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TD-LTE异构网络覆盖研究



摘要文章简要介绍了LTE异构网络的拓扑、优势及其潜在问题,给出了3种控制域干扰协调方案,并通过比较分析指出LTE中增强的ICIC选择了以时域划分为基础的干扰协调方案。
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关键词 TD-LTE 异构网络 Macro-Pico 干扰协调方案 ICIC

1 前言

随着数据业务的不断增长,通过简单的小区分裂或LTE R8/9中ICIC(Inter-cell InterferenceCoordination)技术已经难以提高数据容量和小区边缘频谱效率。在此背景下,同频共信道的异构网络逐渐受到关注。
所谓异构网络,是指在传统的Macro eNB覆盖区域内,再部署若干个小功率传输节点(可能是Pico eNB和Femto),它们与传统分层覆盖采用不同的频率不同,这些小功率传输节点与Macro eNB占用相同的频率甚至载波带宽。这种网络部署为进一步提高小区边缘UE的吞吐量和频谱效率提供了可能,但是存在Macro eNB和小功率传输节点间的共信道干扰问题。因此,针对这种网络部署的增强的ICIC技术在LTE中被提出研究。

2 LTE异构网络

在一些热点(Hot-Spot)区域,网络部署对网络规划要求比较高,这些区域往往对数据容量和覆盖的要求也很高。传统网络中通常通过中继来满足覆盖的要求。而传统中继的简单放大转发功能难以满足不断增加的系统吞吐量要求。因此一些非传统的低功率网络传输节点,比如Pico eNB和Femto会被作为传统宏覆盖的一种补充引入到网络部署中,LTE中将这种包括不同网络传输节点的网络称为异构网络。
现在LTE中主要研究Macro-Pico和Macro-Femto两种部署场景,本文仅以Macro-Pico为例,其网络拓扑如图1所示:
在传统同构网络中,UE总是驻留在下行信号强度最强的小区,这相同的策略应用于异构网络部署。显然,在Pico eNB的帮助下,Macro eNB覆盖区域的信噪比分布会比单纯Macro eNB覆盖下的信噪比分布有明显改善,特别是中高信噪比部分的UE的比例得以提高,从而系统吞吐量获得提升。但由于Pico eNB的发送功率相对较低,如果仅按照最强信号强度来选择小区,Pico小区中驻留的用户将会比较少,导致系统吞吐量的提升不是很显著。基于此,在异构网络的研究中逐步倾向引入Pico小区范围扩展(Ranging Expansion),以此让更多的UE能够被Pico eNB服务。这主要从如下2个因素考虑:
(1)上行干扰。在Pico eNB功率相对较低的条件下,UE如果被Pico eNB服务,意味着Pico eNB相对较近,Pico eNB至UE的路径损耗相对较小,这时UE的上行发送功率会相对较低,从而可以降低UE间的上行干扰。
(2)eNB频率复用。Macro eNB下的多个PicoeNB之间实际上是一种小区分裂,它们之间的频率复用系数为1,随着Pico eNB的增多,系统容量将可能得到显著提升。
把更多的UE留在Pico小区,