TD-LTE系统内抗干扰技术

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2010.11.036

摘要/Abstract

摘要：

移动通信系统广泛地采用蜂窝组网方案，因此大大提高了无线资源的利用率。然而资源利用率的提高导致相邻的蜂窝小区之间和小区之内的无线信号受到相互的干扰，限制了小区吞吐量的进一步提高，因此在蜂窝系统内研究抗干扰技术非常重要。本文首先介绍干扰对蜂窝系统带来的问题，然后介绍TD-LTE系统干扰随机化、干扰消除和干扰协调/避免等抑制方案的原理，从物理信道出发，分析其抗干扰的手段和措施、效果，并对TD-LTE系统出现的TDD双工方式特有的干扰问题进行了分析，最后对TD-LTE和传统的3G系统的干扰抑制方案进行了比较。

关键词: LTE, 干扰随机化, 干扰消除, 干扰协调／避免

沈晓冬,刘光毅,王竞,李男. TD-LTE系统内抗干扰技术[J]. 电信科学, 2010, 26(11): 135-140.

图/表 9

表1

LTE干扰抑制技术分类"

	干扰抑制技术目的	具体技术	描述
干扰随机化	主要目的是将来自小区间的干扰信号在时频域进行随机化，这种随机化使得终端在接收有效信号时可以将干扰信号近似成“白噪声”	加扰技术	TD-LTE中，下行或者上行数据在经过物理层的编码和交织后，通过对不同的小区规划不同的伪随机码进行扰码，使得干扰信号白化。在实际设计中，对一些物理信道，还需考虑到不同的时隙和不同的用户采用了不同加扰。因此，总地来说，加扰技术可以分为小区特定、用户特定、时隙特定3类
干扰随机化	主要目的是将来自小区间的干扰信号在时频域进行随机化，这种随机化使得终端在接收有效信号时可以将干扰信号近似成“白噪声”	交织技术	下行或者上行数据在经过LTE物理层的编码和交织后，通过对不同小区的数据分配小区特定的交织图案，可以获得干扰白化的效果。这种技术也被为交织多址技术（interleaving division multiple access，IDMA）
干扰消除	主要目的是在接收信号中去除干扰信号分量。这主要是通过对干扰信号进行时域、频域、空域或码域的区分以及先进的数字信号处理来实现	基于接收端的空域多天线干扰抑制技术	小区间的干扰消除的主要目的是在接收端的接收信号中去除其他小区的干扰信号分量。这主要是通过对干扰信号进行时域、频域、空域或码域的区分及先进的信号处理算法来实现
		基于干扰重构/减除的干扰消除技术	除了空域以外的其他干扰消除方案。这些方案的特点就是基于干扰信号的重构，将其从接收信号中迭代删除，直到最后剩下有用信号为止
		基于发送端的波束赋形技术	利用智能天线的定向特性，在发送端将数字信号处理技术和信号传输的空间特性相结合，通过调整各天线阵元上发送信号的权值，产生空间定向波束，将无线电信号导向具体的方向，使天线的主波束自适应地跟踪用户主信号到达方向，或者旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，亦达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的
干扰协调/避免	原理上都是对上行或下行的资源分配在小区间进行一定的限制，以实现降低小区间干扰，从而提升接收信噪比和小区边缘吞吐量等的目的。这些资源可以包括时间、频率、功率、码字等	软频率复用	小区中心的用户采用频率复用1资源重用；小区边缘用户采用频率复用3资源重用
干扰协调/避免		部分补偿功率控制	对终端的上行发射功率部分补偿以减少邻近小区的干扰

表1

表2

图1

图2

表3

图3

图4

图5

表4

	小区特定	用户特定	时隙特定
PBCH	Yes	No	No
PSS，SSS	Yes	No	No
PDSCH	Yes	Yes	Yes
PDCCH	Yes	No	Yes
PCFICH	Yes	No	No
PMCH	Yes	No	Yes

物理信道	应用实例
PCFICH/PBCH/PSS/SSS	PCFICH长度为32 bit，承载2 bit信息，采用QPSK调制方式，占用16个符号，因此扩频增益为16。相邻小区 PCFICH 可以根据 PSS 和 SSS 信息做相应的频域偏移，并且亦根据 Cell ID 对序列做加扰。PCFICH/PBCH/PSS/SSS可以调整相应的发射功率（power boosting）以达到覆盖要求
PDCCH	PDCCH承载着下行/上行资源分配信息、随机接入信息、广播信息、功率控制信息等重要消息。因此一旦终端无法正确解出 PDCCH，就会导致整个子帧的数据都无法正确接收。在调制前对序列做Cell-specific加扰。PDCCH使用CCE的数目可以根据信道条件的好坏来决定，例如，在离开基站比较远时，可以使用8个CCE以达到足够的鲁棒性。PDCCH链路自适应能力非常有限，这是由于可用码率有限，且无CQI反馈，因此无法准确地做快速的链路自适应。采用用户特定（user-specific）功率控制可改善PDCCH的覆盖
PHICH	PHICH 信道承载下行ACK/NACK 传输，传输的差错对于系统的影响较大，因此在LTE 中采用了扩频技术抗干扰。协议中，PHICH采用扩频因子4、重复因子3的Walsh序列，相邻小区使用不同的扩频码字。PHICH结合用户特定功率控制可改善PHICH的覆盖
小区公共参考信号（CRS）	LTE协议规定，小区公共参考信号（CRS）根据Cell ID进行频域的偏移，频移按6取模。如图3所示，小区01/02/03采用不同的频域的偏移避免CRS之间的干扰，最多可支持正交复用的RS数目为3

对比项	TD-SCDMA	TD-LTE	对比说明
扰码	扩频+加扰，邻区干扰白化	调制前进行加扰	两者效果相当
调度	只有时域的调度	时频二维调度	TD-LTE 在调度方面能力强于HSPA
跳频	无，占用全带宽传输	控制信道支持，数据信道资源分布式分配	TD-LTE 使用跳频提高了频域抗干扰能力
远端eNB对近端eNB接收的干扰	TD-SCDMA的GP长度固定，可以使用UpPTS shifting技术增加GP	GP可变（2～9符号），比较灵活	TD-LTE 在抑制上下行干扰方面更加灵活
ICIC	没有使用ICIC技术	使用ICIC，保证子载波的有效调度	TD-LTE 使用 ICIC 增加了抵抗
			小区边缘干扰的能力
智能天线	采用智能天线，具有一定赋形增益和抑制干扰能力，智能天线的增益大概6～7 dB。对于HSPA，智能天线的增益4～5 dB	采用智能天线，具有一定赋形增益和抑制干扰能力。结合频率选择性调度，抗干扰能力更强	和频率选择性调度结合，TD-LTE 智能天线的抗干扰能力更强
多用户检测/IRC	多用户联合检测可以抑制小区内的干扰，多小区联合检测可以抑制部分小区间的干扰	小区内用户资源正交，无干扰；MIMO的IRC可抑制小区间的干扰	TD-LTE 的干扰环境更简单，抗干扰能力更强
扩频增益	扩频码短16，扩频增益小	无扩频，但小区内正交	TD扩频增益小，抗干扰能力弱
功率控制	对于HSPA，上行采用功率控制。功控需要同时考虑小区内的干扰变化和小区间的干扰变化，干扰的动态变化范围较大	下行无功率控制，上行部分功率补偿，仅需考虑小区间的干扰	TD-LTE的功控更简单、高效

1	3GPP TR 25.814.Physical layer aspects for E-UTRAN
2	3GPP TS 36.211.Evolved universal terrestrial radio access （E-UTRA）；physical channels and modulation
3	3GPP TS 36.212.Evolved universal terrestrial radio access （E-UTRA）；multiplexing and channel coding
4	3GPP TS 36.213.Evolved universal terrestrial radio access （E-UTRA）；physical layer procedures
5	3GPP TR25.913.Requirements for evolved UTRA（E-UTRA） and evolved UTRAN（E-UTRAN），v7.3.0

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