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LTE移动通信技术任务4 LTE关键技术LTE 移动通信技术任务 4：LTE 关键技术在当今数字化的时代，移动通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
LTE（Long Term Evolution，长期演进）作为一种先进的移动通信技术，具有高速率、低延迟、大容量等显著优势。
而这些优势的实现，离不开一系列关键技术的支持。
接下来，让我们深入探讨一下 LTE 的关键技术。
一、正交频分复用（OFDM）技术OFDM 技术是 LTE 系统的核心技术之一。
它的基本原理是将高速的数据流分解为多个并行的低速子数据流，然后分别调制到相互正交的多个子载波上进行传输。
与传统的频分复用技术相比，OFDM 具有诸多优点。
首先，它能够有效地抵抗多径衰落。
在无线通信环境中，信号会因为建筑物、地形等障碍物的反射和散射而产生多个路径，导致接收端接收到的信号出现延迟和衰减。
OFDM 通过将宽带信道划分成多个窄带子信道，使得每个子信道的带宽小于信道的相干带宽，从而减少了多径衰落的影响。
其次，OFDM 具有较高的频谱利用率。
由于子载波之间相互正交，使得它们可以在频谱上紧密排列，从而提高了频谱资源的利用效率。
此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配。
通过灵活地调整子载波的分配，可以根据用户的需求和信道状况，合理地分配频谱资源，提高系统的容量和性能。
二、多输入多输出（MIMO）技术MIMO 技术是 LTE 实现高速数据传输的另一个重要手段。
它通过在发射端和接收端使用多个天线，形成多个并行的空间信道，从而在不增加带宽和发射功率的情况下，显著提高系统的容量和频谱利用率。
MIMO 技术主要包括空间复用和空间分集两种工作模式。
空间复用模式下，多个数据流同时在不同的天线上传输，从而提高数据传输速率。
而空间分集模式则通过在多个天线上发送相同的数据，或者对接收端接收到的多个信号进行合并处理，来提高信号的可靠性和抗衰落能力。
在实际应用中，MIMO 技术可以根据信道条件和系统需求，灵活地切换工作模式，以达到最佳的性能。
LTE关键技术之干扰抑制技术1.1小区间干扰（ICI）概念在LTE中,上，下行采用了OFDM（DL）/SC-FDMA(UL）的多址接入技术，采用了正交子载波区分不同的用户,小区内多用户间的干扰基本可以消除。
但是LTE采用同频组网，邻小区结合部分使用相同的频谱资源，用户间不可避免存在干扰,称之为小区间干扰（Inter—Cell Interference， ICI)。
在传统的解决方案中，采用频率复用来解决ICI，但随之带来的是频谱效率的降低。
如常用的三扇区划分小区用的就是频率复用指数因子为3。
除此之外，频率复用因子还有1、7等。
当复用因子为1的时候，则网内的所有小区用的频率都是一样的，随之而来的是严重的小区间干扰。
选择较大的复用因子造成的负面影响是频谱效率变小，比如复用因子为3的时候，频谱效率是1/3，复用因子为7的时候,频谱效率是1/7。
传统的频率复用系数为3的典型频率规划小区间干扰对系统性能的影响：●导致无线链路信噪比(SINR)减低，这样LTE的AMC技术就会选择低阶调制方式和编码方式。
●干扰严重时，需频繁的HARQ重传，降低了用户速率。
●同频干扰引起功率控制，使子幁中可使用的PRB减少,用户速率也会减低.1.2LTE干扰抑制技术LTE干扰抑制技术分为以下四种：a)波束赋形天线技术b)干扰随机化技术c)干扰消除技术d)干扰协调技术（1）波束赋形天线技术—波束赋形天线技术是一种下行干扰抑制技术波束赋形天线的波束是指向UE的窄波束,因此只有在相邻小区的波束发生碰撞时才会造成小区间干扰,波束交错是可以有效的回避小区间干扰。
（2）干扰随机化技术干扰随机化就是使干扰信号随机化,这种方法虽然不能降低干扰信号的能量，但是能使干扰信号接近白噪声，又称“干扰白化"。
然后用处理白噪声的方法在UE上类似处理增益的方法抑制干扰。
干扰随机化的方法可分为小区专属加扰（Scrambling）和小区专属交织（IDMA)。
LTE网络系统中小区间干扰抑制技术探讨【摘要】LTE是是3G与4G技术之间的一个过渡，其采用更灵活的频率复用策略，任何一个小区都有可能使用所有的频谱资源，小区间的干扰不可避免。
因此，在LTE中，非常关注小区间的干扰抑制技术。
本文就LTE网络系统中小区间干扰抑制技术ICIC和eICIC进行探讨。
【关键词】LTE；小区间；干扰协调；干扰抑制；ICIC；eICICLTE是3G系统的演进，它填补了第三代移动通信和第四代移动通信之问的巨大技术差距，目标是建立一个能够获得高传输速率、低等待时间、基于包优化的可演进的无线接人架构。
LTE系统期望在20 MHz的带宽上达到100 Mbit/s的下行传输速率，50 Mbit/s的上行传输速率，频谱效率为HSPA的2～4倍。
可以说，LTE使得移动通信系统首次具有与有线接入相同数量级的传输速率，对移动通信数据业务的开展具有重大意义。
LTE系统如此高的传输速率首先有赖于无线通信技术的发展。
其次，LTE采用“全频率复用”的新技术。
在传统移动通信系统中，相邻小区采用不同频段以抑制小区间干扰。
在LTE系统中，为了实现高速率，用户有可能使用所有频谱，即每个小区都有可能使用所有频谱资源，这种方式称为“全频率复用”。
因此，LTE系统中相邻小区可能存在重叠频段，小区间干扰抑制是一个关键问题。
因此，在LTE中，非常关注小区间的干扰抑制技术。
1. LTE干扰抑制方法在LTER8/R9阶段，LTE干扰抑制技术主要考虑的方案包括干扰随机化、干扰消除、频选调度、小区间干扰协调4种方式。
干扰随机化就是要将干扰信号随机化。
这种随机化不能降低干扰信号的能量，但能使干扰的特性近似白噪声。
从而使终端可以依赖处理增益对干扰进行干扰抑制。
一般干扰随机化有加扰、交织和跳频3种。
小区间干扰消除的原理是对干扰小区的干扰信号进行某种程度的解调甚至解码，然后利用接收机的处理增益从接收信号中消除干扰信号分量。
LTE中一般考虑干扰抑制合并和基于干扰重构的干扰消除。
小区间干扰消除技术（ICIC）概念与分类1 概念ICIC小区间干扰消除技术是保障TD-LTE系统业务信道可以同频复用的重要手段。
业界对于小区间干扰协调（ICIC）机制有很多的提案和论述，对运营商进行ICIC 深入研究并提出规划建议造成了比较大的困难，本小节对这一重要机制各类的分类方式进行整体梳理，以期规范和统一ICIC的研究。
在3GPP TS 36.300中对小区间干扰协调（Inter-Cell Interference Coordination: ICIC）进行了如下定义：ICIC通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制，是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况而进行的多小区无线资源管理功能，上下行ICIC方法可以不同。
具体而言，ICIC以小区间协调的方式对各个小区中无线资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率。
ICIC方法的分类方法如图所示：图1-1 ICIC分类图示2 ICIC从资源更新频率方面进行分类从对无线资源使用的限制进行更新的频率来看，ICIC方法可以分为如下四大类：●静态协调：对无线资源的使用限制进行重新配置的时间规模为若干天。
几乎不需要基站之间交互信息。
●准静态协调：对无线资源的使用限制进行重新配置的时间规模为秒级或更长。
基站之间信息传递的频率为几十秒或分钟级。
●动态协调：对无线资源的使用限制进行重新配置的时间规模为几十或几百毫秒，基站之间信息传递的频率类似。
●协作调度：对无线资源的使用限制进行重新配置的时间规模为TTI级别（几毫秒），由于X2接口的时延限制，在基站间无法传递信息。
图2-1 ICIC从资源更新频率角度分类对于网络规划来讲，采用静态小区间干扰协调是最为单纯和简单的手段，另外的三种方式，由于需要相对复杂的算法和流程来配合，对于规划来讲，没有完全可靠的预估模式，设备性能和优化手段也受到了具体算法能力的制约。
因此在实际应用时，需要更合理的根据设备算法的成熟度和网络规划优化的可行性进行综合权衡和评估，以采用最为合理的方式，既能给规划优化带来便利，又能最大程度的利用算法的优越性。
eNodeB 可以通过UE 发送的CQI 得到下行信道干扰情况,也可以通过测量SRS 或是DM-RS 的SINR,还有IOT 测算得到上行信道干扰的综合情况。
eNodeB 通过X2 接口互相合作完成小区间资源分配和调度以及相应的功控,最终的目的是提升了LTE 的系统性能。
ICIC 分类如下: n (1)静态ICIC Ø 边缘频带和中心频带分配固定,频带划分好后不需要调整边缘频带n(2)半静态ICIC Ø 有边缘频带和中心频带初始划分,后续可以根据服务小区和邻区实际的边缘负荷动态调整边缘频带。
n(3)动态ICIC Ø 没有边缘频带和中心频带初始划分,完全根据服务小区和邻区实际的边缘负荷动态调整边缘频带。
在3GPP 规范的R10 版本中,增加了COMP 的功能,这样小区间的干扰协调机制将会大大地得到加强。
其特点如下:(1)相邻的几个基站对小区边缘的用户同时提供服务,可以大大提高小区边缘用户的性能, 提高其吞吐量;(2)变临区干扰为有用信号,消除小区中心和边缘的差别。
邻小区干扰来自不同基站和用户的信号的子载波间没有正交性。
在频率复用系数为1 的组网情况下, 位于小区边缘的终端用户会明显的受到来自于相邻小区的干扰。
因此,小区间的干扰余量必须基于链路预算的计算确定2、1. 系统内干扰TD-LTE的组网包括同频和异频两种方式，对于同频组网，整个系统覆盖范围内的所有小区可以使用相同的频带为本小区内的用户提供服务，因此频谱效率高。
但是对各子信道之间的正交性有严格的要求，否则会导致干扰。
对于异频组网，由于频率的不同产生了一定的隔离度，但是仍然需要进行合理的频率规划，确保网络干扰最小，同时由于受限于频带资源，所以存在着干扰控制与频带使用的平衡问题。
1.1.同频组网1.1.1. 小区内干扰由于OFDM的各子信道之间是正交的，这种特点决定了小区内干扰可以通过正交性加以克服。
如果由于载波频率和相位的偏移等因素造成子信道间的干扰，可以在物理层通过采用先进的无线信号处理算法使这种干扰降到最低。
LTE–ICIC技术概念ICIC：Inter Cell Interference Coordination，小区间干扰协调技术。
主要原理ICIC干扰协调技术是通过在小区间合理分配资源，尽量使相邻小区使用的频率资源正交，从而使达到协调小区间干扰的目的，改善小区覆盖和边缘小区速率，提升小区频谱效率。
ICIC技术按照协调方式分为两类：•部分频率复用（FFR：Fractional Frequency Reuse）FFR把频谱分成两个部分，基站根据分配的频段结合调度算法动态调度中心用户和边缘用户的使用频段：某些子频带上的频率复用因子为1（同频复用），而在另外一些子频带上的频率复用因子大于1（比如复用因子为3）。
从功率分配的角度看，有一个子频带被所有小区等功率使用（即，频率重用因子为1），而其余子频带的功率分配在相邻小区间协调，从而在每个小区创造一个小区间干扰较低的子频带，成为小区边缘频带。
•软频率复用（SFR：Soft Frequency Reuse）软频率复用对某些子频带上的功率只是部分减少，而不是完全限制使用。
在SFR方案里，一个频率不再是被定义为用或者不用，而是用功率门限规定了其在多大程度上被使用，复用因子可以在1~3之间平滑过渡，这就是其得名的由来。
SFR的主要特点是：1.对于每个小区，一部分作为主载波，其他作为副载波，主载波的功率门限高于副载波；2.相邻小区的主载波不重叠；3.主载波可用于整个小区，副载波只用于小区内部。
应用•FFR和SFR在系统低负载时，增益非常有限；在系统中高负荷时对边缘频谱利用率有明显增益；•SFR相对于FFR来说以更低的整体频谱利用率的损失，获得和FFR相近的边缘频谱利用率的增益；•采用FFR和SFR后，上行和下行的SINR都有所改善。
其中FFR 改善比SFR改善的更明显；•一般来说，当LTE形成连片覆盖，且系统负荷相对较高时，可开通ICIC功能降低系统干扰。
第九讲：LTE干扰抑制技术LTE系统采用OFDM技术，小区内用户通过频分实现信号的正交，小区内的干扰基本可以忽略。
但是同频组网时会带来较强的小区间干扰，如果两个相邻小区在小区的交界处使用了相同的频谱资源，则会产生较强的小区间干扰，严重影响了边缘用户的业务体验。
因此如何降低小区间干扰，提高边缘用户性能，成为LTE系统的一个重要研究课题。
小区间干扰抑制技术在LTE的研究过程中，主要讨论了三种小区间干扰抑制技术：小区间干扰随机化、小区间干扰消除和小区间干扰协调。
小区间干扰随机化主要利用了物理层信号处理技术和频率特性将干扰信号随机化，从而降低对有用信号的不利影响，相关技术已经标准化；小区间干扰消除也是利用物理层信号处理技术，但是这种方法能“识别”干扰信号，从而降低干扰信号的影响；小区间干扰协调技术是通过限制本小区中某些资源（如频率、功率、时间等）的使用来避免或降低对邻小区的干扰。
这种从RRM的角度来进行干扰协调的方法使用较为灵活，因此有必要深入研究以达到有效抑制干扰、提高小区边缘性能的目的。
小区间干扰协调的基本思想就是通过小区间协调的方式对边缘用户资源的使用进行限制，包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率，来达到避免和减低干扰、保证边缘覆盖速率的目的。
小区间干扰协调通常有以下两种实现方式。
静态干扰协调：通过预配臵或者网络规划方法，限定小区的可用资源和分配策略。
静态干扰协调基本上避免了X2 接口信令，但导致了某些性能的限制，因为它不能自适应考虑小区负载和用户分布的变化。
半静态干扰协调：通过信息交互获取邻小区的资源以及干扰情况，从而调整本小区的资源限制。
通过X2接口信令交换小区内用户功率/负载/干扰等信息，周期通常为几十毫秒到几百毫秒。
半静态干扰协调会导致一定的信令开销，但算法可以更加灵活的适应网络情况的变化。
小区间干扰（Inter-Cell Interference, ICI)：频率复用（传统的解决方法），较大的频率复用系数（3或7）可以有效的抑制ICI。
LTE小区间干扰协调（ICIC）策略
1.概述
在LTE的上、下行使用了OFDMA/SC-FDMA多址接入技术，用正交子载波区分不同的用户，即为小区内不同用户分配不同的时频资源，因此小区内不同用户之间的干扰就可以基本消除。
但是由于LTE是
同频组网，位于相邻小区的两个用户完全可能使用相同的时频资源块，从而相互之间产生干扰，这被称为小区间干扰（Inter Carrier Interference, ICI）。
假设处于eNodeB 1的边缘的UE 1正在上行链路发送数据，而在eNodeB 2的覆盖范围内的UE 2正用和UE 1相同的时频资源在上行
链路上传数据，于是UE1就成了UE2的干扰源。
同样，假设处于eNodeB 1的边缘的UE 1正在接收下行链路的数据，而在eNodeB 2的覆盖范围内的UE 2也在下行链路用和UE 1相同的
时频资源接收数据，于是eNodeB 1的信号会干扰UE 2，而eNodeB 2的信号会干扰UE 1。
小区间的干扰控制技术主要包括：
（1）干扰消除技术（IC，Interference Cancelation）；
（2）小区间干扰协调技术（ICIC，Inter-Cell Interference Coordination）；
（3）干扰随机化技术
另外，智能天线技术和功率控制技术也可以作为小区间干扰抑制技术的补充。
干扰随机化技术不是消除干扰，而是将干扰白噪声化。
方法包括：加扰（Scrambling）、交织多址（Interleaving Division Multiple Address，IDMA）和调频（Frequency Hopping）等。
干扰删除技术（IC）就是将本小区和同频邻区的信号都进行解调和解码，利用小区间干扰的相关性，将各自的干扰信号、有用信号加以分离。
小区间干扰删除技术（IC）允许相邻小区的用户使用同样的时、频资源，可以支持彻底的同频组网。
小区间干扰协调技术（ICIC）是通过协调本小区和相邻小区选用不同的时频资源。
eNodeB中的ICIC模块决定资源调度器scheduler能
够使用哪些时频资源，或者特定的时频资源的发射功率的大小，以避
免产生较大的小区间干扰。
就像开车时，通过接听实时的路况播报，绕开拥堵路段，避免相互影响。
干扰随机化继续沿用 CDMA系统成熟的加扰技术，比较简单可行.但面对的问题是将干扰视为白噪声处理，可能会造成由于统计特性的不同而带来的测量误差。
干扰删除技术可以显著改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率，但是对于带宽较小的业务(如VolP)则不太适用，在OFDMA系统中实现也比较复杂.后续对它的研究不多。
干扰协调技术（ICIC）是目前研究的一项热门技术，实现简单，可以应用于各种带宽的业务.并且对于干扰抑制有很好的效果，适合于OFDMA 这种特定的接人方式，但是在提高小区边缘用户性能的同时带来了小区整体吞吐量的损失。
因此这里主要分析小区间干扰协调技术（ICIC）。
2.小区间干扰协调技术（ICIC）
干扰对数据速率的影响分析如下：
如果用户k不受任何干扰影响，则第f个子帧中的第m个资源块RB所能达到的数据速率为：
其中H k s(m,f)是从服务小区s到用户k的信道增益，P s(m,f)是服务小区s的发射功率，N0是噪声功率。
如果邻近小区也在发射相同的时频资源，则用户k的数据速率下降为：
其中系数i代表所有生成干扰的小区。
因此用户k的速率损失为：
假设某个移动通信系统由两个小区（s 1和s 2）组成，每个小区里面各有一个活跃用户（k 1和k 2）。
每个用户从其服务小区获得想要的信号，同时受到另一个小区的干扰影响。
在第一种场景中，每个用户都处于靠近eNodeB 的位置（见图1）。
这时来自邻小区的信道增益远小于服务小区的信道增益，即
|H k 1s 1(m,f)|≫|H k 1s
2(m,f)| 以及
|H k 2s 2(m,f)|≫|H k 2s
1(m,f)|
图1
在第二种场景中，两个用户都位于靠近小区边缘的位置（如图2）。
这时，来自邻小区的信道增益和服务小区的信道增益大致相当，即
|H k 1s 1(m,f)|≈|H k 1s
2(m,f)| 以及
|H k 2s 2(m,f)|≈|H k 2s
1(m,f)|
图2
因此，这个通信系统（包含两个eNodeB和两个4G用户）的容量是：
根据上面这个方程式可以得知，两种场景下基站的最佳发射功率不一样。
在第一种场景，当两个基站都以最大功率发射时，系统能获得最大的总数据吞吐量；在第二种场景，要想获得最大的总数据吞吐量，最好只有一个基站以最大功率发射，而另一个基站则关机。
因此eNodeB调度器必须先了解用户在基站附近还是基站边缘，然
后区别对待。
每个小区可以分成两组——内组和外组。
内组的用户受到的干扰很小，和服务小区通信时不需要很大的发射功率，因此频率复用因子可以是1。
而外组的用户存在调度限制：当调度器给该用户分配特定的
时频资源时，如果相邻小区都没有发射任何信号，则系统容量达到最大；如果做不到这样，那么小区的发射功率就必须保持在较低水平，以免对其它小区造成干扰。
为了协调不同小区的资源调度过程，小区之间必须有信息交流途径。
如果相邻小区位于同一个eNodeB，则调度协调策略可以在eNodeB
内部完成；如果相邻小区位于不同的eNodeB，则需要特定的信令消息。
在LTE中，ICIC主要用于协调频域资源而不是时域资源，因为
时域资源的协调会与HARQ过程相冲突。
信息交流分为两种情况：（1）事前规避。
过载发生前，尽量控制
干扰，减少过载发生的概率；2）事后控制。
过载发生之后，快速降
低干扰，使之恢复正常工作。
事前规避的ICIC是提前规划后每个小区边缘用户的可用时频资源，以及哪些时频资源可以用大功率发射。
服务小区吧边缘用户的资源分配情况事先通知可能产生干扰的邻小区，让后者预做准备。
频率软复
用（Soft Frequency Reuse，SFR）和部分频率复用（Fractional Frequency Reuse，FFR）是事前规避的ICIC的重要方法，目的是提高小区边缘的频率复用因子，改善小区边缘的性能，降低小区间的干扰。
FFR和SFR的区别在于参与复用的频率范围和数量不一样。
FFR 只拿出一部分频率在小区边缘进行复用，而SFR允许所有频率在小区边缘复用。
在其它方面两者完全一致。
FFR的示意图如下：
事前规避的方式仅适用于小区边缘低负荷的场景。
当小区边缘负荷较高的时候，各小区边缘用户占用的资源较多，基本没有空闲可供灵活调度的时频资源，事前规避的方式就不适用了。
事后控制的ICIC通过在基站之间交互负载信息，了解邻区的资源使用以及干扰情况；在调度本小区的UE时，或者避开邻区已经使用的RB，或者在这些RB上降低功率发送。
同时把自己的资源利用情况告诉邻区，尽量避免邻区间的资源碰撞，来达到干扰协调的目的。
事后控制的ICIC在基站之间的信息交互分上行链路和下行链路两种情况。
在下行链路，X2接口上定义了一个叫RNTP（Relative Narrowband Transmit Power）的位元图，以减少不同小区下行链路的相互干扰。
RNTP的每一个比特代表了频域上的一个RB，因此这个比特可以告
诉相邻小区，“我已经用了这个RB，如果你也要用这个RB，请降低它的发射功率。
”
在上行链路，LTE定义了两个消息以帮助减少不同小区的上行链路的相互干扰。
（1）OI（Overload Indicator）。
当基站测量的PRB上行干扰（Interference Over Thermal Noise，IOT）超过一定门限时，即满足了OI的触发条件。
OI分高、中、低三个级别，由测量到干扰的小区确定。
相邻小区收到OI指示后，了解到服务小区哪些上行资源受到干扰后，确认是否由自己引起的干扰，若是则进行降干扰处理。
降干扰措施有：a)在相应PRB上降低发射功率；b)不使用干扰过大的PRB，让UE使用性能好的时频资源。
为了避免增加系统的信令负荷，OI的最小周期是20ms。
（2）HII（High Interference Indicator）。
HII通知相邻小区，本小区在未来一段时间里将分配哪些PRB给边缘用户，因此可能对相邻小区的这些频域资源产生干扰。
因此相邻小区为用户调度上行资源时必须考虑这个情况，要么不要为边缘用户分配这些PRB，要么只为可接受较低发射功率的内组用户分配这些PRB，要么完全不使用这些PRB。
和OI类似，HII也是一个位元组，每个比特代表1个RB。
HII的发送周期不小于20ms。
另外，上行链路的降干扰措施还包括功率控制技术。
ICIC策略分为静态和半静态两种。
如果是静态干扰协调，则主要取决于小区规划设置，动态重配置的情况很少。
这种策略可以减少X2接口的信令负荷，但有些时候的干扰协调效果比较差。
对于静态干扰协调，小区边缘用户固定使用预留的部分带宽资源，小区中心可使用整个带宽资源，在整个时间轴上分配的频率资源是固定不变的。
半静态干扰协调需要频繁使用X2信令，但能提高干扰协调效果。
