（通信与信息系统专业论文）lte系统的小区间干扰协调技术研究.pdf

i | | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 y 212 613 1 u n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y o fc h i n a adi s s er t a t i onf ordo c t o r sd e g r e e 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特 别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我 一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：磷 签字目期： 沙，z f 富 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论 文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学位论文全文数据库等有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交 的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签字日期：鲨! 坠f ：弓墨 名 期 签 日 师 字 导 签 摘要 于陶斐 在l t e 系统中，上下行链路分别采用s c f d m a 技术和o f d m a 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 i c i c 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。i e e e8 0 2 1 6 m 和3 g p pl t e 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s f r 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s f r 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s f r 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h 1 1 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s i n r 水 平和频谱效率，还能显著降低用户阻塞率。 针对l t e 上行通信链路在进行i c i c 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0 i 信息的功率调整方法，联合了c c b a 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i c i c 算法能取得更高的用户满意率。 针对i c i c 方案中关键协调辅助信息h i i 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c c b a 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h i i 信息。进一步，统计了各 摘要 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s f r 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h i i 信息，结合c c b a 机制设计了一个上行i c i c 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s i n r 和频谱利用率。 本文研究的干扰协调技术的三方面内容对l t e 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。 关键词：l t e 系统，小区间干扰，小区间干扰协调，软频率复用，干扰抖 动，高干扰指示，干扰阈值 a b s t r a c t a bs t r a c t i nl t es v s t e n l s ，t h es c f d m aa n do f d m at e c h n i q u ea r eu s e df o ru p l i n ka n d d o w n l i n kt r a n s m i s s i o n ，r e s p e c t i v e l y b e c a u s eo ft h eo r t h o g o n a lf e a t u r e ，t h ei n t r a - c e l l i n t e r f e r e n c ei sm o s t l ym i t i g a t e da n dc a r lb ei g n o r e d b u tt ot h ei n t e r 。c e l li n t e r f e r e n c e ( i c i ) ，w h e nt h ef r e q u e n c yr e s o u r c ei su n i v e r s a l l yr e u s e di ne a c hc e l l o ft h es y s t e m ， u s e r s e s p e c i a l l ya tt h ec e l le d g e ，w i l ls u f f e rf r o mh i g hi n t e r f e r e n c ef r o mn e i g h b o r i n g c e l l sa n dt h e r e f o r ew e a ks i g n a lq u a l i t y m o r er e c e n t l yt h ei c ip r o b l e mh a sb e c o m et h e k e yi s s u ei no f d mb a s e dc e l l u l a rn e t w o r k s t or e d u c ei c ia n di m p r o v e t h es y s t e m p e r f o r m a n c e ，i n t e r c e l li n t e r f e r e n c ec o o r d i n a t i o n ( i c i c ) t e c h n i q u e sw h i c h c o o r d i n a t e t h e 丘e q u e n c yr e s o u r c ea n dt h ep o w e rr e s o u r c ei nm u l t i c e us y s t e m s ，a r ep r o p o s e da n d h a v ed r a w nm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n f o re x a m p l e ，i e e e8 0 2 16 ma n d3 g p pl t e s y s t e m se x p l i c i t l yr e q u i r ei c i ct e c h n i q u e sa st h eb a s i cs y s t e mf u n c t i o n a l i t y i nt h i sp a p e lt l l em a i nr e s e a r c hi sd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ：f r e q u e n c yc o o r d i n a t i o n ， p o w e rc o o r d i n a t i o na n di c i ci n f o r m a t i o nd e s i g n o u rm a i nw o r k a n dc o n t r i b u t i o n sa le ： f i r s t l y i n 盘e q u e n c y c o o r d i n a t i o n , t h es f rs y s t e mm o d e l a n dp r o b l e m f o r m u l a t i o n sa r ep r o p o s e d t h e nt h eu s e rd i s t i n g u i s h e dm e t h o d sa n dt h r e ed i f f e r e n t r e s o u r c ea l l o c a t i n go r d e r sa r ea n a l y z e d f i n a l l y ，a n o v e l u p l i n k i n t e r f e r e n c e c o o r d i n a t i o ns c h e m eb ya s s o c i a t i n gt h ec e l l s p e c i f i ch i id e s i g nw i t ht w os i m p l i f i e d h i ib a s e dm e t h o d s ( c e b sa n dc c b a ) f o r 也eu p l i n ki c i ci n4 gl t es y s t e m s t h e p r o p o s e dn h f rs c h e m eh a sb e e nc a r r i e do u tb ym e a n so f ar e l i a b l es e m i s t a t i cs y s t e m l e v e ls i m u l a t o r u n d e rs o m er e a s o n a b l ea s s u m p t i o n s ，t h ep r o p o s e dn h f rs c h e m e p r o v i d e sv e r yp r o m i s i n gr e s u l t s ，n o to n l yi n c r e a s i n gt h es p e c t r a le f f i c i e n c yb u ta l s o r e d u c i n gt h eb l o c k i n gp r o b a b i l i t yo b v i o u s l y s ot oe n h a n c et h e l t e p e r f o r m a n c e ，t h e p r o p o s e ds c h e m ew i l lb eav e r yh e l p f u l r e c o m m e n d a t i o n s e c o n d l y ，i np o w e rc o o r d i n a t i o n ，t oo v e r c o m et h en e g a t i v ee f f e c to fi n t e r c e l l i n t e r f e r e n c ef l u c t u a t i o n , a nu p l i n ki n t e r f e r e n c ec o o r d i n a t i o ns c h e m eb yc o m b i n i n gh 1 1 w i t ho ii sp r o p o s e df o rt h eo f d m a s c h e m e sa i mt oi m p r o v er a t eo fu s e r s w i r e l e s ss y s t e m w h i l et h ee a r l i e rt r a d i t i o n a l i nt h ew h o l en e t w o r ko ra tt h ec e l le d g e ，t h e p r o p o s e ds c h e m ec o n s i d e r st h er e q u i r e m e n to fu s e r s c o m m u n i c a t i o nq u a l i t y a n d t a r g e t st h es a t i s f a c t i o no fa l lu s e r si nt h en e t w o r k i np r a c t i c e ，c c b ab a s e dh i 曲 i n t e r f e r e n c ei n d i c a t o r ( h i i ) a n df p cu s i n go v e r l o a di n d i c a t o r ( o i ) d e f i n e di nl t e r 8 s t a n d a r da r ej o i n t e df o rt h ef i r s tt i m e t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o p o s e d i i i a b s t r a c t s c h e m ei m p r o v e su s e rs a t i s f a c t i o n s i g n i f i c a n t l yc o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a li c i c s c h e r u e s t h i r d l y ，i nt h ei c i ci n f o r m a t i o nd e s i g n ，a ni n t e r f e r e n c ec o o r d i n a t i o ns c h e m e a d a p t i n gt ot r a f f i cl o a di sp r o p o s e df o rt h el t es y s t e m t h ep r o p o s e ds c h e m e c a l c u l a t e sh i im e s s a g e sb a s e do nt h eo p t i m a li n t e r f e r e n c e t h r e s h o l d s u s i n gt h e o p t i m a lt h r e s h o l d so ft h es p e c i f i ct r a f f i cl o a d ，t h es c h e m ea p p l i e st h ec e l lc e n t e r b a n d w i d t ha v o i d a n c e ( c c b a ) 。t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o p o s e ds c h e m e i m p r o v e sa v e r a g es i n ra n ds p e c t r a le f f i c i e n c ys i g n i f i c a n t l y c o m p a r e dw i t ht h e t r a d i t i o n a ls c h e m e s w eo b t a i nt h eo p t i m a li n t e r f e r e n c et h r e s h o l d sa td i f f e r e n tt r a f f i c l o a db ym o n t ec a r l os i m u l a t i o na n dt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，a n di n t e r f e r e n c et h r e s h o l d s o b t a i n e db yt h et w o a p p r o a c h e sa r ev e r ya c e o r d a n t f i n a l l y ，t oe n h a n c et h ep e r f o r m a n c eo ft h el t es y s t e m s ，t h ep r o p o s e ds o l u t i o ni s ag o o dc a n d i d a t ef o r p r a c t i c a ls y s t e m s ，a n dw i l lb e av e r y h e l p f u lt e c h n o l o g y r e c o m m e n d a t i o d k e yw o r d s ：l o n gt e r me v o l u t i o ns y s t e m s ，i n t e r c e l li n t e r f e r e n c e ，i n t e r c e l l i n t e r f e r e n c ec o o r d i n a t i o n , s o f tf r e q u e n c yr e u s e ，i n t e r f e r e n c e f l u c t u a t i o n ，h i g h i n t e r f e r e n c ei n d i c a t o r , i n t e r f e r e n c et h r e s h o l d i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i 目录v 图目录i x 第1 章绪论1 l - 1干扰协调的技术背景1 1 2 干扰协调的研究现状3 1 3 本文的研究思路“5 1 4 - 本文的研究内容和主要贡献7 1 4 1 研究内容7 1 4 2 主要贡献8 1 5 本文的组织结构：9 第2 章l t e 干扰抑制技术1 1 2 1干扰抑制技术比较1 1 2 2 干扰协调的理论基础1 6 2 3 干扰协调的研究内容1 9 2 3 1 频域协调1 9 2 3 2 功率调整一2 2 2 3 3 协调信息设计2 3 2 4 本章小结2 5 第3 章频域干扰协调”2 7 3 1 引言2 7 3 2 频域协调的研究现状2 7 3 2 1 最优化问题2 8 3 2 2 系统级策略2 9 v 3 3 3 4 3 5 3 6 第4 章 4 1 4 2 4 3 4 4 系统模型和问题表述3 0 3 3 1 系统模型3 0 3 3 2 问题表述一31 用户界定和资源分配3 2 3 4 1 用户身份界定3 2 3 4 2 资源分配顺序3 3 3 4 3 仿真结果3 5 联合边缘带宽共享和中心带宽规避的干扰协调3 8 3 5 1 边缘带宽共享3 8 3 5 2 中心带宽规避3 9 3 5 3 小区特定的高干扰指示4 0 3 5 4策略描述一4 2 3 5 5 干扰测量依据一4 4 3 5 6仿真结果4 4 本章小结4 8 引入功率调整的干扰协调4 9 引言4 9 干扰抖动问题5 0 4 2 1 干扰的非白噪声性一5 0 4 2 2 干扰时域抖动特性51 4 2 3 干扰抖动的影响5 3 引入功率调整的干扰协调5 3 4 3 1 基本假设5 4 4 3 2 系统模型5 4 4 3 3 协调目标5 5 4 3 4策略描述5 5 4 3 5 仿真结果5 8 本章小结6 3 v i 目录 第5 章自适应的干扰协调6 5 5 1 引言6 5 5 2系统模型6 6 5 。3最优干扰阈值的存在性6 6 5 4蒙特卡洛法求最优阈值6 7 5 5最优阈值的理论验证6 9 5 6 自适应干扰协调策略7 l 5 。6 1 策略流程7 1 5 6 2仿真结果71 5 7 本章小结一7 3 第6 章总结和展望7 5 6 1 研究成果7 5 6 2技术展望7 6 参考文献”7 9 缩略语9 1 攻读博士学位期间的研究成果”9 5 攻读博士学位期间的项目经历9 7 鸳谢”9 9 v i i 目录 图目录 图目录 图1 1 下行干扰。2 图1 2 上行干扰2 图1 3 本文的研究思路7 图2 1 小区特定加扰11 图2 2 小区特定交织1 2 图2 3 小区特定跳频。1 2 图2 4 一个7 小区系统1 7 图2 5 中国移动l t e 部署规划1 9 图2 - 6 中国移动l t e 频谱使用方案2 0 图2 7 分数频率复用2 1 图2 8s f r 机制的频谱规划2 1 图3 1 资源块顺序分配3 4 图3 - 2 资源块随机分配：3 4 图3 3 资源块双向分配3 5 图3 4 负载率4 0 的系统负载模型3 5 图3 5s f r 的三种分配顺序比较3 6 图3 - 6 a s f r 的三种分配顺序比较3 7 图3 7 小区边缘用户过载3 8 图3 8 资源规避机制3 9 图3 - 9 长周期路损随距离变化关系4 0 图3 1 0 不同的i c i 比较4 1 图3 1 1h i i 设计方法比较4 2 图3 1 2 小区特定的h i i 4 3 图3 1 3 传统的h i i 4 4 图3 1 4 四种算法的平均s i n r 对比4 6 i x 图目录 图3 15 四种算法的s e 对比4 7 图3 1 6 三种算法的b p 对比4 8 图4 1 小区间干扰的非白噪声性5 0 图4 2 一个载波上的小区间干扰抖动5 1 图4 3 各个用户s i n r 在干扰协调后的抖动情况5 2 图4 4 频域干扰抖动5 2 图4 5 联合h i i 和o i 的干扰协调方案流程5 8 图4 - 6 均匀分布低负载的用户满意率6 0 图4 7 均匀分布高负载的用户满意率6 1 图4 8 撑1 小区低负载的用户满意率6 2 图4 - 9 撑5 撑7 小区低负载的用户满意率6 2 图5 1 平均s i n r 随干扰阈值变化情况6 7 图5 - 2s e 随干扰阈值变化情况6 8 图5 3 干扰因子与负载率关系6 9 图5 4 自适应协调方法流程7 1 图5 5 四种算法的平均s i n r 比较7 2 图5 - 6 四种算法的频谱效率比较7 3 x 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 干扰协调的技术背景 目前，随着移动通信数据业务需求的不断增长，用户对移动通信系统的速 率要求也越来越高，而当前第三代移动通信( t h e3 坩g e n e r a t i o n ，3 0 ) 系统实际所 提供的最高速率只有3 8 4 k b i t s ( 虽然标称最高速率为2 m b i t s ) ，远不能满足用户 的实际通信需求。因此许多国家、国际组织( w i m a x 、i p v 6 论坛等) 以及移动通 信设备商都在进行下一代移动通信系统的研究和开发工作。其中最典型的是第 三代合作伙伴计划( 3 一g e n e r a t i o np a r m e r s h i pp r o j e c t ，3 g p p ) 启动的长期演进 ( l o n gt i m ee v o l u t i o n ，l t e ) 项目 1 】 2 。 为了达到未来移动通信系统要求的高速率( 下行链路达到1 0 0 m b i t s ，上行链 路达到5 0 m b i t s ) 3 】，系统内用户的信号干扰噪声 = l ( s i g n a lt oi n t e r f e r e n c ep l u s n o i s er a t i o ，s l n r ) 必, 须得到极大的提高。而提高信号干扰噪声比不外乎提高信 号功率和降低干扰两种方法。虽然目前提出了自适应编码调制( a d a p t i v e m o d u l a t i o na n dc o d i n g ，a m c ) 、多天线( m u l t i p l e i n p u tm u l t i p l e o u t p u t ，m i m o ) 等薪技术提高了信号功率，带来了信号干扰噪声比的提升，但距离实际要求还 有较大差距。因此，尽量减少干扰就成了未来移动通信系统的一个关键研究 点。 在未来移动通信l t e 系统中，上下行分别采用单载波频分多址复用( s i n g l e 。c a r r i e r - f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，s c f d m a ) 和正交频分多址复用 ( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，o f d m a ) 的多址接入技术，这些 技术都能确保小区内用户使用的物理资源块( p h y s i c a lr e s o u r c eb l o c k ，p r b ) 在频 域上正交，从而有效地避免了小区内用户之间的干扰【4 。可是因为采用同频复 用的网络覆盖策略，小区间的干扰非常严重，成了l t e 通信系统的主要干扰。 如图1 1 所示，对于l t e 系统的下行链路，当基站a 和基站b 分别使用相 同的频域资源块给l i e1 和u e2 发送信号时，u e2 接收到基站b 信号的同时会 受到邻小区基站a 在相同频带上发给u e1 信号的干扰。当两个u e 均处于两个 小区的边缘区域时，两个u e 接收到的有用信号和干扰信号强度几乎相当，下行 小区间干扰将会非常严重，两个u e 的通信质量都会急剧下降。 第1 章绪论 图1 1 下行干扰 如图1 2 所示，对l t e 系统的上行链路，当u e1 和u e2 分别使用相同的 频域资源块给基站a 和基站b 发送信号时，对于基站a ，u e1 的信号为有用信 号。u e2 由于和u e1 使用相同频率的物理资源块，所以对基站a 产生了上行 干扰。当u e1 和u e2 都处在两个小区的边缘区域时，基站a 接收到的有用信 号和干扰信号的强度也几乎相当，使得接收信号的信干噪比降低严重，从而可 能导致u e1 的信号不能被正确接收。对于基站b ，类似的问题也存在。 图1 2 上行干扰 为了抑制l t e 系统的小区间干扰，国内外研究人员提出了很多抑制小区间 干扰的方法 5 - 1 8 】。截止目前，这些技术主要可以分为三类：干扰随机化技术 1 9 2 0 、干扰消除技术【2 1 3 4 和干扰协调技术 3 5 - 【4 7 】。 2 第1 章绪论 1 9 2 0 、干扰消除技术【2 1 h 3 4 和干扰协调技术( i n t e r - c e l li n t e r f e r e n c e c o o r d i n a t i o n ，i c i c ) 3 5 1 一 4 7 1 。 干扰随机化是指通过小区特定加扰，小区特定交织和小区特定跳频等手段 来随机化干扰信号进行干扰抑制的一类技术。干扰随机化只能白化干扰，并不 能真正减少小区间的干扰信号，因此带来的信号噪声干扰比改善程度有限。研 究表明，单独应用干扰随机化技术并不能满足l t e 通信系统的信号噪声干扰比 要求 1 9 1 1 2 0 。 干扰消除技术是指通信节点在收到小区间干扰信号以后，在接收端利用处 理增益来消除干扰进行干扰抑制的一类技术。因为干扰消除技术一般只能消除 一些比较强的干扰，而实际系统中的小区间干扰经常是由很多小干扰叠加产 生，加上该技术计算复杂度高而且应用条件非常严格，所以干扰消除技术在实 际系统中应用的效果很有限。 干扰协调技术则通过对频域资源和功率资源在多小区之间协调使用，从而 有效避免或降低小区间干扰。因为这种技术实现简单、使用灵活、效果比较理 想( 研究表明通过干扰协调技术，小区边缘用户吞吐量可提高约3 倍【l 】) ，很快成 为小区间干扰抑制的主流技术。在工业界，i e e e8 0 2 1 6 m 标准和3 g p pl t e 标 准已经明确要求把干扰协调技术作为一项基本的系统功f i 邕 4 8 4 9 1 。 1 2 干扰协调的研究现状 目前的小区间干扰协调研究，按照协调周期长短大致可以分为三种：静态 干扰协调 5 1 - 5 7 】，半静态干扰协调【3 7 】 3 9 1 1 4 4 和动态干扰协调 1 1 1 1 一 1 1 9 1 。 a 静态干扰协调 资源分配限制的配置重配周期大约为数天。各个小区所用的无线资源 完全按事先规划的分配方案使用，主要优点是信令开销小，缺点是不够灵 活。在工业界，大的设备商爱立信和华为等积极向3 g p p 提出了静态的频 谱预分配方案例如分数频率复用机带1 ( f r a c t i o n a lf r e q u e n c yr e u s e ，f f r ) 5 1 1 【5 4 和软频率复用机制( s o f tf r e q u e n c yr e u s e ，s f r ) 【5 6 5 7 来进行干扰协 调。另外，在工程实现上，与其他技术例如链路自适应( l i n ka d a p t a t i o n ， l a ) 和混合自动重传( h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t ，h a r q ) 等结合使用 时，干扰协调方案遇到的实际问题也是研究的热点 5 5 1 1 7 2 1 。在学术界，目 第1 章绪论 信息，通过最优化方法得出的一个理想的资源分配方案。例如，文献【6 1 f 6 3 默认已知所有系统信息，把干扰协调抽象为一个频谱效率最优问题或 者系统吞吐量最大化问题，进行最优化问题的理论求解。 b 半静态干扰协调 资源分配限制的配置重配周期大于l o o m s ，为数十秒或者分钟级。不 同于静态干扰协调，半静态协调可根据不同情况有部分变动。特别是能根 据负载的变化，在软频率复用的预分配方案上进行调整，从而使系统性能 更趋优化。与常规的静态协调方法相比，研究表明半静态方案能带来1 0 。5 0 的小区边缘吞吐量增益。目前的干扰协调技术研究以半静态协调的研 究为最多 3 7 3 9 4 4 】，即在s f r 机制的频谱规划下进行的二次干扰协 调。此外，在频率资源规避的基础上又加入了功率的调整协调【5 8 】【7 2 ；更 进一步，在l t e a 中的各种微小区中还可以进行空间域上的规避协调 9 1 ，研究空间很大。本文提出的干扰协调方案都属于半静态干扰协调。 c 动态干扰协调 资源分配限制的配置重配周期为m s 级。文献 1 2 2 开始尝试对干扰强 度与干扰持续时间联合分析，综合考量它们对系统性能的影响。此外，利 用博弈论思想，连续快速调整用户设备( u s e re q u i p m e n t ，u e ) 功率以使系 统达到最优性能的干扰协调策略也是学术界关注较多的一个研究点【1 11 】。 1 1 4 。 从以上的分析中不难看出，从静态干扰协调到半静态干扰协调，再到动态 干扰协调，这是一个逐步递进，不断细化的过程。 目前，静态干扰协调研究呈现两极分化的现状。工业界的大机制s f r 和 f f r 本质上是种频谱规划方案，相比传统的复用因子为l 的覆盖方案提升了 系统性能，简单易行，但不够精细，仍有很多干扰不能避免。例如，邻小区边 缘用户( c e l le d g eu s e r ，c e u ) 对服务小区中心用户( c e l lc e n t e ru s e r ，c c u ) 的干 扰无法避免。而且因为边缘带宽较少，c e u 的阻塞率很高。对静态干扰协调， 学术界的最优化问题求解，往往边界条件太多，尤其是中心协调基站默认已知 所有邻小区信息的要求在实际通信系统中很难做到，距离实际系统的应用要求 差距较大。动态干扰协调方面，由于要求基站在短时间内( m s 级) 交互大量信 4 第1 章绪论 息，信令开销太大，而l t e 的控制面时延要求为小于1 0 0 m s 1 】，m s 级的干扰协 调策略很难应用。全动态干扰协调研究目前在学术界也是刚刚开始，工业界讨 论更少。 针对半静态干扰协调，不论是频域干扰协调还是功率调整干扰协调，目前 的研究工作大都从运营商的角度出发，以提高系统吞吐量为目标，往往在干扰 协调之后牺牲了部分用户的通信质量( 干扰抖动问题，详见第4 2 节) 。本文认 为，随着l t e 等下一代通信系统提供的通信服务多样化，个性化的通信需求正 日益增多，以满足用户的通信需求为目标，而不是简单以提升系统吞吐量来进 行干扰协调更具有现实意义。 在s f r 和f f r 的基础上，为了进一步降低小区间干扰，3 g p p 在l t e r e l e a s e 8 标准文献 8 6 】中定义了过载指示( o v e r l o a di n d i c a t o r ，o i ) 和高干扰指示 ( h i g hi n t e r f e r e n c ei n d i c a t o r ，h i i ) 来辅助进行干扰协调。文献 3 9 4 0 1 讨论了依赖 o i 信息进行部分功率控制的干扰协调方案，并涉及了部分o i 信息的设计考虑。 而关于h i i 信息的设计，目前只是简单依赖用户身份来统计 3 7 1 2 0 1 2 1 ，尚 没有完整的分析和设计方案。 综上，针对s f r 机制仍不能避免的特定干扰和现有干扰协调方案普遍存在 的干扰抖动问题，兼顾协调策略在工程上的实现性，本文选择了半静态干扰协 调，从频率协调和功率调整两个方面出发开展了研究。分析了以上问题产生的 原因和表现，提出了相应的解决方案。另外，h i i 和0 i 协调信息设计方法严重 影响干扰协调的效果，本文对目前较少涉及的h i i 信息设计问题也提出了分析 方法和相应的解决方案。 1 3 本文的研究思路 目前的干扰协调研究主要集中在三个方面：频域协调，功率协调和干扰协 调信息设计。本文试图从上述三个方面进行干扰协调技术研究，三部分研究内 容又都通过干扰协调信息的使用而被联系起来，彼此有交叉，但出发点各不相 同，都试图解决现有的协调策略中存在的问题或是弥补现有干扰协调信息设计 方法的不足。 特别地，本文的研究工作依托于校企合作等国家重大专项的背景展开，注 重的是为工业标准制定提供有益的技术建议和参考，所提方案也一直考虑了工 第1 章绪论 程实现时要面对的干扰测量问题和使用h i i 和o i 信息而必须遵循的l t e 技术标 准。 首先从频域协调入手，针对频域协调主流框架s f r 机制中存在的两个问 题：第一，服务小区c c u 被邻小区c e u 干扰不能避免；第二，频谱划分固定 导致边缘用户阻塞率过高。针对这些问题，分别设计实现了中心带宽规避( c e l l c e n t e rb l o c ka v o i d a n c e ，c c b a ) 策略和边缘带宽共享( c e l le d g eb l o c ks h a r i n g ， c e b s ) 策略，特别地，这里对传统的高干扰指示信息进行了分区化处理，提出 了一个更有针对性小区特定h i i 的干扰协调方案。然后通过分析基于正交频分 复用技术的l t