，剩下的就是有用信號和噪聲。這無疑是一種更為有效的干擾消除技術(shù)，當然由于需要完全解調(diào)甚至解碼干擾信號，因此也對 系統(tǒng)的設計如資源塊分配、信道估計、同步、信令等提出了更高要求或帶來了更多限制。在LTE中得到深入研究的干擾消除技術(shù)主要是基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)。
IDMA技術(shù)的核心，正如上面指出的，是在不同小區(qū)使用不同的偽隨機信道交織器。當IDMA作為一種干擾隨機化的手段時，其效果與小區(qū)間加擾并無明顯差異。IDMA技術(shù)的優(yōu)勢在于可以通過迭代干擾消除獲得更佳的干擾抑制性能。文獻說明了IDMA系統(tǒng)可以通過迭代干擾消除獲得顯著的性能增益，但小區(qū)加擾的系統(tǒng)卻無法通過迭代干擾消除獲得明顯的性能增益。正如文獻中指出的，基于小區(qū)加擾系統(tǒng)的迭代接收機會發(fā)生導致“錯誤擴散”的“正反饋”現(xiàn)象，而IDMA系統(tǒng)卻可以有效地防止這種有害現(xiàn)象。在文獻中，仿真結(jié)果說明基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)可以使小區(qū)邊緣吞吐量(即5%CDF吞吐量)獲得50%的性能增益：在小區(qū)平均吞吐量方面，也有5%的性能增益。
雖然基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)可以獲得明顯的小區(qū)邊緣性能增益，但正如文獻指出的，這種技術(shù)也對LTE系統(tǒng)的其他方面提出了更高的要求或造成了更多的限制。主要包括以下幾方面。
①資源分配方面的限制。為了能有效地解調(diào)、解碼干擾小區(qū)的信號，要求在每個干擾消除的周期內(nèi)，干擾小區(qū)和被干擾小區(qū)在重疊的頻譜上發(fā)送給各自的終端的信號必須包含且僅包含一個完整的信道編碼塊。
三種資源塊分配的情況。第一種情況下，干擾小區(qū)中的一個編碼塊和被干擾小區(qū)的一個編碼塊正好重疊，此時ICI干擾消 除是簡單的“雙用戶檢測”。在第二種情況下，被干擾小區(qū)中的一個編碼塊和干擾小區(qū)的兩個編碼塊重疊，此時雖然仍可以進行ICI干擾消除，但必須要進行相對 復雜的“三用戶檢測”。在第三種情況下，被干擾小區(qū)中的一個編碼塊只對應于干擾小區(qū)的一個不完全的編碼塊，此時由于干擾信號無法被正確解碼，因此無法采用 ICI消除
如何保證支持低復雜度的ICI消除的資源塊分配情形呢?基于兩種情形來考慮這個問題：有小區(qū)間信令的支持和無小區(qū)間 信令的支持。如果有小區(qū)間信令的支持，則相鄰小區(qū)可以通過相互協(xié)商確定一種相同的資源塊分配方案。但是這種協(xié)商可能相當復雜，而且基站之間很難實現(xiàn)頻繁的 直接信令交互，即使能夠?qū)崿F(xiàn)，也會大大增加系統(tǒng)的處理延時和復雜度。
②信號格式獲得方面的限制。由于迭代干擾消除需要完整的解調(diào)/解碼干擾信號，這就要求接收機獲得干擾信號的完全信息，包括信道信息、資源調(diào)度信息和信號格式(如調(diào)制方式和信道碼率)。 這些信息通常只會在本小區(qū)的控制信令中廣播，不會向相鄰小區(qū)發(fā)送。相對而言，信道估計所需的導頻格式較易獲得，因為每個小區(qū)的導頻圖案和序列是和該小區(qū)的 Cell ID一一對應的，可以通過在小區(qū)搜索/重選過程中獲得的相鄰小區(qū)ID列表得知相鄰小區(qū)使用的導頻格式。不過，即使獲得了相鄰小區(qū)的導頻信息，對相鄰小區(qū)信 道進行準確信道的估計也是困難的，因為即使LTE系統(tǒng)的小區(qū)間導頻設計近似于正交，也是為保證本小區(qū)信道估計的準確性而設計的，但是干擾小區(qū)的導頻的接收 功率會明顯小于本小區(qū)，信道估計質(zhì)量是否能保證干擾信號的準確解調(diào)值得懷疑。
調(diào)度信息和信號格式則更難獲取。一種可能是通過網(wǎng)絡將干擾小區(qū)的相關(guān)信息傳送到本小區(qū)的eNode B，再通過本小區(qū)的控制信道下發(fā)，但這種方法不僅會造成eNode B之間的大量信息交互(很可能超出了基站之間X2接口的能力)，也會使本小區(qū)內(nèi)空中接口的控制信令開銷大大增加。如果不通過本小區(qū)的eNode B轉(zhuǎn)發(fā)，就需要UE具備直接解調(diào)相鄰小區(qū)控制信道的能力。同樣，LTE控制信道的設計雖然具有抗小區(qū)間干擾的能力，但并不意味著干擾小區(qū)的控制信道也能保 證正確解調(diào)。
③對小區(qū)間同步的要求。迭代干擾消除需要本小區(qū)和干擾小區(qū)的接收信號保持符號級同步和時隙級同步(Inter-eNode B Synchronization)。原則上，LTE標準應支持小區(qū)間異步系統(tǒng)，因此迭代干 擾消除也對系統(tǒng)的同步提出了更高要求。當然，由于同步系統(tǒng)顯而易見的性能優(yōu)勢，尤其是可以有效支持MBMS系統(tǒng)的SFN多小區(qū)合并，LTE系統(tǒng)在實際部署 中可能會主要考慮同步場景。但是，即使是同步系統(tǒng)，由于UE距離兩個eNode B的距離存在差異，傳播延遲造成接收信號失步始終是存在的。當這種失步的影響超出了CP可以解決的范圍時，就會引入額外的干擾。文獻認為這種干擾相對小區(qū) 間干擾造成的額外性能下降是輕微的，但它仍然是一個令人擔心的問題。
④接收機復雜度。迭代干擾消除雖然已經(jīng)在學術(shù)界研究了很長時間，但產(chǎn)業(yè)界對這種算法的復雜度仍存在普遍擔憂。隨著迭代次數(shù)的增加，接收機的處理復雜度和時間復雜度可能成倍增加，可能提高終端的成本，并帶來額外的處理延遲。為了盡量控制復雜度，基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)可能需要將消除的范圍控制在只消除最強的一個干擾小區(qū)，忽略其他次強的干擾源。在多個干擾源強度近似的情況下，殘余干擾過大。
⑤交織器設計。IDMA需要采用偽隨機生成方法生成交織器，以滿足對多個信道交織器的需求。這將改變3GPP傳統(tǒng)的信道交織器設計，隨機交織器的性能和設計方法都需要重新研究。
出于上述對基于IDMA的干擾消除技術(shù)存在問題的擔心，LTE最終沒有采用這種技術(shù)，而僅作為一種干擾隨機化技術(shù)，IDMA無法體現(xiàn)出相對小區(qū)加擾技術(shù)的優(yōu)勢。因此，LTE仍沿用傳統(tǒng)的、為3GPP熟知的小區(qū)加擾方法作為基本的小區(qū)區(qū)分手段。
綜上所述，LTE除了考慮采用IRC接收這種不需要標準化的技術(shù)以獲取基本的干擾消除效果以外，并未采用更先進的小 區(qū)間干擾消除技術(shù)，而主要依靠小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)提高小區(qū)邊緣性能。但是干擾協(xié)調(diào)技術(shù)在實際部署中還是受到諸多限制。因此，未來在LTE進一步演進時，小 區(qū)間干擾消除技術(shù)仍是值得進一步考慮的技術(shù)。
(1)基于多天線接收終端的空間干擾壓制技術(shù)
這種技術(shù)又稱為干擾抑制合并(Interference Reiection Combining，IRC)接收技術(shù)。它不依賴任何額外的發(fā)射端配置，只是利用從兩個相鄰小區(qū)到UE的空間信道差異區(qū)分服務小區(qū)和干擾小區(qū)的信號。理論 上說，配置雙接收天線的LIE應可以分辨兩個空間信道。這項技術(shù)雖然不需要對發(fā)射端做任何額外的標準化工作，但不依賴任何額外的信號區(qū)分手段(如頻分、碼 分、交織器分)，而僅依靠空分(Space Division)手段，很難取得滿意的干擾消除效果。而且這項技術(shù)是接收機實現(xiàn)技術(shù)，并不需要進行標準化。
(2)基于干擾重構(gòu)/減去的干擾消除技術(shù)
這種技術(shù)是通過將干擾信號解調(diào)/解碼后，對該干擾信號進行重構(gòu)(Reconstruction)，然后從接收信號中 減去。如果能將干擾信號分量準確減去，剩下的就是有用信號和噪聲。這無疑是一種更為有效的干擾消除技術(shù)，當然由于需要完全解調(diào)甚至解碼干擾信號，因此也對 系統(tǒng)的設計如資源塊分配、信道估計、同步、信令等提出了更高要求或帶來了更多限制。在LTE中得到深入研究的干擾消除技術(shù)主要是基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)。
IDMA技術(shù)的核心，正如上面指出的，是在不同小區(qū)使用不同的偽隨機信道交織器。當IDMA作為一種干擾隨機化的手段時，其效果與小區(qū)間加擾并無明顯差異。IDMA技術(shù)的優(yōu)勢在于可以通過迭代干擾消除獲得更佳的干擾抑制性能。文獻說明了IDMA系統(tǒng)可以通過迭代干擾消除獲得顯著的性能增益，但小區(qū)加擾的系統(tǒng)卻無法通過迭代干擾消除獲得明顯的性能增益。正如文獻中指出的，基于小區(qū)加擾系統(tǒng)的迭代接收機會發(fā)生導致“錯誤擴散”的“正反饋”現(xiàn)象，而IDMA系統(tǒng)卻可以有效地防止這種有害現(xiàn)象。在文獻中，仿真結(jié)果說明基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)可以使小區(qū)邊緣吞吐量(即5%CDF吞吐量)獲得50%的性能增益：在小區(qū)平均吞吐量方面，也有5%的性能增益。
雖然基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)可以獲得明顯的小區(qū)邊緣性能增益，但正如文獻指出的，這種技術(shù)也對LTE系統(tǒng)的其他方面提出了更高的要求或造成了更多的限制。主要包括以下幾方面。
①資源分配方面的限制。為了能有效地解調(diào)、解碼干擾小區(qū)的信號，要求在每個干擾消除的周期內(nèi)，干擾小區(qū)和被干擾小區(qū)在重疊的頻譜上發(fā)送給各自的終端的信號必須包含且僅包含一個完整的信道編碼塊。
三種資源塊分配的情況。第一種情況下，干擾小區(qū)中的一個編碼塊和被干擾小區(qū)的一個編碼塊正好重疊，此時ICI干擾消 除是簡單的“雙用戶檢測”。在第二種情況下，被干擾小區(qū)中的一個編碼塊和干擾小區(qū)的兩個編碼塊重疊，此時雖然仍可以進行ICI干擾消除，但必須要進行相對 復雜的“三用戶檢測”。在第三種情況下，被干擾小區(qū)中的一個編碼塊只對應于干擾小區(qū)的一個不完全的編碼塊，此時由于干擾信號無法被正確解碼，因此無法采用 ICI消除
如何保證支持低復雜度的ICI消除的資源塊分配情形呢?基于兩種情形來考慮這個問題：有小區(qū)間信令的支持和無小區(qū)間 信令的支持。如果有小區(qū)間信令的支持，則相鄰小區(qū)可以通過相互協(xié)商確定一種相同的資源塊分配方案。但是這種協(xié)商可能相當復雜，而且基站之間很難實現(xiàn)頻繁的 直接信令交互，即使能夠?qū)崿F(xiàn)，也會大大增加系統(tǒng)的處理延時和復雜度。
②信號格式獲得方面的限制。由于迭代干擾消除需要完整的解調(diào)/解碼干擾信號，這就要求接收機獲得干擾信號的完全信息，包括信道信息、資源調(diào)度信息和信號格式(如調(diào)制方式和信道碼率)。 這些信息通常只會在本小區(qū)的控制信令中廣播，不會向相鄰小區(qū)發(fā)送。相對而言，信道估計所需的導頻格式較易獲得，因為每個小區(qū)的導頻圖案和序列是和該小區(qū)的 Cell ID一一對應的，可以通過在小區(qū)搜索/重選過程中獲得的相鄰小區(qū)ID列表得知相鄰小區(qū)使用的導頻格式。不過，即使獲得了相鄰小區(qū)的導頻信息，對相鄰小區(qū)信 道進行準確信道的估計也是困難的，因為即使LTE系統(tǒng)的小區(qū)間導頻設計近似于正交，也是為保證本小區(qū)信道估計的準確性而設計的，但是干擾小區(qū)的導頻的接收 功率會明顯小于本小區(qū)，信道估計質(zhì)量是否能保證干擾信號的準確解調(diào)值得懷疑。
調(diào)度信息和信號格式則更難獲取。一種可能是通過網(wǎng)絡將干擾小區(qū)的相關(guān)信息傳送到本小區(qū)的eNode B，再通過本小區(qū)的控制信道下發(fā)，但這種方法不僅會造成eNode B之間的大量信息交互(很可能超出了基站之間X2接口的能力)，也會使本小區(qū)內(nèi)空中接口的控制信令開銷大大增加。如果不通過本小區(qū)的eNode B轉(zhuǎn)發(fā)，就需要UE具備直接解調(diào)相鄰小區(qū)控制信道的能力。同樣，LTE控制信道的設計雖然具有抗小區(qū)間干擾的能力，但并不意味著干擾小區(qū)的控制信道也能保 證正確解調(diào)。
③對小區(qū)間同步的要求。迭代干擾消除需要本小區(qū)和干擾小區(qū)的接收信號保持符號級同步和時隙級同步(Inter-eNode B Synchronization)。原則上，LTE標準應支持小區(qū)間異步系統(tǒng)，因此迭代干 擾消除也對系統(tǒng)的同步提出了更高要求。當然，由于同步系統(tǒng)顯而易見的性能優(yōu)勢，尤其是可以有效支持MBMS系統(tǒng)的SFN多小區(qū)合并，LTE系統(tǒng)在實際部署 中可能會主要考慮同步場景。但是，即使是同步系統(tǒng)，由于UE距離兩個eNode B的距離存在差異，傳播延遲造成接收信號失步始終是存在的。當這種失步的影響超出了CP可以解決的范圍時，就會引入額外的干擾。文獻認為這種干擾相對小區(qū) 間干擾造成的額外性能下降是輕微的，但它仍然是一個令人擔心的問題。
④接收機復雜度。迭代干擾消除雖然已經(jīng)在學術(shù)界研究了很長時間，但產(chǎn)業(yè)界對這種算法的復雜度仍存在普遍擔憂。隨著迭代次數(shù)的增加，接收機的處理復雜度和時間復雜度可能成倍增加，可能提高終端的成本，并帶來額外的處理延遲。為了盡量控制復雜度，基于IDMA的迭代干擾消除技術(shù)可能需要將消除的范圍控制在只消除最強的一個干擾小區(qū)，忽略其他次強的干擾源。在多個干擾源強度近似的情況下，殘余干擾過大。
⑤交織器設計。IDMA需要采用偽隨機生成方法生成交織器，以滿足對多個信道交織器的需求。這將改變3GPP傳統(tǒng)的信道交織器設計，隨機交織器的性能和設計方法都需要重新研究。
出于上述對基于IDMA的干擾消除技術(shù)存在問題的擔心，LTE最終沒有采用這種技術(shù)，而僅作為一種干擾隨機化技術(shù)，IDMA無法體現(xiàn)出相對小區(qū)加擾技術(shù)的優(yōu)勢。因此，LTE仍沿用傳統(tǒng)的、為3GPP熟知的小區(qū)加擾方法作為基本的小區(qū)區(qū)分手段。
綜上所述，LTE除了考慮采用IRC接收這種不需要標準化的技術(shù)以獲取基本的干擾消除效果以外，并未采用更先進的小 區(qū)間干擾消除技術(shù)，而主要依靠小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)提高小區(qū)邊緣性能。但是干擾協(xié)調(diào)技術(shù)在實際部署中還是受到諸多限制。因此，未來在LTE進一步演進時，小 區(qū)間干擾消除技術(shù)仍是值得進一步考慮的技術(shù)。
回答者：
OscarDon
回答時間：2013-06-13 12:28
6
5
1.UPshifting技術(shù)，2.干擾抑制技術(shù)，3.干擾重構(gòu)技術(shù)
回答者：
臻于戰(zhàn)秦瓊
回答時間：2013-06-16 19:35
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