同頻組網(wǎng)詳解

/同頻組網(wǎng)5。4頻率組網(wǎng)方案5.４.1同頻組網(wǎng)指的是LTE系統(tǒng)網(wǎng)覆蓋的所有小區(qū)都使用相同的頻點，根據(jù)場景的不同,邊緣小區(qū)的的速率受影響不同，可以根據(jù)實際情況,對邊緣小區(qū)使用不同的頻率復用方式來達到組網(wǎng)要求。在頻譜資源稀缺的今天,同頻組網(wǎng)對TD—ＬＴE未來的規(guī)模商用具有至關重要的作用，是提升頻譜效率的關鍵。由于同頻組網(wǎng)方式在以往的網(wǎng)絡建設中還沒有得到充分的驗證，因此，接下來主要先來檢驗同頻組網(wǎng)的可行性，然后在根據(jù)實際情況建設不同方式的同頻組網(wǎng)來滿足用戶的需求.因為ＴD－LTＥ采用OFDM技術，這就意味著，因各子載波相互正交，TD-ＬTE的小區(qū)內干擾不是TD-LTE系統(tǒng)中干擾的主要因素，TD-LTE系統(tǒng)中干擾的主要源于小區(qū)間的干擾。①系統(tǒng)內干擾分析ＴD-ＬTE系統(tǒng)內部干擾可從鏈路級、網(wǎng)絡級兩個層面來討論.鏈路級干擾主要是由于物理資源的正交性損失而導致的干擾,可采用專門的干擾消除手段予以消除，具體各種干擾消除技術的應用以及性能會影響到物理層解調性能.網(wǎng)絡級干擾是組網(wǎng)應用中，在不同的網(wǎng)絡場景下引起的系統(tǒng)干擾，需要采用調度、功控、ICIC等策略來進行小區(qū)間的干擾控制和協(xié)調。1)鏈路級干擾a．子載波間干擾OＦＤM系統(tǒng)在移動衰落信道中，多普勒頻移會導致子載波間正交性的損失,造成子載波干擾.研究表明子載波間隔在11kHz以上，多普勒頻移對于吞吐量的影響就是輕微的,因此OFDM選用1５kHｚ的載波間隔,基本能夠規(guī)避掉子載波間干擾的影響。b。OFDM符號間干擾時域上,由于信號的多徑傳播混疊,會造成符號間串擾。ＯFＤM系統(tǒng)主要采用在時域傳輸符號前插入CP的方式來抵抗符號間的串擾。ｃ。小區(qū)內的序列間干擾以及物理信道間的干擾主要是指同一小區(qū)內物理信道之間的干擾,例如PRＡCH對PＲACＨ的干擾。d。相位噪聲LTＥ系統(tǒng)采用了16QAM、６4ＱＡM等高階調制技術來提升吞吐量，收發(fā)信機的非線性、晶振誤差會帶來載波相位噪聲，無線信道傳輸中的多普勒頻移會導致載頻偏差所引起相位噪聲，相位噪聲是傳輸?shù)膹托盘栂辔话l(fā)生偏移,引起高階調制信號解調不準確。e。多天線技術應用中產生的干擾LTＥ在雙流配置下，用戶的Rａnk反饋、ＣQI反饋不準確等情況都會帶來雙流之間干擾的增加,直接導致雙流符號自干擾。2）網(wǎng)絡干擾ａ。同頻干擾（鄰小區(qū)同頻干擾）與子載波干擾為小區(qū)內的干擾不同,同頻干擾為小區(qū)間的干擾.ＯFDM系統(tǒng)鄰小區(qū)與本小區(qū)同頻的那些RB將會對本小區(qū)信號產生嚴重的小區(qū)間干擾，系統(tǒng)流量、系統(tǒng)邊緣覆蓋都會受到嚴重的影響。b。頻間干擾由于多普勒頻移、多徑干擾等引起的不同子載波之間正交性的損失，會帶來頻間干擾。頻間干擾的程度和系統(tǒng)帶寬、ＲB上的負荷等因素有關。ｃ.小區(qū)間的序列間干擾以及物理信道間的干擾主要是指不同小區(qū)內物理信道之間的干擾,這些物理信道屬于相鄰的小區(qū)，當它們采用相同的頻率和時間資源時,彼此之間就會產生干擾。包括小區(qū)間的PRACH干擾、PSS干擾、SＳS干擾、PBCH干擾、PDCCＨ干擾、PＨＩCH干擾、PＣFICH干擾等.d.交叉時隙干擾TD-LTE系統(tǒng)當不同的配置出現(xiàn)在鄰近的小區(qū)時,下行子幀發(fā)送信號將會干擾上行小區(qū)接收信號。此外，遠端小區(qū)的ＤwPTＳ也有可能對UpPＴS產生干擾。e。室內外互干擾這是小區(qū)間的干擾的一種特殊場景，相互干擾的兩個小區(qū)分別屬于室外和室內,較強的室外信號有可能會對室內信號造成干擾。因此室內外的頻點分配、室內外的干擾隔離度要求都需要進行研究，以解決實際系統(tǒng)中室內外互相干擾的問題.因此,TD—LＴE系統(tǒng)內干擾主要是鏈路級干擾和網(wǎng)絡級干擾,可分別從譯碼、解調、ICIC、調度、功控、跳頻等多層面的算法相結合加以克服。②業(yè)務信道同頻組網(wǎng)關鍵技術業(yè)務信道同頻組網(wǎng)技術有功控技術、調度、ICIC技術等。通過功率控制，可減少干擾RB的發(fā)射功率，從而可降低小區(qū)間的干擾;采用調度技術，可以盡量優(yōu)先采用干擾低的RB資源,避免采用干擾高的RB資源,從而盡量避免小區(qū)間的干擾；ICIC則以小區(qū)間協(xié)調的方式對各小區(qū)中無線資源的使用進行限制，從而限制小區(qū)間干擾。1）功控技術a.下行功率控制由于PDSCH采用了AMＣ的鏈路自適應技術，可以通過改變調制和編碼方式來適應信道的變化，同時還可以通過功率來調整，功率的調整是被動的。當調度結束時，系統(tǒng)有剩余功率，結合系統(tǒng)中調度UＥ的BＬER性能，對UE的發(fā)送功率進行調整。功控的實施過程如下：對于每個ＵE,PDＳＣH與ＲS的EＰＲE之比對于所有不包含ＲＳ的OFDM符號的PDＳCHREs是相等的，且由表示。ＵE假設對于16QAM、64QAM或ＲI〉１空間復用的等于,是由上層設定的半靜態(tài)ＵEspｅｃific參數(shù)，取值范圍［３，2，１，0,—1,－2,—3,-6]dＢ,用３biｔ表示。對于每個UE,PDSCH與RS的EPＲE之比對于所有包含RS的OFDM符號的PＤSＣHREｓ是相等的，且由下行發(fā)送功率可以通過調整和完成對業(yè)務信道功率的調整。ｂ.上行功率控制eＮB根據(jù)自身掌握的上行鏈路信道質量特征和系統(tǒng)復雜情況,通過協(xié)議規(guī)定的上行功率控制接口向UE發(fā)送功率控制參數(shù)。UE收到eNB發(fā)來的功率控制參數(shù)，將其代入?yún)f(xié)議規(guī)定的功率控制公式中即可得到本次上行信息的發(fā)射功率.上行業(yè)務信道ＰUSCH和控制信道PUCCＨ使用功率控制，如下所示：2）調度技術a.動態(tài)調度LTＥ系統(tǒng)在調度中會綜合考慮用戶的接入業(yè)務類型、ＣQI、基本資源（功率、系統(tǒng)的RB資源、天線個數(shù)）、系統(tǒng)負荷等多種因素，充分利用資源來得到更大的系統(tǒng)吞吐量以及更好的用戶QoS感受?；镜恼{度算法有MAXCI算法、PF算法、ＲR算法,在此之上增加專用的算法來保證用戶QoS要求。一個好的調度算法要求在保證用戶QoS要求的同時獲得最大化的系統(tǒng)容量,因此要在系統(tǒng)與用戶之間進行折中，要兼顧系統(tǒng)的吞吐量與用戶的QoＳ要求,最大限度地提高系統(tǒng)的性能。LTE系統(tǒng)帶寬從1。４MＨｚ到２0ＭHz，大于典型應用場景的信道相關帶寬，因此可以利用無線信道衰落特性進行時頻二維調度，在保證用戶QｏS的同時，最大化系統(tǒng)容量。如圖1所示，整個頻段被劃分成大小相等的資源塊，在每一個子幀的開始，根據(jù)特定的調度算法將這些資源塊分配給不同的用戶。資源調度的同時,需要考慮相鄰小區(qū)間的干擾問題。b．時頻二維資源調度動態(tài)調度可以與ＩCIC算法結合在一起來實現(xiàn),例如，將小區(qū)中處于不同地理位置的用戶劃分到不同時隙進行調度，調度距離小區(qū)中心近的用戶時可以占用大部分或全部子載波,調度距離小區(qū)中心遠的用戶時只占用部分子載波，小區(qū)邊緣用戶類似頻分復用,降低同頻干擾。在實際實現(xiàn)中,下行調度采用了“寬帶調度子帶分配”的調度方式。對于新傳，可配置寬帶調度子帶分配的方式，也可以配置成寬帶調度寬帶分配的方式;子帶分配時，RB數(shù)、調制方式、編碼速率可以變也可不變，由ＭAC調度自行決定；對于重傳則使用“寬帶分配"。這種調度方式充分利用頻率資源和空間資源（發(fā)射層數(shù)與UE上報的秩相關)，并且調度算法支持配置為半持續(xù)調度方式。c．半持續(xù)調度Seｍｉ-peｒsistencｅScheｄuling(SPＳ)是指為特定業(yè)務設計的、需要激活／釋放資源的、在固定時刻使用預先分配資源而在其他時刻進行動態(tài)調度（重傳)的一種調度方法.３）ICIC技術ICIC(InteｒCelｌＩnterfeｒｅｎceCoｏrdinａｔｉｏn）即小區(qū)間干擾協(xié)調,基本思想是通過管理無線資源使得小區(qū)間干擾得到控制，是一種考慮多個小區(qū)中資源使用和負載等情況而進行的多小區(qū)無線資源管理方案。具體而言，ＩＣIC以小區(qū)間協(xié)調的方式對各個小區(qū)中無線資源的使用進行限制,包括限制時頻資源的使用或者在一定的時頻資源上限制其發(fā)射功率等。根據(jù)中國移動的定義，ICIC從資源協(xié)調方式上可分為：部分頻率復用（FraｃtionalFｒequencｙＲeｕsｅ，F(xiàn)FR）、軟頻率復用（SoｆtFrequencyRｅuse,SＦR)和全頻率復用（ＦullFrequｅncyＲeuｓe)。從資源協(xié)調周期上可將IＣIC分為：靜態(tài)IＣIC、半靜態(tài)IＣIC和動態(tài)ICIC。由于ICＩC本身涉及到的各類具體方案比較復雜,具體的使用需要結合一定的調度算法考慮(最大均值吞吐量、最大邊緣吞吐量等)，在避免同頻干擾的同時最大限度的提高頻率利用率。理論分析表明,采用功控技術、調度技術、IＣIC技術,TＤ-LTE可以有效降低小區(qū)間的干擾，滿足同頻組網(wǎng)的要求，提高系統(tǒng)的頻譜效率.以上這些技術的抗干擾性能和ＴD—LTＥ同頻組網(wǎng)性能還需要進一步深入研究和仿真驗證。③控制信道同頻組網(wǎng)解決方案本節(jié)將從控制信道的干擾情況進行分析，通過仿真，得出同頻組網(wǎng)情況下,各控制信道的覆蓋概率，從而判斷可否同頻組網(wǎng)。1）控制信道干擾分析同頻組網(wǎng)主要考慮的問題是干擾問題:控制信道同頻組網(wǎng)是否會由于干擾導致信令覆蓋能力差、信令信息的接收誤幀率高；TD-ＬＴＥ系統(tǒng)的控制信道主要考慮參考信號、同步信道、廣播信道、控制信道設計是否足以支持同頻組網(wǎng).下行控制信道之間的相互可能干擾如表１所示：不同控制信道的調制方式以及等效碼率不同，因此所需的解調SINR不同，而且ＳINR越低，對應物理信道的抗干擾能力則越強,下行控制信道的抗干擾能力排序為PＢＣＨ〉PHＩCH>PCFICH〉ＰDCＣH。2)控制信道仿真1)PBCH／PＣＦＩCH/PＨICH仿真如表2所示,站間距(ISD）為500m和1732m條件下：TD—LＴE的ＰDＣCH／PＢＣＨ/PCＦIＣH/PHＩCH信道的覆蓋均可達到9５％以上。3)ＰDCCH仿真下行PDＣCＨ課采用單天線端口或多天線端口SFＢC發(fā)射分集模式,調制方式為QPＳK，采用16—bitCＲC校驗,咬尾卷積編碼，速率匹配等處理,等效碼率與有效載荷和ＣCＥ(ControlChannelEｌemｅnt)數(shù)目有關，PDＣCH的覆蓋率仿真結果如表3所示:4）ＰＵCCH仿真PUＣCH采用單天線發(fā)射,只占１個RB,區(qū)分不同的格式。IＳD為500m時，PUＣCH信道的覆蓋達到9０％以上。通過改善功控算法,PUCCH的覆蓋預計可以得到進一步提高.ＰUCCＨ的覆蓋率（IＳＤ=500m）如表４所示：以上各控制信道仿真結果表明，上下控制信道在同頻組網(wǎng)時候,覆蓋概率可達9０％甚至更高，因此，可以滿足同頻組網(wǎng)的需求。④小結以上論述首先分析了ＴD-LTE系統(tǒng)內的鏈路