LTE系统中的小区间干扰协调技术仿真研究

论文摘要

为了适应全球无线通信呈现出的移动化、宽带化和IP化的趋势,也为了与新兴的一些移动通信技术如WiMAX、Wi-Fi竞争,2004年底,3GPP提出了3G的长期演进（3G LTE）。LTE的目标是获得更高的数据速率,更低的时延,改进的系统容量和覆盖范围,以及较低的成本。与此同时,由于LTE下行采用正交频分多址接入（OFDMA）的方式,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）,大大提高抵抗频率选择性衰落的能力。但由于频谱资源的限制,小区之间的干扰（ICI）将严重地影响小区边缘的数据速率。因此,要实现LTE的要求——较高的峰值速率及提高边缘用户吞吐量,就必须采取有效的措施来减轻小区间的干扰问题。本文主要对小区间干扰抑制技术中的干扰协调技术进行仿真和分析,主要工作体现在以下三部分。第一部分建立19个小区蜂窝系统仿真模型,研究小区间干扰协调中的部分频率复用和软频率复用方案。改变影响系统性能的主要参数,观察用户信干比分布情况、小区吞吐量和覆盖率的变化。仿真结果表明,采用干扰协调技术后系统性能获得了很大的提高；实际系统中应该综合考虑不同的业务量需求,来进行带宽和功率的分配,才能使系统性能获得最大的提升。第二部分建立LTE中的城市宏蜂窝（UMa）仿真环境,对自适应软频率复用方案给出的四种模式分别进行仿真,观察SINR分布、扇区吞吐量和覆盖率的情况,仿真结果表明若需要获得最优的覆盖率,可以选择模式四,若希望获得较大的吞吐量,当中心业务量较大时可以采用模式三,而边缘业务量较大时可以采用模式二。然后以SINR分布情况作切换准则为例,实现四种模式间的切换,来说明应根据系统实时的业务需求,选择合适模式的结论。第三部分建立LTE中的城市宏蜂窝和农村宏蜂窝（RMa）两种仿真环境,在前文的基础上研究采用软频率复用的干扰协调与宏分集技术的联合应用。根据目标扇区内用户受最大干扰的信号发射扇区位置的统计情况,给出两种不同的合作集和两种宏分集方案,结合软频率复用模型进行仿真。仿真结果表明,与RMa相比UMa环境中系统性能要差；软频率复用与宏分集结合能更好地提升系统性能,选择合适的宏分集和合作集方案性能提升幅度更大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究工作及内容安排
• 第二章 小区间干扰协调技术
• 2.1 LTE的背景和简介
• 2.1.1 LTE物理层的传输技术
• 2.1.2 LTE系统资源分配
• 2.1.3 LTE中的信道模型
• 2.2 小区间干扰协调技术
• 2.2.1 基本原理
• 2.2.2 典型的频率复用方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 部分频率复用方案
• 3.1 仿真模型
• 3.1.1 小区分布与天线模型
• 3.1.2 业务模型
• 3.1.3 无线传播模型
• 3.1.4 频谱资源分配方案
• 3.1.5 小区间干扰模型
• 3.2 系统性能评估参数
• 3.3 仿真参数及流程
• 3.4 性能仿真及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 自适应软频率复用方案
• 4.1 软频率复用方案
• 4.1.1 软频率复用模型
• 4.1.2 软频率复用方案的特点
• 4.2 自适应FFR模型
• 4.2.1 模式描述
• 4.2.2 模式切换算法
• 4.2.3 天线与干扰模型
• 4.3 仿真参数
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 干扰协调与宏分集的联合应用
• 5.1 宏分集
• 5.1.1 基本概念
• 5.1.2 合作集的划分
• 5.2 基于软频率复用的宏分集方案
• 5.2.1 固定的宏分集方案
• 5.2.2 自适应宏分集方案
• 5.3 仿真参数
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.4.1 UMa和RMa环境干扰分析
• 5.4.2 UMa环境宏分集与软频率复用仿真结果
• 5.4.3 RMa环境宏分集与软频率复用仿真结果
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与的科研项目和发表的论文
• 附录