超密集Small?Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE同頻干擾電源抑制方法研究

陳海燕+袁超偉

摘 要： 傳統(tǒng)動態(tài)ICIC方法通過頻率協(xié)調(diào)避免同一資源被調(diào)度，實現(xiàn)同頻干擾的抑制，但是該方法在負(fù)載過高的環(huán)境下，不能完成有效抑制。針對描述的情況，融合同頻干擾抑制以及數(shù)字同頻干擾抑制，提出TD?LTE同時同頻雙工同頻干擾電源抑制方法。其硬件包括數(shù)字模塊、同頻模塊以及同頻干擾重建模塊，對各模塊的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。給出了該方法的軟件流程過程。實驗檢測結(jié)果表明，所提方法具有較高的同頻干擾抑制性能，可增加小區(qū)邊緣用戶的吞吐量，增強頻帶利用率。

關(guān)鍵詞： 超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)； TD?LTE同頻干擾； 電源； 抑制

中圖分類號： TN711?34； TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）18?0181?03

Method for TD?LTE same frequency interference power supply suppression

under super?dense Small Cell network

CHEN Haiyan1， YUAN Chaowei2

（1. Beijing Polytechnic， Beijing 100176， China； 2. Beijing University of Posts and Telecommunications， Beijing 100176， China）

Abstract： Traditional dynamic ICIC method can avoid the scheduling of same resource and restrain the same frequency interference， but can′t realize effective suppression under overload condition. Therefore， a power supply suppression method of TD?LTE same frequency duplex and same frequency interference is presented， in which the suppressions of shared?frequency interference and digital shared?frequency interference are fused. The hardware of the system includes the digital module， same frequency module and same frequency interference reconstruction module. The composition structure of each module was designed. The software process of the method is given. Experimental testing results indicate that the method has high same frequency interference suppression performance， can increase the throughput of cell edge user， and enhance the bandwidth utilization.

Keywords： super?dense Small Cell network； TD?LTE same frequency interference； power； inhibition

TD?LTE具有TDD雙工方式，在支持上下行非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中具有廣泛的應(yīng)用價值[1]。為了節(jié)省頻譜資源，增強頻譜利用率，同頻組網(wǎng)是TD?LTE常用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的同頻干擾問題是TD?LTE組網(wǎng)分析中的重點，多個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的同頻干擾會降低用戶通話質(zhì)量，干擾網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的順利傳遞[2]。傳統(tǒng)動態(tài)ICIC方法通過頻率協(xié)調(diào)避免同一資源被調(diào)度，實現(xiàn)同頻干擾的抑制，但是該方法在負(fù)載過高的環(huán)境下，不能對同頻干擾進(jìn)行有效抑制。

1 硬件設(shè)計

超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下的TD?LTE同頻干擾電源發(fā)射信號，干擾了Small Cell網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)端發(fā)射期望信號，采用TD?LTE同時同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)將發(fā)射信號對自身接收的同頻同頻干擾進(jìn)行抑制[3]，其采用同頻與數(shù)字聯(lián)合的同頻干擾抑制方法，可得到2倍的頻譜利用率，增強超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)容量。

1.1 硬件總體架構(gòu)

超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE同時同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖1所示，其通過同頻模塊和同頻干擾重建模塊相獨立的結(jié)構(gòu)，將TD?LTE系統(tǒng)變換成同時同頻全雙工系統(tǒng)，兩種模塊的頻率波動區(qū)間為[1.5 GHz，5 GHz]，包含了大多數(shù)無線通信規(guī)范，能夠用于TD?LTE的同時同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)中[4]。數(shù)字模塊通過ADC/DAC子卡同信號操作載板相獨立的策略，檢測各ADC/DAC部件對同頻干擾抑制的作用情況。信號操作模塊中集成了FPGA以及PPC等信號操作部件，完成物理層算法，并且對協(xié)議層進(jìn)行管理。數(shù)字模塊通過PCI背板設(shè)置和管理同頻模塊以及同頻干擾重建模塊的參數(shù)。

1.2 同頻干擾重建模塊設(shè)計

同頻干擾重建模塊的組成結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其通過PCI總線的管理性能，對從同頻模塊耦合到發(fā)射信號的幅度以及相位進(jìn)行修正，采用放大器輸出修正后的信號。融合同頻重建的輸出和同頻模塊的接收信號，實現(xiàn)同頻干擾抑制。

1.3 同頻模塊設(shè)計endprint

超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的TD?LTE同時同頻全雙工的同頻通道較多，這些通道利用USDR（Universal Software Defined Radio）軟件無線電同頻模塊傳遞信號。同頻模塊和同頻干擾重建模塊連接過程中，在其自身的發(fā)射通道后端融入10 dB耦合器，實現(xiàn)發(fā)射信號的耦合[5]；在其接收通道的前端融入10 dB耦合器，采集同頻干擾抑制信號。

同頻模塊的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括發(fā)射通道以及接收通道，對超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中TD?LTE的中頻和射頻進(jìn)行濾波處理、完成混頻處理以及對射頻進(jìn)行放大處理。數(shù)字模塊采用PCI總線對同頻模塊進(jìn)行管理，對CPLD解析信息的過程進(jìn)行管理，完成收費鏈路增益以及自身振動頻率的實時管理。

1.4 數(shù)字模塊設(shè)計

數(shù)字模塊使用USDR軟件無線電平臺的數(shù)字板，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

數(shù)字模塊包括FMC子卡模塊、FPGA 模塊、PowerPC模塊、CLK時鐘模塊以及管理模塊。FMC子卡模塊對數(shù)字模塊中的數(shù)字信號實施模/數(shù)變換以及數(shù)/模變換[6]，F(xiàn)PGA模塊對超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE物理層邏輯以及數(shù)字同頻干擾進(jìn)行約束，PowerPC模塊運算同頻干擾抑制參數(shù)，并對其他模塊進(jìn)行控制。

2 軟件流程設(shè)計

TD?LTE同頻干擾電源抑制方法的軟件總體流程如圖5所示，將TD?LTE同時同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)分別設(shè)置成主端和從端，分別和超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE的基站端和終端相對應(yīng)。系統(tǒng)運行后，系統(tǒng)主端以及從端，對于超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE同頻干擾電源分別實施同頻干擾抑制[7?8]。如果同頻干擾抑制出現(xiàn)收斂趨勢，則從端對主端的信號進(jìn)行采集，基于主端的節(jié)奏對自身發(fā)射信號的時間進(jìn)行修正，確保從端信號到達(dá)主端的時刻同主端同頻干擾信號到達(dá)時刻，低于LTE的OFDM 循環(huán)前綴時間。OFDM對超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端期望信號和TD?LTE同頻干擾抑制的殘留信號進(jìn)行解調(diào)處理[9]，并將處理后的信號變換至頻域，實施頻域數(shù)字同頻干擾抑制。

3 實驗測試結(jié)果分析

3.1 實驗（一）

在不同同頻干擾功率狀態(tài)下，檢測本文方法的同頻干擾抑制性能。實驗融合同頻干擾以及數(shù)字同頻干擾，檢測不同同頻干擾功率下，本文方法的同頻以及數(shù)字干擾抑制性能。實驗采用的同頻干擾抑制性能檢測參數(shù)如表1所示[10]。測試本文方法的同頻與數(shù)字聯(lián)合同頻干擾抑制能力，測試結(jié)果如圖6所示。從圖6中能夠看出，本文方法采用同頻與數(shù)字聯(lián)合的同頻干擾抑制性能隨著接收信噪比的增加而增加，數(shù)字同頻干擾修正了同頻干擾抑制性能的缺陷。同頻干擾抑制性能強的情況下，進(jìn)入數(shù)字域的同頻干擾信號擁有較小的信噪比，數(shù)字同頻干擾抑制性能降低；反之，同頻干擾抑制性能較弱情況下，數(shù)字域的同頻干擾信號擁有較大的信噪比，數(shù)字同頻干擾抑制性能增強。同頻與數(shù)字聯(lián)合的同頻干擾抑制能力曲線同理想同頻干擾抑制曲線走向一致，在同一信噪比下相差6～7 dB，具有較高的同頻干擾抑制性能。

3.2 實驗（二）

通過Matlab仿真對本文方法進(jìn)行性能仿真，仿真參數(shù)如表2所示。將實驗超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)內(nèi)[23]區(qū)域當(dāng)成核心區(qū)域，外部的[13]區(qū)域當(dāng)成邊緣區(qū)域。不同的小區(qū)/扇區(qū)具有一致的總用戶數(shù)。設(shè)置小區(qū)扇區(qū)負(fù)載比例是扇區(qū)總用戶數(shù)/扇區(qū)總資源數(shù)。實驗采集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中心的目標(biāo)小區(qū)中的數(shù)據(jù)。

實驗檢測了本文方法、傳統(tǒng)動態(tài)ICIC方法以及資源塊隨機分配方法下實驗小區(qū)邊緣平均吞吐量以及扇區(qū)負(fù)載比例關(guān)系，結(jié)果如圖7所示。從圖7中可以看出，本文方法明顯增加了小區(qū)邊緣用戶的吞吐量，提高了頻帶利用率，降低了小區(qū)間干擾，具有較高的可行性。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計了TD?LTE同時同頻雙工同頻干擾電源抑制方法，解決了超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中，存在海量用戶同時使用相同資源時產(chǎn)生的同頻干擾問題，提高了網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性，增強了頻帶利用率。

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