助力LTE组网，提升用户感受——eICIC在LTE组网中的应用

目前全球已有93个国家的285个运营商部署了LTE网络，且有49个网络已经商用。在LTE组网的过程中，各种技术都经历了从理论到实践的论证，其中包括降低小区间干扰的重要技术ICIC （Inter-Cell Interference Coordination）。

　　随着网络的不断部署和技术的不断创新，面向新组网形态的抗干扰技术也应运而生。针对LTE-Advanced所出现的新的异构网络拓扑，eICIC （enhanced ICIC）被提出并得以深入研究。本文就小区间干扰协调技术的必要性、原理和发展进行探讨和分析。

LTE组网中的问题
LTE的同频干扰问题

　　LTE所采用的OFDMA本质上是一种正交频分复用（OFDM）加时分多址（TDMA）的技术，对于同一个小区内的不同用户，可以通过时间和子载波的不同来加以区分。为了达到最高的频谱效率，LTE通常采用同频组网方式，即每个相邻小区都采用相同的载波。此时，相邻小区的不同用户，特别是处于小区边缘的用户，存在概率在同一时间收到两个或多个小区的相同频率信号。当来自各小区的同频信号较强时，该用户就会受到严重干扰，影响通信质量（见图1）。
 
ICIC的引入和应用

　　为了解决小区间的同频干扰，3GPP在R8阶段引入ICIC技术。

　　ICIC的主要思想是将每个小区分为中心区域（Cell Center）和边缘区域（Cell Edge），根据用户所处的位置，分别分配不同的子载波。这样，从理论上消除两个相邻小区边缘区域使用相同频率的可能，从而降低两个小区之间干扰的可能。

　　ICIC的技术有几种分类：按照调度周期来分，可以分为静态、半静态和动态；按照调度方式来分，可以分为部分频率复用、软频率复用和全频率复用等。

　　通常认为半静态的软频率复用方式，可以在较低系统复杂度的情况下，最大限度提升频谱效率。图2所示为软频率复用的ICIC方式，相邻小区边缘采用不同的子载波，中心区域可复用子载波，但进行功率控制，以免影响小区边缘和相邻小区。
 
组网形态的发展

　　随着LTE网络规模的不断扩大，技术、设备的不断发展，新的组网形态也随之产生，ICIC技术本身也有新的增强。

　　LTE网络面向的是高速率高流量的用户群，传统的宏站覆盖方式在容量上会随着用户的数量增多以及带宽需求增大而逐渐捉襟见肘。特别是一些热点地区，简单的宏覆盖无法满足用户流量需求，而且这种同构覆盖方式难免会出现盲区，这些都会影响用户的体验。

　　在引入了Pico、 Femto、Relay等新的概念后，组网的形态可以更加灵活，并解决上述问题。这种组网模式在R10中被引申为异构网（Heterogeneous Network, 简称Het-Net），主要是指在宏覆盖小区中放置低功率节点（Lower Power Node，LPN），如RRU/RRH、Pico eNodeB、Home eNodeB、Relay Node等（见图3）。

　　

网络建设从宏覆盖开始，以扩大覆盖范围为目的，然后逐渐加入LPN设备，以提高网络容量、消除盲点、完善室内覆盖并提升用户体验。

    同时，为了进一步提升Pico基站的覆盖及吸收用户和话务量的能力，研究人员还提出了小区范围扩展（Cell Range Expansion, CRE）的概念。这种方式允许用户在接收信号功率比较低的情况下接入小区，从而扩大了异构网中Pico的覆盖范围，并使Pico基站更多地分担网络负荷。

eICIC技术的引入
eICIC的必要性

　　相比于其他制式的网络，采用异构网形态组网的LTE面临着更大的挑战。因为LTE要求采用同频组网，LPN的引入意味着更多同频干扰小区的介入，特别是存在更多与宏覆盖交叠的覆盖区域。另一方面，CRE可以使用户在较低接收功率的情况下接入小区，也就意味着信号功率较低，而下行干扰的进一步增强使得信噪比SINR也更低，而且不止是业务信道，连控制信道也会受到更多的影响。

　　根据研究分析，干扰场景主要有两种：Macro-Pico场景和Macro-Femto场景。

• Macro-Pico场景
  　
    　对于在Macro基站覆盖区域内连接到Pico基站的用户而言，容易形成Macro基站干扰Pico基站，使得该用户通信质量下降。特别是当采用CRE方式，即该用户本身就以较低接收功率门限接入Pico基站（通常处于Pico区域边缘）时，Macro基站对其干扰会很明显。
  
• Macro-Femto场景
  
  　　由于Femto基站属于封闭用户组（Closed Subscriber Group, CSG），其他用户无法切换接入Femto基站。而接入Macro基站的用户进入Femto区域内时，Femto基站就会对该用户形成较强的干扰。
  
  　　为了降低异构网中的同频干扰，真正体现异构网带来的网络容量和用户体验提升的效果，在R10/LTE-A阶段引入了eICIC的技术。

eICIC的原理

　　ICIC的原理是通过频率划分的方式，将相邻小区交叠的部分分成不同的频段，从而降低小区间的干扰，这种方式在异构网中显然已经不再适用。eICIC又加入了对时间维度的重新定义，使得不同小区的信号时域上针对某些用户是正交的。而且，相比ICIC技术，eICIC也不再只是针对业务信道，也能降低不同小区控制信道间的干扰。换句话说，ICIC是在频域和功率控制的方式对业务信道的小区间干扰进行协调，而eICIC通过时域和频域以及功率控制的方式，对业务和控制信道的小区间干扰进行协调。R10的eICIC（只针对非载波聚合情况，以后的版本会考虑载波聚合的情况）将会完全兼容R8/9的ICIC技术。

　　eICIC在时域中引入了几乎空白子帧（Almost Blank Subframe, ABS）的概念，来实现时域协调，降低干扰。ABS只包含一些必要信号，比如PSS/SSS、PBCH、CRS、Paging、SIB1等（用来兼容R8/9的UE），且功率很低。eICIC通过在干扰小区中配置ABS子帧，而被干扰小区则使用这些ABS子帧，为原来在小区中受较强干扰的用户提供业务，从而实现了小区间干扰的协调。

　　针对Het-Net中两种主要的干扰场景，图4给出了ABS配置方式的解决方案。上图中，为了避免对接入Pico基站的UE2产生强干扰，Macro基站将相应的子帧配置成ABS子帧，而Pico基站则在这些子帧上为UE2提供服务。下图中，为了避免对接入Macro基站的UE2产生强干扰，Femto基站将相应的子帧配置成ABS子帧，而Macro基站则在这些子帧上为UE2提供服务。

　　

ABS的配置是通过X2口或者OAM进行传递的，通常来说，Pico基站可以通过X2口来传递配置，而Femto基站作为CSG，是通过用户OAM人工配置的。
eICIC的意义

　　Het-Net是目前各个运营商所积极推动并部署的网络方式，将会成为未来网络建设的趋势。但是，如果无法解决Het-Net中的同频干扰问题，将无法体现Het-Net的优越性，甚至可能产生反效果。经过研究分析和仿真，eICIC可以有效地解决Het-Net引入的新的同频干扰场景问题，使得Het-Net真正达到预期的目标。如图5所示，在使用了Het-Net组网，特别是结合CRE和eICIC之后，网络的小区边缘覆盖和网络内的用户体验都有明显的提升。

　　

不仅如此，eICIC技术也为多载波、载波聚合、异步网、同网多种时隙配置等技术提供了更多可选的方案，特别是如何用多载波组网，更大程度发挥运营商频段优势，保护投资，提高收入有着重要的意义。

　　技术总是陪伴着需求，为解决问题而出现。ICIC和eICIC也是这样随着需求和问题的变化而不断地发展。相信ICIC和eICIC的发展将会为LTE网络创造出更大的价值，给用户带来更好的体验。