小區(qū)間干擾抑制技術(shù)在港口LTE上的應(yīng)用

顧明

【摘要】 移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)移動(dòng)通信的內(nèi)容和質(zhì)量的高要求促使LTE技術(shù)誕生并快速推廣。眾多港口企業(yè)為解決港口內(nèi)無(wú)線信號(hào)覆蓋問(wèn)題，將LTE技術(shù)引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)小區(qū)間的干擾抑制成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】 港口LTE 干擾隨機(jī)化 干擾消除 干擾協(xié)調(diào)

為適應(yīng)全球無(wú)線通信呈現(xiàn)出的移動(dòng)化、寬帶化和IP化的趨勢(shì)，LTE技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。LTE的目標(biāo)是獲得更高的傳輸速率，更低的時(shí)延，改進(jìn)的系統(tǒng)容量和覆蓋范圍，及較低的成本。LTE技術(shù)的誕生引發(fā)了一系列新需求的涌現(xiàn)，港口企業(yè)期望LTE承載港口TOS等大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，對(duì)堆場(chǎng)生產(chǎn)各作業(yè)環(huán)節(jié)（收箱、提箱、場(chǎng)地、設(shè)備、人員等）進(jìn)行全面管理，實(shí)現(xiàn)安全、有機(jī)、高效運(yùn)作，信息及時(shí)準(zhǔn)確地交換，減少任務(wù)傳達(dá)的層次，縮短信息傳遞的時(shí)間，減小差錯(cuò)率。LTE系統(tǒng)投入使用后，系統(tǒng)覆蓋區(qū)域會(huì)形成多個(gè)通信小區(qū)，由于LTE是采用正交頻分多址（OFDMA） 的接入方式，小區(qū)內(nèi)用戶的信息承載在相互正交的不同載波上，因此干擾來(lái)自其他小區(qū)，小區(qū)間的干擾抑制成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

一、 LTE小區(qū)間干擾產(chǎn)生原因

LTE系統(tǒng)上行采用基于0FDM傳輸技術(shù)的單載波頻分多址（SC-FDMA）的接入方式。下行采用 OFDMA的接入方式。0FDMA的接入方式與碼分多址（CDMA）不同，無(wú)法通過(guò)擴(kuò)頻方式消除小區(qū)間的干擾，LTE系統(tǒng)又對(duì)頻譜效率有很高的要求，也不能通過(guò)使用較高復(fù)用系數(shù)的傳統(tǒng)的頻率復(fù)用方法來(lái)減弱干擾。LTE特有的OFDMA接入方式，使本小區(qū)內(nèi)的用戶信息承載在相互正交的不同載波上，因此所有的干擾來(lái)自于其他小區(qū)。對(duì)于小區(qū)中心的用戶來(lái)說(shuō)，其本身離基站的距離就比較近，而外小區(qū)的干擾信號(hào)距離又較遠(yuǎn)，則其信干噪比相對(duì)較大，但是對(duì)于小區(qū)邊緣的用戶，由于相鄰小區(qū)占用同樣載波資源的用戶對(duì)其干擾比較大，加之本身距離基站較遠(yuǎn)，其信干噪比相對(duì)就較小，導(dǎo)致雖然小區(qū)整體的吞吐量較高，但是小區(qū)邊緣的用戶服務(wù)質(zhì)量較差，吞吐量較低。因此小區(qū)間干擾抑制技術(shù)非常重要。

二、小區(qū)間的干擾抑制技術(shù)

2.1 干擾隨機(jī)化

0FDMA的接入方式，來(lái)自外小區(qū)的干擾數(shù)目有限，但干擾強(qiáng)度較大，干擾源的變化也比較快，采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)對(duì)干擾進(jìn)行估計(jì)就成為一種比較簡(jiǎn)單可行的方法。干擾隨機(jī)化不能降低干擾的能量，但能通過(guò)給干擾信號(hào)加擾的方式將干擾隨機(jī)化為“白噪聲”，從而抑制小區(qū)間干擾。干擾隨機(jī)化的方法主要包括小區(qū)專屬加擾和小區(qū)專屬交織。小區(qū)專屬加擾即是在信道編碼后對(duì)干擾信號(hào)隨機(jī)加擾，小區(qū)專屬交織即是在信道編碼后，對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行不同方式的交織。對(duì)于干擾的隨機(jī)化而言，小區(qū)專屬交織和小區(qū)專屬加擾可以達(dá)到相同的系統(tǒng)性能。

2.2 干擾刪除

干擾刪除可以將干擾小區(qū)的信號(hào)解調(diào)、解碼，然后將來(lái)自該小區(qū)的干擾重構(gòu)、刪除。小區(qū)間干擾刪除的實(shí)現(xiàn)可以利用在接收端的多天線空間抑制方法來(lái)進(jìn)行干擾刪除。如采用交織多址（IDMA）刪除小區(qū)間的干擾，IDMA可以通過(guò)偽隨機(jī)交織器產(chǎn)生不同的交織圖案，并分配給不同的小區(qū)，接收機(jī)采用不同的交織圖案解交織，即可將目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)分別解出，然后在總的接收信號(hào)中減去干擾信號(hào)，進(jìn)而有效地提高接收信號(hào)的信噪比。

2.3 干擾協(xié)調(diào)/避免

干擾協(xié)調(diào)/避免的核心思想是通過(guò)小區(qū)間的協(xié)調(diào)對(duì)一個(gè)小區(qū)的可用資源進(jìn)行某種限制，以減少本小區(qū)對(duì)相鄰小區(qū)的干擾，提高相鄰小區(qū)在這些資源上的信噪比以及小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率和覆蓋。每個(gè)小區(qū)中的子載波被分為兩組，主子載波與輔子載波。主子載波可以在全部小區(qū)范圍內(nèi)使用，而輔子載波只可以使用在小區(qū)的中心區(qū)域。這樣對(duì)于子載波的分配方式可以使得相鄰小區(qū)邊界使用的子載波均相互正交，使用相同頻率子載波的用戶距離足夠遠(yuǎn)，從而有效地避免或減小相鄰小區(qū)在邊緣的用戶的同頻干擾。

2.4 幾種干擾抑制技術(shù)的比較

干擾隨機(jī)化繼續(xù)沿用CDMA系統(tǒng)成熟的加擾技術(shù)，比較簡(jiǎn)單可行，但面對(duì)的問(wèn)題是將干擾視為白噪聲處理，可能會(huì)造成由于統(tǒng)計(jì)特性的不同而帶來(lái)的測(cè)量誤差。干擾刪除技術(shù)可以顯著改善小區(qū)邊緣的系統(tǒng)性能，獲得較高的頻譜效率，但是對(duì)于帶寬較小的業(yè)務(wù)則不太適用，在OFDMA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)也比較復(fù)雜，后續(xù)對(duì)它的研究不多。干擾協(xié)調(diào)/避免則是目前研究的一項(xiàng)熱門技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以應(yīng)用于各種帶寬的業(yè)務(wù).并且對(duì)于干擾抑制有很好的效果，適合于OFDMA 這種特定的接入方式，但是在提高小區(qū)邊緣用戶性能的同時(shí)帶來(lái)了小區(qū)整體吞吐量的損失。3種小區(qū)間的干擾抑制方法可以相互結(jié)合相互補(bǔ)充，以獲得更高的系統(tǒng)增益。

三、結(jié)語(yǔ)

干擾隨機(jī)化，干擾刪除和干擾協(xié)調(diào)/避免作為有效的小區(qū)間干擾抑制技術(shù)，將會(huì)大大提高LTE系統(tǒng)的性能，特別是提高小區(qū)邊緣用戶的性能。LTE技術(shù)可幫助港口無(wú)線網(wǎng)真正實(shí)現(xiàn)專業(yè)集群、視頻監(jiān)控、TOS數(shù)據(jù)回傳、GIS定位等業(yè)務(wù)成網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)碼頭監(jiān)控全場(chǎng)景覆蓋和主動(dòng)預(yù)警。該網(wǎng)絡(luò)還可以更進(jìn)一步加載寬帶集群業(yè)務(wù)，支持語(yǔ)音，數(shù)據(jù)，圖像，視頻業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)可視化調(diào)度，提高港口調(diào)度效率，并保障港口碼頭作業(yè)數(shù)據(jù)、圖像、視頻等實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)控，同時(shí)避免多網(wǎng)絡(luò)切換的復(fù)雜操作。這將大大提高了包括裝船、卸船、集港、倒箱、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)的調(diào)度效率，降低運(yùn)營(yíng)和管理成本，大幅提升港口的綜合服務(wù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。