LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中增強(qiáng)型干擾協(xié)調(diào)技術(shù)研究

李恩群 李遠(yuǎn)香

摘要：最近幾年中，由于移動(dòng)智能終端日益推廣，各類同步多媒體業(yè)務(wù)的廣泛運(yùn)用，寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信量呈現(xiàn)出指數(shù)的速率遞增，進(jìn)而出現(xiàn)的格局是覆蓋面程度更高、質(zhì)量更好、速度更快的業(yè)務(wù)需求增長(zhǎng)情況。就用戶需求迅速遞增的情況而言，最為突出的問題在于頻譜資源不足。出于提高頻譜使用效率的目的，引入了LTE-A技術(shù)，但因?yàn)槭苤朴诘匦巍⒔ㄖ季忠约捌渌臈l件，無(wú)法無(wú)限制地縮小蜂窩的尺寸，因此在確定LTE-A標(biāo)準(zhǔn)時(shí)引入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其中的增強(qiáng)型干擾協(xié)調(diào)技術(shù)能夠化解以上問題，從而提高系統(tǒng)的總體性能。本論文正是對(duì)此課題展開了相關(guān)的研究。

關(guān)鍵詞：LTE-A;異構(gòu)網(wǎng)絡(luò);增強(qiáng)型;干擾協(xié)調(diào)技術(shù)

1 引言

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)布局的方案具有相對(duì)并不高的網(wǎng)絡(luò)額外的開銷，在很大的程度上降低將來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功率的損耗。再者，小型基站僅需極其少或是幾乎無(wú)需規(guī)劃與租賃成本，因而可以盡可能地降低運(yùn)營(yíng)商的互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作成本。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)以往的集中型宏基站或是微基站途徑轉(zhuǎn)移至更為自主性的、非對(duì)等式的智能手段，能夠被當(dāng)作增強(qiáng)屬性的一類有效性的途徑。然而，引進(jìn)異構(gòu)式網(wǎng)絡(luò)亦存在著諸如自優(yōu)化、自組織、回程設(shè)置、切換以及小區(qū)間干擾等突出的難題，因而，理應(yīng)對(duì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化而導(dǎo)致的小區(qū)間干擾情況展開相關(guān)的研究。

2 LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)ICIC方案性能仿真技術(shù)分析

借助于非載波聚合展開干擾協(xié)調(diào)的過(guò)程中，Macro小區(qū)與低功率節(jié)點(diǎn)實(shí)施共道傳遞，在這樣的情況下，可以采納時(shí)分復(fù)用的手段，減少M(fèi)acro小區(qū)和低功率節(jié)點(diǎn)之間的干擾。非載波聚合策略主要指基于ABS的時(shí)域eICIC方案。

時(shí)域eICIC方案的總體思路是，通過(guò)在干擾源基站的下行子幀中引入ABS的方式來(lái)減少對(duì)其他基站的干擾。干擾源基站在ABS上保持靜默，幾乎不發(fā)送控制和數(shù)據(jù)信道信號(hào)。而被干擾基站可以在ABS上調(diào)度其被嚴(yán)重干擾的邊緣用戶進(jìn)行信號(hào)傳輸，從而避免了干擾源基站對(duì)這些用戶的強(qiáng)烈干擾，提升了小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量。之所以稱這些靜默的子幀為“幾乎”空白子幀，是因?yàn)榭紤]到后向兼容性，ABS必須攜帶Release 8終端與網(wǎng)絡(luò)連接所必需的一些最基本的信號(hào)或信道，例如小區(qū)公共參考信號(hào)（CRS）在每個(gè)單播子幀都必須全帶寬發(fā)送。另外，ABS上還會(huì)發(fā)送主、輔同步信號(hào)（PSS/SSS）、尋呼信道（Paging）、SIB1、主廣播信道（PBCH）和定位參考信號(hào)（PRS）等。

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)Macro-Pico異構(gòu)小區(qū)組網(wǎng)場(chǎng)景下，通常使用CRE來(lái)擴(kuò)大Pico小區(qū)的覆蓋范圍，平衡Macro小區(qū)和Pico小區(qū)之間的負(fù)載，即CRE偏置越大，接入Pico小區(qū)的用戶數(shù)就越多。為了研究基于ABS的eICIC方案性能，下面對(duì)Pico小區(qū)不同偏置取值和Macro小區(qū)不同ABS比例配置下的各種組合進(jìn)行系統(tǒng)性能仿真分析。

從圖1可以看出，隨著偏置取值的增加，Macro小區(qū)的平均吞吐量呈先增加后降低的趨勢(shì)。增加是因?yàn)镸acro小區(qū)的負(fù)載減輕，用戶對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)減小，偏置增加到一定值時(shí)吞吐量開始降低是因?yàn)榇蟛糠钟脩舳急恍遁d到Pico小區(qū)，Macro小區(qū)中資源利用率太低。當(dāng)為Macro小區(qū)配置ABS時(shí)，在同一偏置取值下，Macro小區(qū)平均吞吐量相對(duì)不配置ABS時(shí)有所減少，這是因?yàn)镸acro小區(qū)在ABS上不調(diào)度用戶，使得其服務(wù)的MUE可用時(shí)隙資源減少。并且在同一偏置取值下，Macro小區(qū)平均吞吐量隨著ABS比例的增加而減少，ABS比例越大，Macro小區(qū)平均吞吐量下降得越多。

圖1 Macro小區(qū)平均吞吐量

表1 Macro小區(qū)平均吞吐量極值點(diǎn)

ABS比例 最大吞吐量對(duì)應(yīng)的偏置值（dB） 對(duì)應(yīng)的最大吞吐量（Mbps）

0 15 12.83

1/6 15 10.93

2/6 12 9.24

3/6 12 6.48

圖2是Pico小區(qū)平均吞吐量性能比較。隨著偏置取值的增加，Pico小區(qū)接入用戶增多，而Pico小區(qū)中平均每個(gè)用戶可用資源減少，相反受到的干擾將增大，因此Pico小區(qū)的平均吞吐量逐漸下降。采用ABS進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)時(shí)，在相同的偏置取值下，Pico小區(qū)平均吞吐量相比Macro小區(qū)沒有配置ABS時(shí)有比較明顯的增加，這是因?yàn)镸acro小區(qū)在ABS上不傳輸數(shù)據(jù)，那么在ABS上被調(diào)度的PUE不會(huì)受到Macro小區(qū)的下行干擾，從而性能有所提升。并且在相同的偏置取值下，Pico小區(qū)平均吞吐量隨著ABS比例的增加而顯著增加。

圖2 Pico小區(qū)平均吞吐量

表2 Pico小區(qū)平均吞吐量極值點(diǎn)

ABS比例 最大吞吐量對(duì)應(yīng)的偏置值（dB） 對(duì)應(yīng)的最大吞吐量（Mbps）

0 0 11.25

1/6 3 11.85

2/6 6 12

3/6 0 12.87

圖3是偏置和ABS不同取值下整個(gè)扇區(qū)的總吞吐量。從圖中可以看出，當(dāng)偏置取值增加時(shí)，扇區(qū)吞吐量的變化趨勢(shì)為先增加后減少，并且在某個(gè)偏置取值處獲得最大值，也就意味著當(dāng)偏置取值大于某個(gè)數(shù)值時(shí)，由CRE和ICIC帶來(lái)的Pico小區(qū)的性能損失將會(huì)大于Macro小區(qū)的性能增益。Macro小區(qū)配置ABS后，每個(gè)偏置取值下的扇區(qū)吞吐量都相比ABS比例為零時(shí)有所增加。對(duì)應(yīng)不同的偏置值，ABS配置的比例不同，獲得的扇區(qū)吞吐量也不一樣。比如偏置取3dB時(shí)，在3/6比例的ABS配置下吞吐量最大，而偏置取9dB時(shí)，對(duì)應(yīng)2/6比例的ABS吞吐量最高。表3和表4分別為同一ABS比例下最大吞吐量對(duì)應(yīng)的偏置值和同一偏置取值下吞吐量最大時(shí)的ABS比例。

圖3 扇區(qū)吞吐量

表3 相同ABS比例下扇區(qū)平均吞吐量極值點(diǎn)

ABS比例 最大吞吐量對(duì)應(yīng)的偏置值（dB） 對(duì)應(yīng)的最大吞吐量（Mbps）

0 3 55.054

1/6 6 56.479

2/6 9 56.955

3/6 9 56.637

表4 相同偏置值下扇區(qū)平均吞吐量極值點(diǎn)

偏置值（dB） 最大吞吐量對(duì)應(yīng)的ABS比例 對(duì)應(yīng)的最大吞吐量（Mbps）

0 3/6 56.174

3 3/6 56.342

6 1/6 56.479

9 2/6 56.955

12 2/6 56.663

15 2/6 56.361

18 2/6 55.639

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)下，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是工業(yè)界當(dāng)下可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)容量與通信質(zhì)量的一種技術(shù)，同時(shí)亦為學(xué)術(shù)界一個(gè)分析的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。因?yàn)橹悄芤苿?dòng)終端和視頻等各類高速、同步多媒體業(yè)務(wù)的推廣與運(yùn)用，移動(dòng)數(shù)據(jù)的流量呈現(xiàn)出指數(shù)式的遞增格局。根據(jù)3GPP Release 8/9標(biāo)準(zhǔn)所制定的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方案存在著的局限性，無(wú)法有效性地化解異構(gòu)情境下存在的小區(qū)間干擾情況。借助于增強(qiáng)型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)（eICIC）方案能夠在一定程度上起到解決的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉輝，宋家旺.2019年異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下基于混合保護(hù)子幀的干擾協(xié)調(diào)方案[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2019，7：88-91.

[2] 李莉，葉鵬，彭張節(jié).一種超密集異構(gòu)網(wǎng)中聯(lián)合干擾協(xié)調(diào)方法研究[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2019，8：101-105.

基金項(xiàng)目：2018年教育廳科研立項(xiàng)LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中增強(qiáng)型干擾協(xié)調(diào)技術(shù)研究項(xiàng)目編號(hào)：18ZB0311