干擾控制技術(shù)完善LTE系統(tǒng)

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LTE中采用的諸多新技術(shù)能提高信號(hào)功率,帶來信噪比的提升,但離要求還有較大差距,減少系統(tǒng)的干擾成為未來移動(dòng)通信的研究關(guān)鍵。

OFDMA系統(tǒng)是頻譜利用率接近于1的系統(tǒng),兩小區(qū)的結(jié)合邊緣處的信道頻率可能相同,因而在小區(qū)邊緣處的UE對(duì)鄰小區(qū)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾。如果是TDD系統(tǒng),上、下行時(shí)隙切換點(diǎn)可變而引起的交叉時(shí)隙干擾也會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成比較嚴(yán)重的干擾。因此,LTE系統(tǒng)對(duì)小區(qū)間干擾的控制對(duì)提高系統(tǒng)容量和頻譜效率有重要意義。與CDMA不同,OFDMA無法通過擴(kuò)頻方式消除小區(qū)間的干擾。為了提高頻譜效率,也不能簡單地采用如GSM中復(fù)用因子為3或7的頻率復(fù)用方式。3GPPLTE已經(jīng)提出的小區(qū)間功率控制、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、小區(qū)間干擾隨機(jī)化、小區(qū)間干擾消除、波束成型等小區(qū)間干擾控制的技術(shù),但是帶來的系統(tǒng)和UE的復(fù)雜度也會(huì)相應(yīng)提高。

小區(qū)間功率控制使得在上行鏈路中,小區(qū)內(nèi)功控克服遠(yuǎn)近效應(yīng)的同時(shí),小區(qū)間干擾也得到信令控制。小區(qū)間功控的UE必須同時(shí)接收多個(gè)小區(qū)的功率控制指令。FDDHSUPA中UE可以通過E-AGCH和E-RGCH同時(shí)接收服務(wù)小區(qū)和激活小區(qū)的速率控制信息,以同時(shí)減少小區(qū)內(nèi)干擾和小區(qū)間干擾。FDD的LTE中多小區(qū)功率控制可以通過相應(yīng)的信道控制信息來實(shí)現(xiàn)。而在TDD中UE只能接收服務(wù)小區(qū)的功率控制信息,目前協(xié)議中UE不支持接受鄰小區(qū)控制信息,小區(qū)間功控不易實(shí)現(xiàn)。

小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(ICICoordi-nation)又稱為“軟頻率復(fù)用”,將頻率資源分為若干個(gè)復(fù)用集供位于小區(qū)內(nèi)不同位置的UE使用。小區(qū)中心的用戶采用較低的功率發(fā)射和接收,被分配在頻率復(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,被分配在頻率復(fù)用系數(shù)為N的復(fù)用集。按照資源調(diào)配靈活程度,小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)可分為靜態(tài)協(xié)調(diào)、半靜態(tài)協(xié)調(diào)和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)三種。實(shí)際系統(tǒng)中通常只考慮前兩種。

干擾協(xié)調(diào)的方案與調(diào)度緊密相連,以降低頻譜效率來換取干擾的減小。能否在干擾一定的條件下,盡量增大頻率利用率,同時(shí)如何將調(diào)度與干擾協(xié)調(diào)相結(jié)合也值得進(jìn)一步考慮。

鏈路技術(shù)包括小區(qū)間干擾隨機(jī)化和小區(qū)間干擾消除。干擾隨機(jī)化并不能降低干擾的能量,但能將干擾隨機(jī)化為“白噪聲”。干擾隨機(jī)化的方法包括加擾、交織多址和跳頻等。干擾消除技術(shù)來源于多用戶檢測技術(shù),可以將干擾小區(qū)的信號(hào)解調(diào)、解碼,然后將來自該小區(qū)的ICI還原、減去。這種技術(shù)和迭代接收機(jī)技術(shù)相結(jié)合,獲得顯著的性能增益。

小區(qū)間干擾消除所需的條件比較高,需要資源塊同步。在UE處作干擾消除的復(fù)雜度也需要考慮,并且只能消除一些鄰小區(qū)的強(qiáng)干擾源,而實(shí)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。除以上幾種干擾消除方法,還有類似TD-SCDMA中智能天線的波束成形方法,通過空間方位來消除部分小區(qū)間干擾。

當(dāng)前小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)和鏈路技術(shù)的結(jié)合是研究的熱點(diǎn)。這兩種技術(shù)結(jié)合可以用以下方案:在小區(qū)中心,由于發(fā)射、接收信號(hào)所需功率不高、干擾較小,系統(tǒng)可以配置使用所有的頻率資源,頻率復(fù)用因子為1;在小區(qū)邊緣,系統(tǒng)采用干擾協(xié)調(diào)和干擾消除結(jié)合的方法。由于采用干擾協(xié)調(diào)后系統(tǒng)的頻率復(fù)用因子小于1,每個(gè)用戶所能使用的頻率有限,因此適用于低傳輸速率的用戶;而對(duì)于帶寬需求較大的用戶,采用復(fù)雜度較高的干擾消除技術(shù)對(duì)來自鄰小區(qū)的干擾進(jìn)行檢測并消除,以保證較高的頻率利用率。這樣,小區(qū)整體的頻率利用率和系統(tǒng)性能都得到很大提升。

此外,針對(duì)LCRTDDLTE系統(tǒng)中干擾的特殊性,提出適合TDD系統(tǒng)的干擾控制技術(shù),這對(duì)于國產(chǎn)3G系統(tǒng)TD-SCDMA的持續(xù)演進(jìn)有重大意義。
 

作者:北京郵電大學(xué)無線理論與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室TDD鏈路級(jí)仿真組   來源:通信產(chǎn)業(yè)報(bào)
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