超密集Small?Cell網絡下TD?LTE同頻干擾電源抑制方法研究

陳海燕+袁超偉

摘 要： 傳統動態ICIC方法通過頻率協調避免同一資源被調度，實現同頻干擾的抑制，但是該方法在負載過高的環境下，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，對各模塊的組成結構進行設計。給出了該方法的軟件流程過程。實驗檢測結果表明，所提方法具有較高的同頻干擾抑制性能，可增加小區邊緣用戶的吞吐量，增強頻帶利用率。

關鍵詞： 超密集Small Cell網絡； TD?LTE同頻干擾； 電源； 抑制

中圖分類號： TN711?34； TN929.5 文獻標識碼： 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據業務中具有廣泛的應用價值[1]。為了節省頻譜資源，增強頻譜利用率，同頻組網是TD?LTE常用的網絡規劃方案。超密集Small Cell網絡中的同頻干擾問題是TD?LTE組網分析中的重點，多個網絡內部的同頻干擾會降低用戶通話質量，干擾網絡數據的順利傳遞[2]。傳統動態ICIC方法通過頻率協調避免同一資源被調度，實現同頻干擾的抑制，但是該方法在負載過高的環境下，不能對同頻干擾進行有效抑制。

1 硬件設計

超密集Small Cell網絡下的TD?LTE同頻干擾電源發射信號，干擾了Small Cell網絡中遠端發射期望信號，采用TD?LTE同時同頻全雙工干擾電源抑制系統將發射信號對自身接收的同頻同頻干擾進行抑制[3]，其采用同頻與數字聯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網絡容量。

1.1 硬件總體架構

超密集Small Cell網絡下TD?LTE同時同頻全雙工干擾電源抑制系統的硬件架構如圖1所示，其通過同頻模塊和同頻干擾重建模塊相獨立的結構，將TD?LTE系統變換成同時同頻全雙工系統，兩種模塊的頻率波動區間為[1.5 GHz，5 GHz]，包含了大多數無線通信規范，能夠用于TD?LTE的同時同頻全雙工干擾電源抑制系統中[4]。數字模塊通過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，并且對協議層進行管理。數字模塊通過PCI背板設置和管理同頻模塊以及同頻干擾重建模塊的參數。

1.2 同頻干擾重建模塊設計

同頻干擾重建模塊的組成結構圖如圖2所示。其通過PCI總線的管理性能，對從同頻模塊耦合到發射信號的幅度以及相位進行修正，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，實現同頻干擾抑制。

1.3 同頻模塊設計endprint

超密集Small Cell網絡中的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，在其自身的發射通道后端融入10 dB耦合器，實現發射信號的耦合[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。

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

1.4 數字模塊設計

數字模塊使用USDR軟件無線電平臺的數字板，其結構如圖4所示。

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

2 軟件流程設計

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分別設置成主端和從端，分別和超密集Small Cell網絡下TD?LTE的基站端和終端相對應。系統運行后，系統主端以及從端，對于超密集Small Cell網絡下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收斂趨勢，則從端對主端的信號進行采集，基于主端的節奏對自身發射信號的時間進行修正，確保從端信號到達主端的時刻同主端同頻干擾信號到達時刻，低于LTE的OFDM 循環前綴時間。OFDM對超密集Small Cell網絡遠端期望信號和TD?LTE同頻干擾抑制的殘留信號進行解調處理[9]，并將處理后的信號變換至頻域，實施頻域數字同頻干擾抑制。

3 實驗測試結果分析

3.1 實驗（一）

在不同同頻干擾功率狀態下，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字干擾抑制性能。實驗采用的同頻干擾抑制性能檢測參數如表1所示[10]。測試本文方法的同頻與數字聯合同頻干擾抑制能力，測試結果如圖6所示。從圖6中能夠看出，本文方法采用同頻與數字聯合的同頻干擾抑制性能隨著接收信噪比的增加而增加，數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，進入數字域的同頻干擾信號擁有較小的信噪比，數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，數字域的同頻干擾信號擁有較大的信噪比，數字同頻干擾抑制性能增強。同頻與數字聯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仿真對本文方法進行性能仿真，仿真參數如表2所示。將實驗超密集Small Cell網絡中的小區內[23]區域當成核心區域，外部的[13]區域當成邊緣區域。不同的小區/扇區具有一致的總用戶數。設置小區扇區負載比例是扇區總用戶數/扇區總資源數。實驗采集Small Cell網絡中心的目標小區中的數據。

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

4 結 論

本文設計了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網絡中，存在海量用戶同時使用相同資源時產生的同頻干擾問題，提高了網絡的抗干擾性，增強了頻帶利用率。

參考文獻

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