3GPP LTE小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方案研究

1 引 言

隨著HSDPA和HSUPA等技術(shù)的發(fā)展，3GPP無(wú)線接人技術(shù)在今后幾年內(nèi)將會(huì)具有非常高的競(jìng)爭(zhēng)力。但是為了保證3GPP在今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，比如今后10年以上具有競(jìng)爭(zhēng)性，則必須考慮3GPP無(wú)線接入技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)。在3GPP TR25.814中指出，3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)的主要內(nèi)容包括縮短傳輸延遲，提高用戶數(shù)據(jù)率，提高系統(tǒng)容量和覆蓋，減少運(yùn)營(yíng)商的成本等。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，無(wú)線接入技術(shù)和接入網(wǎng)絡(luò)最重要的性能指標(biāo)是頻譜利用率和業(yè)務(wù)QoS保障。為了達(dá)到高的頻譜效率，在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)要盡可能使頻率復(fù)用因子接近1。為了提供令人滿意的服務(wù)，需要保證用戶，特別是小區(qū)邊緣用戶的QoS。對(duì)于采用OFDM技術(shù)的LTE系統(tǒng)，由于其物理層技術(shù)自身沒(méi)有小區(qū)間干擾抑制的機(jī)制，如果采用頻率復(fù)用因子為1，會(huì)導(dǎo)致小區(qū)間的干擾水平增大，特別是位于小區(qū)邊緣用戶的性能會(huì)受到極大損失。為提高小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率，提高系統(tǒng)的頻譜利用率，必須有效減輕小區(qū)間干擾。

目前，3GPP內(nèi)討論的減輕小區(qū)間干擾的方式分為3類：小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)／躲避；小區(qū)間干擾隨機(jī)化；小區(qū)間干擾刪除。除此之外，在基站使用波束成型天線是一個(gè)通用的減輕小區(qū)間干擾的方式。本文重點(diǎn)討論小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)／躲避方式。

2 干擾協(xié)調(diào)／躲避方案

總體來(lái)說(shuō)，干擾協(xié)調(diào)／躲避是通過(guò)小區(qū)間的協(xié)調(diào)對(duì)一個(gè)小區(qū)的可用資源進(jìn)行某種限制，以提高鄰小區(qū)在這些資源上的SIR、小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率和覆蓋。資源包括時(shí)域和頻域資源以及發(fā)射功率。在頻域上限制資源的使用，使得頻率復(fù)用系數(shù)大于1。

小區(qū)間的協(xié)調(diào)包括靜態(tài)／準(zhǔn)靜態(tài)協(xié)調(diào)和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)方式指資源限制的協(xié)商和實(shí)施在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)完成，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的時(shí)期可以調(diào)整，但調(diào)整的頻率較慢，大于一個(gè)業(yè)務(wù)會(huì)話的持續(xù)時(shí)間。比較典型的靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)方式是華為、西門子等公司提出的軟頻率復(fù)用方案。在靜態(tài)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、UE測(cè)量情況等因素調(diào)整資源限制的模式，形成準(zhǔn)靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)方式，如LGE，TI，Alcatel，Qualcomm等公司的提案。

動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)方式指資源限制的協(xié)商在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)時(shí)期動(dòng)態(tài)調(diào)整，調(diào)整的時(shí)間尺度為幾個(gè)到幾十個(gè)TTI，遠(yuǎn)小于一個(gè)業(yè)務(wù)會(huì)話的持續(xù)時(shí)間。比較典型的動(dòng)態(tài)干擾協(xié)調(diào)方式是Nortel、Lucent公司的方案，LGE、Alcatel、TI、Qualcomm等公司也都有相應(yīng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)提案。

2.1 靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)

靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)方案使用軟頻率復(fù)用因子，即頻率復(fù)用因子是可變的。小區(qū)中心的頻率復(fù)用因子為1，小區(qū)邊緣的頻率復(fù)用因子為3。如圖1所示。

小區(qū)中心所用的子頻帶用較小的發(fā)射功率，設(shè)為Pintra。小區(qū)邊緣所用的子頻帶用較大的發(fā)射功率，設(shè)為Pedge。定義Power Radio=Pintra／Pedge。當(dāng)Power Radio=0時(shí)，相當(dāng)于頻率復(fù)用因子為3的小區(qū)復(fù)用；當(dāng)Power Radio=1時(shí)，相當(dāng)于頻率復(fù)用因子為1的小區(qū)復(fù)用；Power Radio的大小可以基于業(yè)務(wù)分布的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，隨著Power Radio的減少，CEU的數(shù)量增多，CCU的數(shù)量減少。

這種干擾協(xié)調(diào)方式還可以進(jìn)一步演化為半靜態(tài)的。首先為每個(gè)小區(qū)的所有扇區(qū)預(yù)留相同的子頻帶，然后根據(jù)業(yè)務(wù)分布，動(dòng)態(tài)調(diào)整頻率的分配，使邊緣的子頻帶比例隨業(yè)務(wù)分布的變化而變化。半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)需要Node B與RNC之間的信令交互，交互步驟如下：

(1) 每個(gè)Node B通過(guò)信令告訴RNC其小區(qū)邊緣的業(yè)務(wù)量。

(2) RNC根據(jù)各小區(qū)的業(yè)務(wù)量大小按比例分配相應(yīng)的頻帶給各小區(qū)。

(3) 若結(jié)合時(shí)域調(diào)度使用，則RNC同時(shí)通知各小區(qū)預(yù)留時(shí)隙的分配。