抑制LTE小區(qū)間干擾技術比較

0　前言

隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，用戶對移動通信的內(nèi)容和質(zhì)量都提出了更高的要求。為了適應全球無線通信呈現(xiàn)出的移動化、寬帶化和IP化的趨勢，也為了與新興的一些移動通信技術如WiMAX， Wi—Fi競爭，2004年底，3GPP繼HSDPA，HSUPA等技術標準之后，提出了3G的長期演進(3GLTE)。 3G LTE的目標是獲得更高的數(shù)據(jù)速率，更低的時延，改進的系統(tǒng)容量和覆蓋范圍，以及較低的成本。與此同時，由于LTE采用正交頻分多址(OFDMA) 的接入方式，小區(qū)內(nèi)用戶的信息承載在相互正交的不同載波上，因此干擾來自其他小區(qū).即小區(qū)間的干擾。所以，小區(qū)間的干擾抑制成為一個亟待解決的問題。本文介紹了LTE目前采用的主要干擾抑制方法，并比較了不同方法的優(yōu)劣。

1　LTE簡介

LTE填補了第三代移動通信和第四代移動通信之問的巨大技術差距，目標是建立一個能夠獲得高傳輸速率、低等待時間、基于包優(yōu)化的可演進的無線接人架構。LTE系統(tǒng)期望在20 MHz的帶寬上達到 100 Mbit/s的下行傳輸速率，50 Mbit/s的上行傳輸速率，頻譜效率為HSPA的2～4倍。支持增強型的多媒體廣播組播業(yè)務和全分組的包交換，帶寬配置靈活，邊緣小區(qū)的傳輸速率顯著提高，系統(tǒng)的覆蓋性增強。為了達到以上目標，LTE系統(tǒng)采取了趨近于典型全 IP寬帶網(wǎng)的扁平化的網(wǎng)絡結構，采用了如多輸人多輸出(MIMO)、正交頻分復用(OFDM)、混合自動請求重傳(HARQ)、自適應調(diào)制編碼(HARQ)等先進技術。LTE系統(tǒng)上行采用基于0FDM傳輸技術的單載波頻分多址(SC—FDMA)的接入方式.下行采用 OFDMA的接入方式。0FDMA的接人方式與碼分多址(CDMA)不同，無法通過擴頻方式消除小區(qū)間的干擾，LTE系統(tǒng)又對頻譜效率有很高的要求，也不能通過使用較高復用系數(shù)的傳統(tǒng)的頻率復用方法來減弱干擾，因此，在LTE中，非常關注小區(qū)間的干擾抑制技術。目前，3GPP討論的抑制小區(qū)間干擾的主要方式分為3種，即小區(qū)間干擾隨機化、小區(qū)間干擾刪除以及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)/避免。

2　小區(qū)間的干擾抑制技術

LTE特有的OFDMA接入方式，使本小區(qū)內(nèi)的用戶信息承載在相互正交的不同載波上，因此所有的干擾來自于其他小區(qū)。對于小區(qū)中心的用戶來說.其本身離基站的距離就比較近，而外小區(qū)的干擾信號距離又較遠，則其信干噪比相對較大：但是對于小區(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，其信干噪比相對就較小，導致雖然小區(qū)整體的吞吐量較高，但是小區(qū)邊緣的用戶服務質(zhì)量較差.吞吐量較低。因此，在LTE中，小區(qū)間干擾抑制技術非常重要。

2.1干擾隨機化

對于0FDMA的接人方式，來自外小區(qū)的干擾數(shù)目有限，但干擾強度較大，干擾源的變化也比較快，不易估計，于是采用數(shù)學統(tǒng)計的方法來對干擾進行估計就成為一種比較簡單可行的方法。干擾隨機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”。干擾隨機化的方法主要包括小區(qū)專屬加擾和小區(qū)專屬交織。

a)小區(qū)專屬加擾，即在信道編碼后，對干擾信號隨機加擾。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行加擾。如果沒有加擾，用戶設備(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)的信號進行解碼，也可能對其他小區(qū)的信號進行解碼，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)的信息進行區(qū)分，讓UE只針對有用信息進行解碼，以降低干擾。加擾并不影響帶寬，但是可以提高性能。

圖1小區(qū)專屬加擾

b)小區(qū)專屬交織，即在信道編碼后，對傳輸信號進行不同方式的交織。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行交織。小區(qū)專屬交織的模式可以由偽隨機數(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。在空間距離較遠的小區(qū)間，交織種子可以復用，類似于蜂窩系統(tǒng)中的頻分復用。對于干擾的隨機化而言，小區(qū)專屬交織和小區(qū)專屬加擾可以達到相同的系統(tǒng)性能。

圖2小區(qū)專屬交織

2.2干擾刪除

干擾刪除的想法最初是在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、刪除。LTE雖然采用0FDMA的接人方式，仍然引入了干擾刪除的概念。小區(qū)間干擾刪除的實現(xiàn)方法主要有以下2種。

a)利用在接收端的多天線空間抑制方法來進行干擾刪除，相關的檢測算法在多輸入多輸出(M1— MO)的研究中已經(jīng)被廣泛采用。

b)基于檢N/刪除的方法。典型的如采用交織多址(IDMA)刪除小區(qū)間的干擾，IDMA可以通過偽隨機交織器產(chǎn)生不同的交織圖案，并分配給不同的小區(qū)，接收機采用不同的交織圖案解交織，即可將目標信號和干擾信號分別解出，然后在總的接收信號中減去干擾信號，進而有效地提高接收信號的信干技術介紹及比較噪比。

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。刪除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;刪除扇區(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，接收機獲取的干擾信號信息越多，干擾刪除的性能越好。

小區(qū)間干擾刪除的優(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，目標小區(qū)必須知道干擾小區(qū)的導頻結構，以對干擾信號進行信道估計。對于要進行小區(qū)間干擾刪除的用戶，必須給其分配相同的頻率資源。