LTELTEAdvanced异构网干扰消除技术研究.doc

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1、图 1 异构网典型场景LTE/LTE-Advanced 异构网干扰消除技术研究杜 滢工业和信息化部电信研究院通信标准研究所高级工程师摘要 异构网是解决实际网络部署中覆盖和容量的有效途径， 本文重点介绍 3GPP 中异构网小区间干扰消除技术的研究。关键词 异构网干扰消除LTE LTE-Advanced引言究这些基站重叠覆盖时的技术解决方案。 这与有些标准组织中研究基于不同无线技术的异构网有所不同。与空中接口相关的异构网技术研究主要集 中 于 信号测量和传输、小区选择、干扰消除等。 本文侧重于 介绍 3GPP LTE-Advanced 中对干扰消除技术的研究。在介绍具体的干扰删除技术解决方案之前，

2、先介绍异构网中典型的干 扰 场 景 ， 以 宏 小 区 和 家 庭 基 站 HeNB 为例（见图 1）。 其中，虚线表示干扰，实线表示 有用信号。 场景(a)表示终端无权接入 CSG 小区，而受 到 HeNB 的 下 行 强 干 扰 ； 场 景(b) 表示终端无权接入 CSG 小区， 而导致对 HeNB 的上行强干扰 ； 场景(c) 表 示 CSG 的用户受到来自另一个 CSG 的下行强干扰 ； 场景(d) 表示终端 基于路损选择 HeNB 作为服务基站 后， 虽然提高了 上行链路质量 ， 但会受到来自宏基站 1异构网是网络部署中用于解决覆盖和容量 的 有效途径， 提供业务分布不均匀 、 不同

3、业 务 质 量 需 求 的 解决方案， 并在 2G 和 3G 网络已有应用。 从 LTE R8 版 本 ，3GPP 开始研究支持家庭基站的异构网 ， 在 LTE-Advanced 阶 段， 异构网仍为研究项目 （SI） 之 一 ， 目 前异构网增 强小区间干扰删除 e-ICIC （Enhanced Inter-Cell Interference Cancellations） 技术的研究已经正 式立项（WI）。中 异 构 网的 研 究 基 于3GPP（HetNet）LTE-Advanced 技术， 覆盖大小不同及重 叠覆盖的网络， 属于同质网的范畴 ， 主要的基站类型有宏蜂窝基 站 ， 家 庭

4、基 站(HeNB)，Pico 基 站 ，Femto 站 等 ， 重 点 研前 瞻 技 术过基站间的 X2 接口，或利用空中接口进行传输，在这里不做详细介绍，本文重点介绍如何降低或消除不同 层间的干扰。异 构 网中不同层间的干扰将影响到 L1/L2 控 制 信令、同步信号、参考信道和控制信道，本文将针对不 同的信道介绍 LTE 和 LTE-Advanced 中主要研究的干 扰消除技术。近的宏小区或家庭基站用 户 测 得 的 宏 小 区 信 道 功 率有一定的差距 ， 导致家庭基站 功率控制 不 准 确 ， 需 要终端的辅助。频域的 ICIC 会降低家庭小区可使用的带宽，降低数据吞吐量，导致频率使

5、用的浪费。 因而在LTE-A 阶段，需进一步增强 ICIC 技术。LTE-Advanced R10 异构网 ICIC3LTE R8/R9 异构网 ICIC2根据异构网干扰消除技术是否基于载波聚 合 技术 ， 分为基于载波聚合的 ICIC 和 基 于 非 载 波 聚 合 的ICIC。3.1 基于载波聚合结合目前正在研究的载波聚合，利用载波聚合中 的一些技术， 可以降低异构网中不同层间的干扰，比 如跨载波调度。为了降低层间的干扰，最直接的是为不同的层分 配 不 同 的 频 带 。 比 如 将 20MHz 的 带 宽 分 为 两 个10MHz 的 成员载波， 分别用于 Macro 基站和家庭基站 。

6、 由 于 R8/R9 的终 端只能接入一个成员载波 ， 即10MHz 带宽，会造成频率资源的浪费。 对于 R10 的终 端， 支持载波聚合 ， 因而可以同时接入和使用这两个 10MHz 的带宽， 并且可以通过跨载波调度的方式，降 低不同扇区间控制信道的干扰。将载波聚合中的成员载波分为两类：用于数据和 控制信道的载波 、 仅用于数据传输 （ 或 使 用 低 功 率 发 送控制信令）的成员载波。 不同层使用不同的成员载 波作为控制信道载波 ， 以降 低层之间控制信道的干 在 LTE R8 和 R9 中研究了宏基站与家庭基站 重叠覆盖场景的异构网，研究支持家庭基站的异构网中 小区间干扰删除的技术，主

7、要干扰删除技术有功率控 制、时间偏移和频率上的 ICIC。(1) HeNB 中 功 率 控 制 ：HeNB 根 据 接 收 到 的Macro-eNB 的信号强度进行 功 率控制 ， 调 整 发 射 功 率， 以降低对宏小区的覆 盖 ， 并为家庭基 站 的 用 户 提 供好的覆盖。(2) 时间偏移：通过将不同层子帧开始符号错开， 以 避免不同层控制信道间的干扰 ， 然 后 通 过 降 低 HeNB/Macro-eNB 的发射功率或者在某些符号上不发 送数据，降低对 Macro-eNB /HeNB 小区控制信道的干 扰。 但 Macro-eNB /HeNB 小区的控制信道仍然会干扰 HeNB/Ma

8、cro-eNB 的部分数据信道符号。 为了进一步 降低数据信 道对控制信 道 的 干 扰 ， 可以采用短子帧 PDSCH 格式或自适应编码调制来调制数据信道的传 输方式。(3) 频率 ICIC：宏小区和家庭小区占用不同的频扰，在具体调度中使用 CIF 指示不同的成员载波。如率， 比如 家庭小区占用宏小区部分的带宽 ， 这 样 可 以降低家庭小区对宏小区数据信道的干扰，但由于控制 信道 PDCCH 占用整个带宽， 宏小区与家庭小区间控 制信道存在干扰 。 为了进一步降低 控制信道间的干 扰，可以将整个带宽分为多个频段，以 20MHz 带宽为 例，将其分为两个 10MHz 带宽，家庭小区和宏小区分

9、图 2 所示，宏小区中的 UE 由于处于宏基站和 Pico 小区之间，仅在 f1 上发送控制信令，可以在 f1 和 f2 上发 送数据， 基站通过 f1 跨载波调度 f2 上的 PUSCH， 支 持 UE2 在 f2 上传送数据。 同样地， 对于 Pico 小区的 UE，基站仅在 f2 上发送控制信令，通过跨载波调度的 方式，在 f1 的 PUSCH 上发送数据。 但 R8 的 UE 若处别在 10MHz 带宽上发送控制信道，这时家庭小区和于宏小区，则只能在 f1 上发送数据， 若处于 Pico 小宏小区的终端只能接入和使用 10MHz 带宽，源的浪费。造成资区，只能在 f2 上发送数据。3.

10、2 基于非载波聚合（单载波异构网）2010 年 3 月 RAN #47 全会上通过了非载波聚合 异构网的增强 ICIC 的立项 （WI）， 支持增强 ICIC 的上述方法在基于 LTE R8 现有标准的基础上实现有一定的局限性，比如家庭小区的功率控制会降低家图 2 载波聚合中的成员载波分类图 3 数据信道频域 ICIC 方式LTE-Advanced 技术， 应后向兼容 R8/R9 终端， 并最小化对空中接口物理层的影响。在基于非载波聚合的小区间干扰技术中， 根据干 扰消除的解决方案不同主要分为时域和频域两类。 下 面分别对控制信道和数据信道的 ICIC 技术进行介绍。(1) 数据信道的 ICI

11、C数据信道的 ICIC 分为频域 ICIC 和时域 ICIC。不发送数据 ， 以降低对其他层的干扰 ， 但 会 导 致 频 率和时域上 干 扰 的 抖 动 ， 导致信道测量不准确 ， 对 CQI周期测量有一定的影响。频域 ICIC 中，不同的层可以占用不同或部分频率资源， 以 Macro 和 Pico 小区为例， 以 Macro+Pico重叠的小区为例 ， 宏基站更多的是为了解决 覆 盖问 题，Pico 是为了解决容量问题。 所以若支持频率 ICIC， 有效的资源分配方式是 ：Pico 小区占用所有 资 源 ， Macro 小区占用部分资源，具体数据信道频域 ICIC 方 式如图 3 所示。

12、LTE R8/R9 中也支持类似的方案。 但在 Macro 不发送数据的 RB 中仍 然 会 发 送 CRS，CRS 对 Pico 小区产生一定的干扰，需要进一步的干扰删除技 术，如降低 CRS 的发射功率。时域 ICIC 中， 小区或终端在强干扰的子帧上 不 再 发 送 数 据 信 息 ，LTE R8/R9 不 支 持 时 域 的 ICIC。 时域 ICIC 与频域 ICIC 类似， 并且在不发送数据的子 帧上仍有 CRS 传输。 为了删除此 CRS 对其他层小区 的干扰，可以将此用于 ICIC 的子帧配置为 MBSFN 子 帧。 在 LTE 标准中， 由于 0，4，5，9 子帧不 能配置为

13、 MBSFN，在某些程度上限制了时域 ICIC 的使用。 需要 注意的是，时域 ICIC 需要保证上行同步 HARQ 过程。 频率和时域 ICIC 通过在某些时域资源和子帧上3GPP RAN1 长 时 间 讨 论的协同多天通信 CoMP技术也能降低异构网不同层间的干扰， 通过不同小区 间协调调度和 PMI 推荐 / 避免技术可以降低不同小区 间的干扰，特别是能提高处于小区边缘用户的性能。(2) 控制信道 ICIC在时域上， 控制信道 ICIC 的主要候选方案有空（Blank）子帧、子帧偏移、新控制信道和跨子帧调度。 空 子 帧 ： 空子帧上不发送 PCFICH/PD-图 4 空子帧图 5 基于

14、子帧偏移的 ICIC图 6 基于 FDM 和新控制信道的 ICIC的 扩 展 ， 降 低 对 其 他 层 PDCCH 的 干 扰 。 但 不 发 送PDCCH 会影响上行数据调度，不发送 PHICH，会在某 些程度上影响上行同步 HARQ，具体影响需要进一步 研究和评估。 应当注意的是，虽然空子帧不发送控制 信号和数据信息， 但根据 LTE 标准， 基站仍会在整个 空子帧上发送 CRS，如图 4（a）所示。 这会带来对其他 层 CSI 的干扰， 为 了 降 低 CSI 间 的 干 扰 ， 最 简 单 的 方 式就是关闭这些 CRS，但基站不能不通知终端就停止 发送 CRS，因为 CRS 除了用

15、于信道估计外， 还用于信 道 测量， 若基站不通知终端就不发送 CRS， 终 端 会 误 测 CRS，导致信道测量不准确。 对于此问题可通过 配置此空子帧为 MBSFN 子 帧 或 降 低 CRS 的发送功率来解决。 若空子帧采用 MBSFN 子帧， 则仅在原 PDCCH 的位 置 发 送 CRS，其他位置不再发送 CRS，如图 4 （b） 所示。新的控制信道： 以图 6 为例，Pico 小区的控制信道受到 Macro 控制信道的干扰，可在 Pico 小区的数 据子帧中引入新的控制信道。 新控制信道的设计类似 于中继 R-PDCCH 信道， 新控制信道在时间上跨整个 子帧， 在频域上占用较少的

16、子载波 。 这时，Macro 与 Pico 之间使用 FDM 进行了数据信道的 ICIC， 新的控 制信道不会受到 Macro 小区的干扰，并且可以灵活地 调用 Pico 小区的数据资源。 这种方案需要设计新的控 制信道，会涉及到控制信道的格式、资源映射方式，以 及与如何利用原 CRS 进行信道估计，对标准有较大的 影响。子帧偏移： 子帧偏移与 LTE R8 的时间偏移类似。在 LTE 设计中基站在每个子帧必须发送 13 个符号， 用于下行控制信道。 将不同层的子帧进行偏移，使得降低控 制信道间干扰成为可能。 子帧偏移是将不同 层的子帧开始符号错开（ 见图 5）， 这样不同 层的控制信道可以错

17、开。 但仅仅错开的话， Pic 小区的控制信道会受到来自宏小区数据信道的干扰，再通过将宏小区的子帧设置为 MBSFN跨子帧调度：通过修改 PDCCH 相关指令，一个子帧的 PDCCH 可以用于多个子帧资源的调用， 会使 某些子帧不再需要发送 PDCCH 信令， 降低不同层间 的干扰。 此方案需要设计新 PDCCH 信令，以支持类似 于载波指示 CIF 的指示（ 见图 7， 注： 所有时域上的小 区间干扰删除技术都需要被协调小区间的同步）。子帧（注：MBSFN 子帧有仍有控制信道和控制信道中的 CRS，数据区域没有 CRS），降低宏小区对 Pico 小区 控制信道的干扰，此时 Pico 小区的数

18、据信道仍会干扰 宏小区的控制信道。 另外，由于 0，4，5，9 子帧不能设 置为 MBSFN 子帧，会带来一定的限制。 此方案对标准图 7 跨子帧调度图 8 基于频域的 ICIC使用 f1+f2 的带宽进行数据传输。 同样地，Pico 小区中R8 终端只能 使 用 f2 频段用于数据传输 ，R10 终 端 可 以使用 f1+f2 的带宽进行数据传输。结束语4在频域上，一般通过协调不同 Cell 的下行控制信令在不同的频段上传送， 来降低控制信道间的干扰。 以 Macro 和 Pico 小区构成的异构网为例，将整个频段 分为 f1 和 f2，f1 用于 Macro 小区控制信道 PDCCH 的

19、传输（见图 8）。 Macro 小区中 R8 终端只能使用 f1 频 段用于数据传输，通过调度和信令设计，R10 终端可以本文介绍了目前 3GPP LTE/LTE-Advanced 异 构网小区间干扰消除技术的研究，LTE-Advanced 中干扰 删除技术的采纳还取决于具 体技术方案的引入是否 影响后向兼容 LTE R8/R9 终端， 以及对现有标准带来 的复杂度。Inter-cell Interference Cancellation Technology of HeterogeneousNetworks for LTE/LTE-AdvancedAbstract Heterogeneous

20、 networks are effective solutions for coverage and throughput in system deployment. This paperintroduces inter-cell interference cancellation technologies of heterogeneous networks for LTE/LTE-Advanced.Key words heterogeneous, LTE, LTE-Advanced, interference, cancellation（收稿日期：2010-05-07）!阿尔卡特朗讯推出全新

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