TD中相邻小区交叉时隙干扰是怎么回事？

交叉时隙干扰是TD-SCDMA系统内影响较大的干扰，由于TD-SCDMA系统的业务时隙是动态分配的，当出现在相邻小区之间或同小区频率间的上下行转换点不一致时，或者当基站之间帧信号不同步时，就会出现这种干扰。对于交叉时隙干扰，目前有多种解决方案：第一，可在不同切换点的小区之间设置一个交叉时隙隔离带，在交叉时隙中不传输数据；第二，以交叉时隙的两个基站为圆心，使用导频信号确定的两个圆形区域作为交叉时隙用户所在区域；第三，可以调整上下行时隙比例等。

如何避免交叉时隙干扰！

摘要：
     在 TD-SCDMA 系统中，由于相邻小区采用不同的上下行时隙转换点，会出现交叉时隙，导致严重的小区间干扰并影响系统性能。动态信道分配（DCA）是 TD-SCDMA 系统的关键技术之一，能够限制干扰、最小化信道重用距离，从而高效率地利用有限的无线资源，提高系统容量。采用动态信道分配是 TDD 系统的优势所在。本文首先简要介绍了交叉时隙干扰特征和动态信道分配及其要克服的主要问题，并且研究了相关的解决方案。
Abstract
In TD-SCDMA systems ,neighboring cells adapting different uplink and downlink switching points causes the arising of cross timeslot .It takes serious inter-cell interfere and influences the performance of the whole system.Dynamic Channel Allocation (DCA), one of the key technologies of TD-SCDMA, has the advantages of suppressing the interference, minimizing the channel reuse distance, and thus, utilizes the finite radio resource with greater efficiency and improves the capacity of the system. Using DCA is the superiority of TDD system. This paper briefly describes the characteristics of cross-slot interference and dynamic channel allocation and to overcome the main problems and consider the relevant solutions.
 
     1.TD-SCDMA 系统交叉时隙干扰特性^[1]
在 TD-SCDMA 系统中，上下行不对称的数据业务将会占据较大比例，如果对称分配上下行时隙，将可能会发生资源单向受限的情况，导致系统资源的浪费和系统容量的降低。对 TD-SCDMA 系统的上下行时隙进行动态分配，可以提高系统资源的利用率，提高系统容量。然而上下行时隙动态分配时，有可能发生交叉时隙干扰。因此，进行上下行时隙动态分配时，既要适应上下行业务的变化，又要使其所产生的交叉时隙干扰对系统性能的影响较小，这就需要在单向受限和交叉时隙干扰两者中找到最优化解，使系统容量最大化。
1.1 时隙划分一致时干扰特性
在系统内相邻小区的时隙上下行划分一致时，相邻小区间的干扰表现为终端—基站的干扰和基站—终端的干扰，如图1图2。
 
 
 
 
 
 
 

 
图 1 相邻小区时隙划分一致时终端—基站的干扰
图1中，A 小区内的上行信道受到 B 小区上行信号的干扰。B 小区的终端 2 所发功率干扰 A 小区的上行信道，不过由于终端 2 的功率小，且终端 2—基站 A 间路径损耗较大，所以干扰能力有限。
 
 
 
 
 
 
 

 
图 2 相邻小区时隙划分一致时基站—终端的干扰
图2中，A 小区内的下行信道受到 B 小区下行信号的干扰。B 小区内基站 B 所发信号干扰 A 小区的下行信道，虽然基站 B 发射的功率较大，但是下行信道质量较好，抗干扰能力强，且基站 B—终端 1 间路径损耗较大，所以干扰不是很严重。
1.2 时隙划分不一致时干扰特性-------交叉时隙干扰
TD-SCDMA 系统的交叉时隙干扰是指当1个小区使用1个时隙传输上行链路信息，而另一相邻小区使用同一时隙传输下行链路时隙，那么2个小区之间存在干扰，干扰表现为基站对基站的干扰和移动台对移动台的干扰.
在系统内相邻小区的时隙上下行划分不一致时，交叉时隙内的小区间干扰表现为基站—基站和终端—终端的干扰，如图3所示。
 
 
 
 
 
 

 
图 3 相邻小区交叉时隙的干扰分析
(1) 基站—基站的干扰：在交叉时隙中，基站 A 发射给终端1的信号会对接收终端 2 信号的基站 B 造成干扰。此项干扰是基站—基站的干扰，由于基站的发射功率大，天线增益高，且路径损耗小，所以会严重干扰基站 B 接收终端 2 发射的信号。
(2) 终端—终端的干扰：在交叉时隙中，终端2发射给基站 B 的信号会干扰终端1接收基站 A 的信号。此为终端—终端的干扰，一般来说终端发射功率小，且终端间路径损耗大，干扰不是很严重，但是当终端 1 和终端 2 距离较近时，终端 2 会严重干扰终端 1 接收基站 A 发射的信号。
交叉时隙内的干扰非常严重，尤其是基站—基站的干扰严重影响通信质量，使得交叉时隙在承担上行业务的小区几乎不能工作。在承担下行业务的小区，交叉时隙一般可以正常工作，但是在小区边缘地带可能受到强干扰，使其不能稳定工作，如果不做特殊处理，交叉时隙内的强干扰会导致较大的容量损失。
相邻小区间由于上下行时隙划分不一致所带来的交叉时隙干扰是 TDD 模式下 DCA 技术期待解决的一个问题。
2. 针对交叉时隙干扰的解决方案
对时隙的分配方案进行研究，既要满足业务上下行比例要求，又要尽量避免交叉时隙的产生，这部分功能由慢速 DCA 来完成；第二部分是对交叉时隙的处理，就是交叉时隙产生以后如何分配业务，使得交叉时隙干扰尽量降低，这是快速 DCA 算法的目标。^[2]
2.1慢速DCA----调整上下行时隙比例
2.1.1 慢速DCA简介
慢速 DCA 的任务就是将资源分配给各小区，并根据各小区的具体业务情况调整上下行时隙的个数。因为 TD-SCDMA 系统的 TDD 特点，所以上下行时隙的调整成了一个很重要的任务。慢速DCA根据各小区的具体业务情况调整上下行时隙的个数，但是相邻小区的交叉时隙会产生严重的干扰，如何既能和业务要求相吻合，以充分发挥 TD-SCDMA 处理上下行不对称业务的优势，又能尽量避免交叉时隙的产生，是慢速 DCA 算法的目标。处理方法可分为两大类：
1.根据系统整体业务量的不对称情况来分配上下行时隙个数，所有小区的分配情况均相同，解决方案之一是选择热点小区，根据热点小区的业务情况确定上下行时隙的个数，周边小区采取一样的分配策略，逐渐扩散形成簇，这样虽然在簇的边界处依然存在交叉时隙干扰，但是由于业务量没有达到满载，系统仍然可以满足业务要求。但是参考小区的选取、簇的形成以及扩展方法和优化指标的确定都需研究。此时上下行时隙个数可根据业务量之比、最大利用率或最小呼损率等准则来确定。
2.考虑每个小区内的具体负载情况，可为每个小区分配不同个数的上、下行时隙，这种方法更能够适应不同地区业务量不对称性不同的情况，但对交叉时隙中产生两个基站及两个移动台之间干扰的处理，使算法复杂化。
2.1.2处理交叉时隙的一般方法：
1. 简单地让受到严重干扰的用户提出请求，将其调整到非交叉的时隙；
2.只将交叉时隙分配给靠近基站的用户，具体又有根据传播损耗分区的方法和更灵活的基于归一化传播损耗的方法；
3.利用智能天线，在处于交叉时隙的基站方向上产生零点^[3]。
上述各种方法都不是专门针对 TD-SCDMA 系统提出的，我们必须在 TD-SCDMA 时隙数较少等条件下检验上述各种算法的实际效果，并在现有协议框架内设法实现和改进之。
2.1.3 SD-SCDMA系统中，处理交叉时隙干扰的方法：
1. 文献[4]提出在不同切换点的小区之间设置一个交叉时隙隔离带（如图4），在交叉时隙中不传输数据的方案．但由于在隔离带的小区中交叉时隙的传输容量为0，因此当隔离带区域较大时，会造成较大的容量损失．
 
 
 
 
 
 

 
图4 非对称切换点配置
2. 文献[5]的方案是分别以交叉时隙的2个基站为圆心（如图5），应用导频信号确定的2个圆形区域作为交叉时隙用户所在区域。但这样所有与被研究小区相邻的小区之间都会设置隔离带，使其他并不交叉的相邻小区的该交叉时隙所对应时隙的用户覆盖受到影响，边界处的用户全部被分散到其他时隙中，造成其他时隙的容量下降，本小区交叉时隙的资源闲置。
 
 
 
 
 

 
图5 隔离区域划分
3. 文献[6]在文献[5]所提方案的基础上，针对文献[5]方案的不足提出另一种划分隔离带的方法。见图6、图7。隔离区域由移动台接收到的导频信号差值确定，与其他算法相比，该隔离区域范围较小，从而交叉时隙容量较大。
 
 
 
 
 

 
图6 隔离区域范围确定过程
 
 
 
 

 
图 7 隔离区域
4. 文献[7]提出定向天线“虚拟小区”的解决方案（如图8）．“虚拟小区”的思想是固定切换点的特例，它的交叉时隙所涉及的小区都只具有一个切换点，上行链路和下行链路连续分布，不同的小区切换点可以不同．但由于其交叉时隙的覆盖区域随用户的不同而随机变化，为覆盖规划带来困难．
 
 
 
 
 
 

 
图 8三等分蜂窝虚拟小区
5. 针对1，即便对于那些切换点不一致的相邻小区，也可以不采用时隙而采用无线资源管理的方法，即通过终端和网络的实时测量，得到该时隙的干扰信息，从而由网络决定是否将用户分配到该时隙。
假如在小区A中的接收机收到干扰，应采取如下步骤：首先由网络控制器向收到干扰的基站发出测量指令，指示其对两相邻小区具有不同业务时隙配置的上行链路干扰信号的信道功率进行测量；然后，由该基站向RNC（无线网络控制器）报告上行链路干扰信号信道功率的测量结果；最后，由RNC根据小区中被观察用户设备的链路预算以及上行链路干扰信号信道功率的测量结果，决定是否为被考察的用户设备分配两相邻小区具有不同配置的业务时隙。
对于用户设备的接收机受到干扰的小区，步骤如下：首先，由RNC向受到干扰的用户设备发出测量指令，指示其对两相邻小区具有不同业务时隙配置的下行链路干扰信号的信道功率进行测量；然后，由用户设备向RNC报告下行链路干扰信号信道功率的测量结果；最后，由所述RNC根据小区中被考察用户设备的链路预算以及下行链路干扰信号信道功率的测量结果，决定是否为被考察用户设备分配两相邻小区具有不同配置的业务时隙。
这种测量及分配过程不仅适用于用户初始接入时的资源分配，同时也适用于业务持续期间的资源分配。
2.2 快速动态信道分配技术
快速 DCA 算法就是将时隙、扩频码、频率这些资源分配给具体的用户，接入时进行接纳控制（CAC），并监测通信质量，在用户干扰大于门限值时对资源分配进行调整，一定情况下对分配资源进行整合，以提高资源利用率。
对于快速 DCA，主要的方法有时隙优先权法，可变边界法等。对于存在智能天线的情况，现有的最小干扰算法、WCDMA 系统基于切换多波束天线的算法 ，按空间角度划分优先采用的时隙的方法、联合进行功率控制和波束成形的算法等。
时隙优先权法是按照各时隙干扰值的大小进行优先级排序，按照业务要求分配资源，一种分配方法不是将干扰最小的时隙优先分配给业务，而是将次优的时隙分配出去，将干扰较小的时隙用作要求更高的情况。将时隙分为紧急时隙群和正常时隙群，交叉时隙就属于紧急时隙群。将紧急时隙分配给离 Node B 较近，需要较小发射功率的 UE，将正常时隙分配给离 NodeB 较远，发射功率较大的 UE，以此来降低交叉时隙干扰。
3.结束
在TD-SCDMA系统中，交叉时隙干扰带来的影响很大，但很难完全消除，只能根据不同的情况，来选择不同的方法，来达到更好的效果。