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LTE系统的小区间干扰协调技术研究

张光荣  
【摘要】:在LTE系统中,上下行链路分别采用SC-FDMA技术和OFDMA技术作为多址接入技术,这两种技术都能确保小区内用户之间的正交性,从而有效地避免了小区内用户之间的干扰。但是由于采用同频组网的覆盖策略,小区间的干扰非常严重,如何降低小区间干扰就成了学术界和工业界关注的焦点。采用ICIC技术,对频域资源和功率资源在多小区之间协调使用,可以有效避免或降低干扰,提高系统吞吐量。IEEE802.16m和3GPP LTE的技术标准已经明确要求把小区间干扰协调技术作为一项基本的系统功能。 本文的研究内容集中在频率域干扰协调,功率域干扰协调和干扰协调信息设计三个方面,主要的研究成果和贡献如下: 针对频域干扰协调,首先给出了主流的SFR协调机制的系统模型和问题表述,分析对比了用户界定方法和资源顺序分配方法,给出了资源分配顺序对干扰协调的影响。针对SFR机制,分别设计实现了边缘带宽共享策略和中心带宽规避策略,以解决因为SFR频谱划分导致边缘带宽少用户阻塞率高和服务小区中心用户被邻小区边缘用户干扰等问题。针对半静态干扰协调策略的高干扰指示信息缺乏针对性问题,提出了将干扰协调信息HⅡ分区化的设计方法。基于上述分析,提出了一种全新的干扰协调方法,不仅能有效提高系统平均SINR水平和频谱效率,还能显著降低用户阻塞率。 针对LTE上行通信链路在进行ICIC时面临的干扰抖动问题,分析了干扰抖动产生的原因,以及在时域上的表现、在特定载波上和特定用户通信上的表现,分析了干扰抖动对资源调度的影响和对个体用户通信质量的损害。因此,不同于传统以提高系统吞吐量为目标,而提出以提高用户满意率为目标,设计了一个基于OI信息的功率调整方法,联合了CCBA机制提出了一个完整的上行干扰协调解决方案。仿真结果表明,在各种不同负载情况下,本文的方案相比传统的上行ICIC算法能取得更高的用户满意率。 针对ICIC方案中关键协调辅助信息HⅡ的设计问题,提出设置干扰测量阈值来界定高干扰的方法。首先通过分析CCBA机制的内在原理,指出了最优的高干扰界定阈值的存在性。然后,通过蒙特卡洛仿真的方法得到了各种负载率水平下最优的高干扰界定阈值,也即得到最优的HⅡ信息。进一步,统计了各载率下的用户频率复用指数,从理论上建立了最优干扰阈值与SFR频谱规划之间的联系。将蒙特卡洛法得到的最优干扰阈值与理论分析得到的最优阈值对比,两者非常吻合。最后,对每种负载情况都配置最优的干扰阈值来计算HII信息,结合CCBA机制设计了一个上行ICIC解决方案。仿真结果表明,该方案相比传统的干扰协调算法能显著提高平均SINR和频谱利用率。 本文研究的干扰协调技术的三方面内容对LTE系统性能提升具有重要意义,提出的分析方法对干扰协调技术的研究具有一定的指导意义,给出的解决方案可以为工业标准制定提供有益的参考。


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