LTE小区间干扰抑制技术介绍.ppt

LTE小区间干扰抑制技术介绍 赵亚军 2010-5 Outline LTE干扰特点分析 小区间干扰抑制技术介绍 LTE涉及的小区间干扰抑制技术 LTE-A涉及到的干扰抑制技术简介 LTE组网中小区间干扰问题探讨 参考文献 2 LTE干扰特点分析 LTE的主要特性 OFDMA 取代了CDMA 上行DFT-S-OFDMA（SC-FDMA） 完全的PS业务模型 摒弃了CS业务模型 MIMO的全面采用 BF/空间分集/空分复用/空分多址 调度策略 更灵活的链路自适应调度:频选调度/AMC/HARQ/MIMO 调度完全由eNB决定，UE不再有自主权 资源更多样、更灵活，调度实现难度加 LTE主要需求 更高的频谱效率/更高的系统容量/更高的小区边缘性能需求 更高的时延需求 TDD和FDD更充分的融合 TDD可以采用所有FDD机制 TDD只有很少自有的标准化特性,其他主要通过实现去体现其特征 标准约束更松散 标准大多只给了最基本的原则,产品实现有更多的灵活性 产品实现存在更大的算法优化空间,实现要求更高 3 LTE干扰特点分析 干扰特点分析 干扰来源特点 Intra-cell interference White Noise - 信道编码 OFDM自身的ICI/ISI - CP/同步 Inter-layer interference SU-MIMO/MU-MIMO 码间干扰 PUCCH码间干扰 SRS/DMRS之间的码间干扰 PHICH的码间干扰 Inter-cell interference 特点 小区内正交,有色干扰主要来自小区间 几乎不再具有小区内的多址干扰和远近效应 小区内干扰分析 所采用的CAZAC序列很好的保证了正交性，干扰非常小 MIMO处理机制很好的保证了流间干扰 CP和同步保证了对OFDM的ICI/ISI抑制 4 LTE干扰特点分析 干扰变化特性 时域 灵活的突发性的调度：干扰变化剧烈 频域 频选调度，只有小区间的干扰,干扰源少：干扰不均匀 频选调度，对调度准确性更敏感：(相对于宽带CDMA对于频率分集的利用) 小区内部和边缘 干扰源只来自小区间，小区内正交：小区内UE的SINR可以达到更高水平 邻小区干扰，信道衰落：小区边缘UE是干扰抑制的主要对象 PF调度 公平性与干扰波动的矛盾 5 小区间干扰抑制技术介绍 小区间干扰分析note 1 产生干扰的资源对象 时间：OFDM符号/时隙/子帧/无线帧 频率：RE/子载波/RB/RB集/(CCE) 空间：MIMO/扇区 码：PN序列/CAZAC序列/Walsh序列 功率：频域/空域可变 变化特点 相邻小区剧烈 外围小区白噪化 频域不均衡 测量上报时延与调度的关系 上下行链路干扰区别 下行干扰源少 上行干扰更复杂 上下行边缘UE的关系不完全一致 信道衰落相近 干扰关系不一致 TDD系统：信道互易，干扰独立 6 小区间干扰抑制技术介绍 小区间干扰技术分类 协调的资源对象 时/频/空/码/功率/UE/eNB(Cell/扇区) 需要协调的目标 主要是小区边缘UE 控制速度 动态 半静态 静态 控制方式 集中式 分布式 链路方向 上行链路 下行链路 主要实现机制 干扰随机化 干扰消除 干扰避免 改变干扰信号性质（不严格的名称） 7 干扰随机化 由前文所述,对于0FDMA的接入方式，来自外小区的干扰数目有限，但干扰强度较大，干扰源的变 化也比较快，不易估计。于是采用数学统计的方法来对干扰进行估计就成为一种比较简单可行的方 法。干扰随机化不能降低干扰的能量，但能通过给干扰信号加扰的方式将干扰随机化为“白噪声”， 从而抑制小区间干扰，因此又称为“干扰白化”，也可以称作“干扰平均”1 见备注。 常见干扰随机化方法 交织 Hopping PN序列扩频 加扰 功率控制 分集 OFDMA:分布式映射 （vs.集中式映射） etc 8 干扰消除 干扰消除：将干扰信号解出，并将干扰信号重构，然后把重构的干扰信号从接收信号中消除，从而 提高有效信号的信干噪比。 干扰消除方法分类 通常分类 PIC：并行干扰消除 SIC：串行干扰消除 按照干扰信号提取判决方法 基于软判的干扰消除 只是得到信号的软信息，并没有作信号判决 e.g. Turbo-SIC 基于硬判的干扰消除 判决得到信号 基于判决准则 MMSE ZF 根据信号多址特征 利用空间特性，接收端MIMO译码实现干扰消除 利用CDMA码分特性提取干扰并消除. e.g. TD-SCDMA JD (联合检测) 9 干扰消除 利用干扰消除需要的条件 需要估计干扰信号信道（采用相干解调算法时） 接收端已知干扰信号的导频信息 需要知道干扰信号所使用的调度资源 所用RB MCS PMI（FDD系统） 需要干扰信号与有效信号频率资源重叠 因为接收机只会接收处理有效信号占用的频率资源部分的信号，如果干扰信号完整编码块有一部分占用 的频率资源不与有效信号重叠，则干扰信号不能被完整译码 如果仅仅利用多接收天线的空间特性在信道均衡阶段作干扰消除，则不必有此限制（e.g. IRC？）。不过 干扰消除没有充分利用信道编码增益，性能提升有限 干扰消除性能受限于信道估计精度 如果信道估计性能不能满足要求，干扰消除不仅不能消除干扰，而且会造成有效信号被消弱。 OFDMA系统小区间干扰消除条件很难满足，LTE标准中没有采用小区间干扰消除机制 Intra-eNB内或许可以实现 10 干扰避免 干扰避免的基本思想（不严谨的定义） 发射端利用无线资源的时间/频率/空间/码特性，通过一定的调度方法，把有效信号与干扰信号 调度在不同的可区分的资源上，接收机可以可以通过资源区分并提取有效信号，达到干扰避免的目 的。 常见的干扰避免方法 扇区分裂 FFR/SFR：部分频率复用/软频率复用 CDMA TDMA CBF：协作式beamforming MU-MIMO？ 11 改变干扰信号性质（不严格的名称） 基本思想 通过一定的机制，把干扰信号变为有效信号，或者改变干扰与有效信号的关系。 常见的机制 Handover 通过小区切换，改变干扰与被干扰的关系，达到干扰抑制的目的 JP：联合发送/联合接收 | 软切换 小区边缘UE原本经受邻小区其他UE信号的干扰；采用JP机制，把原本干扰信号改变为有效信 号，降低了干扰，提升了信号强度。 Rake接收 原本多径信号对信号有破坏作用，相当于是干扰，但通过Rake接收机，可以充分的提取有效 信号信息，达到提升性能的目的。 12 LTE中涉及到的干扰抑制技术 LTE小区间干扰抑制措施不仅仅包含OI/HII/RNTP所支持的干扰抑制措施，还有其他手段。 标准化支持的小区间干扰抑制机制 控制信道相关的干扰抑制机制 参考信号相关的干扰抑制机制 数据信道相关的干扰抑制机制 eNB内部可实现的非标准化机制（不受限于x2接口） CBF 上行联合接收 快速切换？ 13 控制信道相关的干扰抑制机制 下行控制信道 PCFICH 频域干扰避免：小区间频率偏移（shift参数CELL-ID） 空域：分集发送 PDCCH 频域随机化：交织+小区间频率shift 空域：分集发送 PHICH 频域随机化：交织+小区间频率shift 小区内CDMA 空域：分集发送 PBCH 码域/时域随机化（CDMA，时域重复） 空域：分集发送 SCH 码域随机化 空域：分集发送 上行控制信道 PUCCH 随机化 hopping（时域/码域） Power Control 14 参考信号相关的干扰抑制机制 下行参考信号 CRS 随机化：PN序列加扰/频域hopping 频域正交化（干扰避免）：频域shift（参数CELL-ID） DRS 随机化：PN序列加扰/频域hopping 频域正交化（干扰避免）：频域shift（参数CELL-ID） MBSFN-RS 随机化：PN序列加扰/频域hopping 上行参考信号 DMRS 随机化：hopping（时域/码域） SRS 随机化：hopping（时域/码域） 15 数据信道相关的干扰抑制机制 PDSCH 随机化 频域：VRB向PRB映射两种模式集中式、分布式。分布式即为频率分集的随机化 空域：分集发送SFBC，CDD 码域：加扰 干扰避免 频域：FFR/SFR（部分频率复用/软频率复用） 功率：慢速功率分配 PUSCH 随机化 频域：hopping/分布式映射模式/DFT扩频 空域：天线选择发送 码域：加扰 功率：intra-cell PC 干扰避免 频域：FFR/SFR 功率：慢速功率分配 16 数据信道相关的干扰抑制机制 数据信道小区间干扰抑制涉及的参数 OI/HII/RNTP: 这些测量参数用于支持FFR/SFR/inter-cell PC 上行数据信道所用参数 OI：overload indicator Each PRB is identified by its position in the list. ENUMERATED (high interference, medium interference, low interference, ) 表征上行全带宽每个RB所经受的邻小区上行信道的干扰水平的测量量。 用于确定本小区上行所受到的干扰水平，通知给邻小区，期望邻小区给予协调。 属于干扰后协调。 HII: high-interference indicator Each position in the bitmap represents a PRB (first bit=PRB 0 and so on), for which value “1“ indicates high interference sensitivity and value “0“ indicates low interference sensitivity. 表征本小区上行整个带宽将要被调度的UE对邻小区的可能干扰水平。 属于干扰前预协调。 17 数据信道相关的干扰抑制机制 下行数据信道所用参数 RNTP：Relative Narrowband TX Power 表征全带宽每个RB的将要被调度的功率水平，值定义如下： IE中包含参数”PDCCH Interference Impact”: Measured by Predicted Number Of Occupied PDCCH OFDM Symbols.表征PDCCH可能带来的干扰情况。 属于干扰前预协调。 公共参数 RSRP 这个测量量与切换所用RSRP是一个定义 在ICIC中用于确定确定UE是否处于小区边缘，处于哪个小区边缘。从而确定那些UE需要进行干扰协调。 RSRP的测量上报为此专门定义了：进入事件和离开事件，用于表征UE进入小区边缘区域，离开小区边缘区域进入小 区中心。 18 数据信道小区间干扰抑制例子 小区分布示意图 基本过程描述 三个UE上报RSRP，eNB基于RSRP得知UE1处于小区二边缘，UE2处于小区三边缘，UE3处于小 区中心 eNB在调度UE1时考虑cell2发过来的OI/HII/RNTP eNB在调度UE2时考虑cell3发过来的OI/HII/RNTP 在调度UE3时有更大的自由度 19 数据信道小区间干扰抑制例子 OI的使用基本流程 HII/RNTP使用基本流程 20 eNB内部可实现的非标准化机制 eNB内部小区间可以实现快速信息共享,协调调度/联合数据接收处理，不受x2时延限制 CBF 扇区边缘彼此使用相关性较低的Beamforming或者PMI 上行联合调度接收 上行SU-JP 上行小区间MU-MIMO 上行小区间干扰消除 小区间UE上行协调调度,接收信号联合处理,干扰消除 快速小区切换？ 21 LTE-A涉及到的干扰抑制技术简介 LTE-A面临的新问题 新的需求 频谱效率要求更高 系统吞吐量要求更高 小区边缘需求更高 用户体验需求提高 新技术特性引入 CoMP CA Relay 异构网 高阶MIMO LTE UE接入到LTE-A系统中面临的干扰问题: CSIRS Muting/puncturing LTE-A涉及的干扰抑制技术简介 CoMP JP CB/CS CBF CBS Fast cell selection 异构网(e