TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾對小區(qū)吞吐量的影響

胡哲峰， 宋巍， 紀(jì)國強

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾對小區(qū)吞吐量的影響

胡哲峰， 宋巍， 紀(jì)國強

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

TD-LTE系統(tǒng)是同頻自干擾系統(tǒng)，鄰區(qū)的同頻干擾是主要干擾源，本文通過測試驗證在小區(qū)邊界隨鄰區(qū)負(fù)荷增加時上下行干擾抑制能力和小區(qū)吞吐量的變化，根據(jù)結(jié)果研究組網(wǎng)時需要注意的干擾問題。

鄰區(qū)；波束成形；干擾；上行；下行

TD-LTE同頻組網(wǎng)具有頻率利用高，部署靈活的特點，目前在中國移動TD-LTE試驗網(wǎng)中已經(jīng)普遍使用，但是同頻組網(wǎng)會使小區(qū)邊緣的重疊區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生同頻干擾，嚴(yán)重影響邊緣業(yè)務(wù)可靠性和用戶感知。本文通過測試結(jié)果去分析服務(wù)小區(qū)、鄰區(qū)在不同負(fù)荷和不同用戶情況下，服務(wù)小區(qū)的受干擾情況，觀察服務(wù)小區(qū)的信號質(zhì)量和吞吐量變化情況，找出干擾與吞吐量之間的關(guān)系。

1 同小區(qū)下用戶數(shù)對吞吐量的影響

TD-LTE采用OFDM調(diào)制方式，理論上各子信道之間是正交的，這種特點決定了小區(qū)內(nèi)的干擾可以通過正交性加以克服，考慮到載波頻率和相位偏移等因素造成的子信道間的干擾，廠家在物理層通過信號處理算法使這種干擾降到最低，一般認(rèn)為TD-LTE系統(tǒng)中小區(qū)內(nèi)干擾較小，為了驗證現(xiàn)網(wǎng)與理論的偏差，通過在服務(wù)小區(qū)內(nèi)的定點測試對該結(jié)果加以驗證。

為了保證現(xiàn)網(wǎng)周圍F頻段基站對測試結(jié)果無干擾，本次實驗場景采用6個D頻段基站作為實驗場景。

1.1 同一地點接入用戶數(shù)的影響

理論上，同一位置上，接入UE的數(shù)量對小區(qū)吞吐量影響較小，選擇測試小區(qū)內(nèi)的無線環(huán)境好點，依次接入5個終端，測試結(jié)果如表1所示。

表1 相同位置接入用戶數(shù)對吞吐量影響

5個終端依次接入，小區(qū)吞吐量變化在10%之內(nèi)，吞吐量的變化標(biāo)準(zhǔn)方差為1.19 Mbit/s，平均變動范圍2.6%，測試結(jié)果表明相同位置接入用戶數(shù)對小區(qū)吞吐量影響不大，用戶之間干擾對小區(qū)吞吐量影響較小。

1.2 不同地點接入用戶數(shù)的影響

同一小區(qū)內(nèi)的不同位置，由于無線環(huán)境的變化，導(dǎo)致每個位置的信道質(zhì)量不同，造成每個位置的吞吐量能力不同，小區(qū)的吞吐量理論上和資源數(shù)量和用戶調(diào)度能力相關(guān)，選取同一小區(qū)的好中差點共9個點，每個點用戶平均分布，小區(qū)吞吐量如圖1所示。

圖1 用戶數(shù)和小區(qū)吞吐量關(guān)系

測試結(jié)果表明，小區(qū)用戶數(shù)與小區(qū)吞吐量基本不相關(guān)，在允許接入的范圍內(nèi)，單個用戶的速率跟信道質(zhì)量直接相關(guān)聯(lián)，但是小區(qū)的吞吐量不受用戶數(shù)的影響，也不受用戶分布的影響。

2 鄰區(qū)干擾程度對吞吐量的影響

2.1 鄰區(qū)干擾對小區(qū)吞吐量的影響

TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)同頻干擾的存在，是影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的主要因素之一，理論上干擾越嚴(yán)重，小區(qū)吞吐量下降越多。通過對鄰區(qū)的加擾調(diào)整，發(fā)現(xiàn)鄰區(qū)干擾對小區(qū)吞吐量的影響。

圖2 鄰區(qū)加擾和小區(qū)吞吐量關(guān)系

從圖2可以看出，鄰區(qū)加擾越大，服務(wù)小區(qū)的吞吐量下降的越多，說明控制小區(qū)吞吐量的一個主要因素是系統(tǒng)內(nèi)的干擾，主要來源是鄰區(qū)的干擾。

2.2 鄰區(qū)干擾對小區(qū)內(nèi)不同位置吞吐量的影響

鄰區(qū)的干擾對服務(wù)小區(qū)的吞吐量是一個決定性的因素，對于服務(wù)小區(qū)內(nèi)部的不同位置，由于信道質(zhì)量的不同，抗干擾的能力也不同，選取服務(wù)小區(qū)內(nèi)代表不同信號環(huán)境的位置進行單用戶速率測試，如表2所示。

表2 不同位置單用戶下載速率（Mbit/s）

圖3 鄰區(qū)加擾和小區(qū)內(nèi)不同位置能力下降對比

如圖3所示，測試結(jié)果可以看出，小區(qū)內(nèi)不同位置抗干擾能力不同，越接近小區(qū)邊緣的差點，用戶速率受干擾影響越大，速率下降比例也越大，需要對鄰區(qū)干擾格外重視的就是小區(qū)邊緣區(qū)域。

3 鄰區(qū)用戶行為對吞吐量的影響

3.1 鄰區(qū)用戶業(yè)務(wù)狀態(tài)對小區(qū)吞吐量的影響

TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)資源分配是根據(jù)用戶需求調(diào)度的，當(dāng)用戶在空閑態(tài)時，系統(tǒng)資源基本不占用，特別是業(yè)務(wù)信道功率不分配，對主服務(wù)小區(qū)干擾強度相對較低。觀察鄰區(qū)內(nèi)相同位置單用戶進行下載業(yè)務(wù)和空閑態(tài)時服務(wù)小區(qū)的受干擾程度，可以驗證上述理論判斷。如圖4所示。

圖4 鄰區(qū)用戶狀態(tài)對吞吐量影響

測試結(jié)果表明，鄰區(qū)用戶連接態(tài)占用下行業(yè)務(wù)信道，發(fā)射功率作用于業(yè)務(wù)信道，造成對服務(wù)小區(qū)的干擾。在鄰區(qū)資源占用相同的情況下，鄰區(qū)用戶數(shù)的多少無論在連接態(tài)還是空閑態(tài)基本上不會影響主服務(wù)小區(qū)的吞吐量。

3.2 鄰區(qū)用戶業(yè)務(wù)狀態(tài)對小區(qū)吞吐量的影響

上節(jié)分析鄰區(qū)業(yè)務(wù)信道的占用會對服務(wù)小區(qū)造成干擾，但是TD-LTE系統(tǒng)由于是時分雙工系統(tǒng)，系統(tǒng)各小區(qū)嚴(yán)格同步，理論上鄰小區(qū)的上行時隙不會干擾服務(wù)小區(qū)的下行吞吐量。當(dāng)鄰區(qū)用戶只進行上行業(yè)務(wù)時，觀察服務(wù)小區(qū)的吞吐量變化。如圖5所示。

圖5 鄰區(qū)用戶業(yè)務(wù)狀態(tài)對吞吐量影響

結(jié)果和理論預(yù)期吻合，在鄰區(qū)只有上行業(yè)務(wù)時，不會影響服務(wù)小區(qū)的下行業(yè)務(wù)。

3.3 鄰區(qū)用戶位置對小區(qū)吞吐量的影響

TD-LTE系統(tǒng)在業(yè)務(wù)信道上具有波束成形技術(shù)，是針對每個用戶的，特別是在小區(qū)邊緣時，波束成形發(fā)揮的作用更大。鄰區(qū)用戶的位置不同，會造成信號的波束指向性不同，對服務(wù)小區(qū)的干擾強度也不同。在鄰區(qū)邊緣區(qū)域中選取不同的位置的5個點A～E，分別發(fā)起下行業(yè)務(wù)，發(fā)現(xiàn)鄰區(qū)用戶的位置對服務(wù)小區(qū)吞吐量也有一定的影響。如圖6所示。

圖6 鄰區(qū)用戶位置對吞吐量影響

從測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鄰區(qū)C點發(fā)起下行業(yè)務(wù)對服務(wù)小區(qū)干擾最大，研究C點位置，正處于兩小區(qū)扇區(qū)中心連線交點上，鄰區(qū)業(yè)務(wù)信道的信號由于波束指向性正對服務(wù)小區(qū)，造成干擾較大。該結(jié)果表明今后網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中需要更加細(xì)致，需要考慮用戶分布的狀態(tài)，特別是容易發(fā)生用戶聚集情況的小區(qū)，需要考慮對該方向上的鄰區(qū)干擾情況。

4 小結(jié)

TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾對系統(tǒng)的吞吐量有一定的影響，隨著干擾級別的增加，小區(qū)性能逐漸下降。用戶所處的位置也決定了其受干擾的城區(qū)，該位置到鄰區(qū)的無線環(huán)境越好，受到的干擾也越嚴(yán)重。在后期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，不但要考慮單小區(qū)的覆蓋，也要兼顧考慮鄰區(qū)的干擾，通過規(guī)劃手段避免嚴(yán)重干擾的出現(xiàn)。

[1] 王映民，孫韶輝. TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京：人民郵電出版社， 2011.3.

[2] 趙訓(xùn)威，林輝. 3GPP長期演進(LTE)系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)規(guī)范[M].北京：人民郵電出版社， 2010.1.

Affection of TD-LTE system interference to the cell throughput

HU Zhe-feng, SONG Wei, JI Guo-qiang
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Zhejiang Branch, Hangzhou 310012, China)

TD-LTE system is the same frequency self-interference and adjacent areas with frequency interference is the main source of interference, this paper through the test to verify that the interference suppression ability and cell throughput changes up and down in the increase of the load of the cell boundary with the adjacent areas, according to the results of research groupnetwork when you need to pay attention to the problem of interference.

neighbor; cell beamforming; interference; uplink; downlink

TN929.5

A

1008-5599（2013）08-0041-04

2013-04-10