LTE-A异构网络中增强型干扰协调技术研究

李恩群 李远香

摘要：最近几年中，由于移动智能终端日益推广，各类同步多媒体业务的广泛运用，宽带无线网络内的通信量呈现出指数的速率递增，进而出现的格局是覆盖面程度更高、质量更好、速度更快的业务需求增长情况。就用户需求迅速递增的情况而言，最为突出的问题在于频谱资源不足。出于提高频谱使用效率的目的，引入了LTE-A技术，但因为受制于地形、建筑布局以及其他的条件，无法无限制地缩小蜂窝的尺寸，因此在确定LTE-A标准时引入异构网络，其中的增强型干扰协调技术能够化解以上问题，从而提高系统的总体性能。本论文正是对此课题展开了相关的研究。

关键词：LTE-A;异构网络;增强型;干扰协调技术

1 引言

异构网络布局的方案具有相对并不高的网络额外的开销，在很大的程度上降低将来无线网络功率的损耗。再者，小型基站仅需极其少或是几乎无需规划与租赁成本，因而可以尽可能地降低运营商的互联网运作成本。异构网络通过以往的集中型宏基站或是微基站途径转移至更为自主性的、非对等式的智能手段，能够被当作增强属性的一类有效性的途径。然而，引进异构式网络亦存在着诸如自优化、自组织、回程设置、切换以及小区间干扰等突出的难题，因而，理应对因为网络拓扑结构的变化而导致的小区间干扰情况展开相关的研究。

2 LTE-A异构网络ICIC方案性能仿真技术分析

借助于非载波聚合展开干扰协调的过程中，Macro小区与低功率节点实施共道传递，在这样的情况下，可以采纳时分复用的手段，减少Macro小区和低功率节点之间的干扰。非载波聚合策略主要指基于ABS的时域eICIC方案。

时域eICIC方案的总体思路是，通过在干扰源基站的下行子帧中引入ABS的方式来减少对其他基站的干扰。干扰源基站在ABS上保持静默，几乎不发送控制和数据信道信号。而被干扰基站可以在ABS上调度其被严重干扰的边缘用户进行信号传输，从而避免了干扰源基站对这些用户的强烈干扰，提升了小区边缘用户的服务质量。之所以称这些静默的子帧为“几乎”空白子帧，是因为考虑到后向兼容性，ABS必须携带Release 8终端与网络连接所必需的一些最基本的信号或信道，例如小区公共参考信号（CRS）在每个单播子帧都必须全带宽发送。另外，ABS上还会发送主、辅同步信号（PSS/SSS）、寻呼信道（Paging）、SIB1、主广播信道（PBCH）和定位参考信号（PRS）等。

在异构网络Macro-Pico异构小区组网场景下，通常使用CRE来扩大Pico小区的覆盖范围，平衡Macro小区和Pico小区之间的负载，即CRE偏置越大，接入Pico小区的用户数就越多。为了研究基于ABS的eICIC方案性能，下面对Pico小区不同偏置取值和Macro小区不同ABS比例配置下的各种组合进行系统性能仿真分析。

从图1可以看出，随着偏置取值的增加，Macro小区的平均吞吐量呈先增加后降低的趋势。增加是因为Macro小区的负载减轻，用户对资源的竞争减小，偏置增加到一定值时吞吐量开始降低是因为大部分用户都被卸载到Pico小区，Macro小区中资源利用率太低。当为Macro小区配置ABS时，在同一偏置取值下，Macro小区平均吞吐量相对不配置ABS时有所减少，这是因为Macro小区在ABS上不调度用户，使得其服务的MUE可用时隙资源减少。并且在同一偏置取值下，Macro小区平均吞吐量随着ABS比例的增加而减少，ABS比例越大，Macro小区平均吞吐量下降得越多。

图1 Macro小区平均吞吐量

表1 Macro小区平均吞吐量极值点

ABS比例 最大吞吐量对应的偏置值（dB） 对应的最大吞吐量（Mbps）

0 15 12.83

1/6 15 10.93

2/6 12 9.24

3/6 12 6.48

图2是Pico小区平均吞吐量性能比较。随着偏置取值的增加，Pico小区接入用户增多，而Pico小区中平均每个用户可用资源减少，相反受到的干扰将增大，因此Pico小区的平均吞吐量逐渐下降。采用ABS进行干扰协调时，在相同的偏置取值下，Pico小区平均吞吐量相比Macro小区没有配置ABS时有比较明显的增加，这是因为Macro小区在ABS上不传输数据，那么在ABS上被调度的PUE不会受到Macro小区的下行干扰，从而性能有所提升。并且在相同的偏置取值下，Pico小区平均吞吐量随着ABS比例的增加而显著增加。

图2 Pico小区平均吞吐量

表2 Pico小区平均吞吐量极值点

ABS比例 最大吞吐量对应的偏置值（dB） 对应的最大吞吐量（Mbps）

0 0 11.25

1/6 3 11.85

2/6 6 12

3/6 0 12.87

图3是偏置和ABS不同取值下整个扇区的总吞吐量。从图中可以看出，当偏置取值增加时，扇区吞吐量的变化趋势为先增加后减少，并且在某个偏置取值处获得最大值，也就意味着当偏置取值大于某个数值时，由CRE和ICIC带来的Pico小区的性能损失将会大于Macro小区的性能增益。Macro小区配置ABS后，每个偏置取值下的扇区吞吐量都相比ABS比例为零时有所增加。对应不同的偏置值，ABS配置的比例不同，获得的扇区吞吐量也不一样。比如偏置取3dB时，在3/6比例的ABS配置下吞吐量最大，而偏置取9dB时，对应2/6比例的ABS吞吐量最高。表3和表4分别为同一ABS比例下最大吞吐量对应的偏置值和同一偏置取值下吞吐量最大时的ABS比例。

图3 扇区吞吐量

表3 相同ABS比例下扇区平均吞吐量极值点

ABS比例 最大吞吐量对应的偏置值（dB） 对应的最大吞吐量（Mbps）

0 3 55.054

1/6 6 56.479

2/6 9 56.955

3/6 9 56.637

表4 相同偏置值下扇区平均吞吐量极值点

偏置值（dB） 最大吞吐量对应的ABS比例 对应的最大吞吐量（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 结语

综上所述，在当下，异构网络被认为是工业界当下可以有效地提高网络容量与通信质量的一种技术，同时亦为学术界一个分析的重点与热点。因为智能移动终端和视频等各类高速、同步多媒体业务的推广与运用，移动数据的流量呈现出指数式的递增格局。根据3GPP Release 8/9标准所制定的小区间干扰协调方案存在着的局限性，无法有效性地化解异构情境下存在的小区间干扰情况。借助于增强型小区间干扰协调技术（eICIC）方案能够在一定程度上起到解决的目的。

参考文献：

[1] 刘辉，宋家旺.2019年异构网络下基于混合保护子帧的干扰协调方案[J].计算机应用研究，2019，7：88-91.

[2] 李莉，葉鹏，彭张节.一种超密集异构网中联合干扰协调方法研究[J].电子与信息学报，2019，8：101-105.

基金项目：2018年教育厅科研立项LTE-A异构网络中增强型干扰协调技术研究项目编号：18ZB0311