3GPP LTE小区间干扰协调方案研究

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1 引 言

随着HSDPA和HSUPA等技术的发展,3GPP无线接人技术在今后几年内将会具有非常高的竞争力。但是为了保证3GPP在今后很长的一段时间内,比如今后10年以上具有竞争性,则必须考虑3GPP无线接入技术的长期演进(Long Term Evolution,LTE)。在3GPP TR25.814中指出,3GPP长期演进的主要内容包括缩短传输延迟,提高用户数据率,提高系统容量和覆盖,减少运营商的成本等。

对于运营商来说,无线接入技术和接入网络最重要的性能指标是频谱利用率和业务QoS保障。为了达到高的频谱效率,在部署网络时要尽可能使频率复用因子接近1。为了提供令人满意的服务,需要保证用户,特别是小区边缘用户的QoS。对于采用OFDM技术的LTE系统,由于其物理层技术自身没有小区间干扰抑制的机制,如果采用频率复用因子为1,会导致小区间的干扰水平增大,特别是位于小区边缘用户的性能会受到极大损失。为提高小区边缘的数据速率,提高系统的频谱利用率,必须有效减轻小区间干扰。

目前,3GPP内讨论的减轻小区间干扰的方式分为3类:小区间干扰协调/躲避;小区间干扰随机化;小区间干扰删除。除此之外,在基站使用波束成型天线是一个通用的减轻小区间干扰的方式。本文重点讨论小区间干扰协调/躲避方式。

2 干扰协调/躲避方案

总体来说,干扰协调/躲避是通过小区间的协调对一个小区的可用资源进行某种限制,以提高邻小区在这些资源上的SIR、小区边缘的数据速率和覆盖。资源包括时域和频域资源以及发射功率。在频域上限制资源的使用,使得频率复用系数大于1。

小区间的协调包括静态/准静态协调和动态协调。静态干扰协调方式指资源限制的协商和实施在部署网络时完成,在网络运营的时期可以调整,但调整的频率较慢,大于一个业务会话的持续时间。比较典型的静态干扰协调方式是华为、西门子等公司提出的软频率复用方案。在静态规划的基础上,根据网络负荷、UE测量情况等因素调整资源限制的模式,形成准静态干扰协调方式,如LGE,TI,Alcatel,Qualcomm等公司的提案。

动态干扰协调方式指资源限制的协商在网络运营时期动态调整,调整的时间尺度为几个到几十个TTI,远小于一个业务会话的持续时间。比较典型的动态干扰协调方式是Nortel、Lucent公司的方案,LGE、Alcatel、TI、Qualcomm等公司也都有相应的动态协调提案。

2.1 静态干扰协调

静态干扰协调方案使用软频率复用因子,即频率复用因子是可变的。小区中心的频率复用因子为1,小区边缘的频率复用因子为3。如图1所示。

小区中心所用的子频带用较小的发射功率,设为Pintra。小区边缘所用的子频带用较大的发射功率,设为Pedge。定义Power Radio=Pintra/Pedge。当Power Radio=0时,相当于频率复用因子为3的小区复用;当Power Radio=1时,相当于频率复用因子为1的小区复用;Power Radio的大小可以基于业务分布的变化进行动态调整,随着Power Radio的减少,CEU的数量增多,CCU的数量减少。

这种干扰协调方式还可以进一步演化为半静态的。首先为每个小区的所有扇区预留相同的子频带,然后根据业务分布,动态调整频率的分配,使边缘的子频带比例随业务分布的变化而变化。半静态干扰协调需要Node B与RNC之间的信令交互,交互步骤如下:

(1) 每个Node B通过信令告诉RNC其小区边缘的业务量。

(2) RNC根据各小区的业务量大小按比例分配相应的频带给各小区。

(3) 若结合时域调度使用,则RNC同时通知各小区预留时隙的分配。


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