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聯(lián)合HII和OI的小區(qū)間干擾協(xié)調方案

來源：電子技術應用2014年第5期

孫彥超1，李校林1，2，李大龍1

(1. 重慶郵電大學, 重慶400065；2. 重慶信科設計有限公司, 重慶400065)

摘要： 針對HII和OI處理的協(xié)調性，提出一種聯(lián)合HII和OI的小區(qū)間干擾協(xié)調方案。方案根據(jù)目標小區(qū)接收到的HII和OI，確定目標小區(qū)中心需要調整PRB分配的用戶和需要調整發(fā)射功率的用戶。并根據(jù)不同的邊緣負載情況分配頻率資源。MATLAB仿真結果表明，新的小區(qū)間干擾協(xié)調方案與傳統(tǒng)的小區(qū)間干擾協(xié)調方案相比能夠有效抑制小區(qū)間干擾，提高用戶平均吞吐量。

關鍵詞： 無線網絡 HII OI 功率控制頻率復用

中圖分類號：TN929.5
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2014)05-0101-03

An inter-cell interference coordination scheme by jointing HII and OI

Sun Yanchao1, Li Xiaolin1,2, Li Dalong1

1. Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China;2. Chongqing Information Technology Designing CO., LTD, Chongqing 400065, China

Abstract： As the coordination of the process of HII and OI, a kind of interference coordination scheme by jointing HII and OI was proposed. According to the received HII and OI of target cell, eNodeBs select and determine the users need to be adjusted the PRB assigning and the users need to be adjusted the transmission power. Then eNodeBs assign frequency resources depend on the different edge load situation. MATLAB simulation results show that the new interference coordination scheme can effectively reduce inter-cell interference compared with the traditional interference coordination scheme, and improve the cell average throughput.

Key words : HII; OI; power control; frequency reuse; interference coordination

    3GPP LTE[1]上行鏈路采用SC-FDMA方案，有效避免了小區(qū)內用戶之間的干擾，小區(qū)間干擾不能避免。因此有效的ICIC技術具有重要的研究意義。上行ICIC通過在同一個TTI內協(xié)同管理頻率和功率資源實現(xiàn)[2-3]。在頻率資源方面，SFR方案中邊緣用戶可用帶寬只占系統(tǒng)帶寬的1/3，不能滿足更多的用戶。因此基于HII[4]的SFR改進方案被廣泛研究。HII用于指示相鄰小區(qū)的下一步調度對目標小區(qū)的干擾情況。目標小區(qū)接收到相鄰小區(qū)的HII后，根據(jù)目標小區(qū)中心資源分配情況，找到空閑的且不會受到相鄰小區(qū)較大干擾的資源塊，將邊緣過載的用戶分配到這部分資源塊上[5]，能夠有效緩解小區(qū)邊緣的阻塞問題，提高系統(tǒng)吞吐量。在功率控制方面，3GPP規(guī)定了OI[4]用于小區(qū)間功率控制。大量文獻對如何觸發(fā)OI指示和觸發(fā)OI指示之后基站的行為進行了研究[6]。目前絕大部分對HII和OI的研究都是獨立進行的。典型的如參考文獻[7]將HII和OI用于一種半靜態(tài)的ICIC方案中，優(yōu)先處理HII，再判斷是否觸發(fā)OI。而參考文獻[8]提出一種聯(lián)合HII和OI的上行干擾協(xié)調方法,通過接收相鄰小區(qū)的HII和OI，進行頻率和功率調整。以上方案并未考慮到對HII和OI處理的協(xié)調性,導致系統(tǒng)吞吐量較低。
   本文提出一種新的聯(lián)合HII和OI的ICIC方案。本方案首先根據(jù)目標小區(qū)接收到的HII和OI，判斷目標小區(qū)中心需要調整PRB分配的用戶和需要調整發(fā)射功率的用戶，并確定可復用的PRB;根據(jù)不同的邊緣負載情況分配頻域資源;調整需調整發(fā)射功率的中心用戶發(fā)射功率; 仿真驗證了所提方案的有效性。
1 系統(tǒng)模型
　   在LTE上行多用戶FDMA系統(tǒng)中，無線資源分配的最小單位為PRB，PRB在頻域上由12個連續(xù)的子載波組成，在時域上為一個TTI。SINR是衡量小區(qū)間干擾方案有效性的重要標準。第k個小區(qū)的用戶m在PRB n上的SINR計算公式為：

2 聯(lián)合HII和OI的小區(qū)間干擾協(xié)調方案
    本文提出的聯(lián)合HII和OI的小區(qū)間干擾協(xié)調方案主要考慮了對HII和OI處理的協(xié)調性。新方案包含的主要內容有以下兩個方面：
    (1)確定需調整PRB分配的用戶和需調整發(fā)射功率的用戶
    根據(jù)目標小區(qū)接收到的HII、OI以及目標小區(qū)中心用戶使用PRB的情況，目標小區(qū)的用戶所使用的帶寬可分為10種PRB集合：
    ①小區(qū)中心用戶使用，HII為1且OI為11的PRB；
    ②小區(qū)中心用戶使用，HII為1且OI為10或00的PRB；
   ③小區(qū)中心用戶使用，HII為0且OI為11的PRB；
    ④小區(qū)中心用戶使用，HII為0且OI為10或00的PRB；
    ⑤小區(qū)用戶未使用，HII為1且OI為11的PRB；
    ⑥小區(qū)用戶未使用，HII為1且OI為10或00的PRB；
    ⑦小區(qū)用戶未使用，HII為0且OI為11的PRB；
    ⑧小區(qū)用戶未使用，HII為0且OI為10或00的PRB；
    ⑨小區(qū)邊緣用戶使用，HII為0且OI為11的PRB；
   ⑩小區(qū)邊緣用戶使用，HII為0且OI為10或00的PRB。
   其中使用①部分PRB的用戶，將會在下一步的調度TTI內受到相鄰小區(qū)較大干擾，且相鄰小區(qū)也受到較大干擾，因此為需調整PRB分配情況的用戶。使用③部分PRB的用戶，不會受到相鄰小區(qū)較大的干擾，但是會對相鄰小區(qū)產生較大的干擾，因此為需要調整發(fā)射功率的用戶。
   (2)確定可復用PRB集合并分配用戶
    從劃分的10部分小區(qū)帶寬可以看出，可復用PRB集合為：⑧和⑦，并優(yōu)先占用⑧部分的PRB。⑧部分的PRB受到相鄰小區(qū)的干擾較小，且對相鄰小區(qū)的干擾也較小，因此其復用優(yōu)先級最高。⑦部分的PRB受到相鄰小區(qū)的干擾較小，相鄰小區(qū)受到的較大干擾也不是來源于目標小區(qū)。小區(qū)邊緣輕負載時，邊緣用戶PRB分配情況不變,優(yōu)先將使用①部分PRB的用戶分配到可復用PRB集合⑧和⑨上，并優(yōu)先分配到⑧上。若可復用PRB集合中的PRB仍未被占用完畢，則將使用②部分PRB的用戶分配到剩余的可復用PRB上，提高目標小區(qū)中心用戶性能。當小區(qū)邊緣負載較高時，將小區(qū)邊緣過載的用戶和使用①部分PRB的用戶分配到可復用PRB集合上。
    聯(lián)合HII和OI的小區(qū)間干擾協(xié)調方案流程圖如圖1所示。

3 仿真結果及分析
為驗證本文提出方案的有效性，搭建7小區(qū)LTE上行系統(tǒng)級仿真平臺。不同的方案只用于目標小區(qū)，相鄰小區(qū)采用SFR方案。在同一用戶數(shù)目下，假設不考慮用戶移動性。以SFR、ASFR和本文提出的方案(簡稱New-ICIC)作為仿真對象，小區(qū)邊緣輕負載時選取小區(qū)用戶數(shù)20為例，高負載時選取小區(qū)用戶數(shù)32為例。仿真得到兩種小區(qū)負載情況下3種方案的用戶吞吐量和IoT。
目標小區(qū)邊緣輕負載時,從圖2可以看出，SFR和ASFR頻域資源分配方式相同，因此兩種方案曲線重合。New-ICIC將目標小區(qū)中心受到鄰區(qū)較大干擾的用戶分配到無線信道條件較好的PRB上,明顯提高了中心用戶吞吐量，而邊緣用戶資源分配情況不變，因此得到的目標小區(qū)平均用戶吞吐量明顯優(yōu)于其他兩個方案。圖3中，由于ASFR和New-ICIC只用于目標小區(qū)并且相鄰小區(qū)的資源分配方式不變，因此IoT的不同都是由目標小區(qū)資源分配方式的不同造成的。因此從圖3中可以看出，輕負載時目標小區(qū)使用SFR和ASFR方案時頻域資源分配方式相同，因此對相鄰小區(qū)產生的干擾是相同的，而使用New-ICIC時，由于頻率資源調整時是將用戶優(yōu)先分配到集合H中的PRB上,能夠有效降低目標小區(qū)對相鄰6小區(qū)的干擾。

目標小區(qū)邊緣過載時，從圖4可以看出SFR方案邊緣帶寬不能滿足過載的用戶，因此約有20%的用戶吞吐量為0，而ASFR和New-ICIC能夠將這些用戶分配到可復用的PRB上。其中New-ICIC將過載的邊緣用戶和需調整PRB分配的中心用戶分配到受鄰區(qū)干擾較小的PRB上，因此該方案中目標小區(qū)用戶平均吞吐量最大。圖5中，由于此時用戶數(shù)的增加使得小區(qū)間干擾增加，因此只改變目標小區(qū)PRB分配情況對相鄰6小區(qū)受到的小區(qū)間干擾的影響變小，曲線相差不大。其中SFR接入的用戶數(shù)最少，因此曲線最靠近左方。而接入相同用戶數(shù)目下的ASFR和New-ICIC相比，后者通過將目標小區(qū)過載的邊緣用戶和需調整PRB分配的中心用戶優(yōu)先分配到集合H中的PRB上，同時降低目標小區(qū)使用集合C中PRB用戶的發(fā)射功率，從而有效控制對相鄰小區(qū)干擾水平的動態(tài)范圍(曲線斜率更高)。仿真結果驗證了新方案的有效性。

參考文獻
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