1、LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕 业 论 文题目 LTE小 区 间 的 干 扰 1摘要LTE(Long Term Evolution)即长期演进。之所以需要从3G 演进到LTE ，是由于近年来移动用户对高速率数据业务的要求，同时新型无线宽带接入系统的快速发展，给3G系统设备商和运营商造成了很大的压力。在 LTE系统设计之初，其目标和需求就非常明确：降低时延、提高用户传输数据速率、提高系统容量和覆盖范围、降低运营成本。为了满足下一代无线通信系统低延时、高速率以及高速移动性等要求，3GPP提出了 LTE(Long Term Evolution)技术。但小区内的多流
2、干扰（Multi-stream interference,MSI）和小区间的干扰（Inter-Cell Interference，ICI），是制约系统性能提升的一个瓶颈。因而，对 LTE系统干扰消除技术的研究具有深远的意义。干扰是影响网络质量的主要因素之一，对通话质量、掉话、切换、拥塞以及网络的覆盖、容量等均有显著影响。如何降低或消除干扰是网络规划、优化的重要任务之一。对于小区间的干扰，本文首先分析比较了LTE系统中提出的三种小区间干扰抑制技术。本文重点分析了CoMP 中的 JP（Joint Processing）联合处理预编码方法，仿真分析了BD预编码方法，验证了 JP 预编码方法在 LTE
3、小区间干扰消除中的有效性。关键词：LTE 多流干扰小区间干扰CoMP联合预编码2AbstractLTE (Long Term Evolution) Long Term Evolution.The need for the evolution from 3G to LTE, mobile users in recent years due to the high rate of data service requirements, while the rapid development of new wireless broadband access systems to the 3G syst
4、em equipment manufacturers and operators caused a lot of pressure. In the LTE system design at the beginning, its goals and needs is very clear: to reduce latency and improve the user data transfer rate, improve system capacity and coverage and reduce operating costs.In order to meet the next genera
5、tion of wireless communication systems low latency, high-speed and high-speed mobility requirements, 3GPP proposed LTE (Long Term Evolution) technology. However, multi-stream interference (Multi-stream interference, MSI) within the cell and interference (Inter-Cell Interference, ICI) between cells,
6、is an upgrade of the system performance bottleneck. Thus, research on the LTE system interference cancellation technology has far-reaching significance.Interference is one of the main factors affecting the quality of the network, call quality, dropped calls, handover, congestion and network coverage
7、, capacity, etc. were significantly affected. How to reduce or eliminate the interference of network planning, optimization of one of the important tasks. For inter-cell interference, this paper analyzes and compares the LTE system between the three proposed cell interference suppression technology.
8、 This article focuses on the analysis of CoMP JP (Joint Processing) joint processing pre-coding method, simulation analysis of the BD pre-coding method to verify the validity JP pre-coding method to eliminate interference between the LTE cell.Keywords: LTE multi-stream interference between cell inte
9、rference CoMP joint precoding.3目录摘要 .0第一章绪论 .11.1 引言 .11.2 LTE 系统中小区间干扰消除技术研究现状 .11.3 论文的研究内容和结构安排 .1第二章 LTE 系统及其关键技术 .12.1 LTE 简介 .12.2 LTE 系统架构 .12.3 LTE 技术特点 .12.4 LTE 物理层概述 .12.5 LTE 技术概要 .12.6本章小结 .1第三章 LTE 系统中小区间干扰消除技术研究 .13.1 LTE 系统中的小区间干扰抑制技术 .13.1.1 小区间干扰随机化 .13.1.2 小区间干扰消除 .13.1.3 小区间干扰协调/
10、回避 .13.2 LTE 系统中小区间干扰抑制技术 CoMP 技术 .13.2.1 联合传输处理(JP，Joint Processing).13.2.2 协作调度Beamforming .13.3 CoMP-JP 预编码算研究法 .13.3.1 CoMP-JP 系统模型 .13.3.2 BD 算法 .13.3.3 仿真结果及分析 .143.4 本章小结 .1第四章总结与展望 .14.1 全文总结 .14.2 不足及展望 .1致谢 .1参考文献 .151第一章绪论1.1 引言移动通信技术的快速发展及其与宽带无线接入技术的融合，使得人们对移动通信宽带化的需求日趋迫切。为了满足下一代无线通信系统低时
11、延、高速率、宽频带以及高速移动性等要求，3GPP 提出了 LTE（Long Term Evolution,长期演进）。LTE 系统是 TD-SCDMA 和 WCDMA 系统的长期演进形式，采用成熟先进的 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术，OFDM 技术是把频率选择性衰落信道在频域内转换成平坦信道，能够有效的对抗多径传播，OFDM 技术解决了高速传输数据的技术难点。为了满足LTE在高系统容量和高速率方面的需求，LTE 系统支持下行 MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)技术，MI
12、MO 技术，即利用多根发射天线和多根接收天线进行无线传输的技术，多天线系统可以极大地提高系统容量和频谱效率。MIMO在空间能够产生独立并行的信道，可以同时传输多路数据流，这样可以大大提高系统的传输速率，即在系统带宽不增加的情况下可以成倍的提高系统的容量和频谱利用率，MIMO 为增大系统容量开辟了新的途径。目前，世界各国学者都在对 MIMO 的理论、性能、算法和实现等进行着广泛的研究，MIMO 技术已经成为通信技术中的一个热点。MIMO技术和OFDM 技术两者结合在一起形成 MIMO-OFDM 系统，能够提高链路的可靠性和传输速率。LTE系统中的干扰是影响LTE系统容量和系统性能的重要因素之一。
13、其中两个重要的干扰是多流干扰（Multi-stream interference,MSI）和小区间干扰（Inter-Cell Interference，ICI）。而CoMP中的联合处理技术Joint processing technology(JP)的核心优势是能够消除小区间干扰。21.2 LTE系统中小区间干扰消除技术研究现状小区间干扰是移动通信系统的一个固有问题，对于小区间的干扰，主要包括干扰随机化、干扰消除和干扰协调，现有的解决办法通常是采用频率复用，复用系数只有 1、3、7 等几个特定的选择。复用系数=1 即相邻小区都使用相同的频率资源，这时在小区边缘的干扰很严重。如果采用的频率复用系
14、数较大（如 3 或 7）可以有效地抑制小区间干扰，但频谱效率将减低到 1/3 或 1/7。新一代移动通信系统要求有很高的频谱效率，因此希望频谱复用系数尽可能地接近 1。与 CDMA 技术相比 OFDM 技术很好地解决了小区内干扰的问题。但是作为代价，OFDM 系统的小区间干扰可能比 CDMA 系统更加严重。如果相邻的两个小区在边缘重叠部分使用相同的频谱资源，则会产生较强的 ICI。目前在 TD-LTE 系统中主要提出了三种小区间干扰抑制技术： (1)小区间干扰随机化； (2)小区间干扰协调回避；(3) 小区间干扰消除。干扰随机化通过比如加扰、交织，跳频、扩频、动态调度等方式，使系统在时间和频率
15、两个维度的干扰平均化；干扰消除利用干扰的有色特性，对干扰进行一定程度的抑制，即：通过UE的多个天线对空间有色干扰进行抑制；干扰协调对小区边缘可用的时频资源作一定的限制，正交化或半正交化，是一种主动的控制干扰技术，理想的协调是分配正交的资源，但这种资源通常有限；非理想的协调可以通过控制干扰的功率，降低干扰。LTE系统中小区间干扰更加严重，已有的干扰抑制技术不能很好的为边缘用户提供更好的服务质量，在 LTE中采用了协同多点传输和接收(Coordinated Multi-Pointtransmissionreception，CoMP)技术来解决该问题。 CoMP技术通过多个小区之间的联合处理或协作调
16、度来降低邻区的干扰，提高小区边缘用户接收信号的质量，从而有效地提高了系统容量和边缘用户的频谱效率。本质上来讲，CoMP技术是 MIMO 技术在多个协作小区下的应用，其基本思想是利用空间信3道上的差异性来进行信号的传输。通过多个小区之间的协作处理来实现小区间干扰的抑制或消除。从而为减小LTE系统小区边缘的干扰提高小区边缘的频谱效率，LTE 系统中重点考虑了协作多点传输/接收（Cooperative multi-point，CoMP），并把它作为一种提高系统容量和提高小区边缘频谱效率的关键技术之一。现有的移动通信网络(如 3G 系统)中小区中心的用户和小区边缘的用户在系统性能和数据传输速率上有很大
17、的差异，不但影响了小区系统的容量，而且使用户在小区中心和小区边缘得到的服务质量波动很大。因此，新一代无线通信系统中，小区边缘性能的提高将作为主要的技术指标之一。LTE特有的OFDMA 接入方式，使本小区内的用户信息承载在相互正交的不同载波上，因此所有的干扰来自于其他小区。对于小区中心的用户来说其本身离基站的距离就比较近，而外小区的干扰信号距离又较远，则其信干噪比相对较大：但是对于小区边缘的用户，由于相邻小区占用同样载波资源的用户对其干扰比较大，加之本身距离基站较远，其信干噪比相对就较小，导致虽然小区整体的吞吐量较高，但是小区边缘的用户服务质量较差吞吐量较低。因此，在LTE中，小区间干扰抑制技术
18、非常重要。LTE网络干扰树状图：LTE网络的干扰干扰协调互调干扰杂散辐射干扰随机化邻区干扰阻塞干扰系统间干扰小区内干扰系统内干扰小区间干扰干扰消除BD算法41.3 论文的研究内容和结构安排对LTE中的干扰消除技术做了深入研究并取得以下进展：分析比较了各种LTE中的小区间干扰抑制方案，重点分析了 LTE中的CoMP-JP 预编码技术，最后通过对CoMP-JP 预编码技术的仿真分析，验证了CoMP-JP 预编码技术消除小区间干扰的有效性。论文各章的安排如下：第一章给出了论文的研究背景，简述了 LTE中的小区间干扰研究的现状、进展以及典型应用，最后给出了论文的结构安排。第二章简要介绍了 LTE中的基本理论和关键技术。第三章介绍了 LTE 中的三种小区间干扰抑制技术，分析比较了它们的优缺点。然后介绍了 LTE中的CoMP技术，详细分析了CoMP中的 JP 预编码方法，并给出了实验结果和性能比较。第四章总结全文，并展望了下一步研究方向。
