LTE-A異構網絡中增強型干擾協調技術研究

李恩群 李遠香

摘要：最近幾年中，由于移動智能終端日益推廣，各類同步多媒體業務的廣泛運用，寬帶無線網絡內的通信量呈現出指數的速率遞增，進而出現的格局是覆蓋面程度更高、質量更好、速度更快的業務需求增長情況。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，但因為受制于地形、建筑布局以及其他的條件，無法無限制地縮小蜂窩的尺寸，因此在確定LTE-A標準時引入異構網絡，其中的增強型干擾協調技術能夠化解以上問題，從而提高系統的總體性能。本論文正是對此課題展開了相關的研究。

關鍵詞：LTE-A;異構網絡;增強型;干擾協調技術

1 引言

異構網絡布局的方案具有相對并不高的網絡額外的開銷，在很大的程度上降低將來無線網絡功率的損耗。再者，小型基站僅需極其少或是幾乎無需規劃與租賃成本，因而可以盡可能地降低運營商的互聯網運作成本。異構網絡通過以往的集中型宏基站或是微基站途徑轉移至更為自主性的、非對等式的智能手段，能夠被當作增強屬性的一類有效性的途徑。然而，引進異構式網絡亦存在著諸如自優化、自組織、回程設置、切換以及小區間干擾等突出的難題，因而，理應對因為網絡拓撲結構的變化而導致的小區間干擾情況展開相關的研究。

2 LTE-A異構網絡ICIC方案性能仿真技術分析

借助于非載波聚合展開干擾協調的過程中，Macro小區與低功率節點實施共道傳遞，在這樣的情況下，可以采納時分復用的手段，減少Macro小區和低功率節點之間的干擾。非載波聚合策略主要指基于ABS的時域eICIC方案。

時域eICIC方案的總體思路是，通過在干擾源基站的下行子幀中引入ABS的方式來減少對其他基站的干擾。干擾源基站在ABS上保持靜默，幾乎不發送控制和數據信道信號。而被干擾基站可以在ABS上調度其被嚴重干擾的邊緣用戶進行信號傳輸，從而避免了干擾源基站對這些用戶的強烈干擾，提升了小區邊緣用戶的服務質量。之所以稱這些靜默的子幀為“幾乎”空白子幀，是因為考慮到后向兼容性，ABS必須攜帶Release 8終端與網絡連接所必需的一些最基本的信號或信道，例如小區公共參考信號（CRS）在每個單播子幀都必須全帶寬發送。另外，ABS上還會發送主、輔同步信號（PSS/SSS）、尋呼信道（Paging）、SIB1、主廣播信道（PBCH）和定位參考信號（PRS）等。

在異構網絡Macro-Pico異構小區組網場景下，通常使用CRE來擴大Pico小區的覆蓋范圍，平衡Macro小區和Pico小區之間的負載，即CRE偏置越大，接入Pico小區的用戶數就越多。為了研究基于ABS的eICIC方案性能，下面對Pico小區不同偏置取值和Macro小區不同ABS比例配置下的各種組合進行系統性能仿真分析。

從圖1可以看出，隨著偏置取值的增加，Macro小區的平均吞吐量呈先增加后降低的趨勢。增加是因為Macro小區的負載減輕，用戶對資源的競爭減小，偏置增加到一定值時吞吐量開始降低是因為大部分用戶都被卸載到Pico小區，Macro小區中資源利用率太低。當為Macro小區配置ABS時，在同一偏置取值下，Macro小區平均吞吐量相對不配置ABS時有所減少，這是因為Macro小區在ABS上不調度用戶，使得其服務的MUE可用時隙資源減少。并且在同一偏置取值下，Macro小區平均吞吐量隨著ABS比例的增加而減少，ABS比例越大，Macro小區平均吞吐量下降得越多。

圖1 Macro小區平均吞吐量

表1 Macro小區平均吞吐量極值點

ABS比例 最大吞吐量對應的偏置值（dB） 對應的最大吞吐量（Mbps）

0 15 12.83

1/6 15 10.93

2/6 12 9.24

3/6 12 6.48

圖2是Pico小區平均吞吐量性能比較。隨著偏置取值的增加，Pico小區接入用戶增多，而Pico小區中平均每個用戶可用資源減少，相反受到的干擾將增大，因此Pico小區的平均吞吐量逐漸下降。采用ABS進行干擾協調時，在相同的偏置取值下，Pico小區平均吞吐量相比Macro小區沒有配置ABS時有比較明顯的增加，這是因為Macro小區在ABS上不傳輸數據，那么在ABS上被調度的PUE不會受到Macro小區的下行干擾，從而性能有所提升。并且在相同的偏置取值下，Pico小區平均吞吐量隨著ABS比例的增加而顯著增加。

圖2 Pico小區平均吞吐量

表2 Pico小區平均吞吐量極值點

ABS比例 最大吞吐量對應的偏置值（dB） 對應的最大吞吐量（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不同取值下整個扇區的總吞吐量。從圖中可以看出，當偏置取值增加時，扇區吞吐量的變化趨勢為先增加后減少，并且在某個偏置取值處獲得最大值，也就意味著當偏置取值大于某個數值時，由CRE和ICIC帶來的Pico小區的性能損失將會大于Macro小區的性能增益。Macro小區配置ABS后，每個偏置取值下的扇區吞吐量都相比ABS比例為零時有所增加。對應不同的偏置值，ABS配置的比例不同，獲得的扇區吞吐量也不一樣。比如偏置取3dB時，在3/6比例的ABS配置下吞吐量最大，而偏置取9dB時，對應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應的偏置值和同一偏置取值下吞吐量最大時的ABS比例。

圖3 扇區吞吐量

表3 相同ABS比例下扇區平均吞吐量極值點

ABS比例 最大吞吐量對應的偏置值（dB） 對應的最大吞吐量（Mbps）

0 3 55.054

1/6 6 56.479

2/6 9 56.955

3/6 9 56.637

表4 相同偏置值下扇區平均吞吐量極值點

偏置值（dB） 最大吞吐量對應的ABS比例 對應的最大吞吐量（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 結語

綜上所述，在當下，異構網絡被認為是工業界當下可以有效地提高網絡容量與通信質量的一種技術，同時亦為學術界一個分析的重點與熱點。因為智能移動終端和視頻等各類高速、同步多媒體業務的推廣與運用，移動數據的流量呈現出指數式的遞增格局。根據3GPP Release 8/9標準所制定的小區間干擾協調方案存在著的局限性，無法有效性地化解異構情境下存在的小區間干擾情況。借助于增強型小區間干擾協調技術（eICIC）方案能夠在一定程度上起到解決的目的。

參考文獻：

[1] 劉輝，宋家旺.2019年異構網絡下基于混合保護子幀的干擾協調方案[J].計算機應用研究，2019，7：88-91.

[2] 李莉，葉鵬，彭張節.一種超密集異構網中聯合干擾協調方法研究[J].電子與信息學報，2019，8：101-105.

基金項目：2018年教育廳科研立項LTE-A異構網絡中增強型干擾協調技術研究項目編號：18ZB0311