LTE干擾抑制極簡(jiǎn)載波的研究

王 科，楊宗林，袁 滿（.中國(guó)聯(lián)通山東分公司，山東濟(jì)南50000；.中國(guó)聯(lián)通濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南5003）

0 引言

國(guó)內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)頻譜資源有限，為了提高頻譜利用率、提升網(wǎng)絡(luò)容量，運(yùn)營(yíng)商在組網(wǎng)時(shí)一般會(huì)采用頻率復(fù)用方案，由于熱點(diǎn)區(qū)域基站密度的增加，將導(dǎo)致LTE同頻小區(qū)間的干擾增加。傳統(tǒng)LTE干擾抑制技術(shù)主要包括干擾隨機(jī)化、干擾消除、頻選調(diào)度、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)等方式。中國(guó)聯(lián)通引入極簡(jiǎn)載波功能，將5G干擾消除理念應(yīng)用到LTE網(wǎng)絡(luò)中，并在實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證。

1 極簡(jiǎn)載波原理

LTE終端需要小區(qū)參考信號(hào)才能工作，3GPP Rel 8版本定義：即使在小區(qū)沒有業(yè)務(wù)需求的情況下，參考信號(hào)在所有子幀、所有時(shí)間和所有PRB上連續(xù)發(fā)射［1］。

過多的參考信號(hào)發(fā)射，導(dǎo)致同頻小區(qū)間的干擾，限制了網(wǎng)絡(luò)的性能，尤其會(huì)影響高階調(diào)制時(shí)的下行速率。極簡(jiǎn)載波引入LTE后，參考信號(hào)只在需要的時(shí)間和PRB上發(fā)射［1］。

但仍有3種情形，小區(qū)參考信號(hào)CRS保持發(fā)射。

a）保障UE測(cè)量CRS獲得同頻和異頻RSRP信息，小區(qū)頻域中間的6個(gè)RB上的CRS一直發(fā)射。

b）UE讀取SIB消息獲得小區(qū)配置和控制消息，在SIB傳輸子幀上，全帶寬的CRS保持發(fā)射。

c）在尋呼子幀和下一個(gè)子幀上，保持全頻率的CRS信號(hào)發(fā)射。

2 極簡(jiǎn)載波參考信號(hào)分析

2.1 CRS映射規(guī)則

小區(qū)參考信號(hào)序列，根據(jù)3GPP TS 36.211第6.10節(jié)定義為rl,ns(m)：

式中：

ns——1個(gè)無線幀中的時(shí)隙索引

l——1個(gè)時(shí)隙內(nèi)OFDM符號(hào)的索引

小區(qū)參考信號(hào)序列rl,ns(m)根據(jù)公式映射到天線端口p，時(shí)隙ns時(shí)為復(fù)值調(diào)制符號(hào)，并且依據(jù)如下公式計(jì)算：

式中：

l——一個(gè)時(shí)隙內(nèi)OFDM符號(hào)的索引，

m′——m′=m+

k——子載波的偏移位置，k=6m+（v+vshift）mod6，變量v為不同參考信號(hào)在頻域的位置，vshift為小區(qū)特定頻域偏移：

在相同時(shí)隙，RE( )k,l用作小區(qū)特定參考信號(hào)傳輸時(shí)，其他天線端口的同一位置不能用作傳輸，且設(shè)置為0。

2.2 尋呼容量計(jì)算

尋呼消息所占的頻域資源是由P-RNTI加擾的PDCCH指定的，而在時(shí)域上，UE只會(huì)在尋呼周期內(nèi)的某個(gè)特定無線幀PF的特定子幀PO上去嘗試接收paging消息［4］。

開啟DRX時(shí)，不同的UE在每個(gè)尋呼周期內(nèi)只有一個(gè)子幀是可以用來發(fā)送paging消息的。

與PF和PO相關(guān)的2個(gè)參數(shù)是T和nB，這2個(gè)參數(shù)由系統(tǒng)消息SIB2通知UE，根據(jù)式（3）和式（4）使用IMSI計(jì)算出PF和PO的具體位置后，UE開始監(jiān)聽相應(yīng)子幀的PDCCH，如果發(fā)現(xiàn)有P-RNTI，則根據(jù)PDCCH指示的RB和調(diào)制編碼方式，從同一個(gè)子幀的PDSCH上獲取尋呼消息。如果尋呼消息含有該UE的UE_ID，則發(fā)起尋呼響應(yīng)，否則，在間隔T個(gè)無線幀后繼續(xù)監(jiān)聽相應(yīng)子幀的 PDCCH［5-6］。

PF系統(tǒng)幀可以通過下述公式計(jì)算：

式中：

T——UE最終使用的非連續(xù)接收周期，涉及參數(shù)為defaultPagingCycle，默認(rèn)設(shè)置為128個(gè)無線幀，如果DRX周期小于該值，則覆蓋替換T時(shí)長(zhǎng)為DRX周期

nB——4T，2T，T，T/2，T/4，T/8，T/16，T/32。nB的設(shè)置表征子尋呼密度，決定了每個(gè)PF無線幀中PO的個(gè)數(shù)和位置。nB的值設(shè)置的越小，即每個(gè)無線幀中用于尋呼的子幀越少，因此nB的設(shè)置決定了系統(tǒng)的尋呼容量［5］

N——min（T，nB）

Ns——max（1，nB/T）

UE_ID——IMSI mod 1 024，IMSI=46xxxx（digit1=4，digit2=6），46是十進(jìn)制數(shù)

PO系統(tǒng)子幀可以通過如下公式計(jì)算：

表1給出了FDD模式下尋呼子幀映射關(guān)系。

表1 FDD模式下尋呼子幀映射關(guān)系

如果每個(gè)PO尋呼子幀只發(fā)送一個(gè)尋呼消息，最多攜帶16個(gè)UE_ID，尋呼容量為每秒可以發(fā)送的最大尋呼數(shù)目，可以推算為每個(gè)尋呼指示中的UE_ID×（1個(gè)非連續(xù)尋呼周期中的無線幀×1個(gè)無線幀中的尋呼指示數(shù)）/非連續(xù)尋呼周期=16×（N×Ns）/DRX，在開啟極簡(jiǎn)載波功能時(shí)需要考慮尋呼密度的設(shè)置。

3 極簡(jiǎn)載波應(yīng)用分析

3.1 測(cè)試效果對(duì)比

選擇連片區(qū)域?qū)Ρ葮O簡(jiǎn)載波功能開啟前后指標(biāo)情況，定點(diǎn)測(cè)試選擇好、中、差點(diǎn)，測(cè)試選擇差點(diǎn)：SINR＜5 dB、中點(diǎn)：SINR＞5 dB且SINR≤15 dB、好點(diǎn)：SINR＞15 dB。通過驗(yàn)證下行SINR、上下行業(yè)務(wù)速率和高階調(diào)制情況，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 極簡(jiǎn)載波開啟前后指標(biāo)對(duì)比

差點(diǎn)、中點(diǎn)、好點(diǎn)測(cè)試：SINR分別有44%、59%、18%提升，下載速率分別有46%、92%、33%提升，上傳速率分別有9%、3%、1.7%提升，高階調(diào)制64QAM占比，差點(diǎn)無明顯提升，中點(diǎn)和好點(diǎn)分別有40%和20%的提升。

3.2 尋呼密度分析研究

極高話務(wù)區(qū)域選擇某工業(yè)園區(qū)，其中最忙小區(qū)PRB利用率高達(dá)99%，屬于典型極高話務(wù)場(chǎng)景。高話務(wù)場(chǎng)景開啟極簡(jiǎn)載波功能時(shí)，不同nB參數(shù)的設(shè)置對(duì)尋呼的影響如圖2所示，當(dāng)nB設(shè)置為T/8和T/4時(shí)出現(xiàn)尋呼丟棄，nB為T時(shí)，尋呼正常。因此建議高負(fù)荷區(qū)域nB設(shè)置為T。

圖2 極高話務(wù)nB設(shè)置對(duì)尋呼的影響

在中低負(fù)荷的區(qū)域，開啟極簡(jiǎn)載波功能時(shí)，如圖3所示，當(dāng)nB設(shè)置為T/16時(shí)，片區(qū)出現(xiàn)尋呼丟棄。當(dāng)nB設(shè)置為T/8，尋呼正常。因此建議中低負(fù)荷區(qū)域nB設(shè)置為T/8。

4 結(jié)束語

極簡(jiǎn)載波功能的應(yīng)用將極大地對(duì)干擾進(jìn)行抑制、提升高階調(diào)制的占比、改善整體網(wǎng)絡(luò)性能、提高用戶感知。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)不同負(fù)荷情況對(duì)尋呼容量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了降低網(wǎng)絡(luò)干擾和保障尋呼性能的平衡，這對(duì)高話務(wù)、高干擾區(qū)域優(yōu)化有一定借鑒意義。

圖3 中低話務(wù)nB設(shè)置對(duì)尋呼的影響