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问题已开启
(普通问题)
小区间干扰消除都有哪些手段，请列举并做简单阐述
提问者:
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问题答案
( 3 )
upshifting技术
回答者：
changvictor
回答时间：2013-06-13 11:37
9
6
小区间干扰消除的原理，是对干扰小区的干扰信号进行某种程度的解调甚至解码，然后利用接收机的处理增益从接收信号中消除干扰信号分量。在LTE早期研究中，考虑过两种干扰消除方法。
(1)基于多天线接收终端的空间干扰压制技术
这种技术又称为干扰抑制合并(Interference Reiection Combining，IRC)接收技术。它不依赖任何额外的发射端配置，只是利用从两个相邻小区到UE的空间信道差异区分服务小区和干扰小区的信号。理论 上说，配置双接收天线的LIE应可以分辨两个空间信道。这项技术虽然不需要对发射端做任何额外的标准化工作，但不依赖任何额外的信号区分手段(如频分、码 分、交织器分)，而仅依靠空分(Space Division)手段，很难取得满意的干扰消除效果。而且这项技术是接收机实现技术，并不需要进行标准化。
(2)基于干扰重构/减去的干扰消除技术
这种技术是通过将干扰信号解调/解码后，对该干扰信号进行重构(Reconstruction)，然后从接收信号中 减去。如果能将干扰信号分量准确减去，剩下的就是有用信号和噪声。这无疑是一种更为有效的干扰消除技术，当然由于需要完全解调甚至解码干扰信号，因此也对 系统的设计如资源块分配、信道估计、同步、信令等提出了更高要求或带来了更多限制。在LTE中得到深入研究的干扰消除技术主要是基于IDMA的迭代干扰消除技术。
IDMA技术的核心，正如上面指出的，是在不同小区使用不同的伪随机信道交织器。当IDMA作为一种干扰随机化的手段时，其效果与小区间加扰并无明显差异。IDMA技术的优势在于可以通过迭代干扰消除获得更佳的干扰抑制性能。文献说明了IDMA系统可以通过迭代干扰消除获得显著的性能增益，但小区加扰的系统却无法通过迭代干扰消除获得明显的性能增益。正如文献中指出的，基于小区加扰系统的迭代接收机会发生导致“错误扩散”的“正反馈”现象，而IDMA系统却可以有效地防止这种有害现象。在文献中，仿真结果说明基于IDMA的迭代干扰消除技术可以使小区边缘吞吐量(即5%CDF吞吐量)获得50%的性能增益：在小区平均吞吐量方面，也有5%的性能增益。
虽然基于IDMA的迭代干扰消除技术可以获得明显的小区边缘性能增益，但正如文献指出的，这种技术也对LTE系统的其他方面提出了更高的要求或造成了更多的限制。主要包括以下几方面。
①资源分配方面的限制。为了能有效地解调、解码干扰小区的信号，要求在每个干扰消除的周期内，干扰小区和被干扰小区在重叠的频谱上发送给各自的终端的信号必须包含且仅包含一个完整的信道编码块。
三种资源块分配的情况。第一种情况下，干扰小区中的一个编码块和被干扰小区的一个编码块正好重叠，此时ICI干扰消 除是简单的“双用户检测”。在第二种情况下，被干扰小区中的一个编码块和干扰小区的两个编码块重叠，此时虽然仍可以进行ICI干扰消除，但必须要进行相对 复杂的“三用户检测”。在第三种情况下，被干扰小区中的一个编码块只对应于干扰小区的一个不完全的编码块，此时由于干扰信号无法被正确解码，因此无法采用 ICI消除
如何保证支持低复杂度的ICI消除的资源块分配情形呢?基于两种情形来考虑这个问题：有小区间信令的支持和无小区间 信令的支持。如果有小区间信令的支持，则相邻小区可以通过相互协商确定一种相同的资源块分配方案。但是这种协商可能相当复杂，而且基站之间很难实现频繁的 直接信令交互，即使能够实现，也会大大增加系统的处理延时和复杂度。
②信号格式获得方面的限制。由于迭代干扰消除需要完整的解调/解码干扰信号，这就要求接收机获得干扰信号的完全信息，包括信道信息、资源调度信息和信号格式(如调制方式和信道码率)。 这些信息通常只会在本小区的控制信令中广播，不会向相邻小区发送。相对而言，信道估计所需的导频格式较易获得，因为每个小区的导频图案和序列是和该小区的 Cell ID一一对应的，可以通过在小区搜索/重选过程中获得的相邻小区ID列表得知相邻小区使用的导频格式。不过，即使获得了相邻小区的导频信息，对相邻小区信 道进行准确信道的估计也是困难的，因为即使LTE系统的小区间导频设计近似于正交，也是为保证本小区信道估计的准确性而设计的，但是干扰小区的导频的接收 功率会明显小于本小区，信道估计质量是否能保证干扰信号的准确解调值得怀疑。
调度信息和信号格式则更难获取。一种可能是通过网络将干扰小区的相关信息传送到本小区的eNode B，再通过本小区的控制信道下发，但这种方法不仅会造成eNode B之间的大量信息交互(很可能超出了基站之间X2接口的能力)，也会使本小区内空中接口的控制信令开销大大增加。如果不通过本小区的eNode B转发，就需要UE具备直接解调相邻小区控制信道的能力。同样，LTE控制信道的设计虽然具有抗小区间干扰的能力，但并不意味着干扰小区的控制信道也能保 证正确解调。
③对小区间同步的要求。迭代干扰消除需要本小区和干扰小区的接收信号保持符号级同步和时隙级同步(Inter-eNode B Synchronization)。原则上，LTE标准应支持小区间异步系统，因此迭代干 扰消除也对系统的同步提出了更高要求。当然，由于同步系统显而易见的性能优势，尤其是可以有效支持MBMS系统的SFN多小区合并，LTE系统在实际部署 中可能会主要考虑同步场景。但是，即使是同步系统，由于UE距离两个eNode B的距离存在差异，传播延迟造成接收信号失步始终是存在的。当这种失步的影响超出了CP可以解决的范围时，就会引入额外的干扰。文献认为这种干扰相对小区 间干扰造成的额外性能下降是轻微的，但它仍然是一个令人担心的问题。
④接收机复杂度。迭代干扰消除虽然已经在学术界研究了很长时间，但产业界对这种算法的复杂度仍存在普遍担忧。随着迭代次数的增加，接收机的处理复杂度和时间复杂度可能成倍增加，可能提高终端的成本，并带来额外的处理延迟。为了尽量控制复杂度，基于IDMA的迭代干扰消除技术可能需要将消除的范围控制在只消除最强的一个干扰小区，忽略其他次强的干扰源。在多个干扰源强度近似的情况下，残余干扰过大。
⑤交织器设计。IDMA需要采用伪随机生成方法生成交织器，以满足对多个信道交织器的需求。这将改变3GPP传统的信道交织器设计，随机交织器的性能和设计方法都需要重新研究。
出于上述对基于IDMA的干扰消除技术存在问题的担心，LTE最终没有采用这种技术，而仅作为一种干扰随机化技术，IDMA无法体现出相对小区加扰技术的优势。因此，LTE仍沿用传统的、为3GPP熟知的小区加扰方法作为基本的小区区分手段。
综上所述，LTE除了考虑采用IRC接收这种不需要标准化的技术以获取基本的干扰消除效果以外，并未采用更先进的小 区间干扰消除技术，而主要依靠小区间干扰协调技术提高小区边缘性能。但是干扰协调技术在实际部署中还是受到诸多限制。因此，未来在LTE进一步演进时，小 区间干扰消除技术仍是值得进一步考虑的技术。
(1)基于多天线接收终端的空间干扰压制技术
这种技术又称为干扰抑制合并(Interference Reiection Combining，IRC)接收技术。它不依赖任何额外的发射端配置，只是利用从两个相邻小区到UE的空间信道差异区分服务小区和干扰小区的信号。理论 上说，配置双接收天线的LIE应可以分辨两个空间信道。这项技术虽然不需要对发射端做任何额外的标准化工作，但不依赖任何额外的信号区分手段(如频分、码 分、交织器分)，而仅依靠空分(Space Division)手段，很难取得满意的干扰消除效果。而且这项技术是接收机实现技术，并不需要进行标准化。
(2)基于干扰重构/减去的干扰消除技术
这种技术是通过将干扰信号解调/解码后，对该干扰信号进行重构(Reconstruction)，然后从接收信号中 减去。如果能将干扰信号分量准确减去，剩下的就是有用信号和噪声。这无疑是一种更为有效的干扰消除技术，当然由于需要完全解调甚至解码干扰信号，因此也对 系统的设计如资源块分配、信道估计、同步、信令等提出了更高要求或带来了更多限制。在LTE中得到深入研究的干扰消除技术主要是基于IDMA的迭代干扰消除技术。
IDMA技术的核心，正如上面指出的，是在不同小区使用不同的伪随机信道交织器。当IDMA作为一种干扰随机化的手段时，其效果与小区间加扰并无明显差异。IDMA技术的优势在于可以通过迭代干扰消除获得更佳的干扰抑制性能。文献说明了IDMA系统可以通过迭代干扰消除获得显著的性能增益，但小区加扰的系统却无法通过迭代干扰消除获得明显的性能增益。正如文献中指出的，基于小区加扰系统的迭代接收机会发生导致“错误扩散”的“正反馈”现象，而IDMA系统却可以有效地防止这种有害现象。在文献中，仿真结果说明基于IDMA的迭代干扰消除技术可以使小区边缘吞吐量(即5%CDF吞吐量)获得50%的性能增益：在小区平均吞吐量方面，也有5%的性能增益。
虽然基于IDMA的迭代干扰消除技术可以获得明显的小区边缘性能增益，但正如文献指出的，这种技术也对LTE系统的其他方面提出了更高的要求或造成了更多的限制。主要包括以下几方面。
①资源分配方面的限制。为了能有效地解调、解码干扰小区的信号，要求在每个干扰消除的周期内，干扰小区和被干扰小区在重叠的频谱上发送给各自的终端的信号必须包含且仅包含一个完整的信道编码块。
三种资源块分配的情况。第一种情况下，干扰小区中的一个编码块和被干扰小区的一个编码块正好重叠，此时ICI干扰消 除是简单的“双用户检测”。在第二种情况下，被干扰小区中的一个编码块和干扰小区的两个编码块重叠，此时虽然仍可以进行ICI干扰消除，但必须要进行相对 复杂的“三用户检测”。在第三种情况下，被干扰小区中的一个编码块只对应于干扰小区的一个不完全的编码块，此时由于干扰信号无法被正确解码，因此无法采用 ICI消除
如何保证支持低复杂度的ICI消除的资源块分配情形呢?基于两种情形来考虑这个问题：有小区间信令的支持和无小区间 信令的支持。如果有小区间信令的支持，则相邻小区可以通过相互协商确定一种相同的资源块分配方案。但是这种协商可能相当复杂，而且基站之间很难实现频繁的 直接信令交互，即使能够实现，也会大大增加系统的处理延时和复杂度。
②信号格式获得方面的限制。由于迭代干扰消除需要完整的解调/解码干扰信号，这就要求接收机获得干扰信号的完全信息，包括信道信息、资源调度信息和信号格式(如调制方式和信道码率)。 这些信息通常只会在本小区的控制信令中广播，不会向相邻小区发送。相对而言，信道估计所需的导频格式较易获得，因为每个小区的导频图案和序列是和该小区的 Cell ID一一对应的，可以通过在小区搜索/重选过程中获得的相邻小区ID列表得知相邻小区使用的导频格式。不过，即使获得了相邻小区的导频信息，对相邻小区信 道进行准确信道的估计也是困难的，因为即使LTE系统的小区间导频设计近似于正交，也是为保证本小区信道估计的准确性而设计的，但是干扰小区的导频的接收 功率会明显小于本小区，信道估计质量是否能保证干扰信号的准确解调值得怀疑。
调度信息和信号格式则更难获取。一种可能是通过网络将干扰小区的相关信息传送到本小区的eNode B，再通过本小区的控制信道下发，但这种方法不仅会造成eNode B之间的大量信息交互(很可能超出了基站之间X2接口的能力)，也会使本小区内空中接口的控制信令开销大大增加。如果不通过本小区的eNode B转发，就需要UE具备直接解调相邻小区控制信道的能力。同样，LTE控制信道的设计虽然具有抗小区间干扰的能力，但并不意味着干扰小区的控制信道也能保 证正确解调。
③对小区间同步的要求。迭代干扰消除需要本小区和干扰小区的接收信号保持符号级同步和时隙级同步(Inter-eNode B Synchronization)。原则上，LTE标准应支持小区间异步系统，因此迭代干 扰消除也对系统的同步提出了更高要求。当然，由于同步系统显而易见的性能优势，尤其是可以有效支持MBMS系统的SFN多小区合并，LTE系统在实际部署 中可能会主要考虑同步场景。但是，即使是同步系统，由于UE距离两个eNode B的距离存在差异，传播延迟造成接收信号失步始终是存在的。当这种失步的影响超出了CP可以解决的范围时，就会引入额外的干扰。文献认为这种干扰相对小区 间干扰造成的额外性能下降是轻微的，但它仍然是一个令人担心的问题。
④接收机复杂度。迭代干扰消除虽然已经在学术界研究了很长时间，但产业界对这种算法的复杂度仍存在普遍担忧。随着迭代次数的增加，接收机的处理复杂度和时间复杂度可能成倍增加，可能提高终端的成本，并带来额外的处理延迟。为了尽量控制复杂度，基于IDMA的迭代干扰消除技术可能需要将消除的范围控制在只消除最强的一个干扰小区，忽略其他次强的干扰源。在多个干扰源强度近似的情况下，残余干扰过大。
⑤交织器设计。IDMA需要采用伪随机生成方法生成交织器，以满足对多个信道交织器的需求。这将改变3GPP传统的信道交织器设计，随机交织器的性能和设计方法都需要重新研究。
出于上述对基于IDMA的干扰消除技术存在问题的担心，LTE最终没有采用这种技术，而仅作为一种干扰随机化技术，IDMA无法体现出相对小区加扰技术的优势。因此，LTE仍沿用传统的、为3GPP熟知的小区加扰方法作为基本的小区区分手段。
综上所述，LTE除了考虑采用IRC接收这种不需要标准化的技术以获取基本的干扰消除效果以外，并未采用更先进的小 区间干扰消除技术，而主要依靠小区间干扰协调技术提高小区边缘性能。但是干扰协调技术在实际部署中还是受到诸多限制。因此，未来在LTE进一步演进时，小 区间干扰消除技术仍是值得进一步考虑的技术。
回答者：
OscarDon
回答时间：2013-06-13 12:28
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1.UPshifting技术，2.干扰抑制技术，3.干扰重构技术
回答者：
臻于战秦琼
回答时间：2013-06-16 19:35
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