LTE系统中的小区间干扰协调

李树磊++杜剑波++樊毅

【摘 要】随着4G技术的不断发展，LTE系统中的小区间干扰协调技术成为当下的研究热点，本文对LTE系统同构网络和异构网络中的干扰协调技术进行了归纳整理。

【关键词】LTE；CA；ICIC；ABS

LTE system， inter-cell interference coordination

Li Shu-lei，Du Jian-bo，Fan Yi

（Shaanxi Tianyuan Communication Planning and Design Consulting Co.， Ltd Xi'an Shanxi 710000）

【Abstract】With the continuous development of 4G technology LTE system inter-cell interference coordination technology to become the current research focus， the paper LTE system homogeneous network and a heterogeneous network interference coordination techniques were then put together.

【Key words】LTE；CA；ICIC；ABS

1. 前言

LTE系统十分关注频谱效率，希望在无线资源越发紧张的情况下提供更高的数据速率，为了达到较高的频谱效率，在网络部署时，频率复用因子尽量接近1，但由于缺乏相应的干扰抑制技术，会造成小区间干扰较大，尤其是小区边缘用户的性能会受到较大影响，无法保证连续的服务及稳定的吞吐量，所以如何有效的减少干扰的同时又使得频谱效率最高成为当下研究的热点。

2. 常见干扰抑制技术

（1）3GPP所提出的解决小区间干扰的技术主要有三类：干扰随机化技术、干扰消除技术以及干扰协调技术，本文重点讨论小区间干扰协调技术。

（2）小区间干扰协调即（Inter-cell interference Coordination ICIC），其基本思想是对各个小区的资源进行调度及分配，从而实现小区间干扰的抑制，具体方法包括在时域、频域、空域进行资源的调度分配，或者在一定的资源上调整发射功率等，这种方法可以有效提升小区边缘的吞吐量和信干噪比，是一种考虑多个小区中资源使用和负载分布等情况而进行的多小区无线资源管理技术。

图1 部分频率复用方案

3. 同构网络中的小区干扰协调技术

（1）干扰协调中最简单直接的方案是固定频率复用方案，它将整个可用频带资源划分为三份互不重叠的部分，分别分配给三个相邻小区，这种频率复用方案类似于分层网，虽然消除了频率资源冲突，但频谱的复用因子为3，降低了频谱效率，不能适用于LTE网络。

（2）后来部分频率复用方案被提出，该方案把频谱分成两个部分，一部分频谱的复用因子为1的同频复用，另一部分频谱的复用因子为3（或者更大），它将整个频率带分为四部分，每个小区中心用户使用相同的频率，小区边缘用户使用不同的频率，如图1所示。这种方案中，每个小区中心用户收到本小区基站的信号电平较强，而距离相邻小区基站较远，空间的隔离可以保证小区中心用户不会受到较强的小区间干扰，而小区边缘用户通过使用不同的频率来避免小区间的同频干扰。

（3）这种方案的缺点是每个小区并没有完全使用所有的频谱资源，边缘业务量越大，分配给边缘用户的带宽越多，频谱效率越低。

（4）LTE系统小区间干扰协调常采用软频率复用技术，它将可用频带分成N个部分，一部分作为主载波组，其他作为副载波组，相邻小区的主载波相互正交，主载波可用于整个小区，副载波只用于小区内部，边缘用户对主载波具有较高的使用优先级，只有中心用户可以使用副载波，边缘用户不能使用，系统对主载波采用全发射功率，对副波采用较低的发射功率，如图2所示。

图2 软频率复用方案

图3 异构网结构

（5）由于相邻小区边缘用户使用的子载波相互正交，从而有效地减少相邻小区的同频干扰。而对于小区中心的用户，由于其本身距离基站较近，且收到的外小区的干扰较小，所以可以采用较低的功率进行传输，而对于小区边缘的用户则采用全功率传输。

（6）在软频率复用技术中，功率控制作为一种调度方式被充分利用，在功率谱密度一定的情况下，分配更多的功率意味着获得了更宽的带宽。一般情况下，主载波的发射功率比副载波的发射功率高，副载波与主载波的功率比在0到1之间调正，对应的有效频率复用系数则从N到1之间变化，通过调整功率的比值，可以适应负载在整个小区的业务分布。

（7）软频率复用方案实现相对简单，信令开销小，它的不足在于为了保证相邻小区的边缘用户可以使用互相正交的频带，通常只能使用1/3的频谱资源，小区边缘频谱效率不高，并且当各小区的业务量随着时间而剧烈波动时，该方法显得不灵活。

4. 异构网络中的小区干扰协调技术

异构网通过在同构网络的宏基站范围内部署低功率、小范围覆盖的节点，从而提高边缘和一些热点区域的用户性能，这些节点包括微微蜂窝（Pico）、豪微微蜂窝（Femto）、中继节点（Relay）等，如图3所示，这些节点的体积小，便于灵活部署，覆盖范围小，可以方便的利用高频段频谱。异构网提高了频谱资源空间复用率，获得了更高系统性能，但同时也使得网络拓扑结构更加复杂，小区间干扰协调也面临更加严峻的挑战。

与同构网小区间干扰协调主要处理数据信道干扰不同的是，异构网中由于宏基站和低功率节点（LPN）间的发射功率相差较大，控制信道和数据信道都会受到较大的干扰，同时由于RE（Range Expansion），位于低LPN小区边缘的用户，受到Marco的下行干扰更加严重。R8/R9中的ICIC技术已不再完全有效，因此，必须考虑使用其他有效的方式来解决异构网小区间的干扰，R10中提出了两种方案，一种是基于载波聚合的跨载波调度方案，另一种是基于ABS的增强型小区间干扰协调方案（eICIC）。endprint

4.1基于载波聚合的跨载波ICIC。

（1）在LTE-A中引入了载波聚合的技术，在异构网中利用这个特型来解决相邻小区间控制信息的互相干扰问题。

（2）它将可用频谱划分为两个独立的成员载波，主成员载波和第二成员载波，控制信息只能承载在主成员载波上，不同的控制信息（例如：PDCCH PCFICH PHICH等）由不同的主成员载波负责传输，从而避免了控制信道的干扰；而数据信道则既可以使用主成员载波，也可以使用第二成员载波。

图4 基于载波聚合的ICIC

图5 基于ABS的时域eICIC

（3）在异构网中，通过在Marco和pico中分别采用不同的主成员载波来承载控制信息，通过跨载波调度来配置其他成员载波上的业务信息，从而避免小区间控制信息的干扰问题。

（4）在具体调度中使用CIF（Carrier Indicator Field）指示不同的成员载波，如图4所示，Marco的UE由于处于Marco和Pico小区之间，仅在f1上发送控制信令，通过跨载波调度的方式，在f1和f2上发送数据；而对于Pico的UE，仅在f2上发送控制信令，在f1和f2上发送数据。

图6 时间偏移和ABS方案

4.2 基于ABS的时域eICIC。

（1）为了减轻控制信道和业务信道的干扰，可以在时域资源对用户进行调度，通过降低某个子帧的发射功率（或静音发射）来保护被干扰子帧，从而减轻小区间干扰，本文主要介绍基于ABS结构的时域eICIC方案。

（2）基于ABS的eICIC方案的思路是，在干扰基站发送的信息中先验性的加入一些空白子帧，被干扰基站在这些空白子帧内对用户提供服务。这种加入的空白子帧只发射一些参考信号：公共参考信号CRS、同步信号PSS SSS、物理广播信道PBCH等，采用这种形式的子帧被成为几乎空白子帧ABS。

（3）通过将Marco的部分子帧设置为ABS，在ABS中调度Pico基站的边缘用户，从而减少Marco对Pico边缘用户的干扰，提高边缘用户的吞吐量，如图5所示。

（4）由于ABS内仍然在发送参考信号，这些信息仍然会对边缘用户造成影响，可以将ABS的数据信道配置为MBSFN多播广播单频网子帧结构， UE会将多个MBSFN小区视为一个大的小区，从而消除数据信道上的RS干扰，但在控制信道区域的参考信号仍然存在，为了进一步降低干扰，可将此方案与时间偏移结合起来使用，如图6所示，Pico发送信息第一帧设置为MBSFN子帧结构，第二帧设置为ABS结构，第三帧设置为ABS与MBSFN结合，加上Pico与Marco发送帧之间存在一定时间的偏移，所以相对于基本的ABS配置模式，在降低小区间干扰方面能获得更好的性能。需要注意的是，对于TDD系统需要注意偏移量和GP的配置以避免上下行交叉干扰。

5. 结束语

干扰协调技术主要通过对时间、频率、功率以及用户调度等要素的协调和控制实现对小区内用户特别是边缘用户QOS性能的保障。本文介绍了R8/R9中的软频率复用技术以及R10中的跨载波调度和基于ABS的eICIC技术，列举了部分典型的ICIC方案，介绍分析了其原理及性能优劣。

参考文献

[1] 3GPP R1-090735.Revised SID on LTE-Advanced.September 2009.

[2] 3GPP R1-101782.Enhanced Interference Management by Resource Partitioning.April 2010.

[3] 3GPP R1-101982.LTE non-CA basede Het-Net support.April 2010.

[4] 3GPP R1-102252.Mitigation of Control Channel Interference.April 2010.

[5] 张蓓蓓.下一代无线通信系统中的小区间干扰协调（ICIC）技术 中图分类号：TN929.5.

[6] 白玉.一种OFDMA系统半静态干扰协调算法[J].无线电通信技术，2009，第一期11-13.endprint

4.1基于载波聚合的跨载波ICIC。

（1）在LTE-A中引入了载波聚合的技术，在异构网中利用这个特型来解决相邻小区间控制信息的互相干扰问题。

（2）它将可用频谱划分为两个独立的成员载波，主成员载波和第二成员载波，控制信息只能承载在主成员载波上，不同的控制信息（例如：PDCCH PCFICH PHICH等）由不同的主成员载波负责传输，从而避免了控制信道的干扰；而数据信道则既可以使用主成员载波，也可以使用第二成员载波。

图4 基于载波聚合的ICIC

图5 基于ABS的时域eICIC

（3）在异构网中，通过在Marco和pico中分别采用不同的主成员载波来承载控制信息，通过跨载波调度来配置其他成员载波上的业务信息，从而避免小区间控制信息的干扰问题。

（4）在具体调度中使用CIF（Carrier Indicator Field）指示不同的成员载波，如图4所示，Marco的UE由于处于Marco和Pico小区之间，仅在f1上发送控制信令，通过跨载波调度的方式，在f1和f2上发送数据；而对于Pico的UE，仅在f2上发送控制信令，在f1和f2上发送数据。

图6 时间偏移和ABS方案

4.2 基于ABS的时域eICIC。

（1）为了减轻控制信道和业务信道的干扰，可以在时域资源对用户进行调度，通过降低某个子帧的发射功率（或静音发射）来保护被干扰子帧，从而减轻小区间干扰，本文主要介绍基于ABS结构的时域eICIC方案。

（2）基于ABS的eICIC方案的思路是，在干扰基站发送的信息中先验性的加入一些空白子帧，被干扰基站在这些空白子帧内对用户提供服务。这种加入的空白子帧只发射一些参考信号：公共参考信号CRS、同步信号PSS SSS、物理广播信道PBCH等，采用这种形式的子帧被成为几乎空白子帧ABS。

（3）通过将Marco的部分子帧设置为ABS，在ABS中调度Pico基站的边缘用户，从而减少Marco对Pico边缘用户的干扰，提高边缘用户的吞吐量，如图5所示。

（4）由于ABS内仍然在发送参考信号，这些信息仍然会对边缘用户造成影响，可以将ABS的数据信道配置为MBSFN多播广播单频网子帧结构， UE会将多个MBSFN小区视为一个大的小区，从而消除数据信道上的RS干扰，但在控制信道区域的参考信号仍然存在，为了进一步降低干扰，可将此方案与时间偏移结合起来使用，如图6所示，Pico发送信息第一帧设置为MBSFN子帧结构，第二帧设置为ABS结构，第三帧设置为ABS与MBSFN结合，加上Pico与Marco发送帧之间存在一定时间的偏移，所以相对于基本的ABS配置模式，在降低小区间干扰方面能获得更好的性能。需要注意的是，对于TDD系统需要注意偏移量和GP的配置以避免上下行交叉干扰。

5. 结束语

干扰协调技术主要通过对时间、频率、功率以及用户调度等要素的协调和控制实现对小区内用户特别是边缘用户QOS性能的保障。本文介绍了R8/R9中的软频率复用技术以及R10中的跨载波调度和基于ABS的eICIC技术，列举了部分典型的ICIC方案，介绍分析了其原理及性能优劣。

参考文献

[1] 3GPP R1-090735.Revised SID on LTE-Advanced.September 2009.

[2] 3GPP R1-101782.Enhanced Interference Management by Resource Partitioning.April 2010.

[3] 3GPP R1-101982.LTE non-CA basede Het-Net support.April 2010.

[4] 3GPP R1-102252.Mitigation of Control Channel Interference.April 2010.

[5] 张蓓蓓.下一代无线通信系统中的小区间干扰协调（ICIC）技术 中图分类号：TN929.5.

[6] 白玉.一种OFDMA系统半静态干扰协调算法[J].无线电通信技术，2009，第一期11-13.endprint

4.1基于载波聚合的跨载波ICIC。

（1）在LTE-A中引入了载波聚合的技术，在异构网中利用这个特型来解决相邻小区间控制信息的互相干扰问题。

（2）它将可用频谱划分为两个独立的成员载波，主成员载波和第二成员载波，控制信息只能承载在主成员载波上，不同的控制信息（例如：PDCCH PCFICH PHICH等）由不同的主成员载波负责传输，从而避免了控制信道的干扰；而数据信道则既可以使用主成员载波，也可以使用第二成员载波。

图4 基于载波聚合的ICIC

图5 基于ABS的时域eICIC

（3）在异构网中，通过在Marco和pico中分别采用不同的主成员载波来承载控制信息，通过跨载波调度来配置其他成员载波上的业务信息，从而避免小区间控制信息的干扰问题。

（4）在具体调度中使用CIF（Carrier Indicator Field）指示不同的成员载波，如图4所示，Marco的UE由于处于Marco和Pico小区之间，仅在f1上发送控制信令，通过跨载波调度的方式，在f1和f2上发送数据；而对于Pico的UE，仅在f2上发送控制信令，在f1和f2上发送数据。

图6 时间偏移和ABS方案

4.2 基于ABS的时域eICIC。

（1）为了减轻控制信道和业务信道的干扰，可以在时域资源对用户进行调度，通过降低某个子帧的发射功率（或静音发射）来保护被干扰子帧，从而减轻小区间干扰，本文主要介绍基于ABS结构的时域eICIC方案。

（2）基于ABS的eICIC方案的思路是，在干扰基站发送的信息中先验性的加入一些空白子帧，被干扰基站在这些空白子帧内对用户提供服务。这种加入的空白子帧只发射一些参考信号：公共参考信号CRS、同步信号PSS SSS、物理广播信道PBCH等，采用这种形式的子帧被成为几乎空白子帧ABS。

（3）通过将Marco的部分子帧设置为ABS，在ABS中调度Pico基站的边缘用户，从而减少Marco对Pico边缘用户的干扰，提高边缘用户的吞吐量，如图5所示。

（4）由于ABS内仍然在发送参考信号，这些信息仍然会对边缘用户造成影响，可以将ABS的数据信道配置为MBSFN多播广播单频网子帧结构， UE会将多个MBSFN小区视为一个大的小区，从而消除数据信道上的RS干扰，但在控制信道区域的参考信号仍然存在，为了进一步降低干扰，可将此方案与时间偏移结合起来使用，如图6所示，Pico发送信息第一帧设置为MBSFN子帧结构，第二帧设置为ABS结构，第三帧设置为ABS与MBSFN结合，加上Pico与Marco发送帧之间存在一定时间的偏移，所以相对于基本的ABS配置模式，在降低小区间干扰方面能获得更好的性能。需要注意的是，对于TDD系统需要注意偏移量和GP的配置以避免上下行交叉干扰。

5. 结束语

干扰协调技术主要通过对时间、频率、功率以及用户调度等要素的协调和控制实现对小区内用户特别是边缘用户QOS性能的保障。本文介绍了R8/R9中的软频率复用技术以及R10中的跨载波调度和基于ABS的eICIC技术，列举了部分典型的ICIC方案，介绍分析了其原理及性能优劣。

参考文献

[1] 3GPP R1-090735.Revised SID on LTE-Advanced.September 2009.

[2] 3GPP R1-101782.Enhanced Interference Management by Resource Partitioning.April 2010.

[3] 3GPP R1-101982.LTE non-CA basede Het-Net support.April 2010.

[4] 3GPP R1-102252.Mitigation of Control Channel Interference.April 2010.

[5] 张蓓蓓.下一代无线通信系统中的小区间干扰协调（ICIC）技术 中图分类号：TN929.5.

[6] 白玉.一种OFDMA系统半静态干扰协调算法[J].无线电通信技术，2009，第一期11-13.endprint