eICIC助力LTE規(guī)避干擾

1、提升用戶體驗 eICIC助力LTE規(guī)避干擾【通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊】（中興通訊 巢雄）目前全球已有93個國家的285個運營商部署了LTE網(wǎng)絡(luò)，且有49個網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)商用。在LTE組網(wǎng)的過程中，各種技術(shù)都經(jīng)歷了從理論到實踐的論證，其中包括降低小區(qū)間干擾的重要技術(shù)ICIC(Inter-Cell Interference Coordination)。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷部署和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，面向新組網(wǎng)形態(tài)的抗干擾技術(shù)也應(yīng)運而生。針對LTE-Advanced所出現(xiàn)的新的網(wǎng)絡(luò)拓撲，eICIC (enhanced ICIC)被提出并得以深入研究。本文就小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的必要性、原理和發(fā)展進行探討和分析。LTE組網(wǎng)中的問題L

2、TE的同頻干擾問題LTE所采用的OFDMA本質(zhì)上是一種正交頻分復(fù)用(OFDM)加時分多址(TDMA)的技術(shù)，對于同一個小區(qū)內(nèi)的不同用戶，可以通過時間和子載波的不同來加以區(qū)分。為了達到最高的頻譜效率，LTE通常采用同頻組網(wǎng)方式，即每個相鄰小區(qū)都采用相同的載波。此時，相鄰小區(qū)的不同用戶，特別是處于小區(qū)邊緣的用戶，存在概率在同一時間收到兩個或多個小區(qū)的相同頻率信號。當(dāng)來自各小區(qū)的同頻信號較強時，該用戶就會受到嚴重干擾，影響通信質(zhì)量。軟頻率復(fù)用（soft frequency reuse,SFR）軟頻率復(fù)用對某些子頻帶上的功率只是部分減少，而不是完全限制使用。在SFR方案里，一個頻率不再是被定義為用或者

3、不用，而是用功率門限規(guī)定了其在多大程度上被使用，復(fù)用因子可以在13之間平滑過渡，這就是其得名的由來。SFR的主要特點是：1. 對于每個小區(qū)，一部分作為主載波，其他作為副載波，主載波的功率門限高于副載波；2. 相鄰小區(qū)的主載波不重疊；3. 主載波可用于整個小區(qū)，副載波只用于小區(qū)內(nèi)部。部分頻率復(fù)用（FFR：Fractional Frequency Reuse）FFR把頻譜分成兩個部分，基站根據(jù)分配的頻段結(jié)合調(diào)度算法動態(tài)調(diào)度中心用戶和邊緣用戶的使用頻段：某些子頻帶上的頻率復(fù)用因子為1（同頻復(fù)用），而在另外一些子頻帶上的頻率復(fù)用因子大于1（比如復(fù)用因子為3）。從功率分配的角度看，有一個子頻帶被所有小區(qū)

4、等功率使用（即，頻率重用因子為1），而其余子頻帶的功率分配在相鄰小區(qū)間協(xié)調(diào)，從而在每個小區(qū)創(chuàng)造一個小區(qū)間干擾較低的子頻帶，成為小區(qū)邊緣頻帶。應(yīng)用· FFR和SFR在系統(tǒng)低負載時，增益非常有限；在系統(tǒng)中高負荷時對邊緣頻譜利用率有明顯增益；· SFR相對于FFR來說以更低的整體頻譜利用率的損失，獲得和FFR相近的邊緣頻譜利用率的增益；· 采用FFR和SFR后，上行和下行的SINR都有所改善。其中FFR改善比SFR改善的更明顯；· 一般來說，當(dāng)LTE形成連片覆蓋，且系統(tǒng)負荷相對較高時，可開通ICIC功能降低系統(tǒng)干擾。ICIC的引入和應(yīng)用為了解決小區(qū)間的同頻干擾

5、，3GPP在R8階段引入ICIC技術(shù)。ICIC的主要思想是將每個小區(qū)分為中心區(qū)域(Cell Center)和邊緣區(qū)域(Cell Edge)，根據(jù)用戶所處的位置，分別分配不同的子載波。這樣，從理論上消除兩個相鄰小區(qū)邊緣區(qū)域使用相同頻率的可能，從而降低兩個小區(qū)之間干擾的可能。ICIC的技術(shù)有幾種分類：按照調(diào)度周期來分，可以分為靜態(tài)、半靜態(tài)和動態(tài);按照調(diào)度方式來分，可以分為部分頻率復(fù)用、軟頻率復(fù)用和全頻率復(fù)用等。通常認為半靜態(tài)的軟頻率復(fù)用方式，可以在較低系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，最大限度提升頻譜效率。相鄰小區(qū)邊緣采用不同的子載波，中心區(qū)域可復(fù)用子載波進行功率控制，以免影響小區(qū)邊緣和相鄰小區(qū)。新的技術(shù)需求和

6、應(yīng)用隨著LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，技術(shù)、設(shè)備的不斷發(fā)展，新的組網(wǎng)形態(tài)也隨之產(chǎn)生，ICIC技術(shù)本身也有新的增強。組網(wǎng)形態(tài)的發(fā)展LTE網(wǎng)絡(luò)面向的是高速率高流量的用戶群，傳統(tǒng)的宏站覆蓋方式在容量上會隨著用戶的數(shù)量增多以及帶寬需求增大而逐漸捉襟見肘，而且這種同構(gòu)覆蓋方式難免會出現(xiàn)盲區(qū)，這些都會影響用戶的體驗。在引入了Pico、Femto、Relay等新的概念后，組網(wǎng)的形態(tài)可以更加靈活，并解決上述問題。這種組網(wǎng)模式在R10中被引申為異構(gòu)網(wǎng)(Het-Net)，主要是指在宏覆蓋小區(qū)中放置低功率節(jié)點(Lower Power Node，LPN)，如RRU/RRH、Pico eNodeB、Home eNodeB、

7、Relay Node等。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從宏覆蓋開始，以擴大覆蓋范圍為目的，然后逐漸加入LPN設(shè)備，以提高網(wǎng)絡(luò)容量、消除盲點、完善室內(nèi)覆蓋并提升用戶體驗。同時，為了進一步提升Pico基站的覆蓋及吸收用戶和話務(wù)量的能力，研究人員還提出了小區(qū)范圍擴展(Cell Range Expansion，CRE)的概念。這種方式允許用戶在接收信號功率比較低的情況下接入小區(qū)，從而擴大了異構(gòu)網(wǎng)中Pico的覆蓋范圍，并使Pico基站更多地分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)負荷。eICIC技術(shù)的引入eICIC的必要性相比于其他制式的網(wǎng)絡(luò)，采用異構(gòu)網(wǎng)形態(tài)組網(wǎng)的LTE面臨著更大的挑戰(zhàn)。因為LTE要求采用同頻組網(wǎng)，LPN的引入意味著更多同頻干擾小區(qū)的介入，

8、特別是存在更多與宏覆蓋交疊的覆蓋區(qū)域。另一方面，CRE可以使用戶在較低接收功率的情況下接入小區(qū)，也就意味著信號功率較低，而下行干擾的進一步增強使得信噪比SINR也更低，而且不止是業(yè)務(wù)信道，連控制信道也會受到更多的影響。根據(jù)研究分析，干擾場景主要有兩種：Macro-Pico場景和Macro-Femto場景。對于在Macro基站覆蓋區(qū)域內(nèi)連接到Pico基站的用戶而言，容易形成Macro基站干擾Pico基站，使得該用戶通信質(zhì)量下降。特別是當(dāng)采用CRE方式，即該用戶本身就以較低接收功率門限接入Pico基站(通常處于Pico區(qū)域邊緣)時，Macro基站對其干擾會很明顯。由于Femto基站屬于封閉用戶組(

9、Closed Subscriber Group，CSG)，其他用戶無法切換接入Femto基站。而接入Macro基站的用戶進入Femto區(qū)域內(nèi)時，F(xiàn)emto基站就會對其形成較強的干擾。為了降低異構(gòu)網(wǎng)中的同頻干擾，真正體現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)帶來的網(wǎng)絡(luò)容量和用戶體驗提升的效果，在R10/LTE-A階段引入了eICIC的技術(shù)。eICIC的原理ICIC的原理是通過頻率劃分的方式，將相鄰小區(qū)交疊的部分分成不同的頻段，從而降低小區(qū)間的干擾，這種方式在異構(gòu)網(wǎng)中顯然已經(jīng)不再適用。eICIC又加入了對時間維度的重新定義，使得不同小區(qū)的信號時域上針對某些用戶是正交的。而且，相比ICIC技術(shù)，eICIC也不再只是針對業(yè)務(wù)信道，也

10、能降低不同小區(qū)控制信道間的干擾。換句話說，ICIC是在頻域和功率控制的方式對業(yè)務(wù)信道的小區(qū)間干擾進行協(xié)調(diào)，而eICIC通過時域和頻域以及功率控制的方式，對業(yè)務(wù)和控制信道的小區(qū)間干擾進行協(xié)調(diào)。R10的eICIC(只針對非載波聚合情況，以后的版本會考慮載波聚合的情況)將會完全兼容R8/9的ICIC技術(shù)。eICIC在時域中引入了幾乎空白子幀(Almost Blank Subframe，ABS)的概念，來實現(xiàn)時域協(xié)調(diào)，降低干擾。ABS只包含一些必要信號，比如PSS/SSS，PBCH、CRS、Paging、SIB1等(用來兼容R8/9的UE)，且功率很低。eICIC通過在干擾小區(qū)中配置ABS子幀，而被干

11、擾小區(qū)則使用這些ABS子幀，為原來在小區(qū)中受較強干擾的用戶提供業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)了小區(qū)間干擾的協(xié)調(diào)。針對Het-Net中兩種主要的干擾場景，為了避免對接入Pico基站的UE2產(chǎn)生強干擾，Macro基站將相應(yīng)的子幀配置成ABS子幀，而Pico基站則在這些子幀上為UE2提供服務(wù)。從本文圖中可見，為了避免對接入Macro基站的UE2產(chǎn)生強干擾，F(xiàn)emto基站將相應(yīng)的子幀配置成ABS子幀，而Macro基站則在這些子幀上為UE2提供服務(wù)。ABS的配置是通過X2口或者OAM進行傳遞的，通常來說，Pico基站可以通過X2口來傳遞配置，而Femto基站作為CSG，是通過用戶OAM人工配置的。eICIC的意義Het-Net是目前各個運營商所積極推動并部署的網(wǎng)絡(luò)方式，將會成為未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的趨勢。但是，如果無法解決Het-Net中的同頻干擾問題，將無法體現(xiàn)Het-Net的優(yōu)越性，甚至可能產(chǎn)生反效果。經(jīng)過研究分析和仿真，eICIC可以有效地解決Het-Net引入的新的同頻干擾場景問題，使得Het-Net真正達到預(yù)期的目標，特別是結(jié)合CRE和eICIC之后，網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)邊緣覆蓋和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶體驗都有明顯的提升。不