TD-LTE系統(tǒng)干擾分析

隨著新技術的不斷出現(xiàn)以及移動通信理念的變革，為了把握新一輪的技術浪潮，保持在移動通信領域的領導地位，2004年底3GPP啟動了關于3G演進，即LTE的研究與標準化工作。隨著LTE R8、R9標準的凍結，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，標準化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領先于LTE TDD。2007年11月，3GPP RAN1會議通過了27家公司聯(lián)署的LTE TDD融合幀結構的建議，統(tǒng)一了LTE TDD的兩種幀結構。融合后的LTE TDD幀結構是以TD-SCDMA的幀結構為基礎的，這就為TD-SCDMA成功演進到LTE乃至4G標準奠定了基礎。

在工信部TD-LTE工作組的領導下，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。隨著技術標準不斷完善、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)絡質量的關鍵因素之一，對通話質量、掉話、切換、擁塞以及網(wǎng)絡的覆蓋、容量等均有顯著影響。如何降低或消除干擾是TD-LTE網(wǎng)絡性能能否充分發(fā)揮的重要環(huán)節(jié)，同時也是網(wǎng)絡規(guī)劃、優(yōu)化的重要任務之一。

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，因此頻譜效率高。但是對各子信道之間的正交性有嚴格的要求，否則會導致干擾。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，主要包括干擾隨機化、干擾消除和干擾協(xié)調。干擾隨機化和干擾消除是一種被動的干擾抑制技術，對網(wǎng)絡的載干比并無影響。

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，理想的協(xié)調是分配正交的資源，但這種資源通常有限;非理想的協(xié)調可以通過控制干擾的功率，降低干擾。干擾協(xié)調主要分為靜態(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的基礎上通過eNodeB進行實時調度，在相鄰小區(qū)間協(xié)調頻率資源的使用，以達到抑制干擾目的，適應小區(qū)間負載不均勻的場景;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。