TD-LTE频率组网解决方案

TD-LTE作为TD-SCDMA的后续演进技术，已经获得全球大量运营商、设备商的支持。在TD-LTE的组网研究中，一个非常重要的研究课题是TD-LTE频率组网技术。由于TD-LTE采用OFDM技术，小区内多UE干扰可以基本上消除，网络干扰主要考虑小区间干扰。因此需要考虑如何分配带宽以及选择频率的组网策略，以降低小区间的干扰，获取更高的系统吞吐量、频谱利用率，保证小区的业务性能。

干扰对业务性能影响分析

　　干扰首先体现在对SINR（信号与干扰加噪声比）的影响，SINR不同对业务速率性能有直接影响。根据不同的无线环境质量，TD-LTE协议制定了29种编码调制方案，分别定义在特定的信噪比下，采用的编码方式和调制方式。以下行为例，在采用20MHz系统带宽、不采用MIMO的相同条件下，速率会有很大不同，当无线传输环境最好的时候（如SINR>20dB），LTE下行速率可达到几十Mbps；当无线传输环境恶劣的时候（如SINR<0dB），LTE下行速率仅达到几Mbps，不同的无线传播环境下系统性能相差最多可达几十倍。因此，提升SINR可以一定程度上提升业务速率性能。

　　假设小区覆盖半径500m，系统带宽为20MHz，接收机噪声系数Nf为9dB，终端在小区内均匀分布，且对各终端采用轮询调度算法。系统仿真结果对比见表1，可以看出干扰对网络性能的影响。

  

为了更好地降低小区间干扰，可以采用的组网策略为：

• 异频组网，即相邻小区采用不同频率，本服务小区就不会受到相邻小区的同频干扰。即使更外圈的小区采用了相同的频率，但是由于距离较远，对本小区信噪比下降的影响将局限在3dB以下，本小区性能不会受到严重影响。
  
• 同频组网，即相邻小区采用相同频率，可以引用同频小区间干扰抑制技术，通过降低小区间干扰，以提升网络性能。

TD-LTE频率组网方案

    一般来说频率组网方案有以下几种方式：

• 同频组网：所有小区采用同一频率进行组网；
  
•  异频组网：在频谱资源充足情况下，可以根据情况采用1×2异频组网，1×3异频组网等；
  
• ICIC组网：小区间干扰协调（ICIC）技术是在相邻小区之间进行协调，以避免或降低ICI。这种“协调”通过在小区边缘采用小区频率复用方法实现。为保证系统吞吐量不下降以及提高边缘用户的谱效率，上下行都采用软频率复用（SFR）或部分频率复用（FFR）的思想。  

不同组网方案性能验证

　　为了评估不同频率组网方案下的组网性能，下面通过系统仿真，得到不同频率组网方案下的组网性能，考察不同频率组网方案对系统小区平均吞吐量、边缘吞吐量的影响。

　　仿真研究一，对异频组网和同频组网下的性能进行研究。

•  仿真场景
  　 仿真条件见表2。
  
  
• 仿真结果
  　　分别对上述不同仿真场景进行仿真，在不同组网方案下，相应小区吞吐量和边缘吞吐量见表3。
  
  

  　根据仿真结果可以看出，异频组网的吞吐量高于同频组网，但是频谱效率低，说明频谱利用率低；异频组网的边缘吞吐量和边缘频谱效率高于同频组网；异频组网相对于同频组网性能更稳定，业务速率明显高出同频组网，但是占用更多带宽资源，牺牲一定的系统频谱资源利用率。
　　
    仿真研究二，对同频组网和ICIC组网下的组网性能进行研究。 

• 仿真场景
  
      同频组网以及同频组网考虑ICIC（SFR）情况。
  
• 仿真结果
  
  　　上行、下行仿真结果如图1所示。从系统级仿真结果来看，由于上行仿真时绝大多数UE的GBR（保证比特速率）都能够满足要求，故ICIC增益较小。而对于下行ICIC来说，仿真表明，在考虑了ICIC之后，小区边缘的SINR有1~2dB的提升，进而对小区吞吐量性能提升有一定贡献。
  
     
    不同频率组网方案的优缺点对比如表4所示。
  
  　

    网络的可用频率资源是一定的，如何最大化利用现有资源，提供更高性能的网络至关重要；根据如上分析，在可用带宽仅为20M的情况下，从频率利用率的角度来说20M同频组网具有较大的优势，可以采用同频组网结合干扰抑制技术，在获取高频谱利用率的同时，提升边缘速率。如果可获取更多的带宽资源，则可以采用异频组网，提供更稳定，更优质的网络性能。