关于LTE FDD网络部署中干扰控制的探讨

田宇博 秦培松 李峰

【摘要】 随着2015年2月工信部LTE FDD牌照的发放，LTE FDD网络进入大规模部署阶段，一者满足了用户高速数据业务需求，二者也成为运营商在4G时代竞争的关键。但 LTE FDD本身的技术体制和原有WCDMA有一定的差异，在网络部署中干扰控制成为能否建设一张有竞争力的4G网络的关键。本文重点对网络部署阶段的干扰控制进行探讨，以期在网络规划阶段能够避免影响网络性能的若干问题，减少后期网络调整和优化的工作量，打造一张用户体验良好的移动宽带网络。

【关键词】 LTE FDD 干扰控制 同频干扰 模三干扰 网络规划

一、前言

LTE FDD网络首次进入大规模部署阶段， LTE FDD与原有系统有着较大的区别，与GSM的频率复用相比其为同频组网，与WCDMA相比其又无软切换，因此在网络规划建设各阶段更要考虑其自身的技术特点，建设一张用户满意、竞争力强的4G网络。本文主要从网络部署阶段最关键的干扰控制出发，为网络部署提供可参考可操作的建议。

二、OFDM的引入

为了满足3GPP LTE的主要性能目标（如在20MHz频谱带宽下，提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率，改善小区边缘用户性能等），LTE采用了与WCDMA码分多址不同的空口技术——基于OFDM（Orthogonal Frequenccy Division Multiplexing，正交频分复用）技术的空中接口设计。

传统的FDM技术， N个互不重叠的子载波间需要一定的保护间隔，每个子载波被一个独立的信源符号调制。从图1可以看出，其子载波上的信号频谱是没有重叠的，以便接收端利用滤波器分离和提取不同载波上的信号。这样避免了不同子载波之间的互相干扰，但牺牲了频谱利用率。

OFDM采用基于载波频率正交的傅里叶变换调制技术，各子载波的中心频率点处没有其他子载波的频谱分量，因此能实现各子载波的正交，即如图2所示的允许各子载波间频率互相混叠。单位带宽内载波数量多且各子载波间正交，大大提高了频谱效率，对于频谱资源有限的无线系统这点尤其重要。

OFDM把数据信息通过多个子载波并行传输，可有效抵抗脉冲噪声干扰。此外，OFDM采用了循环前缀技术，即将OFDM符号周期内的后面几个符号复制到前面，形成循环前缀CP（Cyclic Prefix），有效抵抗多径衰落的影响，且减小了接收机内均衡的复杂度。

三、小区间干扰和解决建议

OFDM系统给不同用户分配不同的子载波，用户间满足相互正交，小区内没有干扰。但小区间的干扰问题无法避免。因此在网络部署时我们重点关注小区间的干扰问题：同频干扰和模三干扰。

3.1同频干扰

同频组网意味着无法利用频率规划的方法来降低小区间的同频干扰，因此LTE网络部署时同频干扰的控制尤其重要。

在LTE网络中，用SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比值）表征信道质量。UE根据所测得的SINR值向网络侧上报CQI（信道质量指示）。如果SINR较差，导致UE上报的CQI偏低会影响编码速率和调制方式（3GPP规范定义了CQI与编码速率和调整方式的对应关系表），会直接影响用户能用到的MCS等级和下行速率。

根据实测数据：LTE的下载速率和SINR成正比，LTE峰值速率要求SINR能够达到25dB以上。在一个网络中，更高的平均SINR值，就意味着更快的速率。对比测试发现LTE网络中每增加一个导致重叠覆盖的小区，服务小区的SINR值就会下降1.5～3dbm左右，下行吞吐量下降20%-40%。因此网络部署过程中干扰控制最为直接的就是提升整体网络的SINR值。

影响SINR值的干扰来源主要有以下两个方面：

1）网络结构不合理：不能保持蜂窝组网，站点过密导致重叠覆盖区域较大，站点过高导致越区覆盖等。

2）站点参数不合理： 站间对打，下倾角设置不当造成覆盖重叠，扇区夹角过小（相邻扇区夹角小于90度）。

因此，合理的网络结构和站点参数设置是有效保证LTE覆盖和干扰的平衡的基础，在实际网络部署时建议按照以下流程（图3）进行，以重点保障在网络部署阶段的网络结构控制，对站点覆盖区域实现可控可调，尽量减少同频干扰，保证整网具有良好SINR值。同时通过大量规划、评估的工作减少后期网络优化的工作量。

上述流程中几个要点补充如下：

1）考虑到无线环境的复杂性，经过长期优化且积累大量数据的现网站址是评估的重要基础，在日常工作中应综合其覆盖的有效性、干扰水平、下载速率、用户感知等方面的数据建立站址评估体系。

2）严控网络结构，对站高、站距及天馈参数设置进行重点核查，如市区站距小于100米、站高超过50米、方向角下倾角设置明显异常的站点进行核实。

3）考虑后期网络优化的可操作性，在网络部署时尽量采用独立天馈是必要的，因此应加大独立天馈的使用，避免大量的共天馈站点，为后期优化提供足够的手段。

4）上述工作重点在网络部署的第一阶段，随着基础网络的建成，网络转向完善深度覆盖，做厚做深，工作应转向结合基础网络实测数据的更加精细化的规划和设计，宏微、室内外多种手段结合的立体网络架构，实现目标区域的连续、深度覆盖，同时提升网络容量和数据业务速率。

3.2模三干扰

LTE中终端根据物理小区标识（Physical Cell Identities， PCI）区分不同小区的信号，系统共提供504个PCI，这些标识又被分成168个物理层小区标识组，每个组包含3个唯一的标识。在各种重选、切换系统消息中，邻区信息均以频点+PCI格式下发和上报，因此在同频组网的情况下，需要考虑数量有限的PCI的复用，同时避免PCI复用距离过小而产生同PCI之间的相互干扰。

所有的PCI由主同步和辅同步ID构成，即PCI = 3* Group ID （ S-SS）+ Sector ID （P-SS）。现网组网时我们一般采用同频组网和2*2MIMO，在基站时间同步的情况下，如果PCI MOD 3也相同，那么就会造成P-SS的干扰。这主要是LTE导频符号在频域上出现的位置与该小区分配PCI的组内ID直接相关。即组内ID的值决定了导频符号的频率位置。当重叠覆盖区域内两个或两个以上小区的PCI MOD 3相等时，由于RS位置的叠加，会产生较大的系统内干扰，导致终端测量RS的SINR值较低，称为PCI“模三干扰”。模三干扰会直接导致用户下行速率下降。

因此要求邻近小区的导频符号在频域上的位置尽可能的错开，可以降低导频符号的相互干扰，提升导频符号的信噪比。这就要求组内ID相同的PCI不能分配在相邻、相对的两个小区上。在进行PCI规划时，除了相邻小区无冲突、无混淆（无冲突指相邻小区不能使用相同的PCI、无混淆指小区的所有邻区中不能使用相同的PCI）外，尽量避免模三干扰，最相近的3个小区PCI不共模，可按邻小区干扰强度进行排序，优先错开干扰强度大的邻小区。对于室分系统，也需要根据周边宏站PCI规划情况进行调整，应当尽量避免信号较强的共模PCI，选择信号最弱或无的共模PCI。

四、结束语

建设一张有竞争力的4G网络，保证用户高速率体验最关键的就是控制网络的干扰水平。由于篇幅的限制，上述只针对干扰控制最基本的两个方面进行了探讨。能够在站址选择、仿真论证、参数设置、网络优化等网络部署的各个环节，特别是在规划、设计的前期阶段，从LTE技术制式的特点出发，才能够系统性的做好干扰控制，减少后期优化和网络调整的工作量。

参 考 文 献

[1] 韩志刚，孔力，陈国利，李福昌.LTE FDD技术原理与网络规划[M].北京：人民邮电出版社，2012.