汪文晶　杜明玉　胡航

【摘 要】為了滿足用戶對(duì)高速率、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)需求，解決現(xiàn)網(wǎng)頻譜資源稀缺的問(wèn)題，介紹了一種非授權(quán)頻段與授權(quán)頻段載波聚合的方法，來(lái)提高頻譜資源的利用率。但非授權(quán)頻段缺乏相互干擾協(xié)調(diào)及管理機(jī)制，通過(guò)分析目前3種LTE-U的干擾檢測(cè)及避免方法的優(yōu)缺點(diǎn)，研究了一種LTE-U干擾檢測(cè)及避免的算法，該算法能實(shí)現(xiàn)LTE-U SmallCell干擾的自動(dòng)化檢測(cè)和優(yōu)化，從而達(dá)到提升LTE-U SmallCell工作可靠性的效果。

【關(guān)鍵詞】LTE-U 干擾檢測(cè) 抗干擾

1 引言

LTE-U（Long Term Evolution-Unlicensed）作為L(zhǎng)TE系統(tǒng)在非授權(quán)頻段的一種演進(jìn)發(fā)展形式[1]，實(shí)現(xiàn)了非授權(quán)頻段與授權(quán)頻段的載波聚合，極大地提高了頻譜利用率和無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率[2]。但非授權(quán)頻段缺乏相互干擾的協(xié)調(diào)及管理機(jī)制，因此本文研究了一種LTE-U的干擾檢測(cè)及避免機(jī)制的算法，該算法能實(shí)現(xiàn)LTE-U SmallCell干擾的自動(dòng)化檢測(cè)和優(yōu)化，從而達(dá)到提升LTE-U SmallCell工作可靠性的效果。

2 LTE-U的部署優(yōu)勢(shì)及組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.1 LTE-U的部署優(yōu)勢(shì)

與Wi-Fi技術(shù)相比，LTE在未授權(quán)頻段的部署有很大的優(yōu)勢(shì)：從用戶角度來(lái)看，LTE-U聯(lián)合LTE將會(huì)提供給用戶更高的數(shù)據(jù)速率、更好的覆蓋性能、更高的可靠性，這將會(huì)是一種完美的用戶體驗(yàn)；從移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商角度來(lái)看，核心網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行于LTE授權(quán)和未授權(quán)頻段，這將十分便于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)管理與升級(jí)。

2.2 LTE-U組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

LTE-U可以選擇不同的組網(wǎng)方式，這里著重介紹分布式組網(wǎng)方式。LTE-U分布式系統(tǒng)是基于C-RAN架構(gòu)把基站分離成BBU和RRU。在LTE-U下，相當(dāng)于BBU連接了兩個(gè)RRU，一個(gè)是LTE授權(quán)頻段1.8 GHz下的RRU，一個(gè)是未授權(quán)頻段5 GHz下的RRU，兩者都通過(guò)CPRI接口連接BBU。

如圖1所示，LTE 1.8 GHz頻段20 MHz，5 GHz RRU頻段40 MHz，兩者合并，總共為60 MHz，這相當(dāng)于3載波聚合，可提供450 Mb/s的峰值速率。

3 LTE-U干擾檢測(cè)及避免方法

3.1 現(xiàn)有方法介紹

在LTE系統(tǒng)中，消除不同小區(qū)之間干擾的技術(shù)通常有干擾消除、干擾隨機(jī)化及干擾協(xié)調(diào)（Inter Cell Interference Coordination，ICIC）等，LTE-U既然作為L(zhǎng)TE系統(tǒng)的一種延伸，毫無(wú)疑問(wèn)可以繼承LTE系統(tǒng)這些抗干擾技術(shù)。但是，干擾消除技術(shù)的缺點(diǎn)是：小區(qū)間必須保持同步，目標(biāo)小區(qū)必須知道干擾小區(qū)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，以對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，顯然這樣的條件太苛刻。干擾隨機(jī)化技術(shù)的缺點(diǎn)是：不能降低干擾的能量，如果干擾小區(qū)數(shù)目很多，終端就不能對(duì)干擾進(jìn)行很好地抑制。這里著重介紹一下應(yīng)用相對(duì)廣泛的ICIC技術(shù)，ICIC技術(shù)[3]主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)資源（時(shí)頻資源、功率等）進(jìn)行限制和協(xié)調(diào)，達(dá)到相鄰小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)的目的。

具體來(lái)講，ICIC技術(shù)為了增大小區(qū)邊緣的容量，采用了頻率復(fù)用的方法，相鄰小區(qū)間采用不同的頻段來(lái)避免相鄰小區(qū)頻率間干擾。為了進(jìn)一步限制小區(qū)間干擾，基站通過(guò)發(fā)射功率指示（RNTP）來(lái)通知其相鄰小區(qū)的下行干擾情況，相鄰小區(qū)在收到指示信號(hào)后會(huì)根據(jù)干擾情況來(lái)調(diào)整自身發(fā)射功率。

ICIC技術(shù)雖然在LTE-U中可以保證系統(tǒng)吞吐量不下降，提高邊緣用戶的頻譜效率，但是其邊緣頻帶配置比例無(wú)法適配小區(qū)負(fù)荷的變化，干擾協(xié)調(diào)效率低，仍不能滿足實(shí)際的使用需求。

3.2 本算法介紹

（1）算法原理

將各SmallCell的PCI（Physical Cell Identity，物理小區(qū)標(biāo)識(shí)）、CI（Cell Identity，小區(qū)標(biāo)識(shí)）基于規(guī)劃進(jìn)行配置。PCI配置為物理相鄰的小區(qū)所配置的PCI模3互異，同一個(gè)小區(qū)的多個(gè)鄰小區(qū)間的PCI互異；CI配置為各小區(qū)互異。小區(qū)的鄰區(qū)初始關(guān)系基于規(guī)劃進(jìn)行，在小區(qū)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)與本小區(qū)有鄰區(qū)關(guān)系的小區(qū)工作頻點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)更新本小區(qū)的鄰區(qū)配置信息，保證鄰區(qū)關(guān)系自動(dòng)同步更新。

工作頻點(diǎn)采用自配置自優(yōu)化的方式，即上電之后，SmallCell為自身配置最優(yōu)的工作頻點(diǎn)。小區(qū)進(jìn)入工作狀態(tài)后，綜合考慮終端側(cè)及基站側(cè)的干擾情況，判定本小區(qū)工作頻點(diǎn)受到干擾后，重新選擇最佳的頻點(diǎn)作為本小區(qū)的工作頻點(diǎn)。同時(shí)，在本小區(qū)工作頻點(diǎn)發(fā)生變化后，自動(dòng)通知本小區(qū)的相鄰小區(qū)更新其鄰區(qū)配置關(guān)系中關(guān)于本小區(qū)的頻點(diǎn)信息，保證鄰區(qū)關(guān)系的正確性。

CI、PCI、鄰區(qū)關(guān)系配置示意圖如圖2所示。

（2）算法流程圖

本文提出的干擾檢測(cè)算法流程圖如圖3所示。

根據(jù)圖3的流程圖，可以清楚地知道該干擾檢測(cè)及避免算法的運(yùn)作過(guò)程，下面以一個(gè)實(shí)例來(lái)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本例中每個(gè)頻點(diǎn)間隔為10 MHz，每個(gè)小區(qū)工作帶寬為20 MHz，如圖4所示。

此實(shí)例中，本算法干擾避免過(guò)程初始頻點(diǎn)列表、臨時(shí)頻點(diǎn)列表1和臨時(shí)頻點(diǎn)列表2的變更如表1、表2、表3、表4所示。

此算法流程中自定義的參數(shù)列表如表5所示。

基站初始化頻點(diǎn)自配置時(shí)建立一個(gè)初始頻點(diǎn)列表如表1所示，根據(jù)頻點(diǎn)的SNR從大到小排序，挑選出頻譜互不重疊且SNR最大的10個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行工作，其中SNR計(jì)算公式如下：

然后判斷頻點(diǎn)是否需要自優(yōu)化，干擾判定準(zhǔn)則為：滿足條件1）、2）、3）之一，即可判定為載波受到干擾，即需要頻點(diǎn)自優(yōu)化。

1）載波i綜合信噪比SNRcarrier_i低于門(mén)限值SNRthr，或者載波i上用戶個(gè)體信噪比低于門(mén)限值SNRthr的用戶數(shù)占比大于門(mén)限值UserSnrPoolRatio。條件1）涉及的變量及運(yùn)算過(guò)程說(shuō)明如下：

UserSnrPoolRatio：載波i上用戶信噪比小于SNRthr的比例門(mén)限值。注意：對(duì)于載波i上用戶數(shù)大于等于10個(gè)時(shí)，按照比例計(jì)算，假如載波i上用戶數(shù)小于10個(gè)，判定條件改為低于門(mén)限值SNRthr的個(gè)數(shù)大于2個(gè)。

2）鏈路重建率高于門(mén)限值LinkReconnectPercentthr。鏈路重建率采用現(xiàn)有KPI的統(tǒng)計(jì)方法，當(dāng)鏈路重建率高于LinkReconnectPercentthr，則認(rèn)為該載波的工作頻點(diǎn)受到干擾，啟動(dòng)該載波頻點(diǎn)自優(yōu)化。

3）RRC連接成功率低于門(mén)限值RRCConnect- SuccessPercentthr。RRC連接成功率沿用現(xiàn)有KPI統(tǒng)計(jì)方法，當(dāng)RRC連接成功率低于RRC連接成功率門(mén)限，則認(rèn)為該載波的工作頻點(diǎn)受到干擾，啟動(dòng)該載波頻點(diǎn)自優(yōu)化。

如果根據(jù)以上干擾判定條件，檢測(cè)到f0工作頻點(diǎn)受到干擾，則建立臨時(shí)頻點(diǎn)列表1和列表2，并檢測(cè)臨時(shí)頻點(diǎn)列表1中第一個(gè)頻點(diǎn)f3，并獲取SNR值。

如果f3測(cè)量的SNR小于SNRULthr，將該頻點(diǎn)按照SNR排序，插入到臨時(shí)頻點(diǎn)列表2中保存，并從臨時(shí)頻點(diǎn)列表1中刪除該頻點(diǎn)。然后繼續(xù)檢測(cè)臨時(shí)頻點(diǎn)列表1中的f4。

如果f4測(cè)量的SNR大于SNRULthr，則向UE發(fā)送異頻測(cè)量配置，UE根據(jù)接收到的測(cè)量配置開(kāi)始對(duì)配置頻點(diǎn)進(jìn)行掃描檢測(cè)。在配置時(shí)間內(nèi)若觸發(fā)上報(bào)條件則向基站上報(bào)（注意：終端測(cè)量時(shí)只能夠測(cè)量LTE-U基站，針對(duì)其他潛在的干擾，如Wi-Fi信號(hào)，由于LTE-U基站工作時(shí)，Wi-Fi信號(hào)自己會(huì)避讓，因此，無(wú)需考慮該信號(hào)影響。其他同頻干擾或者引起底噪抬升的因素，由于無(wú)法通過(guò)異頻測(cè)量得到，此情況由更新頻點(diǎn)后工作過(guò)程的干擾判定來(lái)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行避免）。

基站根據(jù)UE測(cè)量報(bào)告判斷是否受干擾。首先，基站根據(jù)UE反饋的當(dāng)前測(cè)量頻點(diǎn)上鄰小區(qū)的參考信號(hào)接收功率Rsrpneighbor（異頻測(cè)量超時(shí)之前，如果同個(gè)小區(qū)上報(bào)了多個(gè)數(shù)據(jù)，則按統(tǒng)計(jì)平均折算該小區(qū)的RSRP；如果上報(bào)了多個(gè)小區(qū)，則把不同小區(qū)的RSRP累加得到一個(gè)總的RSRP），啟動(dòng)終端進(jìn)行異頻測(cè)量前最近一次對(duì)本小區(qū)所測(cè)得的參考信號(hào)接收功率Rsrplocal，通過(guò)Rsrplocal- Rsrpneighbor計(jì)算得到該終端在當(dāng)前測(cè)量頻點(diǎn)的信噪比。其次，基站判定在當(dāng)前測(cè)量頻點(diǎn)上，信噪比小于SNRDLthr的終端占比是否大于UserSnrPoolRatio（注意：如果某個(gè)終端在該頻點(diǎn)上測(cè)不到小區(qū)參考信號(hào)，則認(rèn)為該終端在該頻點(diǎn)上的信號(hào)質(zhì)量是滿足要求的），如果是，則判定該頻點(diǎn)受干擾。

如果檢測(cè)頻點(diǎn)f4無(wú)干擾，則將工作頻點(diǎn)切為f4，并進(jìn)行鄰區(qū)更新，將自己的小區(qū)ID與新的工作頻點(diǎn)發(fā)送給周圍鄰區(qū)，發(fā)送方式可以由小區(qū)間的X2連接直接完成信息傳遞（對(duì)于X2連接，周圍鄰區(qū)檢測(cè)到自身鄰區(qū)中的小區(qū)ID與本次所發(fā)送的小區(qū)ID相同，則把自身鄰區(qū)中該小區(qū)ID對(duì)應(yīng)的工作頻點(diǎn)更新為本次所發(fā)送的頻點(diǎn)），然后將臨時(shí)頻點(diǎn)列表1和列表2中頻點(diǎn)按照SNR順序插入到初始頻點(diǎn)列表（SNR4ˊ>SNR1，SNR3ˊ>SNR5，SNR2>SNR0ˊ），清空臨時(shí)頻點(diǎn)列表1和列表2。

（3）本算法優(yōu)點(diǎn)

1）本算法所設(shè)計(jì)的干擾檢測(cè)及避免機(jī)制，能綜合考慮基站側(cè)及終端側(cè)的測(cè)量信息來(lái)判定頻點(diǎn)的干擾情況，干擾評(píng)估維度的考慮更完整。同時(shí)，方案設(shè)計(jì)的頻點(diǎn)自優(yōu)化過(guò)程可以繼承頻點(diǎn)測(cè)量的歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)先測(cè)量歷史記錄質(zhì)優(yōu)的頻點(diǎn)，加快頻點(diǎn)選擇速度，降低質(zhì)差影響時(shí)長(zhǎng)，改善用戶體驗(yàn)。

2）本算法考慮到站點(diǎn)基于規(guī)劃布放，站點(diǎn)鄰近關(guān)系較為固定，因此基于規(guī)劃配置小區(qū)的CI、PCI、鄰區(qū)初始關(guān)系，保證相關(guān)參數(shù)配置的可靠性、完整性，避免多維度SON帶來(lái)的算法復(fù)雜度過(guò)高，配置信息不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

3）本算法考慮到頻點(diǎn)自優(yōu)化后，涉及鄰區(qū)同步更新的需求，設(shè)計(jì)了鄰區(qū)自動(dòng)同步更新機(jī)制。通過(guò)將小區(qū)所更新頻點(diǎn)與CI綁定發(fā)布，通過(guò)回傳口把該信息發(fā)送給鄰小區(qū)，而后鄰小區(qū)基于前述所配置的初始鄰區(qū)信息，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)CI相關(guān)頻點(diǎn)的更新情況并自動(dòng)更新本小區(qū)的鄰區(qū)配置。這樣就可以有效降低鄰區(qū)維護(hù)工作量，繼承前述所提及初始鄰區(qū)可靠完整配置的屬性，保證鄰區(qū)自更新及時(shí)、準(zhǔn)確、完整。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于以上種種優(yōu)點(diǎn)，本方案研究的算法能保證對(duì)LTE-U SmallCell的干擾進(jìn)行最大化規(guī)避。和現(xiàn)有的幾種干擾檢測(cè)及避免方法相比，本文介紹的算法有更大的優(yōu)勢(shì)。希望接下來(lái)的研究能對(duì)本算法的干擾檢測(cè)機(jī)制、流程和步驟進(jìn)行更全面的補(bǔ)充和優(yōu)化，結(jié)合多維度SON算法，設(shè)計(jì)出一種適用于站點(diǎn)自由擺放的應(yīng)用場(chǎng)景，這將使LTE-U的應(yīng)用提高到更深一個(gè)層面，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來(lái)說(shuō)也是一個(gè)新的突破。

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