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以“运”达“维”——TD-SCDMA同频干扰解决方案
崔骅
来源:中兴通讯
摘要: 无线通信技术以很多基础科学为基础,但又仅仅围绕着香农定理这个简单的公式。回顾无线通信行业高速发展的这10年,抛开制式、协议等人为的规范,无线通信的发展就是一个自身不断控制并降低干扰、提升系统覆盖和吞吐量的过程。
Abstract:
Key words :

        无线通信技术以很多基础科学为基础,但又仅仅围绕着香农定理这个简单的公式。回顾无线通信行业高速发展的这10年,抛开制式、协议等人为的规范,无线通信的发展就是一个自身不断控制并降低干扰、提升系统覆盖和吞吐量的过程。

  三大主流3G技术均采用码分多址,由于采用同频组网,三大技术都不断引入更多的方法来解决同频干扰问题。对于TD-SCDMA,由于扩频码长度较短,同频干扰就显得相对紧迫,克服同频干扰也要付出更多的努力。实际上,TD-SCDMA系统资源粒度小,资源维度丰富,完全可以通过“纵横交错”的方法来规避同频干扰。中兴通讯提出以“调度”换“维度”的多小区下行干扰协同(MDIC)解决方案,并经过大量的测试得到验证。
 
TD-SCDMA系统同频干扰受关注
  TD-SCDMA系统的最初设计理念,就是通过智能天线、联合检测、同步等技术极大地降低系统内的干扰,从而提高系统扩频码道利用率。由于采用了长度较短的扰码和扩频码,扩频增益相对较小,TD-SCDMA系统仍无法完全避免同频干扰。
  同频干扰主要包括:公共信道(TS0)同频干扰、导频同频干扰及业务时隙同频干扰。对于公共信道和导频同频干扰,可采用网规网优、频点规划、联合检测、Upshifting等方法进一步消除。对于业务时隙同频干扰,则必须通过其他方法消除。
 
“软”“硬”两种业务时隙同频干扰解决方案
内外圈干扰隔离 “硬”方案
  顾名思义,内外圈干扰隔离(ICII:Inner-outer Circle Interference Isolation)方案,即通过频点将小区分为内圈和外圈,小区之间仅外圈“接壤”,通过外圈异频设置规避干扰。不同小区内圈可同频设置以提高频率复用率。
  ICII方案原理:内外圈干扰隔离方案结合TD-SCDMA系统采用的N频点技术,相邻小区主频点异频并“接壤”。辅频点覆盖范围小于主频点,辅频点之间并不“接壤”。终端在离天线较近的地方时,被系统调配到内圈。当终端在小区边缘时则处于外圈。当终端需要进行切换时,由于切换在两个外圈(异频)之间进行,因此不存在同频干扰。该方案原理如图1所示。
                            
                                             图1 内外圈干扰隔离方案原理图
  ICII方案给出了一种消除业务时隙同频干扰的方法,但从原理角度分析,内外圈干扰隔离方案有一个本质的问题,就是内外圈的覆盖面积并不一致,这就给内外圈的容量均衡带来了挑战。由于距离天线较近的终端既可以使用内圈资源,又可以使用外圈资源,而距离天线较远的终端只能使用外圈资源,因此系统必须具备将用户不断“归到”内圈的过程,以释放更多的资源给外圈用户。内外圈干扰隔离方案的另一个本质问题是,无论对用户进行小区内内外圈之间的“调整”,还是小区间外圈间的“切换”,都是根据主频点PCCPCH的相对功率大小进行调整。由于终端是根据主频点的干扰情况进行调整的,而主频点的干扰情况并不能代表业务时隙的干扰情况,因此根据主频点干扰调整可以被看作“盲调”,也可以看作是“硬”调整。内外圈干扰隔离方案的最后一个本质问题是,由于系统要进行“盲调整”,就要求终端不断上报所测量的干扰信息,这给系统带来巨量下行测量控制、上行测量报告。特别是上行报告的增多增加了终端电耗,并影响了业务质量。

多小区下行干扰协同 “软”方案
  顾名思义,多小区下行干扰协同(MDIC:Multi-cell Downlink Interference Cooperation)充分利用TD-SCDMA系统频率资源划分细致,资源维度(频点/时隙)丰富的特点,当干扰出现在某一个维度时,通过资源搬运,将几种干扰重新分配到不同维度,以降低干扰。例如,以(频点,上行时隙,下行时隙)来表示用户所在的资源维度。当终端所在资源维度是(F1,TS1,TS4)出现干扰时,可调整到干扰较低的另一个维度,例如调整到(F2,TS1,TS4)或(F1,TS2,TS5)等。
  由于MDIC方案仅仅在用户干扰增大后需要调整时再调整,属于动态按需调整,因此可以被看作“软”调整。
  MDIC方案原理:MDIC方案包括两个子方案,分别解决用户在接入、切换、连接状态时的干扰。当用户处于接入和切换时,邻小区干扰是主要干扰。当终端消除小区间干扰效果不佳时,必须充分考虑邻小区干扰对资源分配的影响。选择资源包括各个载波的各个时隙,计算各频点各时隙所受到的干扰,并按照大小进行排序,优选干扰最小的资源进行分配。该方案原理如图2所示。
  当用户处于连接状态时,则充分考虑终端所在的下行时隙ISCP干扰、时隙总发射功率TCP、误块率BLER三个方面的信息,判决干扰,有效提高资源调整的质量。
 
  如图2,左图中,系统根据在接入用户或者切换用户,相关小区的干扰情况,将用户分配到干扰较小的频点时隙上。而右图中,根据连接中的用户所在的时隙干扰、时隙功率总和,或者用户的BLER情况,将用户调整到干扰较小的频点时隙上。
                
                                         图2 MDIC原理图:资源分配示意图及资源调整参考信息
两种方案的测试验证
  ICII方案和MDIC方案最本质的区别在于,前者是类似于静态盲调整的“硬”方案,而后者是动态按需调整的“软”方案。
  为了充分验证两种方案的效果,中兴通讯在TD现网进行了大量的测试验证。分别进行了不加载任何方案以及加载ICII和MDIC方案的测试。
  测试结果表明(如图3):ICII方案不仅需要对局部区域重新网络优化、容量均衡,也要考虑巨量的测量控制及报告信息对RNC带来的冲击及给终端带来的额外电耗。由于ICII方案是采用TS0代替业务时隙来进行判别,因此ICII并不能有效的规避同频干扰,其性能的好坏严重依赖于内外圈的隔离程度,尤其在密集城区使用存在较大风险。而MDIC方案由于是按需“软”调整,能有效将切换成功率从95%提高到98%以上,很好地解决了业务时隙同频干扰。
                      
                图3 MDIC方案有效提升了同频干扰下的网络切换成功率

  TD-SCDMA网络业务时隙同频干扰备受关注,现有ICII和MDIC两种解决方案。ICII由于自身原理的缺陷,在解决同频干扰的同时引入了更多的问题,而MDIC方案很好地结合了TD-SCDMA制式资源维度多的特点,通过合理搬运资源,以“运”达“维”,来降低同频干扰,取得了事半功倍的效果。
 
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