LTE系統(tǒng)采用OFDM技術(shù)，小區(qū)內(nèi)用戶通過頻分實(shí)現(xiàn)信號的正交，小區(qū)內(nèi)的干擾基本可以忽略。但是同頻組網(wǎng)時會帶來較強(qiáng)的小區(qū)間干擾，如果兩個相鄰小區(qū)在小區(qū)的交界處使用了相同的頻譜資源，則會產(chǎn)生較強(qiáng)的小區(qū)間干擾，嚴(yán)重影響了邊緣用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。因此如何降低小區(qū)間干擾，提高邊緣用戶性能，成為LTE系統(tǒng)的一個重要研究課題。

小區(qū)間干擾抑制技術(shù)

在LTE的研究過程中，主要討論了三種小區(qū)間干擾抑制技術(shù)：小區(qū)間干擾隨機(jī)化、小區(qū)間干擾消除和小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)。小區(qū)間干擾隨機(jī)化主要利用了物理層信號處理技術(shù)和頻率特性將干擾信號隨機(jī)化，從而降低對有用信號的不利影響，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化；小區(qū)間干擾消除也是利用物理層信號處理技術(shù)，但是這種方法能“識別”干擾信號，從而降低干擾信號的影響；小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)是通過限制本小區(qū)中某些資源（如頻率、功率、時間等）的使用來避免或降低對鄰小區(qū)的干擾。這種從RRM的角度來進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)的方法使用較為靈活，因此有必要深入研究以達(dá)到有效抑制干擾、提高小區(qū)邊緣性能的目的。

小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)的基本思想就是通過小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對邊緣用戶資源的使用進(jìn)行限制，包括限制哪些時頻資源可用，或者在一定的時頻資源上限制其發(fā)射功率，來達(dá)到避免和減低干擾、保證邊緣覆蓋速率的目的。

小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)通常有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式。

靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)：通過預(yù)配置或者網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，限定小區(qū)的可用資源和分配策略。靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)基本上避免了X2接口信令，但導(dǎo)致了某些性能的限制，因?yàn)樗�不能自適應(yīng)考慮小區(qū)負(fù)載和用戶分布的變化。

半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)：通過信息交互獲取鄰小區(qū)的資源以及干擾情況，從而調(diào)整本小區(qū)的資源限制。通過X2接口信令交換小區(qū)內(nèi)用戶功率/負(fù)載/干擾等信息，周期通常為幾十毫秒到幾百毫秒。半靜態(tài)干擾協(xié)調(diào)會導(dǎo)致一定的信令開銷，但算法可以更加靈活的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)情況的變化。

小區(qū)間干擾（Inter-Cell Interference, ICI)：頻率復(fù)用（傳統(tǒng)的解決方法），較大的頻率復(fù)用系數(shù)（3或7）可以有效的抑制ICI。但頻譜效率降低到1/3或1/7。



圖1：傳統(tǒng)的頻率復(fù)用系數(shù)為3的典型頻率規(guī)劃

l未來的寬帶移動通信系統(tǒng)對頻譜效率要求很高，盡可能的接近復(fù)用系數(shù)1
lOFDM技術(shù)比CDMA技術(shù)更好的解決了小區(qū)內(nèi)干擾的問題，但帶來的ICI問題比CDMA更嚴(yán)重一些。
l相鄰小區(qū)結(jié)合部使用相同的頻譜資源，會產(chǎn)生較強(qiáng)的ICI


普通扇區(qū)天線形成的波束是覆蓋整個扇區(qū)的，因此必定會和相鄰小區(qū)的扇區(qū)波束重疊，造成小區(qū)間干擾。

波束賦形天線的波束是指向UE的窄波束，因此只有在相鄰小區(qū)的波束發(fā)生碰撞時才會造成小區(qū)間干擾，在波束交錯是可以有效的回避小區(qū)間干擾。

在移動通信系統(tǒng)中，由于用戶通常分布在各個方向，加之無線移動信道的多徑效應(yīng)，有用信號存在一定的空間分布。其一，當(dāng)基站接收信號時，來自各個用戶的有用信號到達(dá)基站的方向可能不同，且信號與其到達(dá)角度之間存在復(fù)雜的依賴關(guān)系；其二，當(dāng)基站發(fā)射信號時，可被用戶有效接收的也只是部分的信號�？紤]到這一因素，調(diào)整天線方向圖使其能實(shí)現(xiàn)指向性的接收與發(fā)射是很自然的想法，這也就是波束賦形概念的最初來源。

隨著信號處理，尤其是數(shù)字信號處理芯片的普及以及算法的發(fā)展，原來必須依靠射頻硬件實(shí)現(xiàn)的波束賦形轉(zhuǎn)為使用中頻或者基帶的數(shù)字信號處理來實(shí)現(xiàn)。在這一基礎(chǔ)上，結(jié)合無線移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，又進(jìn)一步出現(xiàn)了智能天線的概念。智能天線的目標(biāo)是能根據(jù)實(shí)際信道情況實(shí)時調(diào)整自身參數(shù)，有效追蹤多個用戶，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)空分多址（SDMA）。智能天線一般由射頻部分的無線信號接收發(fā)射，A/D、D/A轉(zhuǎn)換，以及基帶（或者中頻）部分的數(shù)字信號處理組成。傳統(tǒng)意義上的波束賦形與多種信號處理方法融合，使得這一概念的確切含義逐漸模糊。習(xí)慣上，在與自適應(yīng)天線陣列的信號處理相關(guān)的文獻(xiàn)中，波束賦形特指根據(jù)參數(shù)計(jì)算最優(yōu)權(quán)重矢量的過程；而在其他場合有時特指嚴(yán)格意義上的空域波束賦形，有時則泛指根據(jù)測量以及估算參量進(jìn)行數(shù)字信號處理（可包括時域和空域）的過程。本文取波束賦形的一般含義，即根據(jù)測量以及估算參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號最優(yōu)（次優(yōu)）組合或者最優(yōu)（次優(yōu)）分配的過程。

對于0FDMA的接人方式，來自外小區(qū)的干擾數(shù)目有限，但干擾強(qiáng)度較大，干擾源的變化也比較快，不易估計(jì)，于是采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法來對干擾進(jìn)行估計(jì)就成為一種比較簡單可行的方法。干擾隨機(jī)化不能降低干擾的能量，但能通過給干擾信號加擾的方式將干擾隨機(jī)化為“白噪聲”，從而抑制小區(qū)間干擾，因此又稱為“干擾白化”。干擾隨機(jī)化的方法主要包括小區(qū)專屬加擾和小區(qū)專屬交織。

干擾信號隨機(jī)化不能降低干擾的能量，但能使干擾的特性近似“白噪聲”，從而使終端可以依賴處理增益對干擾進(jìn)行抑制。

干擾隨機(jī)化方法：

1、小區(qū)特定的加擾（Scrambling）（傳統(tǒng)技術(shù)）

小區(qū)專屬加擾，即在信道編碼后，對干擾信號隨機(jī)加擾。如圖l所示，對小區(qū)A和小區(qū)B，在信道編碼和交織后，分別對其傳輸信號進(jìn)行加擾。如果沒有加擾，用戶設(shè)備(UE)的解碼器不能區(qū)分接收到的信號是來自本小區(qū)還是來自其他小區(qū)，它既可能對本小區(qū)的信號進(jìn)行解碼，也可能對其他小區(qū)的信號進(jìn)行解碼，使得性能降低。小區(qū)專屬加擾可以通過不同的擾碼對不同小區(qū)的信息進(jìn)行區(qū)分，讓UE只針對有用信息進(jìn)行解碼，以降低干擾。加擾并不影響帶寬，但是可以提高性能。

圖2：小區(qū)專屬加擾

1）對各小區(qū)信號在信道編碼和信道交織后采用不同的偽隨機(jī)擾碼進(jìn)行加擾，以獲得干擾白化效果。
2）LTE采用504個小區(qū)擾碼（與504個小區(qū)ID綁定）區(qū)分小區(qū)，進(jìn)行干擾隨機(jī)化

2、小區(qū)特定的交織（Interleaving）也稱交織多址（Interleaved Division Multiple Access, IDMA)

小區(qū)專屬交織，即在信道編碼后，對傳輸信號進(jìn)行不同方式的交織。如圖2所示，對于小區(qū)A 和小區(qū)B，在信道編碼后分別對其干擾信號進(jìn)行交織。小區(qū)專屬交織的模式可以由偽隨機(jī)數(shù)的方法產(chǎn)生，可用的交織模式數(shù)(交織種子)是由交織長度決定的，不同的交織長度對應(yīng)不同的交織模式編號， UE端通過檢查交織模式的編號決定使用何種交織模式。
在空間距離較遠(yuǎn)的小區(qū)間，交織種子可以復(fù)用，類似于蜂窩系統(tǒng)中的頻分復(fù)用。
對于干擾的隨機(jī)化而言，小區(qū)專屬交織和小區(qū)專屬加擾可以達(dá)到相同的系統(tǒng)性能。

圖3：小區(qū)專屬交織

1）IDMA是一種新的干擾隨機(jī)化技術(shù)和干擾消除技術(shù)，比較復(fù)雜，在R8 LTE中未被使用。
2）僅干擾隨機(jī)化效果而言，小區(qū)加擾和IDMA性能相近。但I(xiàn)DMA可用于干擾消除技術(shù)。
3）對各小區(qū)的信號在信道編碼后采用不同的交織圖案進(jìn)行信道交織，以獲得干擾白化效果。交織圖案與小區(qū)ID一一對應(yīng)。相距較遠(yuǎn)的兩個小區(qū)間可以復(fù)用相同的交織圖案。


小區(qū)間干擾消除

干擾消除的想法最初是在CDMA系統(tǒng)中提出，可以將干擾小區(qū)的信號解調(diào)、解碼，然后將來自該小區(qū)的干擾重構(gòu)、消除。LTE雖然采用0FDMA的接人方式，仍然引入了干擾消除的概念。對干擾小區(qū)的干擾信號進(jìn)行某種程度的解調(diào)甚至解碼，然后利用接收機(jī)的處理增益從接收信號中消除干擾信號分量。

干擾消除方法：

1、基于多天線接收終端的空間干擾抑制技術(shù)

利用多天線技術(shù)，接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，不需要標(biāo)準(zhǔn)化。又稱為干擾抑制合并(Interference Rejection Combining, IRC)，不依賴發(fā)射端配置，利用從兩個相鄰小區(qū)到UE的空間信道獨(dú)立性來區(qū)分服務(wù)小區(qū)和干擾小區(qū)的信號。配置雙天線的UE可以區(qū)分兩個空間信道，也即空分復(fù)用原理

2、基于干擾重構(gòu)/減去的干擾消除技術(shù)

通過將干擾信號解調(diào)/解碼后，對該干擾信號進(jìn)行重構(gòu)，然后從接收信號中減去。能將干擾信號分量準(zhǔn)確分離，剩下的就是有用信號和噪聲。是干擾消除的最理想的方法。IDMA技術(shù)可以通過迭代干擾消除獲得顯著的性能增益�？梢垣@得明顯的小區(qū)邊緣性能增益。但需要系統(tǒng)在資源分配、信號格式獲得、小區(qū)間同步、交織器設(shè)計(jì)、信道估計(jì)、信令等提出更高的要求或更多的限制。

另外，在LTE的下行傳輸中．可以通過不同方式來獲得干擾信號的信息。消除Node B間干擾時，可以通過檢測UE端的干擾控制信號來獲得干擾信號的信息；消除扇區(qū)間干擾時，Node B直接使用自己的控制信道向UE發(fā)送干擾信號的信息。顯然，接收機(jī)獲取的干擾信號信息越多，干擾消除的性能越好。

小區(qū)間干擾消除的優(yōu)勢在于，對小區(qū)邊緣的頻率資源沒有限制，相鄰小區(qū)即使在小區(qū)邊緣也可以使用相同的頻率資源，可以獲得更高的小區(qū)邊緣頻譜效率和總頻譜效率。局限在于小區(qū)間必須保持同步，目標(biāo)小區(qū)必須知道干擾小區(qū)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，以對干擾信號進(jìn)行信道估計(jì)。對于要進(jìn)行小區(qū)間干擾消除的用戶，必須給其分配相同的頻率資源。


小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)

原理：對下行資源管理（頻率資源/發(fā)射功率等）設(shè)置一定的限制，以協(xié)調(diào)多個小區(qū)的動作，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的小區(qū)間干擾。

l小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)ICIC（Inter-cell Interference Coordination）是小區(qū)干擾控制的一種方式，本質(zhì)上是一種調(diào)度策略。
lLTE系統(tǒng)可以采用軟頻率復(fù)用SFR（Soft Frequency Reuse）和部分頻率復(fù)用FFR（Fractional Frequency Reuse）等干擾協(xié)調(diào)機(jī)制來控制小區(qū)邊緣的干擾。
l主要目的是提高小區(qū)邊緣的頻率復(fù)用因子，改善小區(qū)邊緣的性能。

方法：
1、回避-軟頻率復(fù)用

又稱分?jǐn)?shù)頻率復(fù)用——頻域協(xié)調(diào)
原理：允許小區(qū)中心的用戶自由使用所有頻率資源；對小區(qū)邊緣用戶只允許按照頻率復(fù)用規(guī)則使用一部分頻率資源



圖4：頻域協(xié)調(diào)


2、下行功率分配：在下行不使用功率控制

同站不同小區(qū)ICIC—時域協(xié)調(diào)
同站各小區(qū)的主頻一樣。對于同站小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)，采用時域協(xié)調(diào)，如圖5所示。
1）黃色區(qū)域的用戶只在偶數(shù)子幀調(diào)度
2）淡藍(lán)色區(qū)域的用戶只在奇數(shù)子幀調(diào)度





圖5：時域協(xié)調(diào)

上行小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（ICIC）技術(shù)
l采用基于高干擾指示(HII)和過載指示(OI)信息的ICIC技術(shù)
l相鄰eNodeB之間有線接口X2用于傳送HII/OI
l一個eNodeB將一個PRB分配給一個小區(qū)邊緣用戶（通過UE參考信號接收功率來判斷是否處于小區(qū)邊緣）時，預(yù)測到該用戶可能干擾相鄰小區(qū)，也容易受相鄰小區(qū)UE干擾，通過HII將該敏感PRB通報(bào)給相鄰小區(qū)。相鄰小區(qū)eNodeB接收到HII后，避免將自己小區(qū)的邊緣UE調(diào)度到該P(yáng)RB上。
l當(dāng)eNodeB檢測到某個PRB已經(jīng)受到上行干擾時，向鄰小區(qū)發(fā)出OI，指示該P(yáng)RB已經(jīng)受到干擾，鄰小區(qū)就可以通過上行功控抑制干擾。
lHII和OI的傳送頻率
最小更新周期20ms，與X2接口控制面最大傳輸延遲相當(dāng)
lHII和OI傳送的頻率選擇性
為每個PRB發(fā)送一個HII和OI指示
非頻率選擇性的HII和OI可以降低X2接口的信令開銷，但只能指示本小區(qū)受到了鄰小區(qū)干擾，但無法說明那些頻帶受到了干擾，也就無法指導(dǎo)鄰小區(qū)有針對的降低干擾
lHII和OI的等級: HII不分等級 ; OI分低、中、高三個等級
lHII和OI采用事件觸發(fā)方式發(fā)送
l對不同的鄰小區(qū)發(fā)送不同的HII