關于LTE FDD網絡部署中干擾控制的探討

田宇博 秦培松 李峰

【摘要】 隨著2015年2月工信部LTE FDD牌照的發放，LTE FDD網絡進入大規模部署階段，一者滿足了用戶高速數據業務需求，二者也成為運營商在4G時代競爭的關鍵。但 LTE FDD本身的技術體制和原有WCDMA有一定的差異，在網絡部署中干擾控制成為能否建設一張有競爭力的4G網絡的關鍵。本文重點對網絡部署階段的干擾控制進行探討，以期在網絡規劃階段能夠避免影響網絡性能的若干問題，減少后期網絡調整和優化的工作量，打造一張用戶體驗良好的移動寬帶網絡。

【關鍵詞】 LTE FDD 干擾控制 同頻干擾 模三干擾 網絡規劃

一、前言

LTE FDD網絡首次進入大規模部署階段， LTE FDD與原有系統有著較大的區別，與GSM的頻率復用相比其為同頻組網，與WCDMA相比其又無軟切換，因此在網絡規劃建設各階段更要考慮其自身的技術特點，建設一張用戶滿意、競爭力強的4G網絡。本文主要從網絡部署階段最關鍵的干擾控制出發，為網絡部署提供可參考可操作的建議。

二、OFDM的引入

為了滿足3GPP LTE的主要性能目標（如在20MHz頻譜帶寬下，提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率，改善小區邊緣用戶性能等），LTE采用了與WCDMA碼分多址不同的空口技術——基于OFDM（Orthogonal Frequenccy Division Multiplexing，正交頻分復用）技術的空中接口設計。

傳統的FDM技術， N個互不重疊的子載波間需要一定的保護間隔，每個子載波被一個獨立的信源符號調制。從圖1可以看出，其子載波上的信號頻譜是沒有重疊的，以便接收端利用濾波器分離和提取不同載波上的信號。這樣避免了不同子載波之間的互相干擾，但犧牲了頻譜利用率。

OFDM采用基于載波頻率正交的傅里葉變換調制技術，各子載波的中心頻率點處沒有其他子載波的頻譜分量，因此能實現各子載波的正交，即如圖2所示的允許各子載波間頻率互相混疊。單位帶寬內載波數量多且各子載波間正交，大大提高了頻譜效率，對于頻譜資源有限的無線系統這點尤其重要。

OFDM把數據信息通過多個子載波并行傳輸，可有效抵抗脈沖噪聲干擾。此外，OFDM采用了循環前綴技術，即將OFDM符號周期內的后面幾個符號復制到前面，形成循環前綴CP（Cyclic Prefix），有效抵抗多徑衰落的影響，且減小了接收機內均衡的復雜度。

三、小區間干擾和解決建議

OFDM系統給不同用戶分配不同的子載波，用戶間滿足相互正交，小區內沒有干擾。但小區間的干擾問題無法避免。因此在網絡部署時我們重點關注小區間的干擾問題：同頻干擾和模三干擾。

3.1同頻干擾

同頻組網意味著無法利用頻率規劃的方法來降低小區間的同頻干擾，因此LTE網絡部署時同頻干擾的控制尤其重要。

在LTE網絡中，用SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，接收到的有用信號的強度與接收到的干擾信號（噪聲和干擾）的強度的比值）表征信道質量。UE根據所測得的SINR值向網絡側上報CQI（信道質量指示）。如果SINR較差，導致UE上報的CQI偏低會影響編碼速率和調制方式（3GPP規范定義了CQI與編碼速率和調整方式的對應關系表），會直接影響用戶能用到的MCS等級和下行速率。

根據實測數據：LTE的下載速率和SINR成正比，LTE峰值速率要求SINR能夠達到25dB以上。在一個網絡中，更高的平均SINR值，就意味著更快的速率。對比測試發現LTE網絡中每增加一個導致重疊覆蓋的小區，服務小區的SINR值就會下降1.5～3dbm左右，下行吞吐量下降20%-40%。因此網絡部署過程中干擾控制最為直接的就是提升整體網絡的SINR值。

影響SINR值的干擾來源主要有以下兩個方面：

1）網絡結構不合理：不能保持蜂窩組網，站點過密導致重疊覆蓋區域較大，站點過高導致越區覆蓋等。

2）站點參數不合理： 站間對打，下傾角設置不當造成覆蓋重疊，扇區夾角過小（相鄰扇區夾角小于90度）。

因此，合理的網絡結構和站點參數設置是有效保證LTE覆蓋和干擾的平衡的基礎，在實際網絡部署時建議按照以下流程（圖3）進行，以重點保障在網絡部署階段的網絡結構控制，對站點覆蓋區域實現可控可調，盡量減少同頻干擾，保證整網具有良好SINR值。同時通過大量規劃、評估的工作減少后期網絡優化的工作量。

上述流程中幾個要點補充如下：

1）考慮到無線環境的復雜性，經過長期優化且積累大量數據的現網站址是評估的重要基礎，在日常工作中應綜合其覆蓋的有效性、干擾水平、下載速率、用戶感知等方面的數據建立站址評估體系。

2）嚴控網絡結構，對站高、站距及天饋參數設置進行重點核查，如市區站距小于100米、站高超過50米、方向角下傾角設置明顯異常的站點進行核實。

3）考慮后期網絡優化的可操作性，在網絡部署時盡量采用獨立天饋是必要的，因此應加大獨立天饋的使用，避免大量的共天饋站點，為后期優化提供足夠的手段。

4）上述工作重點在網絡部署的第一階段，隨著基礎網絡的建成，網絡轉向完善深度覆蓋，做厚做深，工作應轉向結合基礎網絡實測數據的更加精細化的規劃和設計，宏微、室內外多種手段結合的立體網絡架構，實現目標區域的連續、深度覆蓋，同時提升網絡容量和數據業務速率。

3.2模三干擾

LTE中終端根據物理小區標識（Physical Cell Identities， PCI）區分不同小區的信號，系統共提供504個PCI，這些標識又被分成168個物理層小區標識組，每個組包含3個唯一的標識。在各種重選、切換系統消息中，鄰區信息均以頻點+PCI格式下發和上報，因此在同頻組網的情況下，需要考慮數量有限的PCI的復用，同時避免PCI復用距離過小而產生同PCI之間的相互干擾。

所有的PCI由主同步和輔同步ID構成，即PCI = 3* Group ID （ S-SS）+ Sector ID （P-SS）。現網組網時我們一般采用同頻組網和2*2MIMO，在基站時間同步的情況下，如果PCI MOD 3也相同，那么就會造成P-SS的干擾。這主要是LTE導頻符號在頻域上出現的位置與該小區分配PCI的組內ID直接相關。即組內ID的值決定了導頻符號的頻率位置。當重疊覆蓋區域內兩個或兩個以上小區的PCI MOD 3相等時，由于RS位置的疊加，會產生較大的系統內干擾，導致終端測量RS的SINR值較低，稱為PCI“模三干擾”。模三干擾會直接導致用戶下行速率下降。

因此要求鄰近小區的導頻符號在頻域上的位置盡可能的錯開，可以降低導頻符號的相互干擾，提升導頻符號的信噪比。這就要求組內ID相同的PCI不能分配在相鄰、相對的兩個小區上。在進行PCI規劃時，除了相鄰小區無沖突、無混淆（無沖突指相鄰小區不能使用相同的PCI、無混淆指小區的所有鄰區中不能使用相同的PCI）外，盡量避免模三干擾，最相近的3個小區PCI不共模，可按鄰小區干擾強度進行排序，優先錯開干擾強度大的鄰小區。對于室分系統，也需要根據周邊宏站PCI規劃情況進行調整，應當盡量避免信號較強的共模PCI，選擇信號最弱或無的共模PCI。

四、結束語

建設一張有競爭力的4G網絡，保證用戶高速率體驗最關鍵的就是控制網絡的干擾水平。由于篇幅的限制，上述只針對干擾控制最基本的兩個方面進行了探討。能夠在站址選擇、仿真論證、參數設置、網絡優化等網絡部署的各個環節，特別是在規劃、設計的前期階段，從LTE技術制式的特點出發，才能夠系統性的做好干擾控制，減少后期優化和網絡調整的工作量。

參 考 文 獻

[1] 韓志剛，孔力，陳國利，李福昌.LTE FDD技術原理與網絡規劃[M].北京：人民郵電出版社，2012.