摘要：TD—LTE移动通讯是一种能够有效保障移动端信息传输效率的技术，非常适用于现代4G网络，其性能远远高于2G和3G系统，但是这种技术会导致同频条件的小区内的信号受到干扰，大大地限制了小区对无线资源的吞叶量，因此在蜂窝系统内研究抗干扰技术非常重要。本文首先介绍干扰对蜂窝系统带来的问题，然后介绍TD—LTE系统干扰随机化、干扰消除和干扰协调、避免等抑制方案的原理，从物理信道出发，分析其抗干扰的手段和措施、效果，并对TD—LTE系统出现的TDD双工方式特有的干扰问题进行了分析，最后对TD—LTE和传统的3G系统的干扰抑制方案进行了比较。
关键词：TD—LTE；蜂窝系统；干扰抑制
引言
LTE(Long Term Evolution)专业中被称之为长期演进，它是基于OFDMA技术、由3GPP组织制定的全球通用标准，包括FDD和TDD两种模式用于成对频谱和非成对频谱，LTE—TDD，国内亦称TD—LTE，即 Time Division Long Term Evolution(分时长期演进)，该系统根据时间与频率进行资源分配，它的上下行时隙配置相对灵活，可以将智能天线与MIMO技术相结合，提高系统在不同应用场景的性能。针对TD—LTE特有的干扰问题，目前世界范围内己经研究了多种内抗干扰抑制技术，比如干扰消除、干扰随机化以及干扰协调，它们都能从系统间由干扰所造成的无线资源吞叶量流失角度来合理优化网络，响应提升系统的频率利用率及吞叶量，具有非常积极的实用价值。
1.TD—LTE网络中的区间干扰形成原因
TD—LTE网络的拓扑结构为蜂窝结构，不同蜂窝组成不同的小区，干扰是移动通信网络中不可避免的问题之一，TD—LTE网络中所使用的OFDM技术能够很好的解决蜂窝小区内的干扰问题，但是会很严重的影响到小区中心以及小区边缘用户的数据率，这不仅对整个系统的容量产生影响，还会使用户在小区内不同位置得到的服务质量有很大的差异。具体来说就是为了保障小区边缘的网络服务质量，基站端和用户端都会将发射功率提高，此时使用相同频率的相邻小区会对另外的小区产生干扰，进而在该区域形成区间干扰。
2.TD—LTE干扰抑制技术
当前，已经有许多国家研究出了TD—LTE系统干扰抑制方面的成果，TD—LTE系统上行使用OFDM衍生技术SC—FDMA(单载波频分复用)，下行使用OFDMA。虽然两者都是FDMA，但OFDMA可以根据不同的需要任意分配资源，不用保证连续，而SC—FDMA为了形成单载波特性必须保证资源块分配的连续性。OFDM子载波的正交性使得小区内信道正交，从而避免了小区内的干扰问题。因为复用因子必须接近1才能满足高频谱效率的要求，所以TD—LTE系统不能使用复用因子为3或7的频率复用方式。OFDMA/SC—FDMA也无法向CDMA那样通过扩频方式消除小区间干扰。为了更加有成效地减少干扰，达到充分利用有限频谱资源的目的，必须运用更加有效的干扰抑制技术，这也是小区间干扰抑制技术备受关注的根本原因。
在TD—LTE的研究和标准化过程中，根据抑制干扰采用的技术手段不同，主要形成了3类干扰抑制技术：干扰随机化（interference randomization）、干扰消除（interference cancellation）、干扰协调/避免（interference avoidance），下面就这三种干扰抑制技术及其应用展开叙述。
2.1 干扰随机化技术
干扰随机化的主要目的是将来自小区间的干扰信号在时频域进行随机化，这种随机化使得终端在接收有效信号时可以将干扰信号近似成“白噪声”。
区间干扰问题存在的本质是相邻小区所使用的信号具有同频性。对信号添加扰码可以增强接收端解码器对信号小区的识别性。TD—LTE网络中的信号加扰主要存在于物理层编码过程中，在物理层编码中TD—LTE系统可以在时域为信号添加可识别的伪随机序列。LD—LTE系统中所使用的扰码共504个，可分别与504个小区的ID相匹配，实现相邻小区的区分。
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交织技术在干扰抑制中的应用主要是上行或者上行数据在经过LTE物理层的编码和交织后，通过对不同小区的数据分配小区特定的交织图案，从而实现相邻小区的信号区分。LD—LTE系统中的交织主要是使用Turbo编码内部交织器和PQQ交织器完成的。
2.2干扰协调技术
该技术主要是对处于小区间边缘地区产生的区间干扰进行处理，这类干扰产生的后果是导致区间的数据吞吐量明显降低，可以利用资源划分的方式，有效避免这种干扰所产生的后果。目前常用的干扰协调技术依照调度方式不同分为静态和半静态以及实时动态三种。
静态干扰协调是预先对TD—LTE网络内的小区的资源进行配置或规划，然后依照该策略对各小区的状态进行限定，避免出现区间干扰。静态干扰协调中所使用的技术为部分静态频率复用技术，该技术在小区内部使用相同的频率承载用户信息，而在容易产生区间干扰的相邻小区边缘则使用频率复用的方式区分不同小区频点资源。以TD—LTE网络实验阶段的2570~2620MHz频段划分为例，实际应用中TD—LTE网络可使用的频带为40MHz，将其分为四份，则每一小区可使用的频点数为四个，假设所有小区都是用相同的频点对用户进行调度，则可以在相邻小区中使用其他三个频点进行调度，实现区间干扰的抑制。
半静态干扰协调则是在基站间交互小区负荷信息，通过调整中心和边缘用户的频率资源分配以及功率大小来协调干扰。半静态干扰协调中所使用的技术为小区间干扰协调技术，该技术可以在几十毫秒到几百毫秒的时间范围内完成相关参数的调整，其主要功能模块有中心、边缘用户判断模块，上行和下行负载信息的收发管理模块，以及负载信息处理及资源调度模块。
另外还可以采用实时动态抑制协调的方法，其主要以TTI单位为协调周期，实时地对各小区间内的数据传输调度情况进行协调，由于现代常用的基站X2接口的延时约在20ms左右，因此这种动态协调抑制技术主要用于同一基的不同扇区间内的干扰抑制工作。
2.3干扰消除技术
干扰消除技术来源于多用户检测技术，可以将干扰小区的信号解调、解码，然后将来自该小区的ICI复制并减去。ICI消除与ICI协调相比优势在于，对小区边缘的资源频率没有限制，可以实现小区边缘频谱效率为1和总频谱效率为1。小区间干扰消除目标时，在干扰随机化之外，进一步抑制干扰，具体技术为：
①基于接收端的空域多天线干扰抑制：小区间的干扰消除的主要目的是在接收端的接收信号中去除其他小区的干扰信号分量。这主要是通过对干扰信号进行时域、频域、空域或码域的区分及先进的信号处理算法来实现。
②基于干扰重构的干扰消除技术：除了空域以外的其他干扰消除方案。这些方案的特点就是基于干扰信号的重构，将其从接收信号中迭代删除，直到最后剩下有用信号为止。
③基于发送端的波束赋形技术：利用智能天线的定向特性，在发送端将数字信号处理技术和信号传输的空间特性相结合，通过调整各天线阵元上发送信号的权值，产生空间定向波束，将无线电信号导向具体的方向，使天线的主波束自适应地跟踪用户主信号到达方向， 或者旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，亦达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
3.结束语
综上所述，抑制小区间干扰是一个复杂的问题，人们对它的研究包含了很多方面，针对不同的问题也提了不同的解决方法，有些方法已经比较成熟，例如干扰消除、干扰随机化以及干扰协调等。但也无法不承认，干扰本身是无法完全消除的，目前全世界都在研究新的干扰抑制算法，希望通过减少干扰对系统的内外部影响来完善系统特性，因此可以断言，对干扰内抗抑制技术的研究可能会贯穿于无线技术发展的始终，相信在不远的将来随着干扰抑制技术及相关算法的不断完善，小区间干扰问题会得到完美的解决。
参考文献
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[2] 许国平,苗守野,黄志勇. 基于软频率复用规划的LTE小区间干扰抑制[J]. 邮电设计技术. 2010(07)
[3] 张光辉,顾江华,孙震强,朱彩勤. LTE系统中小区间干扰协调分析[J]. 电信技术. 2011(11)
论文作者:唐永川
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/13
标签：干扰论文; 技术论文; 区间论文; 小区论文; 抑制论文; 信号论文; 系统论文; 《基层建设》2016年30期论文;