呂邦國

（長春電信工程設(shè)計院股份有限公司，長春 130012）

1 背景介紹

隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)部署的日益密集，相鄰小區(qū)之間的干擾，尤其是上行干擾日益嚴(yán)重。如何有效解決這一問題一直以來是很重要的課題。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，使用聯(lián)合檢測技術(shù)來消除多址干擾（MAI）和符號間干擾（ISI）。聯(lián)合檢測技術(shù)就是綜合利用各種信息及信號處理的手段，對接收信號進(jìn)行處理，從而達(dá)到對MAI和ISI抑制或消除的目的。

多小區(qū)聯(lián)合檢測技術(shù)是TD-SCDMA系統(tǒng)重要的干擾消除技術(shù)之一，其算法的原理與單小區(qū)聯(lián)合檢測算法的原理基本一致，用來抑制同頻干擾。區(qū)別在于單小區(qū)聯(lián)合檢測僅僅把其它鄰小區(qū)的信號干擾當(dāng)作白噪聲來處理，抑制的是本小區(qū)同頻同上行時隙的干擾；而多小區(qū)聯(lián)合檢測基于同頻鄰小區(qū)的干擾結(jié)構(gòu)，將同頻鄰小區(qū)的用戶干擾信號都納入聯(lián)合檢測，從而可以抑制鄰小區(qū)同頻同上行時隙的干擾。

2 技術(shù)原理

2.1 聯(lián)合檢測原理

多小區(qū)聯(lián)檢技術(shù)是基于同頻鄰小區(qū)的干擾結(jié)構(gòu)，將同頻鄰小區(qū)的用戶干擾信號都納入聯(lián)合檢測，從而提高同頻組網(wǎng)場景的上行檢測性能，可從一定程度上抑制同頻干擾。

TD-SCDMA系統(tǒng)模型如圖1所示。

該模型的系統(tǒng)方程表示為：

e = Ad + n

d是發(fā)射的數(shù)據(jù)符號序列，e是接收的數(shù)據(jù)序列，n是噪聲，矩陣A稱為系統(tǒng)矩陣，由K個用戶的擴(kuò)頻碼c和信道沖激響應(yīng)h決定。

圖1 聯(lián)合檢測原理示意圖

如果上述模型中的用戶都屬于某一單小區(qū)，則上述模型為單小區(qū)聯(lián)合檢測的模型；如果上述模型中的用戶分屬于幾個小區(qū)，則上述模型就為多小區(qū)聯(lián)合檢測的模型。由于可以以同樣形式的系統(tǒng)方程表征，所以單小區(qū)聯(lián)合檢測和多小區(qū)聯(lián)合檢測在形式上是統(tǒng)一的，可以用同樣的算法原理解決信號檢測的問題。

單小區(qū)或者多小區(qū)的聯(lián)合檢測（JD）的目的就是根據(jù)上式中的A和e估計出用戶發(fā)送的d，其中系統(tǒng)側(cè)擴(kuò)頻碼c已知，同時信道脈沖響應(yīng)h可以利用突發(fā)結(jié)構(gòu)中的訓(xùn)練序列midamble求解出，這樣聯(lián)合檢測的基本算法原理實際上就是已知A和e求解d的問題。

2.2 智能天線對多小區(qū)聯(lián)合檢測的意義

TD-SCDMA系統(tǒng)中，智能天線的引入，也給聯(lián)合檢測功能及性能帶來了重要作用和意義， 圖2示意了智能天線和聯(lián)合檢測相互作用的功能圖。

圖2 多小區(qū)聯(lián)檢基本原理示意圖

智能天線在上下行兩個方向上都存在作用，下行方向一般智能天線是指TD-SCDMA系統(tǒng)中的下行波束賦形算法，是通過對上行信道估計信號組成的空間相關(guān)矩陣進(jìn)行數(shù)字信號處理，得到天線的賦形權(quán)值賦給下行待發(fā)射基帶信號，最后通過各天線下發(fā)，完成下行賦形過程。

智能天線在上行聯(lián)合檢測中的體現(xiàn)只是在系統(tǒng)矩陣中引入了多天線的維度，但結(jié)合天線維度的系統(tǒng)矩陣實時聯(lián)合檢測算法后，智能天線的存在就對上行聯(lián)合檢測的性能產(chǎn)生了重要意義，其主要意義在于3個方面。

(1) 對用戶信號產(chǎn)生多天線增益，使得增強(qiáng)對信號的接收；

(2) 對用戶信號進(jìn)行一定的空間隔離，通過空域減少用戶之間的干擾；

(3) 基站側(cè)多天線配置提供了額外的空域自由度，這是上行多小區(qū)聯(lián)合檢測的基礎(chǔ)，基站多天線的空間自由度使得多小區(qū)聯(lián)合檢測的碼道數(shù)目可以突破本小區(qū)單時隙滿碼道數(shù)目的限制（使得在本小區(qū)滿用戶時，仍可以納入鄰小區(qū)的干擾用戶完成多小區(qū)的聯(lián)合檢測算法）。

3 操作流程

多小區(qū)聯(lián)檢技術(shù)分兩種操作方式，盲檢方式和預(yù)先告知方式。具體操作流程如下所述。

3.1 盲檢方式

盲檢方式流程如圖3所示。

圖3 盲檢方式流程圖

Node B根據(jù)本小區(qū)和鄰小區(qū)的Midamble信息對本小區(qū)和鄰小區(qū)用戶進(jìn)行盲信道估計，然后根據(jù)信道估計的有效性和本小區(qū)信息先選擇本小區(qū)用戶分配的碼道，然后根據(jù)鄰小區(qū)用戶信道估計的功率大小，按照從大到小順序把分配給鄰小區(qū)用戶分配的碼道納入聯(lián)檢，納入聯(lián)檢的總數(shù)受到聯(lián)檢碼道總數(shù)的限制。

3.2 預(yù)先告知方式

預(yù)先告知方式的算法是主要分RNC和NodeB兩個部分。

3.2.1 RNC部分

對需要實施多小區(qū)聯(lián)檢的小區(qū)，RNC負(fù)責(zé)監(jiān)測和核查其鄰區(qū)相同頻點上的碼道使用情況，并負(fù)責(zé)及時通過Iub口通知該小區(qū)碼道的最新使用狀況。

3.2.2 Node B部分

多小區(qū)聯(lián)合檢測實現(xiàn)的主體部分。在獲得鄰區(qū)碼道使用信息后，加上已知本小區(qū)碼道占用信息后，進(jìn)行上行碼道的檢測和后續(xù)處理。由于已經(jīng)精確獲知了本、鄰小區(qū)碼道使用情況的先驗信息下，檢測及后續(xù)處理的運算量都會得到較大的降低；另外還可以做到有效提高的碼道檢測概率和碼道匹配正確概率。每個子幀Node B都進(jìn)行動態(tài)實時的檢測，并根據(jù)最新的檢測結(jié)果判定哪些碼道進(jìn)入最后的聯(lián)檢方程，Node B把那些對本小區(qū)干擾最強(qiáng)的那些鄰區(qū)碼道優(yōu)先納入聯(lián)檢方程中。

預(yù)先告知方式可以獲得更多的先驗信息，在降低聯(lián)檢處理計算量的同時，又可以極大地提高檢測的正確率。

圖4 預(yù)先告知方式流程圖

預(yù)先告知方式的具體操作流程如下。

(1) RNC將OMC配置的強(qiáng)鄰區(qū)加入多小區(qū)聯(lián)合檢測組；

(2) RNC配置的鄰區(qū)信息攜帶下面信息：鄰區(qū)擾碼為必選項，鄰區(qū)碼道使用情況為可選項，當(dāng)鄰區(qū)信息沒有碼道信息時，Node B進(jìn)行盲檢；

(3) RNC檢測系統(tǒng)信息中的鄰區(qū)，如果發(fā)現(xiàn)其中存在OMC未指定的鄰區(qū)時，自動篩選同頻載波，加入多小區(qū)聯(lián)合檢測組；

(4) RNC在每次小區(qū)/載波/碼道狀態(tài)發(fā)生變化時，重新生成多小區(qū)聯(lián)合檢測組，并周期性信令通知對應(yīng)的小區(qū)，此周期可設(shè)置；

(5) Node B多小區(qū)聯(lián)檢對多小區(qū)聯(lián)合檢測組做進(jìn)一步選擇；

(6) Node B獲取相鄰小區(qū)的完整的結(jié)構(gòu)化信息，包括擾碼、信道響應(yīng)、擴(kuò)頻系數(shù)和擴(kuò)頻碼等先驗信息。

4 實際測試情況

通過多個本地網(wǎng)的現(xiàn)網(wǎng)實際測試，得到以下主要結(jié)論。

(1) 多小區(qū)聯(lián)合檢測功能為系統(tǒng)帶來了一定的增益：各測試點無論CS業(yè)務(wù)或PS業(yè)務(wù)，主測小區(qū)ISCP均有所下降，同時，終端發(fā)射功率也有所降低。多小區(qū)聯(lián)合檢測功能開啟后，干擾明顯下降，在單小區(qū)聯(lián)合檢測的基礎(chǔ)上，提升系統(tǒng)增益可提高2～4dB左右；

(2) 改善KPI指標(biāo)：多小區(qū)聯(lián)合檢測開啟后，系統(tǒng)掉話率明顯下降。網(wǎng)管系統(tǒng)掉話率統(tǒng)計結(jié)果顯示，開啟聯(lián)檢功能后，各廠家掉話率分別較開啟該功能前均有所下降（最多下降約1%），語音業(yè)務(wù)無線接通率均有所提升（最高約6%）；

(3) 多小區(qū)聯(lián)合檢測增益與時隙負(fù)荷存在響應(yīng)的關(guān)聯(lián)：負(fù)荷越大，其多小區(qū)聯(lián)合檢測增益越明顯，同時，聯(lián)合檢測增益體現(xiàn)受到多種因素的影響，在特定的環(huán)境下（切換帶、多用戶處于一定范圍內(nèi)（波束賦形波瓣寬度）、波束賦形不能有效抑制干擾的環(huán)境下）會有明顯增益；相反，如果同頻、同時隙干擾加載過于分散，智能天線能夠有效抑制鄰小區(qū)同頻干擾，則多小區(qū)聯(lián)合檢測的干擾消除增益將不明顯。

5 應(yīng)用建議

現(xiàn)網(wǎng)引入多小區(qū)聯(lián)檢功能后，根據(jù)理論分析和實際測試情況，可以降低小區(qū)間干擾減少掉話率及切換失敗率，提升系統(tǒng)KPI指標(biāo)；同時，由于處理能力的限制，多小區(qū)聯(lián)合檢測對同時檢測的碼道數(shù)有一定限制，因此，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較高時并不能完全消除同頻干擾。結(jié)合技術(shù)本身的特點和應(yīng)用效果，對于應(yīng)用初步建議如下。

（1）目前基帶板的能力較高，因此，宏基站可全網(wǎng)開啟多小區(qū)聯(lián)合檢測技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的同時，不對現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷造成較大影響；

（2）對于一般的室內(nèi)分布系統(tǒng)，由于和室外是異頻組網(wǎng)，考慮到同頻干擾比較小，開啟多小區(qū)聯(lián)合檢測對增益的提升不大，可以根據(jù)實際情況決定是否開啟；

（3）在機(jī)場或大型展覽館等大面積室分區(qū)域，需要較高的容量，通常在頻點資源較少的情況下，一般會通過同一平層劃分多個小區(qū)的方式來實現(xiàn)，由于平層間信號傳播衰減因子相對較小，不同小區(qū)覆蓋隔離度相對較差，因此，建議該室內(nèi)分布場景應(yīng)開啟多小區(qū)聯(lián)合檢測技術(shù)。

6 總結(jié)

多小區(qū)聯(lián)合檢測是減少同頻干擾的重要手段，一定程度改善同頻干擾，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，但是在應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合實際場景和設(shè)備能力等因素綜合考慮。