南京邮电大学通达学院 毕业设计开题报告
题 目：LTE系统中小区间干扰协调技术的研究
专业通信工程 学生姓名周延雪
班级学号 10003621 指导教师(签字) 孙君 指导教师职称副研究员 指导单位通信技术研究所 负责人签字
学院领导签字 日期2013年12月18日
一、课题任务的学习与理解
1、课题研究背景
随着移动通信技术的不断发展，用户对移动通信的内容和质量都提出了更高的要求，包括通信设备的微型化、低功耗、宽带接入以及丰富的多媒体业务。为了进一步提升比现有3G网络更优的性能，也为了与新兴的一些移动通信技术如WiMAX、WiFi竞争。2004年底，3GPP提出了3G的长期演进－3G LTE（Long Term Evolution）。LTE 采用正交频分多址接入技术（OFDMA，orthogonal frequency divided multiple access），OFDMA技术利用频率之间的正交性作为区分用户的方式，将用户的信息承载在相互正交的不同的载波上，可以有效的对抗频率选择性衰落。另外，由于小区内用户使用的频率相互正交，所有的干扰全部来自于其他小区，也可以大大提高小区中心用户的信号干扰噪声比（SINR），从而可以提供更高的数据速率和更好的服务质量。而对于小区边缘的用户，由于相邻小区占用同样载波资源的用户对其干扰比较大，加之本身距离基站较远，其SINR相对就较小，导致虽然整个小区的吞吐量较高、但小区边缘用户服务质量较差、吞吐量较低的情况。
为了解决这个LTE系统在小区边缘干扰严重的问题，3GPP提出了多种解决方案，包括干扰随机化、干扰删除以及干扰协调技术。其中干扰随机化利用干扰的统计特性对干扰进行抑制，误差较大。干扰删除技术可以显著改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率，但是对于带宽较小的业务（如VoIP）则不太适用，在OFDMA系统中实现也比较复杂，后续对它的研究不多。干扰协调/避免则是目前研究的一项热门技术，其实现简单，可以应用于各种带宽的业务，并且对于干扰抑制有很好的效果。
2、课题研究目的
LTE的目标是建立一个能够够获得高传输速率、低等待时间、基于包优化的可演进的无线接入架构。LTE系统期望在20MHz的带宽上达到l 00Mbit／s的下行传输速率，50Mbit／s的上行传输速率，频谱效率为HSPA的2～4倍；支持增强型的多媒体广播组广播业务和全分组的包交换，保证实时业务(VolP、视频流
等)的服务质量；带宽配置灵活，除了20MHz的最大带宽外，还能够支持1．25MHz、1．6MHz、2．5MHz、5MHz、1 0MHz和1 5MHz等系统带宽，以及“成对’’与“非成对”频段的部署，来保证将来系统部署上的灵活性。另外，明确提出了“系统在支持高移动速率的基础上，优化低移动速率用户’’、“提高小区边缘用户的吞吐量\等具体的系统需求。为了达到以上目标，LTE系统采取了趋近于典型全IP宽带网的扁平化的网络结构，采用了如多输入多输出(MIMO)、正交频分复用(OFDM)、混合自动请求重传(HARQ)、自适应调制编码(AMC)等先进技术。LTE系统上行采用基于OFDM传输技术的单载波频分多址的接入方式(SC．FDMA)，下行采用成熟的正交频分多址的接入方式(OFDMA)。
OFDMA技术可以提供正交的子载波，保证小区内符号之间的正交性，能有效地避免符号间干扰问题(IsI)，抵抗频率选择性衰落的能力也大大提高。但由于频谱资源的限制，小区之间的干扰(ICI)无法避免，小区间的干扰将严重地影响小区边缘的数据速率，那么要实现LTE的要求一一较高的峰值速率及提高边缘用户吞吐量，必须采取有效的措施来减轻小区间的干扰问题。传统的解决办法是采用频率复用，复用系统只有特定的几个选择，如l、3、7等。复用系数=1即相邻小区都使用相同的频率资源，这时在小区边缘的干扰很严重。较低的复用系数(3或7)可以有效地抑制ICI，但频谱效率将减低到1／3或1／7。未来的宽带移动通信系统对频谱效率的要求很高，因此希望尽可能地接近频谱复用系数l。因此，如何在现有有限的频谱资源环境下，最大限度地有效利用频谱而又不引起彼此之间的干扰是需要解决的主要问题之一。
3、国内外研究概况
为了解决LTE 系统在小区边缘干扰严重的问题，3GPP 提出了多种解决方案，包括小区间干扰随机化、小区间干扰删除和小区间干扰协调/避免技术。其中干扰随机化利用干扰的统计特性对干扰进行抑制，误差较大。干扰技术可以显著改善小区边缘的系统性能，获得较高的频谱效率，但是对于宽较小的业务(如VoIP)则不太适用，在OFDMA 系统中实现也比较复杂，后续对它的研究不多。干扰协调则是研究的一项热门技术，其实现简单，可以应用于各种带宽的业务，并且对于干扰抑制有很好的效果。干扰协调技术的核心思想在于采用频率复用技术，使得相邻小区之间的干扰信号源的距离尽可能远，从而抑制相邻小区的干扰，
达到改善传输质量，提高吞吐量的效果。在文献[6]中3GPP 给出了几种应用在LTE 系统框架下的三种类型的小区间干扰抑制方案。但是在LTE 的相关标准文档中，没有定义具体的小区间干扰抑制技术，而是由设备商自己定义。为了避免知识产权问题，许多设备商提出自己的干扰抑制方案，学术界也进入了这一研究领域，使得小区间干扰抑制成为了研究的热点[5]。小区间干扰协调主要是通过频律复用和功率控制来实现的，当前比较有代表性的方案主要是华为、爱立信、西门子、LG 和Alcatel 等公司所提出的[7]~[10]。这些方案的主要思想相似，都是将系统频率资源分为若干个集，并分配给特定的用户，同时可以采用功率控制的方法。如小区中心的用户可以采用较低的功率发射或接收，即使占用相同的频率集也不会造成太大的小区间干扰，可以分配在复用因子为1 的集中；小区边缘的用户由于受到路径损耗等衰落的影响，需采用较高的功率发射或接收，分配在复用因子大于1 的集中。
为了满足ITU．RIMT．Advanced技术征集的需要，2008年3月，在LTE标准化接近完成时，一个在LTE基础上继续演进的项目一一先进的LTE(LTE．Advanced)项目又在3GPP拉开了序幕。目前对LTE的研究工作已经告一段落，LTE．Advanced的研究还在进行，因此，对于干扰协调方案的研究仍然是很有必要的。就一般的应用情况来看，业界对华为公司提出的软频率复用方案较为看好，在研究领域非常流行，但所有的频率复用方案都对以后的标准化工作，包括LTE．Advance的研究具有一定的参考价值。
二、课题研究与计划
1、课题研究主要内容
A、设计内容
三种干扰抑制技术：a、干扰随机化；b、干扰删除；c、干扰协调/避免。 LTE系统的干扰协调技术的核心思想在于采用频率复用技术，使得相邻小区之间的干扰信号源的距离尽可能远，从而抑制相邻小区的干扰，达到改善传输质量，提高吞吐量的效果。频率复用技术分为：（1）部分频率复用技术（2）软频率复用技术（3）增强的软频率复用技术
B、技术要求
(1) 干扰协调中的软频率复用静态干扰协调。 (2)干扰协调中的基于OI、HII的动态干扰协调。 (3)对基于OI、HII的动态干扰协调的仿真。
2、课题研究成果主要形式
MATLAB仿真以采用OI、HII方法和不采用OI、HII的性能曲线，对仿真结果进行分析。
3、研究的条件和可能存在的问题
研究条件研究地点：计算机通信实验室机房
研究中会使用的工具，计算机、MATLAB软件，国内外相关学术期刊等 研究过程：由指导老师指导研究
可能存在问题研究过程需要通过图书馆，网络等途径查找与课题研究相关资料，
详细阅读理解，作为自己研究的参考资料。
在研究中可能会出现对课题的专业知识不懂的情况或者在实验过程出现一系列
问题，需要自己仔细研究同时查找解决方法或者让导师给予相关建议。
4、课题研究的进度
时间 第一周~第四周 内容 查找资料, 掌握认知OFDM系统的基本知识，学会用MATLAB编程。完成开题报告。 阅读LTE系统的相关标准，理解物理资源块和资源网格的概念。 阅读LTE中减轻小区间干扰的各种方法。 掌握干扰协调中的软频率复用静态干扰协调。 掌握干扰协调中的基于OI、HII的动态干扰协调方法，用MATLAB仿真，并分析结果。 整理资料，撰写论文，准备答辩。 第五周~第七周 第八周~第十周 第十一周~第十四周 第十五周~第十七周 第十八周~第二十二周 三、主要参考文献和资料
[1] 佟学俭，罗涛. OFDM移动通信技术原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[2] 樊昌信等.通信原理[M]. 第四版.北京：国防工业出版社，1999.
[3]章辉. 蜂窝小区干扰抑制与性能增强技术研究[C].北京：北京邮电大学出版社，2010.
[4] 泮金星.B3G/4G系统小区间干扰管理技术的研究[C].南京：南京邮电大学出版社，2013. [5] 陈晓冬，熊尚坤，王庆扬，LTE小区间干扰抑制技术分析.电信科学，page:16‐21. [6] 3GPP，TR 25.814，”Physical layer aspect for Evolved UTRA”.
[7] 3GPP R1‐050841，Further Analysis of Soft Frequency Reuse Scheme，London，UK，
August 29th‐September 2nd 2005.
[8] 3GPP，R1‐050764，Inter‐cell Interference Handling for E‐UTRA，London，UK，August
29th‐September 2nd 2005.
[9] LG Electronics, R1‐050833, Interference mitigation in evolved UTRA/UTRAN，3GPP TSG
RAN WG1 #42,London,UK, August 29th‐September 2nd 2005.
[10] Alcatel, R1‐050694, Multi‐cell Simulation Results for Interference Coordination in new
OFDM DL,3GPP TSG RAN WG1 #42,London, UK, August 29th‐September 2nd 2005. [11] 3GPP, R1-074379. Ericsson. Reactive and Pro-active Use of Uplink Overload Indication in LTE.2007.10.
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