随着移动互联网的迅猛发展和智能终端的大量普及,移动数据业务量呈现爆炸式增长趋势。同时,移动网络流量分布表现出极为严重的时空不均衡性,忙时忙区承载了全网主要的数据流量。传统的技术手段在解决以上需求时表现乏力,在诸多背景下,一种新的组网形态“异构网”逐渐受到了关注。异构网通过空间复用提高单位区域内的频谱效率,获得更大的网络容量。
异构网络是指由不同类型的基站节点所组成的网络,每种节点具有不同的特性。LTE异构网则是指在传统的宏基站覆盖基础上,再部署LPN(Low Power Node,低功率节点)的混合组网方式。与传统的不同频率分层组网不同,这些LPN节点与宏基站占用相同的频率及载波带宽。
目前对LTE异构网定义的低功率节点包括:
1)RRH(Remote Radio Head,射频拉远头):指通过有线连接到BBU的射频拉远单元,即常说的RRU,发射功率一般为46 dBm,主要用于城区的局部深度覆盖,室内外热点覆盖。
2)Pico eNB:指通过有线连接到核心网,相对于RRH更小的低功率基站,发射功率一般为23~30dBm,主要用于办公室、咖啡厅等相对较封闭的中小型室内场景。
3)HeNB(Home evolved Node B,家庭演进基站):指通过家庭宽带连接到核心网的一种低功率基站,发射功率一般小于23dBm,在2G和3G中被称为Femtocell,一般部署在家庭或小型企业,并由用户自行部署。
4)Relay nodes:指通过无线连接到施主基站的一种低功率基站,发射功率一般为30dBm。(www.daowen.com)
异构网通过LPN的部署,可大大增加网络容量,减少宏基站负荷,提高小区边缘速率和平均吞吐量,有效吸收热点地区话务,解决网络话务不均衡特性等问题。
LTE系统在物理层采用了OFDM接入技术,较好地避免了小区内部干扰。因此,LTE同/异构网络中系统干扰管理技术的研究主要集中在小区间干扰控制的问题上。小区间的干扰协调技术可通过时域、频域或空域实现。而对于频率复用方法,如何在蜂窝网络中合理复用频率资源,对于降低小区间的同频干扰至关重要。目前LTE系统中基于频率复用的干扰协调技术分为静态频率复用方法和动态频率复用方法两大类。静态频率复用方法复杂度低,网络信令开销少,在工程中容易实现。动态频率复用方法可以根据干扰大小、网络负载大小、网络覆盖范围大小以及用户对速率的要求等条件动态修改频率复用的方法。相对于静态频率复用方法,动态频率复用方法可以有效提高系统性能,同时频谱利用率也比静态频率复用方法高,但是动态频率复用方法通常需要增加开销以及额外的协议支持,网络会变得复杂,对基站和终端的处理能力有较高的要求。
静态频率复用方法从蜂窝通信网建立之初就在使用,一直在不断地发展。该方法一般使用频率复用因子的参数来评价。频率复用因子的定义是网络中相同频率可以使用的比例。频率复用因子越大代表频率利用效率越低,反之频率复用因子越小代表频谱利用效率越高。
动态频率复用方法通常是在小区内灵活配置频率资源来实现干扰抑制。通过基站与基站之间的负载情况、干扰情况、用户服务质量需求等参数的交互来动态地调整频率资源。其中,软频率复用是受到广泛关注的方法之一,该方法把用户划分为小区中心用户和小区边缘用户,同时将可以使用的频带也分成两类,一类给小区中心用户使用,另外一类给小区边缘用户使用,而且中心频带和边缘频带可以动态地调整,从而实现了系统性能和频率利用率之间的平衡。
随着对LTE系统中小区间干扰问题的深入研究,仅仅依靠单个小区中的基站来解决小区间的干扰变得越来越困难。多小区协作技术可以通过多个小区的基站联合处理信号,从而有效降低小区间干扰。多小区协作处理分为上行多小区协作处理和下行多小区协作处理。受制于终端处理能力,目前多小区协作联合发送的研究重点在网络侧,也就是下行多小区协作处理。多小区协作网络中的终端用户可以接收到来自多个基站的信号,将原来属于相互干扰的多个小区间干扰信号对同一用户终端做数据传输,很好地解决了小区间干扰问题,从而提升了系统性能。然而,多小区协作处理需要进行大量的协作信令交互,以及数据资源的共享,这些都给多小区协作处理技术带来了挑战。所以,异构网中干扰协调、CoMP、动态小区开关和增强接收机等解决小区间干扰的技术问题应得到重点关注。
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