关于干扰协调技术的专利技术综述

1 引言 下载论文网 /8/view-10853484.htm 随着移动通信数据业务需求的不断增长,用户对移动通信系统的速率要求也越来越高,为了达到移动通信系统要求的高速率,系统内用户的信号干扰噪声比必须得到极大的提高,而提高信号干扰噪声有提高信号功率和降低干扰两种方法。目
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  1 引言
下载论文网 /8/view-10853484.htm
  随着移动通信数据业务需求的不断增长,用户对移动通信系统的速率要求也越来越高,为了达到移动通信系统要求的高速率,系统内用户的信号干扰噪声比必须得到极大的提高,而提高信号干扰噪声有提高信号功率和降低干扰两种方法。目前广泛使用的自适应编码调制、多天线等技术提高了信号功率,进而提高了信噪比,但距离实际要求还有较大差距。因此,尽量减少干扰就成了移动通信系统的一个关键研究点。而无线通信技术发展到LTE时,因其采用同频组网导致小区间的干扰非常严重,目前抑制小区间干扰的方法主要分为三类:干扰随机化技术、干扰消除技术和干扰协调技术。在本文中我们重点分析干扰协调技术的发展趋势。
  2 关键技术
  干扰协调技术的基本原理是对系统资源使用设置一定的限制,以协调多个小区的动作,从而达到避免或者降低小区间干扰的目的。这种限制主要体现在两个方面:第一,对频域资源调度的限制,尽量避免相邻小区之间产生同频干扰;第二,在多个小区之间协调调整功率设置,降低小区间干扰。因为干扰协调技术实现简单、使用灵活、效果比较理想,很快成为小区间干扰抑制的主流技术。根据其应用场景不同可以分为同构和异构网下的干扰协调技术。
  2.1 同构网下的干扰协调技术
  小区间干扰协调(ICIC)是用来解决同构网络同频组网时小区间干扰的技术,其基本原理为通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制,是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况而进行的多小区无线资源管理方案。从资源限制的角度,ICIC可分为部分频率复用、软频率复用和全频率复用;从资源更新频率的角度,ICIC可分为静态ICIC、动态ICIC和半静态ICIC。
  2.2异构网下的干扰协调技术
  LTE-A是是为了满足未来数年内无线通信市场的更高需求和更多应用,在LTE-A系统中部署异构网络是提高系统性能的重要途径之一。异构网络是将微基站等低功率节点部署在高功率节点如宏基站小区内部,由于宏基站和微基站发射功率差异较大以及传输路径损耗等原因,由微基站产生的新小区与宏基站小区之间存在着严重的干扰。 LTE-A出现一些改善小区间干扰的增强型技术,如非载波聚合Non-Ca的增强型小区干扰协调技术eICIC以及FeICIC。
  3.干扰协调专利情况分析
  3.1 国内外申请量
  以近年来的干扰协调的相关的专利申请为样品,得到全球范围内干扰协调相关的专利申请随年代变化的历年分布情况,图1具体给出了全球2005-2016年专利申请的分布情况:
  从图1可以看出,伴随着移动通信的发展,及LTE的发展,自2008年起3GPP首次提出同频组网的干扰协调的解决方案,2008年3GPP首次提出同频组网的干扰协调的解决方案,相关专利申请量迅速提高,而当2010年异构网络出现后,网络部署更加密集,宏站和微站之间的干扰问题日益突出,专利申请量增速愈加明显,2011年后关于干扰协调的申请量达到了最高峰,且2012年到2014年相关申请量依旧保持在100件以上,2014年后申请量开始呈下降趋势,当然这有可能是由于2014年后专利申请的公开数据不完整,导致总申请量下降,并不能因此判定该领域申请呈现出大幅下降趋势,因此,从时间上看是符合逻辑的。综合判断,关于干扰协调的技术领域依然是全球专利申请的热点,并且其专利申请量也将继续保持较高的水平。
  3.2区域分析
  以上述在DWPI中获得的干扰协调技术相关专利申请为统计基础,对全球专利申请的主要国家及地区情况进行了统计,如图2所示:
  由图2可知,在与干扰协调相关的全球申请中,中国的专利申请量位于第一位,达到了全球专利申请总量的27%,远远领先其他国家。美国申请量以18%紧随其后,而欧洲集合了爱立信、诺西等行业巨头,因而申请量也位居前列,占全部份额的16%。
  关于干扰协调的专利申请主要集中在中、美、欧、日、韩等国,这种分布反映上述国家和地区是专利申请的主要目标国和地区,同时也说明全球干扰协调申请人在这些国家和地区的重视程度比较高。由此,我们有理由相信干扰协调也是众厂商专利布局的方向之一。
  3.3技术角度分析
  干扰协调作为提高通信质量的关键技术,涉及了非常多的技术领域。为了准确评估厂商之前的实力对比,有必要对这些关键技术进行细分,然后从多个方面衡量厂商之间的差距,进而才能了解当前的技术蓝图及下一步发展方向。
  以中兴、华为和高通在2006-2015年申请的专利进行了进一步的分析,得到了各细分技术领域的申请量对比情况,如图3所示:
  以上述三个公司为例,从干扰协调各个细分领域专利申请角度进行分析。可以得出,干扰协调所涉及到的热点专利申请主要有在同构网络的ICIC,异构网络的EICIC、feICIC,超密集组网、功率控制等技术方向。
  由于LTE网络采用OFDMA的接入方式,使得小区内的用户之间互不干扰,而小区边缘用户则收到来其他小区较强干扰,所以在LTE发展之初业界就提出了小区干扰协调的解决方案,2008年3GPP发布的LTE R8版本协议中提出了通过频率复用技术来解决边缘小区用户的干扰问题,因此在2008年中兴、华为关于同构网络下的干扰协调的申请量有了较大的提高,提前做好关于干扰协调方面的专利布局。
  早在上世纪的90年代就有学者提出了多层网络部署的概念,并随着无线通信技术的发展,异构网络的研究在不断的深入,2010年3GPP发布的LTE-A R10版本协议中将异构网技术作为增强技术之一,为了改善对异构网络部署的支持,提供了支持异构网络的额外的功能,特别是处理层间的干扰方面,所以从2010年开始关于干扰协调的申请量开始步入高峰期,而中兴、华为、高通的申请量在此期间也迈上了一个新台阶。
  异构网络的干扰协调的最初思想是将宏基站和微基站的发射信号在时间上错开,但是这也存在一定的缺陷,宏站在ABS子帧上不能调度UE,小区公共信道可能会受到干扰,ABS子帧上PDCCH之间的干扰难于协调。于是2011年3GPP发布的R11版本提出了feICIC方案,即宏站可以在ABS子帧期间调度UE专用的PDCCH或PDSCH,但是必须降低其发射功率以减少对微站的干扰,所以在2011年关于干扰协调的申请量到了高峰期。
  超密集组网是5G中的关键技术之一,随着2014年3GPP展开对5G的预研工作,各大厂商也纷纷对5G中的关键技术进行研究,并提前部署专利,而干扰协调对超密集组网也显得尤为重要,因此华为和中兴公司关于超密集组网的干扰协调都有一定量的申请,而高通公司的申请可能还未进入中国阶段,如图4所示:
  可以看出,异构网络的干扰协调是研究的热点,因此在这个场景下干扰协调技术研究申请量较多,而超密集组网作为5G中异构网技术的延伸,也将是干扰协调研究的热点方向。
  4. 结语
  通过对干扰协调领域的专利申请情况的分析,从总体的专利申请情况来看,至少可以得出以下结论:
  干扰协调技术经历了同构网络和异构网络的发展,经历了部分频率复用、软频率复用、ABS 、低功耗ABS等技术的?l展,现在已经基本成熟;但是通信技术发展到4G和5G,更多的关注于对场景的优化,因此在现有网络基础上提出增强技术,对于其中涉及到网络结构改变的技术,会对干扰协调技术提出更高的要求,会更加注重提高资源的利用率及系统的吞吐量。
  参考文献
  [1]《4G/LTE-A技术和产业发展白皮书》,TD-LTE工作组,2014.12
  [2]《4G 移动通信技术权威指南 LTE与LTE-Advanced》,爱立信研究院,2015.4
  [3]《5G关键技术与系统演进》,陈鹏等,2015.7
  [4]《5G概念白皮书》,IMT-2020(5G)推进组,2015.2
  (第二作者等同第一作者)

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