0 前言
隨著移動通信技術的不斷發展，用戶對移動通信的內容和質量都提出了更高的要求。為了適應全球無線通信呈現出的移動化、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據速率，更低的時延，改進的系統容量和覆蓋范圍，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，小區內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.即小區間的干擾。所以，小區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、基于包優化的可演進的無線接人架構。LTE系統期望在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務和全分組的包交換，帶寬配置靈活，邊緣小區的傳輸速率顯著提高，系統的覆蓋性增強。為了達到以上目標，LTE系統采取了趨近于典型全 IP寬帶網的扁平化的網絡結構，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)、自適應調制編碼(HARQ)等先進技術。LTE系統上行采用基于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間的干擾，LTE系統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的傳統的頻率復用方法來減弱干擾，因此，在LTE中，非常關注小區間的干擾抑制技術。目前，3GPP討論的抑制小區間干擾的主要方式分為3種，即小區間干擾隨機化、小區間干擾刪除以及小區間干擾協調/避免。
2 小區間的干擾抑制技術
LTE特有的OFDMA接入方式，使本小區內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。對于小區中心的用戶來說.其本身離基站的距離就比較近，而外小區的干擾信號距離又較遠，則其信干噪比相對較大：但是對于小區邊緣的用戶，由于相鄰小區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，導致雖然小區整體的吞吐量較高，但是小區邊緣的用戶服務質量較差.吞吐量較低。因此，在LTE中，小區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，來自外小區的干擾數目有限，但干擾強度較大，干擾源的變化也比較快，不易估計，于是采用數學統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專屬加擾和小區專屬交織。
a)小區專屬加擾，即在信道編碼后，對干擾信號隨機加擾。如圖l所示，對小區A和小區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)的解碼器不能區分接收到的信號是來自本小區還是來自其他小區，它既可能對本小區的信號進行解碼，也可能對其他小區的信號進行解碼，使得性能降低。小區專屬加擾可以通過不同的擾碼對不同小區的信息進行區分，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小區專屬加擾
b)小區專屬交織，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A 和小區B，在信道編碼后分別對其干擾信號進行交織。小區專屬交織的模式可以由偽隨機數的方法產生，可用的交織模式數(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間，交織種子可以復用，類似于蜂窩系統中的頻分復用。對于干擾的隨機化而言，小區專屬交織和小區專屬加擾可以達到相同的系統性能。
圖2小區專屬交織
2.2干擾刪除
干擾刪除的想法最初是在CDMA系統中提出，可以將干擾小區的信號解調、解碼，然后將來自該小區的干擾重構、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。小區間干擾刪除的實現方法主要有以下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)刪除小區間的干擾，IDMA可以通過偽隨機交織器產生不同的交織圖案，并分配給不同的小區，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;刪除扇區間干擾時，Node B直接使用自己的控制信道向UE發送干擾信號的信息。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。
小區間干擾刪除的優勢在于，對小區邊緣的頻率資源沒有限制，相鄰小區即使在小區邊緣也可以使用相同的頻率資源，可以獲得更高的小區邊緣頻譜效率和總頻譜效率。局限在于小區間必須保持同步，目標小區必須知道干擾小區的導頻結構，以對干擾信號進行信道估計。對于要進行小區間干擾刪除的用戶，必須給其分配相同的頻率資源。
2.3干擾協調/避免
對于0FDMA的接入方式。小區中心的用戶由于既不會受到本小區用戶的干擾.來自外小區的干擾源距離又比較遠，所以可以達到比較好的接收效果。而對于小區邊緣的用戶受到的外小區干擾則比較嚴重。
干擾協調，避免的核心思想是通過小區間的協調對一個小區的可用資源進行某種限制，以減少本小區對相鄰小區的干擾，提高相鄰小區在這些資源上的信噪比以及小區邊緣的數據速率和覆蓋。業界提出了很多干擾協調/避免的方法，本文將介紹一種被普遍認可的軟頻率復用方案。
在此方案中，每個小區中的子載波被分為兩組.一組稱為主子載波，另一組稱為輔子載波。主子載波可以在全部小區范圍內使用，而輔子載波只可以使用在小區的中心區域(見圖3)。這樣對于子載波的分配方式可以使得相鄰小區邊界使用的子載波均相
圖3軟頻率復用示意圖
互正交，使用相同頻率子載波的用戶距離足夠遠.從而有效地避免或減小相鄰小區在邊緣的用戶的同頻干擾。對于小區中心的用戶.由于其本身距離基站較近.且收到外小區的干擾較小，所以可以采用比較低的功率進行傳輸，而對于小區邊緣的用戶則恰好相反。所以一般情況下，主子載波允許的最大發射功率比輔子載波允許的最大發射功率高。在功率譜密度一定的情況下，分配給主子載波更多的功率意味著為主子載波分配了更寬的帶寬.輔子載波與主子載波的發射功率比可在0到1之間進行調整，對應的有效頻率復用系數則從3到1間變化。通過調整輔子載波和主子載波的功率比，軟頻率復用可以適應每個小區的業務分布變化。當高業務量發生在小區邊緣時，功率比設定為相對較小的值來獲得較高的小區邊緣吞吐量;相反，當業務量主要集中在小區內部時.可以設置較大的功率比。
2.4幾種干擾抑制技術的比較
對上面介紹的幾種對于LTE系統的干擾抑制的方案進行比較，可以看到，干擾隨機化繼續沿用 CDMA系統成熟的加擾技術，比較簡單可行.但面對的問題是將干擾視為白噪聲處理，可能會造成由于統計特性的不同而帶來的測量誤差。干擾刪除技術可以顯著改善小區邊緣的系統性能，獲得較高的頻譜效率，但是對于帶寬較小的業務(如VolP)則不太適用，在OFDMA系統中實現也比較復雜.后續對它的研究不多。干擾協調/避免則是目前研究的一項熱門技術，其實現簡單，可以應用于各種帶寬的業務.并且對于干擾抑制有很好的效果，適合于OFDMA 這種特定的接人方式，但是在提高小區邊緣用戶性能的同時帶來了小區整體吞吐量的損失。以上3種小區間的干擾抑制方法可以相互結合，相互補充，以獲得更高的系統增益。
3 結束語
LTE系統對頻譜效率的要求很高.由此產生的小區間干擾問題是影響系統性能的重要問題.干擾隨機化，干擾消除和干擾協調/避免作為有效的小區間干擾抑制技術，將會大大提高3GLTE系統的性能，特別是提高小區邊緣用戶的性能。
參考文獻
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