模三干扰在TD-LTE系统中的实际影响分析

宋巍， 梅士华， 张连刚

（中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

模三干扰在TD-LTE系统中的实际影响分析

宋巍， 梅士华， 张连刚

（中国移动通信集团设计院有限公司浙江分公司，杭州 310012）

TD-LTE系统是同频自干扰系统，模三干扰是系统中较为严重的干扰方式之一，本文从实验数据出发，分析模三干扰对系统接入、切换和信道质量等造成的影响。

模三；RS；同步信号；接入；切换；SINR

TD-LTE采用正交频分多址（OFDMA），OFDMA技术利用频率之间的正交性作为区分用户的方式，将用户的信息承载在相互正交的不同载波上，可以有效地对抗频率选择性衰落。但是对于小区边缘的用户，由于相邻小区存在占用同样频率资源的用户，造成边缘用户的同频干扰严重。同频干扰中，由于PCI模三相同造成的干扰是目前最常见的一种干扰，对用户的接入，切换和速率的申请都有一定的影响，本文通过对现网测试数据的分析，对模三干扰对网络带来影响进行了直观的呈现，便于今后网络的规划和建设。

1 模三干扰的分类

1.1 主同步信号的干扰

TD-LTE系统提供504个物理小区ID（即PCI），PCI直接决定了小区的同步序列，并且多个物理信道的加扰方式也和PCI相关。从物理层来看，PCI是由主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）组成，其中主同步信号PSS有3种不同序列，辅同步信号SSS有168种不同序列，当两个小区PCI形成模三的时候，两小区的主同步信号PSS相同，造成主同步信号干扰。主同步信号位于系统的中心频点上，信号以5 ms为周期重复，UE可以直接检测并接收到，如果UE来自不同小区的两个相同的主同步信号，会对UE接入网络造成一定的影响。

1.2 公共参考信号的干扰

公共参考信号（CRS）是用于除了不基于码本的波束赋形技术之外的所有下行传输技术的信道估计和相关解调。该参考信号与一个基站端的天线端口（天线端口0～3）相对应。

根据协议定义，CRS的位置经过PCI模6运算所得，参考信号会在6个子载波内循环取值，位置与PCI相关。在同一时隙内，如果资源单元用于发送某一天线端口的参考信号，那么其它天线端口对应位置不发送任何数据，并置0。可以看出，在使用两个天线端口的情况下，端口0和端口1的CRS是频率复用的，带有3个子载波的频域偏执。如果使用双天线端口的两小区PCI模3相同，A小区端口0上的参考信号频域位置与B小区端口1上的参考信号频域位置相同，两参考信号将会产生一定的互干扰。

2 模三干扰对用户接入的影响

用户接入LTE网络，需要先后经过小区搜索、系统同步和随机接入3个过程。其中系统同步是中间重要的一个环节，要经过多个信号的同步来获取系统的各种同步消息，具体同步过程如图1所示。

图1 LTE系统同步流程图

从图1可以看出，系统同步中最先需要捕获到主同步信号PSS，从理论上分析，如果存在相同的主同步信号，会对UE接入网络造成一定的影响，我们通过测试不同终端在模三干扰区域的接入成功率和接入时长来对此进行验证，结果如表1和表2所示。

从测试结果分析，模三干扰对用户接入网络基本没有影响，无论是成功率还是接入时延都在正常范围内。继续分析接入时下发的系统消息，发现终端接入网络虽然成功，但是接入主目标小区的比例偏低，以主目标小区SINR=3 dB的环境为例，因为邻区存在模三干扰，造成终端接入信号最强的主目标小区的比例都在80%以下。

测试结果表明，在网络规划和优化中，邻区存在PCI的模三干扰，虽然对接入成功率和接入时延影响不大，但是会影响对小区的识别，在干扰严重的区域，用户无法接入最强小区，造成接入后无法在最佳网络环境下提供服务。

3 模三干扰对切换的影响

目前TD-LTE的切换都是基于信号电平RSRP的切换，当目标小区存在干扰的时候，干扰小区的信号电平强弱会影响到切换算法的判决，无法顺利的切换入目标小区。

影响切换算法的是干扰小区的信号电平，目前信号电平的测量基本是以测量公共参考信号CRS信号的强度，存在模三干扰的目标小区的公共参考信号与干扰小区的公共参考信号在频域上位置相同，存在一定的干扰可能，我们从路测数据中分析存在模三干扰的小区切换成功率和干扰小区信号强度之间的联系，分析结果如图2所示。

从统计结果分析，影响切换成功率的主要因素还是邻区的信号电平强弱，当邻区信号电平低于目标小区时，即使邻区和目标小区存在模三干扰，切换成功率也可以保持在较高的水平，基本不受影响。当邻区信号电平高于目标小区时，无论目标小区是否收到邻区的模三干扰，随着邻区信号的增强，切换成功率都呈现下降的趋势。邻区模三干扰的存在，提高了切换失败的概率，从测试数据上分析，切换成功率的降低程度在1%左右。

表1 不同SINR环境下不同终端的接入成功率

表2 不同SINR环境下不同终端的接入时延

图2 邻区是否存在模三干扰对切换成功率的影响

4 模三干扰对SINR的影响

在TD-LTE系统中，公共参考信号的作用类似于TD-SCDMA系统中的导频信号，负责下行信道的估计和相关解调，可以表征下行业务信道的质量好坏，在系统资源充足的情况下，直接影响用户下行速率。公共参考信号的模三干扰，是网络规划和优化中无法完全避免的一种干扰，通过在现网中的测试试验，找出模三干扰对SINR和用户下行速率的影响，可以对今后的网络规划和优化提供一定的帮助。

通过修改服务小区的邻区PCI和发射功率，在实验场景下模拟了模三干扰的场景，并在模三干扰区域进行了定点测试，测试了服务小区在模三干扰下的SINR值和小区吞吐量，观察模三干扰的影响。

模三干扰对服务小区的SINR的影响，在空扰情况下更加明显，空扰时，模三干扰会降低服务小区SINR的值8～9 dB，加扰时，模三干扰对服务小区的SINR影响降低到2～ 3 dB。随着邻区中模三干扰小区的增加，对主服务小区的SINR恶化越严重。对于公共参考信号的干扰，在空扰状态下，主要是来自邻区相同位置的公共参考信号，模三干扰是主因，当用户逐渐增加，邻区的控制信道和业务信道更多的被占用，这些信道对公共参考信号的干扰也逐渐显现，而模三干扰的影响则被削弱。

5 模三干扰对小区吞吐量影响

模三干扰对公共参考信号CRS的影响前文已经验证，特别是空扰情况下恶化较为严重，在相同条件下，小区吞吐量的测试结果如图4所示。

图3 空扰（左）和加扰模（右）三干扰对SINR的影响

图4 空扰下(左)和加扰(右)模三干扰对吞吐量的影响

小区吞吐量的测试结果与SINR有一定的差距，无论是在空扰还是在加扰场景下，小区吞吐量在模三干扰的影响下会降低，但是小区吞吐量在模三干扰的影响下恶化程度都较低，多个模三干扰和一个模三干扰对服务小区的吞吐量影响差别不大。

6 小结

PCI模三冲突造成的模三干扰在TD-LTE网络中将长期存在，本文从现网测试结果对模三干扰的影响进行客观的分析，其中模三干扰对接入、切换和吞吐量的影响不是非常严重，但是对空扰情况下的SINR测量值存在严重的恶化趋势，在建网初期，用户较少的情况下，这个问题需要引起重视，随着用户增加，加扰的情况下模三干扰的影响将会进一步弱化。

消除模三干扰，需要从规划阶段入手，在站址规划、PCI规划等各方面减小PCI模三冲突发生的几率，另一方面，在存在模三冲突的区域，通过降低干扰小区发射功率等方法降低干扰带来的影响。

[1] 王映民，孙韶辉. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京：人民邮电出版社， 2011.

[2] 赵训威，林辉. 3GPP长期演进 (LTE) 系统架构与技术规范[M].北京：人民邮电出版社， 2010.

[3] 李寿鹏，张国栋，苏雷. TD-LTE系统PCI配置分析[J]. 电信工程技术与标准化， 2012 (09).

Analysis of Mod3 interference effect on TD-LTE network

SONG Wei, MEI Shi-hua, ZHANG Lian-gang
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Zhejiang Branch, Hangzhou 310012,China)

LTE-TDD system is severely disturbed by the same frequency interference.Mod3 interference is one of the same frequency interference. According to the test date, we will analysis of effect of mod3 interference on the system access, handover and SINR of system. Keywords Mod3; reference signal; handover; access signal; SINR

TN929.5

A

1008-5599（2013）08-0037-04

2013-03-25