1目录一、绪言.............................................................................................21.1同频干扰.....................................................................................21.2频率复用.....................................................................................3二、LTE关键技术-ICIC........................................................................62.1概述..........................................................................................62.2ICIC技术产生背景...................................................................72.3部分频率复用(FFR)...............................................................82.3.1FFR发展历史......................................................................82.3.2FFR技术原理......................................................................82.3.3FFR的不足........................................................................102.4软频率复用(SFR).................................................................102.4.1SFR技术原理....................................................................112.4.2SFR优势............................................................................132.5FFR和SFR的比较与总结.........................................................1421.1同频干扰同频干扰:所谓同频干扰即无用的信号和有用的信号使用相同的载频,从而对需要接受有用信号的接收机产生的干扰。在涉及的频率复用技术中,基本上会受到同频干扰的影响。图1.同频干扰示意图如上图所示,频段一共被划分为A,B,C,D,E,F,G七组。即七个小区形成一个簇,复用因子为7。而在这个簇外面有相同频率设置的其他簇,会对这个簇内的小区产生干扰,如图红字部分的A对用户的同频干扰。频率复用技术虽然提高了频谱效率。但当小区不断分裂使基站服务区不断缩小,同频复用系数增加时,大量的同频干扰将取代认为噪声和其他干扰,成为对小区通信指标的重要制约因数。这时系统将由噪声受限环境变为干扰受限环境。当载干比C/I(即期望收到的信号电一、绪言3平与非期望的信号电平比)小于一定值时,就会直接影响到手机的通话质量,严重则会产生用户掉话或无法建立呼叫连接。同频干扰保护比:指不同小区使用相同频率时,另一校区对服务小区干扰,C/I=9dB,工程中一般加3dB余量,即要求C/I=12dB。邻频干扰保护比,指不同小区使用相邻频率时,另一小区对服务小区干扰。C/I=-9dB,工程中一般加3dB余量,即要求C/I=-6dB。1.2频率复用频率复用(FrequencyReuse)是BELLLAB于1947年提出的概念,这个概念是蜂窝移动通信的基石。无线通信刚刚出现的时候采用的是大区制,也就是说一个城市只有一个基站,天线架设在很高的塔上,用很大的功率进行发射。后来随着用户数量的增加,大区制出现了信道不够的问题,频率复用技术就是在这种背景下出现的。由于电磁波在空间传播的衰减特性,一个频率在一个区域使用之后,在离这个区域比较远的地方功率已经衰减了很多,干扰降低到可以接受的程度,于是这个频率就可以再用(reuse)一次,这个就是频率复用的概念。“频率复用”是中文的习惯翻译,已经被广泛接受,其实应该翻译为“频率再用”。与大区制相比,频率复用技术成倍地提高了系统容量,后来所有的移动通信都是基于频率复用技术的蜂窝系统[1]。蜂窝技术的早期,频率复用因子(频率复用因子表示一个频率复用簇(ReuseCluster)当中的频点的数量。)是比较大的。频率复用因子表示一个频率复用簇(ReuseCluster)当中的频点的数量。复用因子越大,表示复用距离越大。第一代移动通信(AMPS)的复用因子为9~11,第二代移动通信(GSM)的复用因子为4~7。在CDMA技术出现以后,由于CDMA技术的抗干扰的特性,普遍采用了复用因子为1,也称为普遍频率复用(UniversalFrequencyReuse)和同频复用。同频复用被认为是CDMA的技术优势,这个观点在三代移动通信(UMTS,CDMA2000)上得到了加强和广泛传播,并以其巨大的认知惯性延续到了后3G,如Flarion的FlashOFDM系统就采用了快跳频OFDM和同频复用作为基本技术框架。在GSM网络中频率复用就是,使同一频率覆盖不同的区域(一个基站或该基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域),这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离(称为同频复用距离),以满足将同频干扰抑制到允许的指标以内。4根据GSM体制规范的建议,通常在无线网络规划中都采用4×3频率复用方式,即4个基站区(每个基站分为3个120°扇形小区或60°三叶草形小区),12个扇形区为一小区群,即为一簇。这12小区使用的频率组是不一样的,所以需将整个频段分成12组,即对应的复用因子为12。这种频率复用方式由于同频复用距离大,能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求,使GSM网络运行质量好,安全性好。但同时会造成频率的复用程度的大幅度降低。图2.采用4*3的复用方式图2中,一共有4个基站,每个基站下面有三个小区,一共12个小区形成一个簇。12个频率组轮流分到4个站点,每个站有三个频率可以使用。干扰情况如图3所示。5图三4*3的同频干扰图4.1*3复用方式及干扰图4中采用的是1*3的复用方式,即只有三个频率组分配给一个簇的3个小区使用。这种方式的频率利用率较上面的4*3,3*3方式高,但可以看到同频干扰距离也减小了,即干扰6量变大了。合理的复用方式应该是如何在可用带宽和信干噪比之间寻找到到最佳值,从而最大限度的提升整个系统的容量,提升用户感知。在以前的频率规划技术中,我们通过让不同小区使用不同的频率来避免同频干扰。这样虽然能够很好的避免干扰,却会极大的牺牲掉频谱资源。在频谱资源越来越稀缺,而用户的速率要求却不断提高的现在,显然已经不再使用。为了追求更高的频率利用率,又能有效降低干扰,有的公司变提出了部分频率复用技术(FractionFrequencyReuse)。二、LTE关键技术-ICIC2.1概述小区间干扰协调(InterCellInterferenceCoordination,ICIC)是用来解决同频组网时,小区间干扰的技术。LTE采用的是正交频分复用(OFDM),将高速数据调制到各个正交的子信道上,可以有效减少信道之间的相互干扰(ICI)。但是这个正交只限于当前小区内的用户,而不同小区之间的用户会存在干扰,特别同频组网时小区边缘的干扰非常严重。为了消除小区间的干扰,除了采用传统的加扰、调频等手段外,还可以采用小区间干扰协调(InterCellInterferenceCoordination,ICIC)技术。ICIC是为了保证系统吞吐量不下降,以及提高边缘用户的谱效率。ICIC的基本思想是通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制,是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况而进行的多小区无线资源管理方案。具体而言,ICIC以小区间协调的方式对各个小区中无线资源的使用进行限制,包括限制时频资源的使用或者在一定的时频资源上限制其发射功率等。即静态ICIC的主要方式有2种:1)部分频率复用(FractionalFrequencyReuse,FFR)2)软频率复用(SoftFrequencyReuse72.2ICIC技术产生背景同频干扰是在进行组网规划时需要解决的重要问题,因为干扰不像噪声一样是一个几乎固定的值。它可能由于发射机的发射功率和使用的频谱资源而改变。那么我们在追求高频谱利用率的目标下,去尽可能的减轻干扰才能更好的提升系统的吞吐量。下图简单介绍下下行的同频干扰上图中,下行的同频干扰主要表现为不同的基站对同一个用户发射信号产生的干扰。如图中的用户1既接受到本服务小区1的有用信号,也接受来自基站2,3的干扰信号。当然这种干扰的形成是由于基站2和3同时使用了基站1给用户1发送信息的那段频率,如果基站2,3不使用自然也就不会有干扰。对于用户1来说,距离服务基站近,收到的有用信号的功率比干扰信号的功率大得多,根据香农公式尚能满足用户需求。而用户2处于小区的边缘,也就是各个基站的相互重叠区域。他接受到的有用信号的功率可能与干扰信号功率不相上下,这样就会造成严重的干扰,甚至掉话,当然我们这里先不考虑切换。这样就会导致小区边缘用户体验差,小区实际覆盖范围降低。8我们知道LTE中小区内部用户之间的干扰,由于采用了OFDM,所以用户之间的干扰不存在,但是由于LTE同频组网,小区间的干扰严重。在以前的频率规划技术中,我们通过让不同小区使用不同的频率来避免同频干扰,这就是频率复用。这样虽然能够很好的避免干扰,却会极大的牺牲掉频谱资源。在频谱资源越来越稀缺,而用户的速率要求却不断提高的现在,显然已经不再使用。2.3部分频率复用(FFR)2.3.1FFR发展历史众所周知,OFDM系统将取代CDMA作为后3G系统的多址技术。OFDM的优势在于它克服了CDMA的自干扰特性,可以实现更高的频谱效率。那么,如何设计OFDM的频率复用方案呢?一个重要的派别认为OFDM应该做到同频复用,比如快跳频技术就是为了实现同频复用而采用的干扰平均化。也有一些学者认为OFDM也是一种频分多址(FDMA),其频率复用因子应该为3或者更大一些以抵抗同频干扰。不过这样一来,频谱效率就会降低,这也是CDMA支持者对OFDM的重点攻击方向。在这种情况下,一部分学者主张采用折中技术:把频谱分成两个部分,一部分频谱用同频复用,复用因子为1,一部分频谱采用复用因子为3,这就是reusepartitioning,或者叫部分频率复用技术(FractionalFrequencyReuse).2.3.2FFR技术原理与普通频率复用相比,部分频率复用是指在某些子频带上的频率复用因子为1,而在另外一些子频带上的频率复用因子大于1。基站根据分配的频段结合调度算法动态调度中心用户和边缘用户的使用频段。对于上行和下行来说,都是基站调度,没有本质的差别。从功率分配的角度看,有一个子频带被所有小区等功率使用(即频率重用因子为1),而其余子频带的功率分配在相邻小区间协调,从而在每个小区创造一个小区间干扰较低的子频带,成为小区边缘频带。FFR的思想是系统将频率资源分为两个复用集,一个频率复用因子为1的频率集合,应用于中心用户调度,另一个频率复用因子大于1的频率集合,应用于边缘用户调度。9如图1所示,将系统带宽分成4份。小区中心复用因子为1,3个小