關(guān)于LTE FDD網(wǎng)絡(luò)部署中干擾控制的探討

田宇博 秦培松 李峰

【摘要】 隨著2015年2月工信部LTE FDD牌照的發(fā)放，LTE FDD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入大規(guī)模部署階段，一者滿足了用戶高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，二者也成為運(yùn)營商在4G時(shí)代競爭的關(guān)鍵。但 LTE FDD本身的技術(shù)體制和原有WCDMA有一定的差異，在網(wǎng)絡(luò)部署中干擾控制成為能否建設(shè)一張有競爭力的4G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)部署階段的干擾控制進(jìn)行探討，以期在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段能夠避免影響網(wǎng)絡(luò)性能的若干問題，減少后期網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和優(yōu)化的工作量，打造一張用戶體驗(yàn)良好的移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)。

【關(guān)鍵詞】 LTE FDD 干擾控制 同頻干擾 模三干擾 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

一、前言

LTE FDD網(wǎng)絡(luò)首次進(jìn)入大規(guī)模部署階段， LTE FDD與原有系統(tǒng)有著較大的區(qū)別，與GSM的頻率復(fù)用相比其為同頻組網(wǎng)，與WCDMA相比其又無軟切換，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)各階段更要考慮其自身的技術(shù)特點(diǎn)，建設(shè)一張用戶滿意、競爭力強(qiáng)的4G網(wǎng)絡(luò)。本文主要從網(wǎng)絡(luò)部署階段最關(guān)鍵的干擾控制出發(fā)，為網(wǎng)絡(luò)部署提供可參考可操作的建議。

二、OFDM的引入

為了滿足3GPP LTE的主要性能目標(biāo)（如在20MHz頻譜帶寬下，提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率，改善小區(qū)邊緣用戶性能等），LTE采用了與WCDMA碼分多址不同的空口技術(shù)——基于OFDM（Orthogonal Frequenccy Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）技術(shù)的空中接口設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的FDM技術(shù)， N個(gè)互不重疊的子載波間需要一定的保護(hù)間隔，每個(gè)子載波被一個(gè)獨(dú)立的信源符號(hào)調(diào)制。從圖1可以看出，其子載波上的信號(hào)頻譜是沒有重疊的，以便接收端利用濾波器分離和提取不同載波上的信號(hào)。這樣避免了不同子載波之間的互相干擾，但犧牲了頻譜利用率。

OFDM采用基于載波頻率正交的傅里葉變換調(diào)制技術(shù)，各子載波的中心頻率點(diǎn)處沒有其他子載波的頻譜分量，因此能實(shí)現(xiàn)各子載波的正交，即如圖2所示的允許各子載波間頻率互相混疊。單位帶寬內(nèi)載波數(shù)量多且各子載波間正交，大大提高了頻譜效率，對(duì)于頻譜資源有限的無線系統(tǒng)這點(diǎn)尤其重要。

OFDM把數(shù)據(jù)信息通過多個(gè)子載波并行傳輸，可有效抵抗脈沖噪聲干擾。此外，OFDM采用了循環(huán)前綴技術(shù)，即將OFDM符號(hào)周期內(nèi)的后面幾個(gè)符號(hào)復(fù)制到前面，形成循環(huán)前綴CP（Cyclic Prefix），有效抵抗多徑衰落的影響，且減小了接收機(jī)內(nèi)均衡的復(fù)雜度。

三、小區(qū)間干擾和解決建議

OFDM系統(tǒng)給不同用戶分配不同的子載波，用戶間滿足相互正交，小區(qū)內(nèi)沒有干擾。但小區(qū)間的干擾問題無法避免。因此在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)我們重點(diǎn)關(guān)注小區(qū)間的干擾問題：同頻干擾和模三干擾。

3.1同頻干擾

同頻組網(wǎng)意味著無法利用頻率規(guī)劃的方法來降低小區(qū)間的同頻干擾，因此LTE網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)同頻干擾的控制尤其重要。

在LTE網(wǎng)絡(luò)中，用SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，接收到的有用信號(hào)的強(qiáng)度與接收到的干擾信號(hào)（噪聲和干擾）的強(qiáng)度的比值）表征信道質(zhì)量。UE根據(jù)所測得的SINR值向網(wǎng)絡(luò)側(cè)上報(bào)CQI（信道質(zhì)量指示）。如果SINR較差，導(dǎo)致UE上報(bào)的CQI偏低會(huì)影響編碼速率和調(diào)制方式（3GPP規(guī)范定義了CQI與編碼速率和調(diào)整方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系表），會(huì)直接影響用戶能用到的MCS等級(jí)和下行速率。

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)：LTE的下載速率和SINR成正比，LTE峰值速率要求SINR能夠達(dá)到25dB以上。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，更高的平均SINR值，就意味著更快的速率。對(duì)比測試發(fā)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)中每增加一個(gè)導(dǎo)致重疊覆蓋的小區(qū)，服務(wù)小區(qū)的SINR值就會(huì)下降1.5～3dbm左右，下行吞吐量下降20%-40%。因此網(wǎng)絡(luò)部署過程中干擾控制最為直接的就是提升整體網(wǎng)絡(luò)的SINR值。

影響SINR值的干擾來源主要有以下兩個(gè)方面：

1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理：不能保持蜂窩組網(wǎng)，站點(diǎn)過密導(dǎo)致重疊覆蓋區(qū)域較大，站點(diǎn)過高導(dǎo)致越區(qū)覆蓋等。

2）站點(diǎn)參數(shù)不合理： 站間對(duì)打，下傾角設(shè)置不當(dāng)造成覆蓋重疊，扇區(qū)夾角過小（相鄰扇區(qū)夾角小于90度）。

因此，合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和站點(diǎn)參數(shù)設(shè)置是有效保證LTE覆蓋和干擾的平衡的基礎(chǔ)，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)建議按照以下流程（圖3）進(jìn)行，以重點(diǎn)保障在網(wǎng)絡(luò)部署階段的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制，對(duì)站點(diǎn)覆蓋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可控可調(diào)，盡量減少同頻干擾，保證整網(wǎng)具有良好SINR值。同時(shí)通過大量規(guī)劃、評(píng)估的工作減少后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工作量。

上述流程中幾個(gè)要點(diǎn)補(bǔ)充如下：

1）考慮到無線環(huán)境的復(fù)雜性，經(jīng)過長期優(yōu)化且積累大量數(shù)據(jù)的現(xiàn)網(wǎng)站址是評(píng)估的重要基礎(chǔ)，在日常工作中應(yīng)綜合其覆蓋的有效性、干擾水平、下載速率、用戶感知等方面的數(shù)據(jù)建立站址評(píng)估體系。

2）嚴(yán)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)站高、站距及天饋參數(shù)設(shè)置進(jìn)行重點(diǎn)核查，如市區(qū)站距小于100米、站高超過50米、方向角下傾角設(shè)置明顯異常的站點(diǎn)進(jìn)行核實(shí)。

3）考慮后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的可操作性，在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)盡量采用獨(dú)立天饋是必要的，因此應(yīng)加大獨(dú)立天饋的使用，避免大量的共天饋站點(diǎn)，為后期優(yōu)化提供足夠的手段。

4）上述工作重點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)部署的第一階段，隨著基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建成，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向完善深度覆蓋，做厚做深，工作應(yīng)轉(zhuǎn)向結(jié)合基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)測數(shù)據(jù)的更加精細(xì)化的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，宏微、室內(nèi)外多種手段結(jié)合的立體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)、深度覆蓋，同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率。

3.2模三干擾

LTE中終端根據(jù)物理小區(qū)標(biāo)識(shí)（Physical Cell Identities， PCI）區(qū)分不同小區(qū)的信號(hào)，系統(tǒng)共提供504個(gè)PCI，這些標(biāo)識(shí)又被分成168個(gè)物理層小區(qū)標(biāo)識(shí)組，每個(gè)組包含3個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)。在各種重選、切換系統(tǒng)消息中，鄰區(qū)信息均以頻點(diǎn)+PCI格式下發(fā)和上報(bào)，因此在同頻組網(wǎng)的情況下，需要考慮數(shù)量有限的PCI的復(fù)用，同時(shí)避免PCI復(fù)用距離過小而產(chǎn)生同PCI之間的相互干擾。

所有的PCI由主同步和輔同步ID構(gòu)成，即PCI = 3* Group ID （ S-SS）+ Sector ID （P-SS）。現(xiàn)網(wǎng)組網(wǎng)時(shí)我們一般采用同頻組網(wǎng)和2*2MIMO，在基站時(shí)間同步的情況下，如果PCI MOD 3也相同，那么就會(huì)造成P-SS的干擾。這主要是LTE導(dǎo)頻符號(hào)在頻域上出現(xiàn)的位置與該小區(qū)分配PCI的組內(nèi)ID直接相關(guān)。即組內(nèi)ID的值決定了導(dǎo)頻符號(hào)的頻率位置。當(dāng)重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)兩個(gè)或兩個(gè)以上小區(qū)的PCI MOD 3相等時(shí)，由于RS位置的疊加，會(huì)產(chǎn)生較大的系統(tǒng)內(nèi)干擾，導(dǎo)致終端測量RS的SINR值較低，稱為PCI“模三干擾”。模三干擾會(huì)直接導(dǎo)致用戶下行速率下降。

因此要求鄰近小區(qū)的導(dǎo)頻符號(hào)在頻域上的位置盡可能的錯(cuò)開，可以降低導(dǎo)頻符號(hào)的相互干擾，提升導(dǎo)頻符號(hào)的信噪比。這就要求組內(nèi)ID相同的PCI不能分配在相鄰、相對(duì)的兩個(gè)小區(qū)上。在進(jìn)行PCI規(guī)劃時(shí)，除了相鄰小區(qū)無沖突、無混淆（無沖突指相鄰小區(qū)不能使用相同的PCI、無混淆指小區(qū)的所有鄰區(qū)中不能使用相同的PCI）外，盡量避免模三干擾，最相近的3個(gè)小區(qū)PCI不共模，可按鄰小區(qū)干擾強(qiáng)度進(jìn)行排序，優(yōu)先錯(cuò)開干擾強(qiáng)度大的鄰小區(qū)。對(duì)于室分系統(tǒng)，也需要根據(jù)周邊宏站PCI規(guī)劃情況進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)當(dāng)盡量避免信號(hào)較強(qiáng)的共模PCI，選擇信號(hào)最弱或無的共模PCI。

四、結(jié)束語

建設(shè)一張有競爭力的4G網(wǎng)絡(luò)，保證用戶高速率體驗(yàn)最關(guān)鍵的就是控制網(wǎng)絡(luò)的干擾水平。由于篇幅的限制，上述只針對(duì)干擾控制最基本的兩個(gè)方面進(jìn)行了探討。能夠在站址選擇、仿真論證、參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)部署的各個(gè)環(huán)節(jié)，特別是在規(guī)劃、設(shè)計(jì)的前期階段，從LTE技術(shù)制式的特點(diǎn)出發(fā)，才能夠系統(tǒng)性的做好干擾控制，減少后期優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的工作量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 韓志剛，孔力，陳國利，李福昌.LTE FDD技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[M].北京：人民郵電出版社，2012.