LTE移频组网方案研究

岳磊 李丽智 陈建玲 全芬

【摘 要】移频组网场景中，小区间干扰控制是影响网络性能的关键因素。首先对移频组网方案及其对网络干扰的影响进行了深入分析，随后给出了移频组网场景下抑制同频干扰的组网原则与优化方法，为后续的移频组网场景提供了借鉴，为中国移动LTE三期网络建设的F频段组网方案提供了参考。

【关键词】移频组网 子载波 正交 PCI规划 干扰抑制

中图分类号：TN929.53 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）09-0049-07

1 引言

LTE支持1.4 MHz、3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz以及20 MHz六种灵活带宽，考虑到用户速率感知与频率调度增益，在频率资源允许情况下应尽量选择大带宽。

不同小区间可以采用同频、异频和移频三种组网方式：

同频组网时，所有小区使用相同的频率资源和带宽，频谱利用效率最高，但网络同频干扰较大，对小区性能特别是小区边缘的性能影响较大，主要依靠ICIC、IRC、BF算法进行干扰抑制。特别是小区之间RS位置相同造成的RS之间的干扰对网络性能影响较大，需要通过网络PCI规划、控制小区覆盖进行控制优化。

异频组网时，不同小区使用多个互不交叠的频率进行复用组网，相邻小区使用不同频点。由于频点间错开，小区间干扰较少，网络性能较好但是频谱利用效率较低，频率资源消耗大。

移频组网时，通过移频使得不同小区间使用的频率存在部分重叠，能够兼顾网络性能和频谱利用效率，同时其组网方式比较灵活，能够适应25 MHz、30 MHz、50 MHz等带宽场景，使得运营商能够更充分地利用分配的频率资源。

移频组网方案中，小区间频率重叠部分的干扰控制，特别是小区间子载波的正交控制以及参考信号RS之间的干扰抑制是影响网络性能的关键，需要进行深入分析。

目前中国移动TD-LTE网络主要使用20 MHz带宽同频组网方式，在LTE三期网络建设中，F频段新设备的支持频率范围由原来的1880—1900 MHz调整到1885—1905 MHz，整个频率范围由20 MHz扩展到25 MHz，采用哪种频率组网方案需要进行深入分析。

2 LTE移频组网关键技术细节研究

2.1 TD-LTE工作频段

工信部颁布给中国移动的TD-LTE可用频段为1880—1900 MHz、2320—2370 MHz和2575—2635 MHz共130 MHz。如表1所示，根据3GPP规范[1]，这些频率资源分布位于Band 38、39、40、41。

2.2 可用带宽

频域上可用的所有资源称之为系统带宽，下行系统带宽用NULRB表示，上行系统带宽用NDLRB表示，其单位是RB（Resource Block，资源块）。每个RB包含12个子载波。

6种可用带宽的可用RB数如表2所示：

2.3 中心频点位置与频率计算

LTE载波频率位置的最小调整单位称为信道栅格[2]，其大小为100 kHz，载波中心频率之间的间隔必须是100 kHz的整数倍。

绝对频点与频点号的对应关系如公式（1）所示：

FDL=FDL_low+0.1（NDL–Noffs-DL） （1）

LTE频点编号与频率范围如表3所示：

2.4 直流子载波在频域资源中的位置

如图1所示，LTE频域上的基本单位为一个子载波（subcarrier），上行和下行的子载波间距均为15 kHz，下行频率中央存在一个未使用的直流子载波（DC-subcarrier）[3]，上行载波中心频率上并不存在直流子载波。

由于下行直流子载波的存在，下行资源映射时将跳过这个子载波，在移频组网方案中，对小区间的RS参考信号干扰会产生直接影响。

2.5 时频资源映射

资源网格上的每个元素称之为一个RE（Resource Element，资源要素），并且通过（k， l）唯一指定，其中k=0，…，N*RB/NRBSC-1（对应频域上的每个子载波的索引）且l=0，…，N*symb-1（对应slot内的每个符号的索引）。其中N*RB表示系统带宽，NRBSC表示每个RB包含的子载波数，目前配置下固定为12。

天线端口P上索引为（k， l）的RE对应的值使用a（p）k，l表示。如果不会引起误解，或是没有指定特定的天线端口，则P可以省略，即可以使用ak，l表示。

LTE时频资源映射关系如图2所示：

2.6 参考信号RS间干扰

PCI（Physical Cell ID，物理小区标识）是TD-LTE系统中小区的标识，RS参考信号的位置与PCI直接存在映射关系。

相同PCI的小区，其RS序列一致且位置相同，在同频情况下，RS之间会产生干扰。

不同PCI的小区，在同频的情况下，如果单天线端口两个小区PCI模6相等或双天线端口两个小区PCI模3相等，则两个小区之间的RS位置是相同的，RS之间同样会产生严重的干扰，导致SINR急剧下降。

PCI规划要结合频率、RS位置、小区关系统一考虑来降低干扰，若PCI规划不合理，会导致全网SINR水平降低，进而严重影响LTE的整体网络质量。

在移频组网场景下，小区间的频率部分重合，RS之间的干扰模式是影响移频组网性能的关键因素。

3 移频组网时频资源分析

移频组网场景下，小区间子载波的正交性以及小区间频率重合部分的RS参考信号之间的干扰是影响移频组网性能的关键。

对F频段（1880—1900 MHz）20 MHz带宽组网、移频5 MHz组网、双天线端口场景下的时频资源与干扰性能进行研究，情况如下：

频点1，中心频率1890 MHz（F1=38350），带宽20 MHz，频率范围1880—1900 MHz；

频点2，中心频率1895 MHz（F2=38400），带宽20 MHz，频率范围1885—1905 MHz。

为了方便描述，将中心频点设置为1890 MHz

（F1=38350）的小区称为CELL1，将中心频点设置为1895 MHz（F2=38400）的小区称为CELL2。

频率方案如图3所示，红色表示下行中心直流DC载波，两小区频率交叠15 MHz。中心直流载波将两小区频率交叠区域划分为ABC三个部分，其中B区域位于两个移频频点中心直流子载波之间的频率重叠区域，A、C区域为移频频点中心直流子载波之外的频率重叠区域。

受DC载波占用位置影响，根据2.5所示的LTE时频资源映射关系，ABC三个5 MHz区域的频域资源对应情况如下：

（1）A区域1895—1900 MHz，频域资源对应关系如表4所示。

子载波正交性：A区域CELL1和CELL2之间子载波互不正交，存在5 kHz频率偏移。

RS间干扰：

当CELL1和CELL2 PCI Mod 3相等时，每个RS有10 kHz区域完全重合，会带来Mod 3干扰；

当CELL1和CELL2 PCI Mod 3不等时，RS间仍有可能出现5 kHz的干扰。

（2）B区域1890—1895MHz，频域资源对应关系如表5所示。

子载波正交性：B区域CELL1和CELL2之间子载波互不正交，存在5 kHz频率偏移。

RS间干扰：

当CELL1和CELL2 PCI Mod 3相等时，每个RS有5 kHz区域完全重合；

当CELL2 PCI Mod 3比CELL1 PCI Mod 3大1时，每个RS有10 kHz区域完全重合，此时Mod 3干扰最严重，但干扰强度低于CELL1之间Mod 3干扰的强度。

其余情况没有Mod 3干扰。

（3）C区域1885—1890 MHz，频域资源对应关系如表6所示。

C区域的载波正交性以及RS间干扰特性与A区域保持一致。

ABC区域RS间干扰带宽如表7所示：

4 移频组网对网络性能的影响分析

（1）移频小区间子载波在频域可能无法完全正交

子载波间的正交对LTE性能至关重要，由以上移频组网时频资源分析可见，由于载波中心频率间隔与子载波带宽15 kHz不存在整数倍关系，不同中心频点的小区间子载波有可能不能完全正交，有可能引起网内干扰抬升而导致网络质量下降，如图4所示。

当移频频点中心频率间隔是15 kHz的整数倍时，能够使位于两个移频频点中心直流子载波之间的频率重叠区域B区域的子载波对齐。

（2）A、C区域存在时，移频小区间RS参考信号干扰无法通过PCI规划控制

如图5所示，当频率重叠区域与中心直流子载波存在交叠时，即移频频点中心直流子载波之外的频率重叠区域A、C区域存在时，由于子载波的编号跳过中心直流子载波的影响，导致RS参考信号的映射在A、C和B区域之间存在差异，无法通过PCI规划避免邻小区之间的RS参考信号干扰。

假设CELL1为移频小区中带宽较大且中心频率较低的小区，F1、F2为CELL1、CELL2小区的中心频点，BW1、BW2为CELL1、CELL2小区的带宽，BW为移频组网总可用带宽。

当同时满足：

F2≥F1+BW1且BW≥BW1+BW2/2 （2）

移频频点中心直流子载波不会影响到移频小区间的频率重叠区域，即A、C区域不存在。此时可通过PCI的规划抑制相邻小区间的RS参考信号干扰。

对于运营商来说，某个频段的可用带宽BW是固定的，如果移频组网小区间采用相同带宽，即BW1=BW2=BWcell时，为了保证能够通过PCI优化控制相邻小区间干扰，则最大允许的小区带宽BWcell≤。

5 结论与建议

由以上分析可见，移频组网场景下，子载波间的正交控制和RS参考信号间的干扰抑制是移频组网性能的关键因素，移频组网方案满足以下原则时，可保证移频小区间子载波正交且能够通过PCI优化控制邻小区参考信号RS间干扰：

原则一：移频频点中心频率间隔应控制为15 kHz的整数倍，以保证移频载波之间的子载波正交性；

原则二：应避免移频载波的中心直流子载波与移频重叠频率部分存在交叠，即应满足：F2≥F1+BW1且BW≥BW1+BW2/2。

6 实践验证与效果分析

6.1 现网组网方案理论分析

目前中国移动TD-LTE网络主要使用20 MHz带宽同频组网方式，在LTE三期网络建设中，F频段新设备的支持频率范围由原来的1880—1900 MHz调整到1885—1905 MHz，整个频率范围由20 MHz扩展到25 MHz。

如果LTE三期设备按1885—1905 MHz部署，则将与原有的1880—1900 MHz设备形成移频组网场景，为最大程度满足用户速率感知，仍限定采用20 MHz组网，移频小区使用相同的20MHz带宽，根据移频组网原则分析如下：

原有F频段小区中心频点1890 MHz（频点号38350），

三期F频段小区中心频点1895 MHz（频点号38400），中心频点间隔5 MHz，频率间隔不是15 kHz整数倍，不满足原则一，两小区之间子载波不正交。但可通过中心频点频率微调使得两小区子载波正交，如三期F频段小区使用38401（1895.1 MHz）频点时可满足正交条件。

在25 MHz移频组网带宽下，移频载波的中心直流子载波与移频重叠频率部分交叠的单小区最大允许带宽需满足：BWcell≤=16.6 MHz，考虑的规范带宽则为15 MHz，无法满足20 MHz的组网要求。

因此25 MHz移频组网方案虽然可以通过载波中心频点微调实现子载波间正交，但在20 MHz组网时频率交叠部分会受到中心直流子载波影响，参考信号RS间的干扰无法通过PCI规划进行抑制，不建议采用这种方式组网。

由于移频组网条件无法满足，最终选择了将已有F频段频率整体搬移到1885—1905 MHz，采用同频组网方案，1880—1885 MHz用于TD-SCDMA。

6.2 实施效果

F频段整体搬移到1885—1905 MHz前，某市共有980个三期F频段小区（频点号38400）与周边已有F频段小区（频点号38350）形成移频组网场景，在所有F频段小区整体移频到1885—1905 MHz后，对比移频前后该部分小区上行PRB干扰电平均值变化情况如图6所示：

调整前F频段平均干扰电平为-114.7 dBm；形成移频组网后，中心频点38400的小区与中心频点38350小区之间频率间隔不满足15 kHz整数倍要求，导致小区间子载频不正交，同时受参考信号干扰提升影响，移频后平均上行干扰电平抬升到-110 dBm；整体频率搬移后平均上行干扰电平下降到平均为-116.53 dBm，干扰性明显改善，达到预期效果。

7 结束语

本文对影响移频组网性能的各个技术细节进行了研究，得出了子载波间的正交控制和RS参考信号间的干扰抑制是移频组网性能的关键因素结论，给出了移频组网场景下抑制干扰的组网原则与优化方法，利用分析结论指导了F频段组网方案的建设，在实施过程中结合现网出现的移频频组网情况对分析结论进行了验证，调整后显著降低了网络干扰水平。分析结论为后续的移频组网场景提供了很好的借鉴作用。

参考文献：

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