以“運(yùn)”達(dá)“維”——TD-SCDMA同頻干擾解決方案
崔驊
來(lái)源:中興通訊
摘要: 無(wú)線通信技術(shù)以很多基礎(chǔ)科學(xué)為基礎(chǔ),但又僅僅圍繞著香農(nóng)定理這個(gè)簡(jiǎn)單的公式?;仡櫉o(wú)線通信行業(yè)高速發(fā)展的這10年,拋開(kāi)制式、協(xié)議等人為的規(guī)范,無(wú)線通信的發(fā)展就是一個(gè)自身不斷控制并降低干擾、提升系統(tǒng)覆蓋和吞吐量的過(guò)程。
Abstract:
Key words :
無(wú)線通信技術(shù)以很多基礎(chǔ)科學(xué)為基礎(chǔ),但又僅僅圍繞著香農(nóng)定理這個(gè)簡(jiǎn)單的公式?;仡櫉o(wú)線通信行業(yè)高速發(fā)展的這10年,拋開(kāi)制式、協(xié)議等人為的規(guī)范,無(wú)線通信的發(fā)展就是一個(gè)自身不斷控制并降低干擾、提升系統(tǒng)覆蓋和吞吐量的過(guò)程。
三大主流3G技術(shù)均采用碼分多址,由于采用同頻組網(wǎng),三大技術(shù)都不斷引入更多的方法來(lái)解決同頻干擾問(wèn)題。對(duì)于TD-SCDMA,由于擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度較短,同頻干擾就顯得相對(duì)緊迫,克服同頻干擾也要付出更多的努力。實(shí)際上,TD-SCDMA系統(tǒng)資源粒度小,資源維度豐富,完全可以通過(guò)“縱橫交錯(cuò)”的方法來(lái)規(guī)避同頻干擾。中興通訊提出以“調(diào)度”換“維度”的多小區(qū)下行干擾協(xié)同(MDIC)解決方案,并經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試得到驗(yàn)證。
TD-SCDMA系統(tǒng)同頻干擾受關(guān)注
TD-SCDMA系統(tǒng)的最初設(shè)計(jì)理念,就是通過(guò)智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、同步等技術(shù)極大地降低系統(tǒng)內(nèi)的干擾,從而提高系統(tǒng)擴(kuò)頻碼道利用率。由于采用了長(zhǎng)度較短的擾碼和擴(kuò)頻碼,擴(kuò)頻增益相對(duì)較小,TD-SCDMA系統(tǒng)仍無(wú)法完全避免同頻干擾。
同頻干擾主要包括:公共信道(TS0)同頻干擾、導(dǎo)頻同頻干擾及業(yè)務(wù)時(shí)隙同頻干擾。對(duì)于公共信道和導(dǎo)頻同頻干擾,可采用網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)、頻點(diǎn)規(guī)劃、聯(lián)合檢測(cè)、Upshifting等方法進(jìn)一步消除。對(duì)于業(yè)務(wù)時(shí)隙同頻干擾,則必須通過(guò)其他方法消除。
“軟”“硬”兩種業(yè)務(wù)時(shí)隙同頻干擾解決方案
內(nèi)外圈干擾隔離 “硬”方案
內(nèi)外圈干擾隔離 “硬”方案
顧名思義,內(nèi)外圈干擾隔離(ICII:Inner-outer Circle Interference Isolation)方案,即通過(guò)頻點(diǎn)將小區(qū)分為內(nèi)圈和外圈,小區(qū)之間僅外圈“接壤”,通過(guò)外圈異頻設(shè)置規(guī)避干擾。不同小區(qū)內(nèi)圈可同頻設(shè)置以提高頻率復(fù)用率。
ICII方案原理:內(nèi)外圈干擾隔離方案結(jié)合TD-SCDMA系統(tǒng)采用的N頻點(diǎn)技術(shù),相鄰小區(qū)主頻點(diǎn)異頻并“接壤”。輔頻點(diǎn)覆蓋范圍小于主頻點(diǎn),輔頻點(diǎn)之間并不“接壤”。終端在離天線較近的地方時(shí),被系統(tǒng)調(diào)配到內(nèi)圈。當(dāng)終端在小區(qū)邊緣時(shí)則處于外圈。當(dāng)終端需要進(jìn)行切換時(shí),由于切換在兩個(gè)外圈(異頻)之間進(jìn)行,因此不存在同頻干擾。該方案原理如圖1所示。
圖1 內(nèi)外圈干擾隔離方案原理圖
ICII方案給出了一種消除業(yè)務(wù)時(shí)隙同頻干擾的方法,但從原理角度分析,內(nèi)外圈干擾隔離方案有一個(gè)本質(zhì)的問(wèn)題,就是內(nèi)外圈的覆蓋面積并不一致,這就給內(nèi)外圈的容量均衡帶來(lái)了挑戰(zhàn)。由于距離天線較近的終端既可以使用內(nèi)圈資源,又可以使用外圈資源,而距離天線較遠(yuǎn)的終端只能使用外圈資源,因此系統(tǒng)必須具備將用戶不斷“歸到”內(nèi)圈的過(guò)程,以釋放更多的資源給外圈用戶。內(nèi)外圈干擾隔離方案的另一個(gè)本質(zhì)問(wèn)題是,無(wú)論對(duì)用戶進(jìn)行小區(qū)內(nèi)內(nèi)外圈之間的“調(diào)整”,還是小區(qū)間外圈間的“切換”,都是根據(jù)主頻點(diǎn)PCCPCH的相對(duì)功率大小進(jìn)行調(diào)整。由于終端是根據(jù)主頻點(diǎn)的干擾情況進(jìn)行調(diào)整的,而主頻點(diǎn)的干擾情況并不能代表業(yè)務(wù)時(shí)隙的干擾情況,因此根據(jù)主頻點(diǎn)干擾調(diào)整可以被看作“盲調(diào)”,也可以看作是“硬”調(diào)整。內(nèi)外圈干擾隔離方案的最后一個(gè)本質(zhì)問(wèn)題是,由于系統(tǒng)要進(jìn)行“盲調(diào)整”,就要求終端不斷上報(bào)所測(cè)量的干擾信息,這給系統(tǒng)帶來(lái)巨量下行測(cè)量控制、上行測(cè)量報(bào)告。特別是上行報(bào)告的增多增加了終端電耗,并影響了業(yè)務(wù)質(zhì)量。
多小區(qū)下行干擾協(xié)同 “軟”方案
顧名思義,多小區(qū)下行干擾協(xié)同(MDIC:Multi-cell Downlink Interference Cooperation)充分利用TD-SCDMA系統(tǒng)頻率資源劃分細(xì)致,資源維度(頻點(diǎn)/時(shí)隙)豐富的特點(diǎn),當(dāng)干擾出現(xiàn)在某一個(gè)維度時(shí),通過(guò)資源搬運(yùn),將幾種干擾重新分配到不同維度,以降低干擾。例如,以(頻點(diǎn),上行時(shí)隙,下行時(shí)隙)來(lái)表示用戶所在的資源維度。當(dāng)終端所在資源維度是(F1,TS1,TS4)出現(xiàn)干擾時(shí),可調(diào)整到干擾較低的另一個(gè)維度,例如調(diào)整到(F2,TS1,TS4)或(F1,TS2,TS5)等。
由于MDIC方案僅僅在用戶干擾增大后需要調(diào)整時(shí)再調(diào)整,屬于動(dòng)態(tài)按需調(diào)整,因此可以被看作“軟”調(diào)整。
MDIC方案原理:MDIC方案包括兩個(gè)子方案,分別解決用戶在接入、切換、連接狀態(tài)時(shí)的干擾。當(dāng)用戶處于接入和切換時(shí),鄰小區(qū)干擾是主要干擾。當(dāng)終端消除小區(qū)間干擾效果不佳時(shí),必須充分考慮鄰小區(qū)干擾對(duì)資源分配的影響。選擇資源包括各個(gè)載波的各個(gè)時(shí)隙,計(jì)算各頻點(diǎn)各時(shí)隙所受到的干擾,并按照大小進(jìn)行排序,優(yōu)選干擾最小的資源進(jìn)行分配。該方案原理如圖2所示。
當(dāng)用戶處于連接狀態(tài)時(shí),則充分考慮終端所在的下行時(shí)隙ISCP干擾、時(shí)隙總發(fā)射功率TCP、誤塊率BLER三個(gè)方面的信息,判決干擾,有效提高資源調(diào)整的質(zhì)量。
如圖2,左圖中,系統(tǒng)根據(jù)在接入用戶或者切換用戶,相關(guān)小區(qū)的干擾情況,將用戶分配到干擾較小的頻點(diǎn)時(shí)隙上。而右圖中,根據(jù)連接中的用戶所在的時(shí)隙干擾、時(shí)隙功率總和,或者用戶的BLER情況,將用戶調(diào)整到干擾較小的頻點(diǎn)時(shí)隙上。
如圖2,左圖中,系統(tǒng)根據(jù)在接入用戶或者切換用戶,相關(guān)小區(qū)的干擾情況,將用戶分配到干擾較小的頻點(diǎn)時(shí)隙上。而右圖中,根據(jù)連接中的用戶所在的時(shí)隙干擾、時(shí)隙功率總和,或者用戶的BLER情況,將用戶調(diào)整到干擾較小的頻點(diǎn)時(shí)隙上。
圖2 MDIC原理圖:資源分配示意圖及資源調(diào)整參考信息
兩種方案的測(cè)試驗(yàn)證
ICII方案和MDIC方案最本質(zhì)的區(qū)別在于,前者是類似于靜態(tài)盲調(diào)整的“硬”方案,而后者是動(dòng)態(tài)按需調(diào)整的“軟”方案。
為了充分驗(yàn)證兩種方案的效果,中興通訊在TD現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了大量的測(cè)試驗(yàn)證。分別進(jìn)行了不加載任何方案以及加載ICII和MDIC方案的測(cè)試。
測(cè)試結(jié)果表明(如圖3):ICII方案不僅需要對(duì)局部區(qū)域重新網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、容量均衡,也要考慮巨量的測(cè)量控制及報(bào)告信息對(duì)RNC帶來(lái)的沖擊及給終端帶來(lái)的額外電耗。由于ICII方案是采用TS0代替業(yè)務(wù)時(shí)隙來(lái)進(jìn)行判別,因此ICII并不能有效的規(guī)避同頻干擾,其性能的好壞嚴(yán)重依賴于內(nèi)外圈的隔離程度,尤其在密集城區(qū)使用存在較大風(fēng)險(xiǎn)。而MDIC方案由于是按需“軟”調(diào)整,能有效將切換成功率從95%提高到98%以上,很好地解決了業(yè)務(wù)時(shí)隙同頻干擾。
圖3 MDIC方案有效提升了同頻干擾下的網(wǎng)絡(luò)切換成功率
TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)時(shí)隙同頻干擾備受關(guān)注,現(xiàn)有ICII和MDIC兩種解決方案。ICII由于自身原理的缺陷,在解決同頻干擾的同時(shí)引入了更多的問(wèn)題,而MDIC方案很好地結(jié)合了TD-SCDMA制式資源維度多的特點(diǎn),通過(guò)合理搬運(yùn)資源,以“運(yùn)”達(dá)“維”,來(lái)降低同頻干擾,取得了事半功倍的效果。
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