小区无线通信抗干扰技术性能研究
摘 要小区间干扰是蜂窝移动通信系统固有的问题，严重影响系统的覆盖率和容量。对于小区边缘用户，小区间干扰导致网络频繁掉线或拒绝接入网络。解决此问题问题，常用的方法主要有小区间干扰协调、干扰随机化以及消除。本文采用仿真的方式对BD预编码方法、联合处理的方式对预处理编码方法进行了分析，同时对预编码方法的可行性进行了验证，消除了LTE单元间的干扰。
目 录
一 引言 5
二 LTE 系统简介 5
（一） LTE系统中小区间干扰消除技术研究现状 6
（二）LTE 系统架构 7
（三）LTE 物理层概述 8
三 LTE系统中小区间抗干扰技术 10
（一）干扰抑制候选技术 10
（二）小区间干扰随机化 10
（三）小区间干扰消除 11
(四) 小区间干扰协调 11
四 系统仿真 12
（一） LTE系统中小区间干扰抑制技术—CoMP 技术 12
（二） 联合传输处理(JP) 13
（三） 协作调度／Beamforming 14
（四） CoMPJP 系统模型 15
（五） BD 算法 16
（六）系统仿真结果 17
五 总结与展望 20
（一） 全文总结 20
（二） 不足及感谢 20
参考文献 21
引言
随着时代的发展，以及宽带无线接入技术和移动通信技术的成功融合，人们对宽带的需求度也越来越高，为保证无线通信系统的低延迟，更快更好地发展，3GPP衍生出了LTE。
目前，LTE系统主要有两种形式：分别为WCDMA和TD SCDMA系统。采用OFDM（正交频分复用）技术，在抵抗多径传播上有很大的效果，该项技术很好地解决了一直很难攻克的高速传输数据的难题。
目前LTE鉴于高速率和系统容量的要求下，LTE 系统支持下行多输入和输出(MultiInput MultiOutput，MIMO)技术，该技术指得是采用很多根发射和接收天线来实现无线传输，可以很好地提高系统容量和频谱效率，提高系统传输速率，为提高系统容量找到新的解决方式。M *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
IMOOFDM系统把MIMO与ofdm技术融合起来，确保了链路具有更高的可靠性以及具有更快的传输速率。通过研究可知，影响LTE系统容量和性能的因素不止一个，其中对其影响程度比较大的就是干扰。而干扰的类型也不止一个，其中小区间干扰（InterCell Interference，ICI）和多流干扰（Multistream interference,MSI）是两个重要干扰。而CoMP 中的Joint processing technology (JP)的核心优势是能够消除小区间干扰。
二 LTE 系统简介
（一） LTE系统中小区间干扰消除技术研究现状
目前，小区间干扰一直是LTE系统中一直难以攻克的问题。常见的小区间干扰有三种类型，即干扰协调、消除以及随机化三种。目前通常采用频率复用的方法来解决小区间干扰的问题，其中复用系数的选择类型比较单一，一般就选择1、3、7 等几种。当复用系数选择1的时候，这就意味着离得近的小区共用相同的频率资源，这种情况下，那些处在边缘的小区间就会出现干扰严重的现象；当复用系数选择3或者7的时候，小区间的干扰就会得到有效地控制，但是频谱的效率会下降。因为目前的移动通信系统对频谱的效率率具有非常高的要求，故频谱复用系数的选择应该是无线趋向于1的。在解决区间干扰的问题上， OFDM 技术要比与CDMA 技术更有效。但是，在小区间干扰问题上，OFDM 系统或许比CDMA 系统严重的多。两个相邻的小区如果在边缘重叠区域采用一样的频谱资源，就会有很强的ICI出现，从目前情况来看，小区间抗干扰技术主要有三种类型：（1）小区间干扰是随机的； （2）小区间干扰协调/回避； （3）小区间干扰消除。比如，可通过干扰随机化进行扰码和交织、动态调度、扩频、等，以及系统干扰在两个维度的时间和频率平均；在有色干扰特征干扰抵消的基础上，干扰就会得到一定的抑制，即：通过终端多天线抑制干扰的空间色彩；干扰协调也具有自己的局限性，主要体现在细胞边缘的时频资源。通常采用的主动干扰技术有正交或准正交两种。而且非理想功率控制的协调也可以有效地减少干扰。
采用协作多点传输和接收（ Coordinated Multi Pointtransmission／ reception， CoMP）技术来解决问题。借助于不同的小区间的协同处理，小区间干扰的问题可以得到抑制或消除。为了让LTE系统小区边缘的干扰得到很好的控制或消除，及其边缘的频谱效率得到提高，LTE系统中着重提出了CoMP技术，CoMP技术能够在很大程度上提高系统容量，同时可以提高边缘频谱效率，可见其重要性。
虽然基站自身的距离一般都比较近，但是小区间干扰信号的距离就很远了，具有较大的信噪比，因此处在小区边缘的用户，因距基站较远，受到靠近的小区间具有相同载波资源的用户的影响，功率就很小，故虽然小区间整体上来讲具备较高的吞吐量，但是处在小区边缘的用户就很难得到高的服务质量，吞吐量就会不高。因此，为了改善这一状况，加快研究小区间干扰抑制技术显得尤为重要。LTE网络干扰树状图如下图21所示：
图 21 LTE 网络干扰树状图
（二）LTE 系统架构
作为一种最新的系统，LTE升级了原有系统架构，即把RNC与 NodeB进行了融合（eNodeB），这就让系统更简单，成为合并后的eNodeB，系统改进后可接入E UTRAN。这也是改进后的系统只有分组交换域的原因。
/
图 22 LTE的系统架构
目前LTE系统由用户（UE）、核心网（EPC）和基站（eNodeB）组成。EPC作为网络系统中的核心成员，其信令和数据处理分别为MME和SAE网关，其中基站（eNodeB）也是网络的组成部分，也称为EUTRAN。它们均有自己的接口，eNodeB的接口为X2；EPC、eNodeB的接口为S1；基站和用户的接口为Uu。
目 录
一 引言 5
二 LTE 系统简介 5
（一） LTE系统中小区间干扰消除技术研究现状 6
（二）LTE 系统架构 7
（三）LTE 物理层概述 8
三 LTE系统中小区间抗干扰技术 10
（一）干扰抑制候选技术 10
（二）小区间干扰随机化 10
（三）小区间干扰消除 11
(四) 小区间干扰协调 11
四 系统仿真 12
（一） LTE系统中小区间干扰抑制技术—CoMP 技术 12
（二） 联合传输处理(JP) 13
（三） 协作调度／Beamforming 14
（四） CoMPJP 系统模型 15
（五） BD 算法 16
（六）系统仿真结果 17
五 总结与展望 20
（一） 全文总结 20
（二） 不足及感谢 20
参考文献 21
引言
随着时代的发展，以及宽带无线接入技术和移动通信技术的成功融合，人们对宽带的需求度也越来越高，为保证无线通信系统的低延迟，更快更好地发展，3GPP衍生出了LTE。
目前，LTE系统主要有两种形式：分别为WCDMA和TD SCDMA系统。采用OFDM（正交频分复用）技术，在抵抗多径传播上有很大的效果，该项技术很好地解决了一直很难攻克的高速传输数据的难题。
目前LTE鉴于高速率和系统容量的要求下，LTE 系统支持下行多输入和输出(MultiInput MultiOutput，MIMO)技术，该技术指得是采用很多根发射和接收天线来实现无线传输，可以很好地提高系统容量和频谱效率，提高系统传输速率，为提高系统容量找到新的解决方式。M *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
IMOOFDM系统把MIMO与ofdm技术融合起来，确保了链路具有更高的可靠性以及具有更快的传输速率。通过研究可知，影响LTE系统容量和性能的因素不止一个，其中对其影响程度比较大的就是干扰。而干扰的类型也不止一个，其中小区间干扰（InterCell Interference，ICI）和多流干扰（Multistream interference,MSI）是两个重要干扰。而CoMP 中的Joint processing technology (JP)的核心优势是能够消除小区间干扰。
二 LTE 系统简介
（一） LTE系统中小区间干扰消除技术研究现状
目前，小区间干扰一直是LTE系统中一直难以攻克的问题。常见的小区间干扰有三种类型，即干扰协调、消除以及随机化三种。目前通常采用频率复用的方法来解决小区间干扰的问题，其中复用系数的选择类型比较单一，一般就选择1、3、7 等几种。当复用系数选择1的时候，这就意味着离得近的小区共用相同的频率资源，这种情况下，那些处在边缘的小区间就会出现干扰严重的现象；当复用系数选择3或者7的时候，小区间的干扰就会得到有效地控制，但是频谱的效率会下降。因为目前的移动通信系统对频谱的效率率具有非常高的要求，故频谱复用系数的选择应该是无线趋向于1的。在解决区间干扰的问题上， OFDM 技术要比与CDMA 技术更有效。但是，在小区间干扰问题上，OFDM 系统或许比CDMA 系统严重的多。两个相邻的小区如果在边缘重叠区域采用一样的频谱资源，就会有很强的ICI出现，从目前情况来看，小区间抗干扰技术主要有三种类型：（1）小区间干扰是随机的； （2）小区间干扰协调/回避； （3）小区间干扰消除。比如，可通过干扰随机化进行扰码和交织、动态调度、扩频、等，以及系统干扰在两个维度的时间和频率平均；在有色干扰特征干扰抵消的基础上，干扰就会得到一定的抑制，即：通过终端多天线抑制干扰的空间色彩；干扰协调也具有自己的局限性，主要体现在细胞边缘的时频资源。通常采用的主动干扰技术有正交或准正交两种。而且非理想功率控制的协调也可以有效地减少干扰。
采用协作多点传输和接收（ Coordinated Multi Pointtransmission／ reception， CoMP）技术来解决问题。借助于不同的小区间的协同处理，小区间干扰的问题可以得到抑制或消除。为了让LTE系统小区边缘的干扰得到很好的控制或消除，及其边缘的频谱效率得到提高，LTE系统中着重提出了CoMP技术，CoMP技术能够在很大程度上提高系统容量，同时可以提高边缘频谱效率，可见其重要性。
虽然基站自身的距离一般都比较近，但是小区间干扰信号的距离就很远了，具有较大的信噪比，因此处在小区边缘的用户，因距基站较远，受到靠近的小区间具有相同载波资源的用户的影响，功率就很小，故虽然小区间整体上来讲具备较高的吞吐量，但是处在小区边缘的用户就很难得到高的服务质量，吞吐量就会不高。因此，为了改善这一状况，加快研究小区间干扰抑制技术显得尤为重要。LTE网络干扰树状图如下图21所示：
图 21 LTE 网络干扰树状图
（二）LTE 系统架构
作为一种最新的系统，LTE升级了原有系统架构，即把RNC与 NodeB进行了融合（eNodeB），这就让系统更简单，成为合并后的eNodeB，系统改进后可接入E UTRAN。这也是改进后的系统只有分组交换域的原因。
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图 22 LTE的系统架构
目前LTE系统由用户（UE）、核心网（EPC）和基站（eNodeB）组成。EPC作为网络系统中的核心成员，其信令和数据处理分别为MME和SAE网关，其中基站（eNodeB）也是网络的组成部分，也称为EUTRAN。它们均有自己的接口，eNodeB的接口为X2；EPC、eNodeB的接口为S1；基站和用户的接口为Uu。
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