LTE系統(tǒng)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)

LTE系統(tǒng)中采用頻率復(fù)用方式對小區(qū)間的干擾進行協(xié)調(diào)，可以適用于各種帶寬的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)簡單，并且對抑制小區(qū)間的干擾、改善小區(qū)邊緣用戶傳輸質(zhì)量有很好的效果。

LTE采用正交頻分多址接入技術(shù)（OFDMA，orthogonalfrequencydividedmultiple access），OFDMA技術(shù)利用頻率之間的正交性作為區(qū)分用戶的方式，將用戶的信息承載在相互正交的不同的載波上，可以有效對抗頻率選擇性衰落。另外，由于小區(qū)內(nèi)用戶使用的頻率相互正交，所有的干擾全部來自于其他小區(qū)，這樣也可以大大提高小區(qū)中心用戶的信號干擾噪聲比（SINR），從而可以提供更高的數(shù)據(jù)速率和更好的服務(wù)質(zhì)量。而對于小區(qū)邊緣的用戶，由于相鄰小區(qū)占用同樣載波資源的用戶對其干擾比較大，加之本身距離基站較遠，其SINR相對就較小，導(dǎo)致雖然整個小區(qū)的吞吐量較高、但小區(qū)邊緣用戶服務(wù)質(zhì)量較差、吞吐量較低的情況。

為了解決這個LTE系統(tǒng)在小區(qū)邊緣干擾嚴重的問題，3GPP提出了多種解決方案，包括干擾隨機化、干擾刪除以及干擾協(xié)調(diào)技術(shù)。其中干擾隨機化利用干擾的統(tǒng)計特性對干擾進行抑制，誤差較大。干擾刪除技術(shù)可以顯著改善小區(qū)邊緣的系統(tǒng)性能，獲得較高的頻譜效率，但是對于帶寬較小的業(yè)務(wù)（如VoIP）則不太適用，在OFDMA系統(tǒng)中實現(xiàn)也比較復(fù)雜，后續(xù)對它的研究不多。干擾協(xié)調(diào)/避免則是目前研究的一項熱門技術(shù)，其實現(xiàn)簡單，可以應(yīng)用于各種帶寬的業(yè)務(wù)，并且對于干擾抑制有很好的效果。

LTE小區(qū)間干擾分析

正交頻分復(fù)用（OFDM）由于具有高頻譜利用率，并且能夠有效解決寬帶無線通信中的碼間干擾問題，已經(jīng)被廣泛接收為未來無線寬帶通信的關(guān)鍵技術(shù)。LTE采用的以O(shè)FDMA為多址接入方式而構(gòu)建的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)中，可以做到頻率復(fù)用因子為1,即整個系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的所有小區(qū)使用相同的頻帶為本小區(qū)內(nèi)的用戶提供服務(wù)。在OFDM系統(tǒng)中,各子信道之間的正交性有嚴格的要求。雖然由于載波頻率和相位的偏移等因素會造成子信道間的干擾,但是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,LTE系統(tǒng)中的小區(qū)內(nèi)干擾很小, 而影響系統(tǒng)性能的主要干擾來自小區(qū)間干擾。

LTE的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)

為了解決LTE由于采用OFDMA而導(dǎo)致的小區(qū)邊緣用戶干擾嚴重的問題，各大公司紛紛提出了OFDMA的干擾協(xié)調(diào)/避免技術(shù)。LTE的系統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的核心思想在于采用頻率復(fù)用技術(shù)，它使得相鄰小區(qū)之間的干擾信號源的距離盡可能遠，從而抑制相鄰小區(qū)的干擾，達到改善傳輸質(zhì)量、提高吞吐量的效果。

部分頻率復(fù)用

對于LTE系統(tǒng)而言，其采用的獨特的OFDMA的接入方式，使得本小區(qū)內(nèi)的用戶之間互不干擾，而對于小區(qū)邊緣的用戶則收到來自于其他小區(qū)的比較強的干擾。部分頻率復(fù)用的核心思想在于將處于小區(qū)中心和小區(qū)邊緣的用戶區(qū)別對待，對于小區(qū)中心的用戶，由于其距離基站距離比較近，信道條件較好，且本身對其他小區(qū)的干擾不大，所以可以將其分配在頻率復(fù)用因子為1的復(fù)用集上。而對于小區(qū)邊緣的用戶，其距離自身的服務(wù)基站距離較遠，信道條件較差，但其對于其他小區(qū)處于相同頻率的信號的干擾又較大，所以將其分配在頻率復(fù)用因子為3的頻率復(fù)用集上。

軟頻率復(fù)用

軟頻率復(fù)用繼承了部分頻率復(fù)用的優(yōu)點，同時采用動態(tài)的頻率復(fù)用因子，比較明顯地提高了頻率的利用效率。在軟頻率復(fù)用中，所有的頻段被分成了兩組子載波，一組稱為主子載波，另外一組稱為輔子載波。主子載波可以在小區(qū)的任何地方使用，而輔子載波則只能在小區(qū)中心被使用。不同小區(qū)之間的主子載波相互正交，在小區(qū)邊緣有效地抑制了干擾，而輔子載波由于只在小區(qū)中心使用，相互之間干擾較小，則可以使用相同的頻率。

增強的軟頻率復(fù)用

雖然軟頻率復(fù)用對于小區(qū)邊緣干擾情況的抑制，以及子載波的靈活分配都已有了一定的考慮，但是其分配給不同小區(qū)的相互正交的主子載波仍然會帶來一定程度的資源浪費，尤其是當(dāng)小區(qū)邊緣的業(yè)務(wù)量較大時，會帶來小區(qū)之間的頻率復(fù)用因子增高、頻譜利用率下降等后果。增強的軟頻率復(fù)用方案繼承了傳統(tǒng)的軟頻率復(fù)用的思想，又在其基礎(chǔ)上進行了改進，主要在于改進了在業(yè)務(wù)量變化時可能帶來的資源浪費的問題。

不同干擾協(xié)調(diào)/避免技術(shù)的比較

前面提到的三種干擾協(xié)調(diào)/避免的技術(shù)均可以有效抑制小區(qū)邊緣用戶之間的同頻干擾，并且具有簡單、可行的優(yōu)點。可以說，上述三種技術(shù)是采用頻率復(fù)用方式進行小區(qū)間干擾抑制的不斷發(fā)展與演進，部分頻率復(fù)用最簡單易操作，對子載波的使用限制嚴格，雖然對于干擾起到了很好的抑制卻犧牲了靈活性和頻譜效率。軟頻率復(fù)用可以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)密度，在保證對干擾的控制的前提下，提高了頻譜效率，但是卻對基站調(diào)度器提出了更高的要求，要求基站調(diào)度器可以快速地對小區(qū)內(nèi)的業(yè)務(wù)密度進行測量并計算當(dāng)前合適的功率比。增強的軟頻率復(fù)用是軟頻率復(fù)用的改進模式，進一步提高頻譜利用效率的同時更加增加了基站天線的復(fù)雜度以及調(diào)度器的計算量�？梢哉f，部分頻率復(fù)用、軟頻率復(fù)用，以及增強的軟頻率復(fù)用，依次是用基站的硬件處理復(fù)雜度換取了無線傳輸中的頻譜效率。

干擾協(xié)調(diào)/避免目前普遍采用了不同的頻率復(fù)用的方式來進行，在小區(qū)邊緣用戶之間的同頻干擾的抑制問題上起到了明顯的效果。通過仿真可以看到，采用了不同的頻率復(fù)用方案，處在小區(qū)邊緣的用戶的吞吐量都可以得到比較明顯的提高，然而由于頻率復(fù)用是對整個小區(qū)的頻率進行了一定的限制，所以整個小區(qū)的吞吐量會有一定程度的下降。使用干擾協(xié)調(diào)/避免相當(dāng)于是對整個系統(tǒng)的吞吐量和小區(qū)邊緣用戶吞吐量的一個折中，在大大改善了公平性的同時犧牲了小部分的整體性能。