1、目錄一、緒言21.1同頻干擾21.2頻率復(fù)用3二、LTE關(guān)鍵技術(shù)-ICIC62.1 概述62.2 ICIC技術(shù)產(chǎn)生背景72.3 部分頻率復(fù)用（FFR）82.3.1 FFR發(fā)展歷史82.3.2 FFR技術(shù)原理82.3.3 FFR的不足102.4 軟頻率復(fù)用（SFR）102.4.1 SFR技術(shù)原理112.4.2 SFR優(yōu)勢132.5 FFR和SFR的比較與總結(jié)14一、 緒言1.1同頻干擾同頻干擾：所謂同頻干擾即無用的信號(hào)和有用的信號(hào)使用相同的載頻，從而對(duì)需要接受有用信號(hào)的接收機(jī)產(chǎn)生的干擾。在涉及的頻率復(fù)用技術(shù)中，基本上會(huì)受到同頻干擾的影響。圖1.同頻干擾示意圖如上圖所示，頻段一共被劃分為A,B,C

2、,D,E,F,G七組。即七個(gè)小區(qū)形成一個(gè)簇，復(fù)用因子為7。而在這個(gè)簇外面有相同頻率設(shè)置的其他簇，會(huì)對(duì)這個(gè)簇內(nèi)的小區(qū)產(chǎn)生干擾，如圖紅字部分的A對(duì)用戶的同頻干擾。頻率復(fù)用技術(shù)雖然提高了頻譜效率。但當(dāng)小區(qū)不斷分裂使基站服務(wù)區(qū)不斷縮小，同頻復(fù)用系數(shù)增加時(shí)，大量的同頻干擾將取代認(rèn)為噪聲和其他干擾，成為對(duì)小區(qū)通信指標(biāo)的重要制約因數(shù)。這時(shí)系統(tǒng)將由噪聲受限環(huán)境變?yōu)楦蓴_受限環(huán)境。當(dāng)載干比C/I(即期望收到的信號(hào)電平與非期望的信號(hào)電平比)小于一定值時(shí)，就會(huì)直接影響到手機(jī)的通話質(zhì)量，嚴(yán)重則會(huì)產(chǎn)生用戶掉話或無法建立呼叫連接。同頻干擾保護(hù)比：指不同小區(qū)使用相同頻率時(shí)，另一校區(qū)對(duì)服務(wù)小區(qū)干擾，C/I>=9dB,工程

3、中一般加 3dB余量，即要求 C/I>=12dB。鄰頻干擾保護(hù)比，指不同小區(qū)使用相鄰頻率時(shí)，另一小區(qū)對(duì)服務(wù)小區(qū)干擾。C/I>=-9dB，工程中一般加 3dB余量，即要求 C/I>=-6dB。 1.2頻率復(fù)用頻率復(fù)用(Frequency Reuse)是BELL LAB于1947年提出的概念，這個(gè)概念是蜂窩移動(dòng)通信的基石。無線通信剛剛出現(xiàn)的時(shí)候采用的是大區(qū)制，也就是說一個(gè)城市只有一個(gè)基站，天線架設(shè)在很高的塔上，用很大的功率進(jìn)行發(fā)射。后來隨著用戶數(shù)量的增加，大區(qū)制出現(xiàn)了信道不夠的問題，頻率復(fù)用技術(shù)就是在這種背景下出現(xiàn)的。由于電磁波在空間傳播的衰減特性，一個(gè)頻率在一個(gè)區(qū)域使用之后，在

4、離這個(gè)區(qū)域比較遠(yuǎn)的地方功率已經(jīng)衰減了很多，干擾降低到可以接受的程度，于是這個(gè)頻率就可以再用（reuse）一次，這個(gè)就是頻率復(fù)用的概念?！邦l率復(fù)用”是中文的習(xí)慣翻譯，已經(jīng)被廣泛接受，其實(shí)應(yīng)該翻譯為“頻率再用”。與大區(qū)制相比，頻率復(fù)用技術(shù)成倍地提高了系統(tǒng)容量，后來所有的移動(dòng)通信都是基于頻率復(fù)用技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)1 。蜂窩技術(shù)的早期，頻率復(fù)用因子（頻率復(fù)用因子表示一個(gè)頻率復(fù)用簇（Reuse Cluster）當(dāng)中的頻點(diǎn)的數(shù)量。）是比較大的。頻率復(fù)用因子表示一個(gè)頻率復(fù)用簇（Reuse Cluster）當(dāng)中的頻點(diǎn)的數(shù)量。復(fù)用因子越大，表示復(fù)用距離越大。第一代移動(dòng)通信（AMPS)的復(fù)用因子為911，第二代移動(dòng)通

5、信（GSM)的復(fù)用因子為47。在CDMA技術(shù)出現(xiàn)以后，由于CDMA技術(shù)的抗干擾的特性，普遍采用了復(fù)用因子為1，也稱為普遍頻率復(fù)用（Universal Frequency Reuse）和同頻復(fù)用。同頻復(fù)用被認(rèn)為是CDMA的技術(shù)優(yōu)勢，這個(gè)觀點(diǎn)在三代移動(dòng)通信（UMTS, CDMA2000）上得到了加強(qiáng)和廣泛傳播，并以其巨大的認(rèn)知慣性延續(xù)到了后3G, 如Flarion的Flash OFDM系統(tǒng)就采用了快跳頻OFDM和同頻復(fù)用作為基本技術(shù)框架。在GSM網(wǎng)絡(luò)中頻率復(fù)用就是，使同一頻率覆蓋不同的區(qū)域（一個(gè)基站或該基站的一部分（扇形天線）所覆蓋的區(qū)域），這些使用同一頻率的區(qū)域彼此需要相隔一定的距離（稱為同頻復(fù)

6、用距離），以滿足將同頻干擾抑制到允許的指標(biāo)以內(nèi)。根據(jù)GSM體制規(guī)范的建議，通常在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中都采用4×3 頻率復(fù)用方式，即4個(gè)基站區(qū)（每個(gè)基站分為3個(gè)120°扇形小區(qū)或60°三葉草形小區(qū)），12個(gè)扇形區(qū)為一小區(qū)群，即為一簇。這12小區(qū)使用的頻率組是不一樣的，所以需將整個(gè)頻段分成12組，即對(duì)應(yīng)的復(fù)用因子為12。這種頻率復(fù)用方式由于同頻復(fù)用距離大，能夠比較可靠地滿足GSM體制對(duì)同頻干擾保護(hù)比和鄰頻干擾保護(hù)比的指標(biāo)要求，使GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量好，安全性好。但同時(shí)會(huì)造成頻率的復(fù)用程度的大幅度降低。圖2.采用4*3的復(fù)用方式圖2中，一共有4個(gè)基站，每個(gè)基站下面有三個(gè)小區(qū)，一

7、共12個(gè)小區(qū)形成一個(gè)簇。12個(gè)頻率組輪流分到4個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站有三個(gè)頻率可以使用。干擾情況如圖3所示。圖三 4*3的同頻干擾圖4. 1*3復(fù)用方式及干擾圖4中采用的是1*3的復(fù)用方式，即只有三個(gè)頻率組分配給一個(gè)簇的3個(gè)小區(qū)使用。這種方式的頻率利用率較上面的4*3,3*3方式高，但可以看到同頻干擾距離也減小了，即干擾量變大了。 合理的復(fù)用方式應(yīng)該是如何在可用帶寬和信干噪比之間尋找到到最佳值，從而最大限度的提升整個(gè)系統(tǒng)的容量，提升用戶感知。 在以前的頻率規(guī)劃技術(shù)中，我們通過讓不同小區(qū)使用不同的頻率來避免同頻干擾。這樣雖然能夠很好的避免干擾，卻會(huì)極大的犧牲掉頻譜資源。在頻譜資源越來越稀缺，而用戶的速率

8、要求卻不斷提高的現(xiàn)在，顯然已經(jīng)不再使用。為了追求更高的頻率利用率，又能有效降低干擾，有的公司變提出了部分頻率復(fù)用技術(shù)（Fraction Frequency Reuse）。二、 LTE關(guān)鍵技術(shù)-ICIC 2.1 概述小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（Inter Cell Interference Coordination，ICIC）是用來解決同頻組網(wǎng)時(shí)，小區(qū)間干擾的技術(shù)。LTE采用的是正交頻分復(fù)用（OFDM），將高速數(shù)據(jù)調(diào)制到各個(gè)正交的子信道上，可以有效減少信道之間的相互干擾（ICI）。但是這個(gè)正交只限于當(dāng)前小區(qū)內(nèi)的用戶，而不同小區(qū)之間的用戶會(huì)存在干擾，特別同頻組網(wǎng)時(shí)小區(qū)邊緣的干擾非常嚴(yán)重。為了消除小區(qū)間的干擾，

9、除了采用傳統(tǒng)的加擾、調(diào)頻等手段外，還可以采用小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（Inter Cell Interference Coordination，ICIC）技術(shù)。ICIC是為了保證系統(tǒng)吞吐量不下降，以及提高邊緣用戶的譜效率。ICIC的基本思想是通過管理無線資源使得小區(qū)間干擾得到控制，是一種考慮多個(gè)小區(qū)中資源使用和負(fù)載等情況而進(jìn)行的多小區(qū)無線資源管理方案。具體而言，ICIC以小區(qū)間協(xié)調(diào)的方式對(duì)各個(gè)小區(qū)中無線資源的使用進(jìn)行限制，包括限制時(shí)頻資源的使用或者在一定的時(shí)頻資源上限制其發(fā)射功率等。即靜態(tài)ICIC的主要方式有2種：1）部分頻率復(fù)用（Fractional Frequency Reuse，F(xiàn)FR）2）軟頻率

10、復(fù)用（Soft Frequency Reuse 2.2 ICIC技術(shù)產(chǎn)生背景同頻干擾是在進(jìn)行組網(wǎng)規(guī)劃時(shí)需要解決的重要問題，因?yàn)楦蓴_不像噪聲一樣是一個(gè)幾乎固定的值。它可能由于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率和使用的頻譜資源而改變。那么我們?cè)谧非蟾哳l譜利用率的目標(biāo)下，去盡可能的減輕干擾才能更好的提升系統(tǒng)的吞吐量。下圖簡單介紹下下行的同頻干擾 上圖中，下行的同頻干擾主要表現(xiàn)為不同的基站對(duì)同一個(gè)用戶發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生的干擾。如圖中的用戶1既接受到本服務(wù)小區(qū)1的有用信號(hào)，也接受來自基站2，3的干擾信號(hào)。當(dāng)然這種干擾的形成是由于基站2和3同時(shí)使用了基站1給用戶1發(fā)送信息的那段頻率，如果基站2,3不使用自然也就不會(huì)有干擾。 對(duì)于

11、用戶1來說，距離服務(wù)基站近，收到的有用信號(hào)的功率比干擾信號(hào)的功率大得多，根據(jù)香農(nóng)公式尚能滿足用戶需求。而用戶2處于小區(qū)的邊緣，也就是各個(gè)基站的相互重疊區(qū)域。他接受到的有用信號(hào)的功率可能與干擾信號(hào)功率不相上下，這樣就會(huì)造成嚴(yán)重的干擾，甚至掉話，當(dāng)然我們這里先不考慮切換。這樣就會(huì)導(dǎo)致小區(qū)邊緣用戶體驗(yàn)差，小區(qū)實(shí)際覆蓋范圍降低。我們知道LTE中小區(qū)內(nèi)部用戶之間的干擾，由于采用了OFDM，所以用戶之間的干擾不存在，但是由于LTE同頻組網(wǎng)，小區(qū)間的干擾嚴(yán)重。在以前的頻率規(guī)劃技術(shù)中，我們通過讓不同小區(qū)使用不同的頻率來避免同頻干擾，這就是頻率復(fù)用。這樣雖然能夠很好的避免干擾，卻會(huì)極大的犧牲掉頻譜資源。在頻譜資

12、源越來越稀缺，而用戶的速率要求卻不斷提高的現(xiàn)在，顯然已經(jīng)不再使用。2.3 部分頻率復(fù)用（FFR）2.3.1 FFR發(fā)展歷史眾所周知，OFDM系統(tǒng)將取代CDMA作為后3G系統(tǒng)的多址技術(shù)。OFDM的優(yōu)勢在于它克服了CDMA的自干擾特性，可以實(shí)現(xiàn)更高的頻譜效率。那么，如何設(shè)計(jì)OFDM的頻率復(fù)用方案呢? 一個(gè)重要的派別認(rèn)為OFDM應(yīng)該做到同頻復(fù)用，比如快跳頻技術(shù)就是為了實(shí)現(xiàn)同頻復(fù)用而采用的干擾平均化。也有一些學(xué)者認(rèn)為OFDM也是一種頻分多址（FDMA），其頻率復(fù)用因子應(yīng)該為3或者更大一些以抵抗同頻干擾。不過這樣一來，頻譜效率就會(huì)降低，這也是CDMA支持者對(duì)OFDM的重點(diǎn)攻擊方向。在這種情況下，一部分學(xué)

13、者主張采用折中技術(shù)：把頻譜分成兩個(gè)部分，一部分頻譜用同頻復(fù)用，復(fù)用因子為1，一部分頻譜采用復(fù)用因子為3，這就是reuse partitioning,或者叫部分頻率復(fù)用技術(shù)（Fractional Frequency Reuse).2.3.2 FFR技術(shù)原理與普通頻率復(fù)用相比，部分頻率復(fù)用是指在某些子頻帶上的頻率復(fù)用因子為1，而在另外一些子頻帶上的頻率復(fù)用因子大于1?；靖鶕?jù)分配的頻段結(jié)合調(diào)度算法動(dòng)態(tài)調(diào)度中心用戶和邊緣用戶的使用頻段。對(duì)于上行和下行來說，都是基站調(diào)度，沒有本質(zhì)的差別。從功率分配的角度看，有一個(gè)子頻帶被所有小區(qū)等功率使用（即頻率重用因子為1），而其余子頻帶的功率分配在相鄰小區(qū)間協(xié)調(diào)，

14、從而在每個(gè)小區(qū)創(chuàng)造一個(gè)小區(qū)間干擾較低的子頻帶，成為小區(qū)邊緣頻帶。FFR的思想是系統(tǒng)將頻率資源分為兩個(gè)復(fù)用集，一個(gè)頻率復(fù)用因子為1的頻率集合，應(yīng)用于中心用戶調(diào)度，另一個(gè)頻率復(fù)用因子大于1的頻率集合，應(yīng)用于邊緣用戶調(diào)度。如圖 1所示，將系統(tǒng)帶寬分成4份。小區(qū)中心復(fù)用因子為1,3個(gè)小區(qū)的邊緣復(fù)用因子為3。3個(gè)小區(qū)的邊緣分別使用不同圖注表示。 圖1 FFR示意圖則終端在小區(qū)不同位置所使用的頻率如圖 2所示。通過保證小區(qū)邊緣用戶處于異頻的狀態(tài)，從而避免小區(qū)間的干擾。圖2 FFR在小區(qū)不同位置頻率圖示解釋：所有頻率資源分為4組。小區(qū)中心的用戶恒定分配固定的1組頻段，頻率復(fù)用因子為1。小區(qū)邊緣的用戶，分配剩

15、余的3組頻段，頻率復(fù)用因子為3，以保證其相鄰小區(qū)邊緣用戶所用的頻段相互正交。打個(gè)比方來說，也就是20M的帶寬我現(xiàn)在把它分為4組，那么小區(qū)中心用戶呢我給分配10M，剩下來的10M分別給分配為3等份，而對(duì)于不用的小區(qū)用這個(gè)3等份里面的一份，所以說對(duì)于這種方案來說，小區(qū)中心和邊緣用戶都沒有一個(gè)滿資源的說法，都只是占用了部分，對(duì)于整體的一個(gè)資源利用率是受影響的。2.3.3 FFR的不足 FFR通過減少帶寬使用的靈活性可以很好的解決邊緣用戶之間的干擾，但是這樣就不能適應(yīng)用戶分布不均勻的情況。如果用戶基本集中在中心，這樣就會(huì)造成邊緣資源的浪費(fèi)。因此，后面逐漸將中心用戶的復(fù)用因?yàn)閿U(kuò)大到了1，但是在使用邊緣資

16、源的時(shí)候只能具有次優(yōu)先級(jí)。2.4 軟頻率復(fù)用（SFR）在FFR的基礎(chǔ)上，華為提出了軟頻率復(fù)用（Soft Frequency Reuse）技術(shù)。為什么稱之為“軟頻率復(fù)用”呢，因?yàn)橄啾扔谥暗姆桨父哂胁欢ㄐ托?，小區(qū)的邊緣資源和中心資源可以通過功率比的改變而變化。當(dāng)然我們針對(duì)的是下行的情況。方案中將用戶分為邊緣用戶和中心用戶，頻率也分為主子載波組和輔子載波組。主子載波組在全區(qū)域可用，輔子載波只在中心使用。上圖中的藍(lán)、紅、綠就是輔子載波，一般為邊緣使用。輔子載波和主子載波的功率比可以在0和1之間變化，相應(yīng)的復(fù)用因子在3和1之間變化。2.4.1 SFR技術(shù)原理SFR的思想是系統(tǒng)將帶寬分三份，如圖 3所

17、示。三個(gè)小區(qū)，小區(qū)邊緣分別使用1份，小區(qū)中心使用剩下的2份。小區(qū)中心頻率復(fù)用因子為3/2，小區(qū)邊緣頻率復(fù)用因子為3。圖3 SFR示意圖例如，在小區(qū)1中， A+B部分只分配給小區(qū)中心，C部分頻率首先分配給小區(qū)邊緣，另外C部分剩余的頻率也可以根據(jù)需要分配給小區(qū)中心使用。SFR和功率控制相結(jié)合，通過調(diào)節(jié)某些子頻帶上功率的方法，來控制和降低干擾。結(jié)合功率控制后，SFR對(duì)頻帶的劃分如圖 4所示。圖 4 SFR頻帶劃分 在小區(qū)邊緣，采用高功率頻帶小區(qū)邊緣用戶路損大，使用邊緣頻帶，可以分配較高的發(fā)射功率。小區(qū)邊緣與鄰區(qū)分配的頻帶不同，相互正交，干擾較小。在小區(qū)中心，采用低功率頻帶小區(qū)中心用戶路損小，不需要使

18、用大功率發(fā)射。發(fā)射功率小且距離鄰區(qū)距離又遠(yuǎn)，所以小區(qū)中心即使使用的頻率和鄰區(qū)相同，造成的干擾也非常小。在小區(qū)中心，采用高功率頻帶小區(qū)中心用戶距離鄰小區(qū)遠(yuǎn)，且頻帶與鄰區(qū)邊緣用戶的正交，對(duì)鄰區(qū)干擾小，在邊緣頻帶有剩余時(shí)，可以分配給小區(qū)中心使用。由于該頻帶分配功率較高，可以采用高階調(diào)制，提高傳輸速率，如圖5所示。圖 5 小區(qū)頻帶分布SFR終端在小區(qū)不同位置所使用的頻率如圖 6所示。結(jié)合功率控制，保證相鄰小區(qū)邊緣的用戶處于于異頻的狀態(tài)，從而避免小區(qū)間的干擾。圖 6 SFR在小區(qū)不同位置頻率典型場景下小區(qū)邊緣的最佳復(fù)用因子為3。所謂最佳，就是說在頻率復(fù)用因子為3的時(shí)候，小區(qū)邊緣的容量達(dá)到最大。這是因?yàn)椋?/p>

19、增加復(fù)用因子，在減少了每小區(qū)可使用的帶寬，但同時(shí)提高了信干比，在頻率復(fù)用因子為3的時(shí)候達(dá)到最佳的折中，實(shí)現(xiàn)了容量的最大化。在這是一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗苯觿?dòng)搖了同頻復(fù)用的理論基石。注意這里的前提是“小區(qū)內(nèi)部的干擾被大部分消除”。軟頻率復(fù)用技術(shù)，其主要原則是：1. 可用頻帶分成三個(gè)部分，對(duì)于每個(gè)小區(qū)，一部分作為主載波，其他作為副載波。主載波的功率門限高于副載波。2. 相鄰小區(qū)的主載波不重疊；3. 主載波可用于整個(gè)小區(qū)，副載波只用于小區(qū)內(nèi)部經(jīng)典SFR方案將系統(tǒng)頻譜資源分為3個(gè)頻段：1個(gè)高功率發(fā)射頻段和2個(gè)低功率發(fā)射頻段。由于路損較大，小區(qū)邊緣用戶限定只能使用高功率頻段。為了提高頻譜利用率，小區(qū)

20、中心用戶可以使用整個(gè)頻段，為了減少對(duì)相鄰小區(qū)邊緣用戶的干擾，中心用戶若使用相鄰小區(qū)邊緣頻段需要低功率發(fā)射。由于中心用戶路損較小，低功率發(fā)射并不會(huì)影響中心用戶的通信質(zhì)量。對(duì)任一小區(qū)，高功率頻段在其相鄰小區(qū)中正好是低功率頻段，也即小區(qū)邊緣用戶可用頻率正交。同樣打個(gè)比方來說，帶寬為15M，分為3個(gè)等份，每個(gè)等份為5M，那對(duì)于軟頻率復(fù)用來說，我用于小區(qū)中心的副載波我可以用到滿帶寬15M，或者是任何的帶寬大小，而對(duì)于小區(qū)邊緣用戶來說，我只用到主頻里面的5M帶寬，來達(dá)到小區(qū)之間的干擾抑制。2.4.2 SFR優(yōu)勢可以看到，在軟頻率復(fù)用方案里面，一個(gè)頻率不再是被定義為用或者不用，而是用功率門限的形勢規(guī)定了其在多大程度上被使用，復(fù)用因子可以在13之間平滑過渡，這就是其得名的由來。與FFR相比，軟頻率復(fù)用沒有機(jī)械地將頻譜割裂成兩個(gè)部分，而是用功率模版規(guī)定了其