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摘要：本文主要分析了其存在的干扰场景，之后针对各种干扰场景给出相应的干扰管理策略，以及，对家庭基站干扰协调的基本原理进行了说明。
关键词：家庭基站；干扰协调；管理
引言
第三代伙伴计划（3GPP）组织将异构网络技术确定为增强型长期演进标准的关键候选技术之一。在异构网络中融合了许多不同类型的基站，例如：宏蜂窝基站、微蜂窝基站、微微蜂窝基站、毫微蜂窝基站、中继基站和射频单元节点。在传统的宏蜂窝基站的覆盖区域中部署了多种类型的低功率基站，主要用于解决传统宏蜂窝小区中的“盲区”问题，并大幅度提升系统总容量。由于LTE_A系统很多时候都要运行在高频段，然而高频信号对墙壁的穿透能力较弱，这对宏基站小区中室内覆盖是个致命的弱点。家庭基站的引进能够很好地解决室内覆盖问题。
家庭基站HeNB（Home eNodeB），又称为Femtocell，属于毫微蜂窝基站，是一种由购买并安装在室内的小型低功率蜂窝基站，是提高室内语音与数据业务服务质量的有效手段。家庭基站的特点是发射功率小，覆盖范围在10～50 m，主要服务于室内低速移动用户。用户通过数字用户线路（DSL）或是光纤宽带等把家庭基站通过IP网络连接到电信运营商的网络中。虽然家庭基站能够很好地解决室内覆盖问题，但是如果家庭基站大范围部署，会导致重复覆盖形成很复杂的干扰，造成系统性能下降。
一、干扰场景
（一）干扰场景描述
由于LTE系统中引入了新节点HeNB，网络中的干扰情况发生了变化，除了原来宏小区之间的干扰外，还增加了HeNB小区与宏小区、HeNB小区与HeNB小区之间的干扰。而且TD-LTE系统属于TDD系统，与LTE-FDD系统相比还存在TDD系统特有的同步问题。同步问题也可以引起一些类型的干扰。表1给出了具体的干扰场景分类。宏小区与毫微微小区之间的干扰称为跨层干扰。宏基站和宏小区用户分别简称为MeNB和MUE，毫微微小区中的家庭基站用户简称为HUE。
（二）干扰场景分析
宏小区之间的干扰已有较多的分析，现主要对表1中的干扰场景进行分析。表1 中的干扰场景1、干扰场景4、干扰场景5、干扰场景7、干扰场景10、干扰场景12 等6 种干扰是由于TD-LTE 网络的不同步造成的，当网络的同步机制出故障时才会出现。干扰场景2、干扰场景8 是由于家庭基站的发射功率过大，从而对邻近的MUE和HUE造成干扰。干扰场景3 的产生是因为一个HeNB 小区的HUE 发射功率过大，从而对相邻HeNB 小区的HeNB 产生干扰，特别是当HeNB 小区数量较多且较为集中时，这种干扰将特别严重。
干扰场景6是因宏基站的发射功率过高，而对附近的HUE产生干扰。干扰场景9是位于宏小区边缘的MUE 因功率控制的影响以较大的功率发射而产生的，会对附近的HeNB产生很强的干扰。干扰场景11的这种干扰一般会较小。这是由于HUE 到HeNB 的距离较近，其发射功率较小，再加上HUE 到MeNB 之间一般都有墙体隔离，损耗较大。主要的干扰场景为家庭基站之间的干扰以及家庭基站同宏基站之间的干扰。
二、家庭基站的干扰管理策略
（一）由网络不同步引发的干扰管理
由上面分析可知，干扰场景1、干扰场景4、干扰场景5、干扰场景7、干扰场景10、干扰场景12 等是由于TD-LTE网络的不同步造成的。对于HeNB 之间以及HeNB 与宏基站之间的同步，有3 种解决方案：①GPS 同步：配置GPS 接收机，通过接收GPS 卫星提供的时间源而获取标准时间信号。②基于IEEE1588 协议的网络同步。③空口同步：在不引入其它同步信号源的情况下，依靠HeNB 设备自身的检测功能接收邻小区下行信号调整同步。
（二）家庭基站之间及家庭基站与宏基站之间的干扰管理
由上面的分析可知干扰场景2、干扰场景3、干扰场景6、干扰场景8、干扰场景9是LTE网络中主要的干扰。其中干扰场景2、干扰场景3可归为家庭基站间的干扰，干扰场景6、干扰场景8、干扰场景9为家庭基站与宏基站之间的干扰属于异构网络的小区间干扰，后面3个场景的干扰管理是本文要研究的重点。家庭基站之间的干扰可以采用基于半静态软频率复用的HeNB与HeNB之间的干扰协调，这种方法类似于宏蜂窝采用的软频率复用（SFR）等干扰协调策略，并假设HeNB能够测量必要的用于干扰抑制的信息，如位置信息、参考信道接收功率和小区重选择信息等[5-6]。另外还有基于HeNB的已知相邻宏蜂窝和微蜂窝的资源块优先调度信息及RSRP（参考信号接收功率）信息的干扰协调方法。对异构网络的小区间干扰，在最新的3GPP R10中开发了eICIC技术来处理。
三、家庭基站控制信道的干扰协调
目前，大多数的干扰协调技术都是针对数据信道，但是控制信道的干扰控制也非常重要。如果用户无法正确接收控制信道，单方面的提高SINR对于提高系统性能也是没有意义。因此，对数据信道进行干扰控制是非常必要的。
（一）基于部分频率复用和子频段干扰估计的HeNBMacroeNB控制信道干扰协调
在这种方法中，限制家庭基站只使用整个频段的一部分。通过一些调度策略在部分频段上可以避免家庭基站对宏基站的干扰。这种思想可以解决一部分控制信道的干扰问题。但是对于PDCCH来说，由于它分布在整个频段，使用这种方法后仍然会受到干扰，因为在部分频段上，宏基站仍然受到了来自家庭基站较强的干扰。
这个问题可以通过基于每个子频段的干扰估计来解决。通过使用基于每个子频段的干扰估计，可以将此干扰的影响限制在这一个子频段上而不是整个频段上。当估计到PDCCH在某个子频段传输收到较强干扰时，此时调整PDCCH的CCE聚合程度，采用足够大的CCE聚合来保证PDCCH的正确传输。
（二）基于频率分割的HeNB-HeNB的控制信道干扰协调
当家庭基站相隔较近时，控制信道（如PDCCH、PHICH、PCFICH、PBCH、P/S- SCH）的传输容易受到干扰。一种解决方法就是分割LTE的频段并让相互干扰的家庭基站分别在不同的频域上独立传输各自的控制信息。例如，如果LTE载波带宽是20M，可以将整个频段分为两个10M的子频段，两个相互干扰的家庭基站可以分别在这两个10M的子频段上传输控制信息。
四、家庭基站干扰管理技术
随着3GPP R8版本的冻结，家庭基站的标准化工作取得了极大的进展，这也使得家庭基站在国际上获得了越来越多主流运营商的关注和认可。尽管很多研究机构对家庭基站干扰管理做了大量工作，但是仍有许多相关问题亟待解决。例如对于CSG的家庭基站，处在其覆盖范围内的宏基站用户由于不能接入到家庭基站，会受到其严重的下行干扰，这是诸多干扰中最严重的，在3GPP LTE R9中对于这个问题的解决方案主要利用的功控，然而并不能很好解决干扰问题。
在R10中，基于载波聚合的场景中，很多研究机构引入了跨载波调度的方式来避免控制信道的干扰，提出了自动载波选择方案来避免数据信道的干扰，这些方案都需要宏基站与家庭基站之间的大量的交互。然而家庭基站同宏基站之间没有X2接口，也未有其他空口来支持它们之间的交互。在基于非载波聚合的场景中，3GPP支持TDM的方法来控制干扰，然而这种给家庭基站和宏基站分配正交资源的方法虽然能有效避免干扰但是却缺乏效率。
总结
家庭基站技术作为提高家庭覆盖率的关键技术之一，特别需要与未来无线技术的结合，在这种结合过程中产生的干扰管理问题将是一个具有广泛前景的研究方向。在将来的研究中，宏基站同家庭基站之间、家庭基站之间的信息交互方式，CSG（封闭用户组）家庭基站对邻居宏基站用户的干扰，如何协调家庭基站与宏基站之间、家庭基站之间交互调度与资源分配信息进行干扰控制等都将是研究的热点。
参考文献：
[1]TD_LTE中家庭基站的干扰管理_柴玉辉
[2]LTE_A家庭基站干扰协调方案的研究_王伟平
[3]LTE中家庭基站的干扰协调_牟勤
论文作者:袁小柱
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：干扰论文; 基站论文; 家庭论文; 场景论文; 宏基论文; 频段论文; 信道论文; 《基层建设》2017年第8期论文;