陳海燕+袁超偉

摘 要： 傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)ICIC方法通過(guò)頻率協(xié)調(diào)避免同一資源被調(diào)度，實(shí)現(xiàn)同頻干擾的抑制，但是該方法在負(fù)載過(guò)高的環(huán)境下，不能完成有效抑制。針對(duì)描述的情況，融合同頻干擾抑制以及數(shù)字同頻干擾抑制，提出TD?LTE同時(shí)同頻雙工同頻干擾電源抑制方法。其硬件包括數(shù)字模塊、同頻模塊以及同頻干擾重建模塊，對(duì)各模塊的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。給出了該方法的軟件流程過(guò)程。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，所提方法具有較高的同頻干擾抑制性能，可增加小區(qū)邊緣用戶(hù)的吞吐量，增強(qiáng)頻帶利用率。

關(guān)鍵詞： 超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)； TD?LTE同頻干擾； 電源； 抑制

中圖分類(lèi)號(hào)： TN711?34； TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）18?0181?03

Method for TD?LTE same frequency interference power supply suppression

under super?dense Small Cell network

CHEN Haiyan1， YUAN Chaowei2

（1. Beijing Polytechnic， Beijing 100176， China； 2. Beijing University of Posts and Telecommunications， Beijing 100176， China）

Abstract： Traditional dynamic ICIC method can avoid the scheduling of same resource and restrain the same frequency interference， but can′t realize effective suppression under overload condition. Therefore， a power supply suppression method of TD?LTE same frequency duplex and same frequency interference is presented， in which the suppressions of shared?frequency interference and digital shared?frequency interference are fused. The hardware of the system includes the digital module， same frequency module and same frequency interference reconstruction module. The composition structure of each module was designed. The software process of the method is given. Experimental testing results indicate that the method has high same frequency interference suppression performance， can increase the throughput of cell edge user， and enhance the bandwidth utilization.

Keywords： super?dense Small Cell network； TD?LTE same frequency interference； power； inhibition

TD?LTE具有TDD雙工方式，在支持上下行非對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值[1]。為了節(jié)省頻譜資源，增強(qiáng)頻譜利用率，同頻組網(wǎng)是TD?LTE常用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的同頻干擾問(wèn)題是TD?LTE組網(wǎng)分析中的重點(diǎn)，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的同頻干擾會(huì)降低用戶(hù)通話(huà)質(zhì)量，干擾網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的順利傳遞[2]。傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)ICIC方法通過(guò)頻率協(xié)調(diào)避免同一資源被調(diào)度，實(shí)現(xiàn)同頻干擾的抑制，但是該方法在負(fù)載過(guò)高的環(huán)境下，不能對(duì)同頻干擾進(jìn)行有效抑制。

1 硬件設(shè)計(jì)

超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下的TD?LTE同頻干擾電源發(fā)射信號(hào)，干擾了Small Cell網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)端發(fā)射期望信號(hào)，采用TD?LTE同時(shí)同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)將發(fā)射信號(hào)對(duì)自身接收的同頻同頻干擾進(jìn)行抑制[3]，其采用同頻與數(shù)字聯(lián)合的同頻干擾抑制方法，可得到2倍的頻譜利用率，增強(qiáng)超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)容量。

1.1 硬件總體架構(gòu)

超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE同時(shí)同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖1所示，其通過(guò)同頻模塊和同頻干擾重建模塊相獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，將TD?LTE系統(tǒng)變換成同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，兩種模塊的頻率波動(dòng)區(qū)間為[1.5 GHz，5 GHz]，包含了大多數(shù)無(wú)線(xiàn)通信規(guī)范，能夠用于TD?LTE的同時(shí)同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)中[4]。數(shù)字模塊通過(guò)ADC/DAC子卡同信號(hào)操作載板相獨(dú)立的策略，檢測(cè)各ADC/DAC部件對(duì)同頻干擾抑制的作用情況。信號(hào)操作模塊中集成了FPGA以及PPC等信號(hào)操作部件，完成物理層算法，并且對(duì)協(xié)議層進(jìn)行管理。數(shù)字模塊通過(guò)PCI背板設(shè)置和管理同頻模塊以及同頻干擾重建模塊的參數(shù)。

1.2 同頻干擾重建模塊設(shè)計(jì)

同頻干擾重建模塊的組成結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其通過(guò)PCI總線(xiàn)的管理性能，對(duì)從同頻模塊耦合到發(fā)射信號(hào)的幅度以及相位進(jìn)行修正，采用放大器輸出修正后的信號(hào)。融合同頻重建的輸出和同頻模塊的接收信號(hào)，實(shí)現(xiàn)同頻干擾抑制。

1.3 同頻模塊設(shè)計(jì)endprint

超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的TD?LTE同時(shí)同頻全雙工的同頻通道較多，這些通道利用USDR（Universal Software Defined Radio）軟件無(wú)線(xiàn)電同頻模塊傳遞信號(hào)。同頻模塊和同頻干擾重建模塊連接過(guò)程中，在其自身的發(fā)射通道后端融入10 dB耦合器，實(shí)現(xiàn)發(fā)射信號(hào)的耦合[5]；在其接收通道的前端融入10 dB耦合器，采集同頻干擾抑制信號(hào)。

同頻模塊的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括發(fā)射通道以及接收通道，對(duì)超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中TD?LTE的中頻和射頻進(jìn)行濾波處理、完成混頻處理以及對(duì)射頻進(jìn)行放大處理。數(shù)字模塊采用PCI總線(xiàn)對(duì)同頻模塊進(jìn)行管理，對(duì)CPLD解析信息的過(guò)程進(jìn)行管理，完成收費(fèi)鏈路增益以及自身振動(dòng)頻率的實(shí)時(shí)管理。

1.4 數(shù)字模塊設(shè)計(jì)

數(shù)字模塊使用USDR軟件無(wú)線(xiàn)電平臺(tái)的數(shù)字板，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

數(shù)字模塊包括FMC子卡模塊、FPGA 模塊、PowerPC模塊、CLK時(shí)鐘模塊以及管理模塊。FMC子卡模塊對(duì)數(shù)字模塊中的數(shù)字信號(hào)實(shí)施模/數(shù)變換以及數(shù)/模變換[6]，F(xiàn)PGA模塊對(duì)超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE物理層邏輯以及數(shù)字同頻干擾進(jìn)行約束，PowerPC模塊運(yùn)算同頻干擾抑制參數(shù)，并對(duì)其他模塊進(jìn)行控制。

2 軟件流程設(shè)計(jì)

TD?LTE同頻干擾電源抑制方法的軟件總體流程如圖5所示，將TD?LTE同時(shí)同頻全雙工干擾電源抑制系統(tǒng)分別設(shè)置成主端和從端，分別和超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE的基站端和終端相對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)運(yùn)行后，系統(tǒng)主端以及從端，對(duì)于超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)下TD?LTE同頻干擾電源分別實(shí)施同頻干擾抑制[7?8]。如果同頻干擾抑制出現(xiàn)收斂趨勢(shì)，則從端對(duì)主端的信號(hào)進(jìn)行采集，基于主端的節(jié)奏對(duì)自身發(fā)射信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行修正，確保從端信號(hào)到達(dá)主端的時(shí)刻同主端同頻干擾信號(hào)到達(dá)時(shí)刻，低于LTE的OFDM 循環(huán)前綴時(shí)間。OFDM對(duì)超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端期望信號(hào)和TD?LTE同頻干擾抑制的殘留信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理[9]，并將處理后的信號(hào)變換至頻域，實(shí)施頻域數(shù)字同頻干擾抑制。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析

3.1 實(shí)驗(yàn)（一）

在不同同頻干擾功率狀態(tài)下，檢測(cè)本文方法的同頻干擾抑制性能。實(shí)驗(yàn)融合同頻干擾以及數(shù)字同頻干擾，檢測(cè)不同同頻干擾功率下，本文方法的同頻以及數(shù)字干擾抑制性能。實(shí)驗(yàn)采用的同頻干擾抑制性能檢測(cè)參數(shù)如表1所示[10]。測(cè)試本文方法的同頻與數(shù)字聯(lián)合同頻干擾抑制能力，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。從圖6中能夠看出，本文方法采用同頻與數(shù)字聯(lián)合的同頻干擾抑制性能隨著接收信噪比的增加而增加，數(shù)字同頻干擾修正了同頻干擾抑制性能的缺陷。同頻干擾抑制性能強(qiáng)的情況下，進(jìn)入數(shù)字域的同頻干擾信號(hào)擁有較小的信噪比，數(shù)字同頻干擾抑制性能降低；反之，同頻干擾抑制性能較弱情況下，數(shù)字域的同頻干擾信號(hào)擁有較大的信噪比，數(shù)字同頻干擾抑制性能增強(qiáng)。同頻與數(shù)字聯(lián)合的同頻干擾抑制能力曲線(xiàn)同理想同頻干擾抑制曲線(xiàn)走向一致，在同一信噪比下相差6～7 dB，具有較高的同頻干擾抑制性能。

3.2 實(shí)驗(yàn)（二）

通過(guò)Matlab仿真對(duì)本文方法進(jìn)行性能仿真，仿真參數(shù)如表2所示。將實(shí)驗(yàn)超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)內(nèi)[23]區(qū)域當(dāng)成核心區(qū)域，外部的[13]區(qū)域當(dāng)成邊緣區(qū)域。不同的小區(qū)/扇區(qū)具有一致的總用戶(hù)數(shù)。設(shè)置小區(qū)扇區(qū)負(fù)載比例是扇區(qū)總用戶(hù)數(shù)/扇區(qū)總資源數(shù)。實(shí)驗(yàn)采集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中心的目標(biāo)小區(qū)中的數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了本文方法、傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)ICIC方法以及資源塊隨機(jī)分配方法下實(shí)驗(yàn)小區(qū)邊緣平均吞吐量以及扇區(qū)負(fù)載比例關(guān)系，結(jié)果如圖7所示。從圖7中可以看出，本文方法明顯增加了小區(qū)邊緣用戶(hù)的吞吐量，提高了頻帶利用率，降低了小區(qū)間干擾，具有較高的可行性。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了TD?LTE同時(shí)同頻雙工同頻干擾電源抑制方法，解決了超密集Small Cell網(wǎng)絡(luò)中，存在海量用戶(hù)同時(shí)使用相同資源時(shí)產(chǎn)生的同頻干擾問(wèn)題，提高了網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性，增強(qiáng)了頻帶利用率。

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