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【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；eICIC
LTE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與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。
频率选择性调度是指eNB根据用户上报的sub·bandCQI，在用户信号质量最好的子载波块上调度用户，从而提高资源的效率，改善系统的容量。频率选择性调度对于在终端信道状态变化不大的情况下增益明显。终端信道状态快速变化时，由于从CQI测量到调度器执行调度之间的时延，使得CQI不能反映调度时的实际信道状态，从而不会有明显的增益。
小区间干扰协调的基本原理是对资源管理设置一定的限制，以协调多个小区的动作，避免产生严重的小区间干扰。这种限制可以是对资源调度的限制（即避免干扰小区使用可能造成干扰的资源块），也可以是对某个资源块内发射功率的限制（如控制干扰小区在可能造成干扰的资源块内的发射功率）。这种限制可以改进接收机的接收载干比（C/I），从而改进服务小区边缘的吞吐率和覆盖情况。小区间干扰协调有ICIC和eICIC，ICIC主要用来解决同构网的干扰问题，eICIC主要用来解决异构网的干扰问题。
干扰随机化、小区间干扰消除和频率选择性调度这几种干扰抑制方法，技术成熟，增益明确，已经被广泛应用。干扰随机化只是白化了干扰，并没有降低干扰。小区间干扰消除只是从解调上降低了干扰，也没有有效减少干扰。频率选择性调度在系统高负载时，各个子带上干扰都比较严重，因此无法有效降低干扰。小区间干扰协调技术通过协调不同小区间时频域资源的使用，从而有效降低了小区间的干扰，因此小区间干扰协调ICIC和eICIC一直是业界讨论的热点，下面将对ICIC和eICIC进行重点分析。
2. ICIC基本原理及性能分析
2.1 ICIC概念
ICIC技术是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。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。小区间干扰协调通过对一个小区的可用资源进行某种限制，从而提高邻小区在这些资源上的SINR，提高小区边缘的数据速率，改善边缘用户的业务体验。
2.2 ICIC的仿真结论
分别对采用了ICIC机制的FFR和SFR算法与不采用ICIC机制的FR=1的情况进行了SINR，对整体频谱利用率和边缘频谱利用率进行了仿真对比，其结果如图1所示。
a）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改善更明显。
b）由于上行链路采用了功率控制机制，FFR和SFR2种ICIC机制在上行链路的表现要好于下行，ICIC与功率控制机制相配合能更好地发挥作用。
c）相对于FR=1，SFR和FFR边缘频谱利用率均有所提高，但是相对于FFR来说SFR以更低的整体频谱利用率的损失，获得了和FFR相近的边缘频谱利用率的增益，因此建议采用SFR的方式。
d）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；在中等负荷时，对边缘频谱利用率增益最大。
3.eICIC基本原理及性能分析
3.1 eICIC的基本概念
为了解决容量问题，业界提出了异构网络的概念。异构网络是在原有的宏基站覆盖区域内引入了低功率节点（LPN），形成同覆盖的不同节点类型的异构系统，解决LTE/LTEAdvanced室内和热点场景的覆盖增强与优化问题。LPN包括微微蜂窝（Pico·cell）、HeNB（Femtocell）以及用于信号中继传输的中继节点。
a）CRE方案，利用RSRP偏置的设定，使Picocell的小区范围扩大，更多的UE能够接入Picocell，从而降低边缘用户的干扰，并达到分担宏小区负荷的目的。 b）时域解决方案重点在如何使得传统节点和低功率节点之间在时域资源上保持正交性。例如使用“几乎全空的子帧”方案，即只传输公共导频，不传输下行控制和数据的子帧，在干扰小区的部分子帧上分配ABS，而被干扰小区在ABS子帧对应的子帧上调度受到严重干扰的UE，从而降低了2个小区之间的干扰。
c）除了ABS方案外，Femtocell还可采用功率控制方案，功率控制信息需要通过OAM信令传输。
3.2 eICIC仿真结论
3.2.1 Macro-Pico场景
仿真基于Macro-Pico场景中，通过设置eICIC不同参数来统计小区频谱利用率、小区边缘频谱利用率、平均用户吞吐率、边缘用户吞吐率等，从而对比不同配置下的eICIC性能，以及同一算法的不同配置最佳参数取值，同时需要考虑LPN在Macro小区中的相对位置。假设配置1表示用户均匀分布，配置4b表示用户分布在热点区域，其结果如图2所示。
采用CRE方案后（CRE的偏置设置为6dB），LPN接入的用户数明显增多，说明LPN覆盖范围扩大，有效地分担了宏網络负载。
从中可以看出，不论是配置1还是配置4b，相同的偏置设置下不同的ABS分配比例达到的性能不同。偏置越大，为了达到较优的系统性能，ABS分配比例也应较大。但是，偏置设置越大，被干扰小区边缘的用户越邻近干扰小区，受到的干扰越大，边缘用户的吞吐量也越低。从整体频谱利用率来看，CRE配置12和18dB时，整体频谱利用率开始下降。一般来说CRE配置为9dB及其以下的偏置值为较合理的范围。
从图2中可知，Pico的部署位置会影响宏小区覆盖范围内的平均频谱利用率，距离为1/3R、1/2R、2/3R时，宏小区覆盖范围内的平均频谱利用率依次提升，距离为3/4R时略有下降；Pico位于2/3R时性能表现最优。在2/3R位置，小区边缘用户频谱利用率提升较显著。
3.2.2 Macro-Femto场景
主要对引入Femto后对系统SINR变化的影响，以及Femto部署密度的影响和Femto采用功率控制几种情况进行了仿真。从仿真结果可以看出：
a）当网络引入Femto并且其配置率R=0.2时，整个异构网络中终端的SINR明显提升，其中LPN覆盖范围内的终端SINR最好；Macro小区在引入Femto后终端的SINR会有所下降。
b）随着Femto配置率的增大，宏小区的用户SINR有所降低。同时，随着Femto配置率的增大，Femto之间的干扰以及Femto用户之间的干扰现象将更为严重，Femto小区的用户SINR逐渐降低。
c）采用对Femto进行功率控制的方案对Macro边缘用户的性能改善不明显，可能还需要其他辅助手段配合使用来进一步降低对Macro的干扰，例如ABS；另外就是合理部署Femto位置，尽量降低对宏基站的干扰。
4.网络部署建议
为了最大限度地提高频率资源的利用率，建议优先采用同频组网。宏基站主要应用于室外的广覆盖，部分室外对室内的覆盖，以及容量需求比较大的室内覆盖；Pico基站应用于特殊场景（如CBD、商场、市内交通枢纽等）覆盖、盲区和弱覆盖的增强，以及对宏小区进行负载分流等；Femto主要应用于室内覆盖及特殊区域覆盖（如企业、政府等），是Marco网络覆盖增强和容量提升的手段之一。
对于宏基站部署，在网络建设初期，系统负荷相对较低时，可采用频率选择性调度方案来
5.结束语
小区间干扰是制约LTE网络系统性能的重要因素，干扰协调和干扰消除是两种实现干扰抑制最主要的方式，但目前仍没有公认的、成熟的技术。笔者预计LTE网络系统中小区间干扰在未来几年将仍是业界关注的重点
参考文献：
[1] 新巢雄.解决多种干扰难题，eICIC助力LTE组网[J].通信世界，2012年11期.
[2] 陈晓冬；熊尚坤；王庆扬.LTE小区间干扰抑制技术分析[J].电信科学，2010年05期.
【关键词】LTE；小区间；干扰协调；干扰抑制；ICIC；eICIC
LTE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與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。
频率选择性调度是指eNB根据用户上报的sub·bandCQI，在用户信号质量最好的子载波块上调度用户，从而提高资源的效率，改善系统的容量。频率选择性调度对于在终端信道状态变化不大的情况下增益明显。终端信道状态快速变化时，由于从CQI测量到调度器执行调度之间的时延，使得CQI不能反映调度时的实际信道状态，从而不会有明显的增益。
小区间干扰协调的基本原理是对资源管理设置一定的限制，以协调多个小区的动作，避免产生严重的小区间干扰。这种限制可以是对资源调度的限制（即避免干扰小区使用可能造成干扰的资源块），也可以是对某个资源块内发射功率的限制（如控制干扰小区在可能造成干扰的资源块内的发射功率）。这种限制可以改进接收机的接收载干比（C/I），从而改进服务小区边缘的吞吐率和覆盖情况。小区间干扰协调有ICIC和eICIC，ICIC主要用来解决同构网的干扰问题，eICIC主要用来解决异构网的干扰问题。
干扰随机化、小区间干扰消除和频率选择性调度这几种干扰抑制方法，技术成熟，增益明确，已经被广泛应用。干扰随机化只是白化了干扰，并没有降低干扰。小区间干扰消除只是从解调上降低了干扰，也没有有效减少干扰。频率选择性调度在系统高负载时，各个子带上干扰都比较严重，因此无法有效降低干扰。小区间干扰协调技术通过协调不同小区间时频域资源的使用，从而有效降低了小区间的干扰，因此小区间干扰协调ICIC和eICIC一直是业界讨论的热点，下面将对ICIC和eICIC进行重点分析。
2. ICIC基本原理及性能分析
2.1 ICIC概念
ICIC技术是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。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。小区间干扰协调通过对一个小区的可用资源进行某种限制，从而提高邻小区在这些资源上的SINR，提高小区边缘的数据速率，改善边缘用户的业务体验。
2.2 ICIC的仿真结论
分别对采用了ICIC机制的FFR和SFR算法与不采用ICIC机制的FR=1的情况进行了SINR，对整体频谱利用率和边缘频谱利用率进行了仿真对比，其结果如图1所示。
a）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改善更明显。
b）由于上行链路采用了功率控制机制，FFR和SFR2种ICIC机制在上行链路的表现要好于下行，ICIC与功率控制机制相配合能更好地发挥作用。
c）相对于FR=1，SFR和FFR边缘频谱利用率均有所提高，但是相对于FFR来说SFR以更低的整体频谱利用率的损失，获得了和FFR相近的边缘频谱利用率的增益，因此建议采用SFR的方式。
d）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；在中等负荷时，对边缘频谱利用率增益最大。
3.eICIC基本原理及性能分析
3.1 eICIC的基本概念
为了解决容量问题，业界提出了异构网络的概念。异构网络是在原有的宏基站覆盖区域内引入了低功率节点（LPN），形成同覆盖的不同节点类型的异构系统，解决LTE/LTEAdvanced室内和热点场景的覆盖增强与优化问题。LPN包括微微蜂窝（Pico·cell）、HeNB（Femtocell）以及用于信号中继传输的中继节点。
a）CRE方案，利用RSRP偏置的设定，使Picocell的小区范围扩大，更多的UE能够接入Picocell，从而降低边缘用户的干扰，并达到分担宏小区负荷的目的。 b）时域解决方案重点在如何使得传统节点和低功率节点之间在时域资源上保持正交性。例如使用“几乎全空的子帧”方案，即只传输公共导频，不传输下行控制和数据的子帧，在干扰小区的部分子帧上分配ABS，而被干扰小区在ABS子帧对应的子帧上调度受到严重干扰的UE，从而降低了2个小区之间的干扰。
c）除了ABS方案外，Femtocell还可采用功率控制方案，功率控制信息需要通过OAM信令传输。
3.2 eICIC仿真结论
3.2.1 Macro-Pico场景
仿真基于Macro-Pico场景中，通过设置eICIC不同参数来统计小区频谱利用率、小区边缘频谱利用率、平均用户吞吐率、边缘用户吞吐率等，从而对比不同配置下的eICIC性能，以及同一算法的不同配置最佳参数取值，同时需要考虑LPN在Macro小区中的相对位置。假设配置1表示用户均匀分布，配置4b表示用户分布在热点区域，其结果如图2所示。
采用CRE方案后（CRE的偏置设置为6dB），LPN接入的用户数明显增多，说明LPN覆盖范围扩大，有效地分担了宏網络负载。
从中可以看出，不论是配置1还是配置4b，相同的偏置设置下不同的ABS分配比例达到的性能不同。偏置越大，为了达到较优的系统性能，ABS分配比例也应较大。但是，偏置设置越大，被干扰小区边缘的用户越邻近干扰小区，受到的干扰越大，边缘用户的吞吐量也越低。从整体频谱利用率来看，CRE配置12和18dB时，整体频谱利用率开始下降。一般来说CRE配置为9dB及其以下的偏置值为较合理的范围。
从图2中可知，Pico的部署位置会影响宏小区覆盖范围内的平均频谱利用率，距离为1/3R、1/2R、2/3R时，宏小区覆盖范围内的平均频谱利用率依次提升，距离为3/4R时略有下降；Pico位于2/3R时性能表现最优。在2/3R位置，小区边缘用户频谱利用率提升较显著。
3.2.2 Macro-Femto场景
主要对引入Femto后对系统SINR变化的影响，以及Femto部署密度的影响和Femto采用功率控制几种情况进行了仿真。从仿真结果可以看出：
a）当网络引入Femto并且其配置率R=0.2时，整个异构网络中终端的SINR明显提升，其中LPN覆盖范围内的终端SINR最好；Macro小区在引入Femto后终端的SINR会有所下降。
b）随着Femto配置率的增大，宏小区的用户SINR有所降低。同时，随着Femto配置率的增大，Femto之间的干扰以及Femto用户之间的干扰现象将更为严重，Femto小区的用户SINR逐渐降低。
c）采用对Femto进行功率控制的方案对Macro边缘用户的性能改善不明显，可能还需要其他辅助手段配合使用来进一步降低对Macro的干扰，例如ABS；另外就是合理部署Femto位置，尽量降低对宏基站的干扰。
4.网络部署建议
为了最大限度地提高频率资源的利用率，建议优先采用同频组网。宏基站主要应用于室外的广覆盖，部分室外对室内的覆盖，以及容量需求比较大的室内覆盖；Pico基站应用于特殊场景（如CBD、商场、市内交通枢纽等）覆盖、盲区和弱覆盖的增强，以及对宏小区进行负载分流等；Femto主要应用于室内覆盖及特殊区域覆盖（如企业、政府等），是Marco网络覆盖增强和容量提升的手段之一。
对于宏基站部署，在网络建设初期，系统负荷相对较低时，可采用频率选择性调度方案来
5.结束语
小区间干扰是制约LTE网络系统性能的重要因素，干扰协调和干扰消除是两种实现干扰抑制最主要的方式，但目前仍没有公认的、成熟的技术。笔者预计LTE网络系统中小区间干扰在未来几年将仍是业界关注的重点
参考文献：
[1] 新巢雄.解决多种干扰难题，eICIC助力LTE组网[J].通信世界，2012年11期.
[2] 陈晓冬；熊尚坤；王庆扬.LTE小区间干扰抑制技术分析[J].电信科学，2010年05期.