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(dòng)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(dòng)通信領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，2004年底3GPP啟動(dòng)了關(guān)于3G演進(jìn)，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(diǎn)。

LTE系統(tǒng)同時(shí)定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD) 和時(shí)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(gè)廠家的利益等因素，LTE FDD支持陣營更加強(qiáng)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(huì)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(jìn)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(yàn)網(wǎng)正在緊張有序地進(jìn)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(jìn)入商用時(shí)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(shí)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(jī)干擾。本文將重點(diǎn)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(gè)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(huì)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(jìn)行合理的頻率規(guī)劃，確保網(wǎng)絡(luò)干擾最小，同時(shí)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(diǎn)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(jìn)的無線信號(hào)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(jī)化、干擾消除和干擾協(xié)調(diào)。干擾隨機(jī)化和干擾消除是一種被動(dòng)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(jī)化通過比如加擾、交織，跳頻、擴(kuò)頻、動(dòng)態(tài)調(diào)度等方式，使系統(tǒng)在時(shí)間和頻率兩個(gè)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(jìn)行一定程度的抑制，即：通過UE的多個(gè)天線對空間有色干擾進(jìn)行抑制。波束成形在空間維度，通過估計(jì)干擾的空間譜特性，進(jìn)行多天線抗干擾合并;在頻率維度，通過估計(jì)干擾的頻譜特性，優(yōu)化均衡參數(shù)，進(jìn)行單天線抑制，如IRC。

干擾協(xié)調(diào)對小區(qū)邊緣可用的時(shí)頻資源作一定的限制，正交化或半正交化，是一種主動(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)可用頻段，但降功率發(fā)送;

動(dòng)態(tài)ICIC是在靜態(tài)ICIC的基礎(chǔ)上通過eNodeB進(jìn)行實(shí)時(shí)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(kuò)展時(shí)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(huì)高一些。因此，如果采用異頻組網(wǎng)，需要進(jìn)行合理的頻率規(guī)劃，確保網(wǎng)絡(luò)干擾最小。同時(shí)，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(shí)，覆蓋區(qū)域的邊緣用戶的峰值速率可獲得提高。