TD-LTE系統(tǒng)干擾分析

隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)以及移動通信理念的變革，為了把握新一輪的技術(shù)浪潮，保持在移動通信領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，2004年底3GPP啟動了關(guān)于3G演進，即LTE的研究與標(biāo)準(zhǔn)化工作。隨著LTE R8、R9標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，LTE正日益成為業(yè)界的熱點。

LTE系統(tǒng)同時定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD) 和時分雙工(Time Division Duplexing, TDD) 兩種方式，但由于無線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素，LTE FDD支持陣營更加強大，標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于LTE TDD。2007年11月，3GPP RAN1會議通過了27家公司聯(lián)署的LTE TDD融合幀結(jié)構(gòu)的建議，統(tǒng)一了LTE TDD的兩種幀結(jié)構(gòu)。融合后的LTE TDD幀結(jié)構(gòu)是以TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，這就為TD-SCDMA成功演進到LTE乃至4G標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。

在工信部TD-LTE工作組的領(lǐng)導(dǎo)下，規(guī)范制定、MTNet測試和6城市試驗網(wǎng)正在緊張有序地進行。隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善、產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟、系統(tǒng)能力不斷提高，TD-LTE將很快進入商用時代。

眾所周知，干擾是影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，對通話質(zhì)量、掉話、切換、擁塞以及網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量等均有顯著影響。如何降低或消除干擾是TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能能否充分發(fā)揮的重要環(huán)節(jié)，同時也是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化的重要任務(wù)之一。

TD-LTE組網(wǎng)干擾分內(nèi)部干擾和外部干擾，內(nèi)部干擾包括同頻組網(wǎng)干擾和異頻干擾，外部干擾又包括系統(tǒng)間干擾及其它隨機干擾。本文將重點分析系統(tǒng)內(nèi)的同頻和異頻干擾，以及系統(tǒng)間與TD-SCDMA的干擾。

1.系統(tǒng)內(nèi)干擾

TD-LTE的組網(wǎng)包括同頻和異頻兩種方式，對于同頻組網(wǎng)，整個系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的所有小區(qū)可以使用相同的頻帶為本小區(qū)內(nèi)的用戶提供服務(wù)，因此頻譜效率高。但是對各子信道之間的正交性有嚴(yán)格的要求，否則會導(dǎo)致干擾。對于異頻組網(wǎng)，由于頻率的不同產(chǎn)生了一定的隔離度，但是仍然需要進行合理的頻率規(guī)劃，確保網(wǎng)絡(luò)干擾最小，同時由于受限于頻帶資源，所以存在著干擾控制與頻帶使用的平衡問題。

1.1.同頻組網(wǎng)

1.1.1.小區(qū)內(nèi)干擾

由于OFDM的各子信道之間是正交的，這種特點決定了小區(qū)內(nèi)干擾可以通過正交性加以克服。如果由于載波頻率和相位的偏移等因素造成子信道間的干擾，可以在物理層通過采用先進的無線信號處理算法使這種干擾降到最低。因此，一般認(rèn)為OFDMA系統(tǒng)中的小區(qū)內(nèi)干擾很小。

1.1.2.小區(qū)間干擾

對于小區(qū)間的同頻干擾，可以采用干擾抑制技術(shù)，主要包括干擾隨機化、干擾消除和干擾協(xié)調(diào)。干擾隨機化和干擾消除是一種被動的干擾抑制技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)的載干比并無影響。

干擾隨機化通過比如加擾、交織，跳頻、擴頻、動態(tài)調(diào)度等方式，使系統(tǒng)在時間和頻率兩個維度的干擾平均化。

干擾消除利用干擾的有色特性，對干擾進行一定程度的抑制，即：通過UE的多個天線對空間有色干擾進行抑制。波束成形在空間維度，通過估計干擾的空間譜特性，進行多天線抗干擾合并;在頻率維度，通過估計干擾的頻譜特性，優(yōu)化均衡參數(shù)，進行單天線抑制，如IRC。

干擾協(xié)調(diào)對小區(qū)邊緣可用的時頻資源作一定的限制，正交化或半正交化，是一種主動的控制干擾技術(shù)，理想的協(xié)調(diào)是分配正交的資源，但這種資源通常有限;非理想的協(xié)調(diào)可以通過控制干擾的功率，降低干擾。干擾協(xié)調(diào)主要分為靜態(tài)ICIC、半靜態(tài)ICIC以及動態(tài)ICIC。

靜態(tài)ICIC的核心是各小區(qū)的無線資源按照一定規(guī)則分配后固化使用。小區(qū)邊緣用戶使用整個可用頻段的一部分，并且鄰小區(qū)相互正交，用戶全功率發(fā)送;小區(qū)中心用戶可以使用整個可用頻段，但降功率發(fā)送;

動態(tài)ICIC是在靜態(tài)ICIC的基礎(chǔ)上通過eNodeB進行實時調(diào)度，在相鄰小區(qū)間協(xié)調(diào)頻率資源的使用，以達(dá)到抑制干擾目的，適應(yīng)小區(qū)間負(fù)載不均勻的場景;小區(qū)邊緣頻帶擴展時需要綜合考慮鄰區(qū)邊緣頻帶的情況，防止發(fā)生沖突;

1.2.異頻組網(wǎng)

根據(jù)上面的分析，TD-LTE系統(tǒng)在本小區(qū)內(nèi)不存在同頻干擾，干擾主要來自于使用相同頻率的鄰小區(qū)。如果在服務(wù)小區(qū)與最相鄰的小區(qū)之間保持異頻，通過空間傳播距離隔離同頻小區(qū)，這樣就能夠盡可能的降低同頻干擾。

異頻組網(wǎng)中相鄰小區(qū)為了降低干擾，使用不同的頻率，頻譜效率相對于同頻要差一些，但RRM算法簡單，邊緣速率相對于同頻組網(wǎng)會高一些。因此，如果采用異頻組網(wǎng)，需要進行合理的頻率規(guī)劃，確保網(wǎng)絡(luò)干擾最小。同時，由于受限于頻帶資源，所以存在著干擾控制與頻帶使用的平衡問題。

仿真結(jié)果也表明：相比于同頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)對小區(qū)載干比C/I能力得到了很大提高。這意味著同樣覆蓋的面積下，在獲得同樣頻率資源單位的情況下，用戶有更高的傳輸速率。同時，覆蓋區(qū)域的邊緣用戶的峰值速率可獲得提高。