ICIC

小區間干擾協調（Inter Cell Interference Coordination，ICIC）是用來解決同頻組網時，小區間干擾的技術。

基本介紹

• 中文名：小區間干擾協調
• 外文名：Inter Cell Interference Coordination
• 英文縮寫：ICIC
• 類別：移動通信

概述

LTE採用的是正交頻分復用（OFDM），將高速數據調製到各個正交的子信道上，可以有效減少信道之間的相互干擾（ICI）。但是這個正交只限於當前小區內的用戶，而不同小區之間的用戶會存在干擾，特別同頻組網時小區邊緣的干擾非常嚴重。為了消除小區間的干擾，除了採用傳統的加擾、調頻等手段外，還可以採用小區間干擾協調（Inter Cell Interference Coordination，ICIC）技術。

ICIC是為了保證系統吞吐量不下降，以及提高邊緣用戶的譜效率。ICIC的基本思想是通過管理無線資源使得小區間干擾得到控制，是一種考慮多個小區中資源使用和負載等情況而進行的多小區無線資源管理方案。具體而言，ICIC以小區間協調的方式對各個小區中無線資源的使用進行限制，包括限制時頻資源的使用或者在一定的時頻資源上限制其發射功率等。即靜態ICIC的主要方式有2種：

1）部分頻率復用（Fractional Frequency Reuse，FFR）

2）軟頻率復用（Soft Frequency Reuse ）

部分頻率復用（Fractional Frequency Reuse，FFR）

FFR的思想是系統將頻率資源分為兩個復用集，一個頻率復用因子為1的頻率集合，套用於中心用戶調度，另一個頻率復用因子大於1的頻率集合，套用於邊緣用戶調度。

如圖 1所示，將系統頻寬分成4份。小區中心復用因子為1,3個小區的邊緣復用因子為3。3個小區的邊緣分別使用不同圖注表示。

圖 1 FFR示意圖

則終端在小區不同位置所使用的頻率如圖 2所示。通過保證小區邊緣用戶處於異頻的狀態，從而避免小區間的干擾。

圖 2 FFR在小區不同位置頻率

軟頻率復用（Soft Frequency Reuse）

SFR的思想是系統將頻寬分三份，如圖 3所示。三個小區，小區邊緣分別使用1份，小區中心使用剩下的2份。小區中心頻率復用因子為3/2，小區邊緣頻率復用因子為3。

圖 3 SFR示意圖

例如，在小區1中， A+B部分只分配給小區中心，C部分頻率首先分配給小區邊緣，另外C部分剩餘的頻率也可以根據需要分配給小區中心使用。

SFR和功率控制相結合，通過調節某些子頻帶上功率的方法，來控制和降低干擾。結合功率控制後，SFR對頻帶的劃分如圖 4所示。

圖 4 SFR頻帶劃分

• 在小區邊緣，採用高功率頻帶

小區邊緣用戶路損大，使用邊緣頻帶，可以分配較高的發射功率。小區邊緣與鄰區分配的頻帶不同，相互正交，干擾較小。

• 在小區中心，採用低功率頻帶

小區中心用戶路損小，不需要使用大功率發射。發射功率小且距離鄰區距離又遠，所以小區中心即使使用的頻率和鄰區相同，造成的干擾也非常小。

• 在小區中心，採用高功率頻帶

小區中心用戶距離鄰小區遠，且頻帶與鄰區邊緣用戶的正交，對鄰區干擾小，在邊緣頻帶有剩餘時，可以分配給小區中心使用。由於該頻帶分配功率較高，可以採用高階調製，提高傳輸速率，如圖 5所示。

圖 5 小區頻帶分布

SFR終端在小區不同位置所使用的頻率如圖 6所示。結合功率控制，保證相鄰小區邊緣的用戶處於於異頻的狀態，從而避免小區間的干擾。

圖 6 SFR在小區不同位置頻率

動態ICIC

除了對頻帶和功率的控制，ICIC還可以通過在相鄰的源小區和目的小區之間，傳送一些調節指示，來動態的實現對相鄰小區干擾的控制。

在LTE的上行鏈路傳輸中：

• 小區可通過X2接口傳送強幹擾指示（HII）給相鄰小區，事先控制使得相鄰小區調度資源避開干擾。
• 小區還可通過X2接口傳送過載指示（OI）給相鄰小區，當相鄰小區收到OI報告後會採取自降干擾措施如降低本小區發射功率，如圖 7所示。

圖 7 X2接口傳送OI

HII（High Interference Indication，高干擾指示）是基於本小區邊緣用戶的調度信息。

在傳送HII的源小區，用於指示本小區將要為其邊緣終端分配的資源塊情況，這些資源塊會對相鄰eNB產生較大的干擾，同時自身也會對來自相鄰eNB的干擾非常敏感。

在接收HII的目的小區，通過監視相鄰小區的HII，確定相鄰小區將要產生強幹擾的資源塊。對這些資源塊進行調度避讓或功率調整。一般負載不高的場景，可以執行調度避免。

OI（Overload Indication，過載指示）是基於測量信息。

在傳送OI的源小區，用於指示本小區在某些頻帶受到嚴重干擾。

在接收OI的目的小區，根據OI的等級降低在這些頻帶內的發射功率，從而減輕其對鄰小區的干擾。

在LTE的下行鏈路傳輸中，下行干擾協調通過在X2接口傳送相對窄帶發射功率（RNTP）來實現。

RNTP（Relative Narrowband Transmission Power，相對窄帶發射功率）

RNTP用來通知鄰區是否保持RB發射功率低於一個固定的上限值。這使得鄰接小區在調度終端時，會考慮每個RB上期望的干擾強度。

ICIC分類

ICIC通過管理無線資源使得小區間干擾得到控制，是一種考慮多個小區中資源使用和負載等情況而進行的多小區無線資源管理功能，上下行ICIC方法可以不同。具體而言，ICIC以小區間協調的方式對各個小區中無線資源的使用進行限制，包括限制哪些時頻資源可用，或者在一定的時頻資源上限制其發射功率。

小區間干擾協調（ICIC）技術使用靈活，實現簡單，仿真效果較好，是目前LTE系統抗同頻干擾的主流技術。

ICIC的分類方法

圖1 ICIC的分類

（1）從資源更新頻率方面進行分類

從對無線資源使用的限制進行更新的頻率來看，ICIC可以分為如下四大類。

①靜態協調：對無線資源的使用限制進行重新配置的時間規模為若干天，幾乎不需要基站之間互動信息。

②半靜態協調：對無線資源的使用限制進行重新配置的時間規模為秒級或更長，基站之間信息傳遞的頻率為幾十秒或分鐘級。

③動態協調：對無線資源的使用限制進行重新配置的時間規模為幾十或幾百毫秒，基站之間信息傳遞的頻率類似。

④協作調度：對無線資源的使用限制進行重新配置的時間規模為TTI級別（幾毫秒），由於X2接口的時延限制，在基站間無法傳遞信息。

對於網路規劃來講，採用靜態小區間干擾協調是最為單純和簡單的手段。另外的3種方式由於需要相對複雜的算法和流程來配合，對於規劃來講，沒有完全可靠的預估模式，設備性能和最佳化手段也受到了具體算法能力的制約。因此在實際套用時，需要更合理地根據設備算法的成熟度和網路規劃最佳化的可行性進行綜合權衡和評估，以採用最為合理的方式，既能給規劃最佳化帶來便利，又能最大程度的利用算法的優越性。

（2）ICIC從資源限制方式方面進行分類

從對無線資源使用的限制方式來看，ICIC方法又可以分為如下三大類。

①部分頻率復用（FractionalFrequencyReuse：FFR）。與普通頻率復用相比，部分頻率復用是指在某些子頻帶上的頻率復用因子為1，而在另外一些子頻帶上的頻率復用因子大於1。基站根據分配的頻段結合調度算法動態調度中心用戶和邊緣用戶的使用頻段。對於上行和下行來說，都是基站調度，沒有本質的差別。從功率分配的角度看，有一個子頻帶被所有小區等功率使用（即頻率重用因子為1），而其餘子頻帶的功率分配在相鄰小區間協調，從而在每個小區創造一個小區間干擾較低的子頻帶，成為小區邊緣頻帶。FFR方案可以被進一步分為全功率隔離（FFRFI）和部分功率隔離（FFRPI）。全功率隔離意味著每個小區不能在其相鄰小區的小區邊緣頻帶上傳送數據，從而以減少可用資源為代價抑制了相鄰小區的小區間干擾，如圖2-a所示，對於部分頻率隔離而言，所有小區都可以使用所有系統頻寬。因此，可用的頻率資源與重用因子為1時相同，這與下面講到到軟頻率復用（SoftFrequencyReuse：SFR）類似。在FFRPI方案中，通過為小區邊緣頻帶分配較大發射功率，並相應減少其他子頻帶上的發射功率從而保持總發射功率的方式增強信道質量，如圖2-b所示。實際組網時，需要根據具體網路的需求，合理規劃頻率部分復用的比例，但是不可避免地會出現部分頻譜浪費的問題。因此首先要視不同小區的實際情況不同，單獨考慮其頻率復用比例，當業務需求隨著場景、時間的變化時，部分頻率復用的比例如何根據業務需求進行調整，是最佳化工作必須重視的問題。當然，在用戶負載較高時，肯定會比較難於協調。

②軟頻率復用（SFR）。與普通頻率復用相比，軟頻率復用（SFR）對某些子頻帶上的功率只是部分減少，而不是完全限制使用。因此對於SFR，需要調節某些子帶上的功率。綜合上述方法，對SFR進行如下定義：每個小區使用整個頻帶，但根據特定的頻率復用方案，在各個子頻帶上有兩種不同的功率分配方法：①某個特定的子頻帶上發射功率被減小，其餘子頻帶上使用相等的全功率發射；②某個特定的子頻帶上使用全功率發射，其餘子頻帶上發射功率被減小。總體來說，SFR與頻率復用因子為1的情況相同，可使用所有可用頻率資源傳輸。但與前者不同的是，不同子頻帶上的平均SINR不再完全相同。每個小區全功率發射的子頻帶上的SINR會維持不變或提高，而發射功率被減小的子頻帶上的SINR則會減小。

圖2 部分頻率復用（FFR）

圖3 軟頻率復用（SFR）

③全頻率復用（FullFrequencyReuse：FFR）。全頻率復用與SFR和FFR中對一組連續的PRB採用統一的資源使用和發射功率限制不同，全頻率復用對時頻資源的使用和發射功率的限制以PRB為單位，可以單獨對某個PRB進行調度和功率限制，以避免高功率干擾對邊緣用戶產生嚴重影響。在全頻率復用方案中，並不區分IC和OC資源，利用測量到高干擾PRB資源指示，eNodeB端進行PRB協調調度，系統可以使用小區內頻譜資源，即頻率復用因子為1。

ICIC的不同分類方式小結

3種頻率復用模式的區別如表10-10所示。

表10-10 ICIC不同頻率復用模式的比較

ICIC實現方式			FFR	SFR	全頻率復用
資源規劃單元			連續多個RB組成的子頻帶		單個RB
頻帶; 劃分	IC資源	使用資源	部分正交頻帶	全部頻帶	無IC、OC資源劃分
		復用係數	1	1
	OC資源	使用資源	部分正交頻帶	部分正交頻帶
		復用係數	大於1	大於1
	頻帶使用特點		不同小區邊緣用戶使用相互正交的子頻帶		不同小區用戶使用相互正交的RB，或結合功控使用同一RB
功率控制			無功控	可結合功控	可結合功控

表10-11給出了ICIC不同頻率復用方案與協調周期的對應關係，其中協作調度對資源重配的時間規模為TTI級別，並且會更細化資源的分配，因而不存在軟頻率復用或部分頻率復用的模式。而靜態協調的資源使用基本固定，其分配不會細化到PRB的級別，因此不存在全頻率復用的模式。對於靜態協調、半靜態協調和動態協調，由於ICIC方案只規定在一段時間內對時頻資源的使用和發射功率的限制情況，因此還需要與每個小區的調度算法相結合，實現用戶數據到具體資源的映射。

表10-11 ICIC方案對應關係表

	靜態協調	半靜態協調	動態協調	協作調度
部分頻率復用	√	√	√	×
軟頻率復用	√	√	√	×
全頻率復用	×	√	√	√

R8/R9中關於ICIC技術的標準化內容如下。

（1）上行ICIC技術

上行採用動態ICIC技術，可通過X2接口傳送高干擾指示HII和過載指示OI信息。HII用於指出分配給邊緣用戶的可能會造成較大幹擾的PRB，通過資源調度避免碰撞，減少干擾。OI用於指出那些已經受到較大幹擾的PRB，防止其再被分配給邊緣用戶。OI和HII都是事件觸發，觸發主要基於HII門限和OI門限。OI有2個門限值，用於區別3類干擾等級。因此HII只要1bit，而OI則需要2～5bit構成。HII和OI最小更新周期為20ms，都具有頻率選擇性，顆粒度為1個PRB，對不同的鄰小區可傳送不同的HII。

（2）下行ICIC技術

下行採用RNTP參數指示每個PRB的功率信息，通過傳輸RNTP參數可以將本小區PRB的功率信息提前通知鄰小區，鄰小區根據接收到的功率信息進行干擾協調，從而降低小區間的干擾。由於LTE最終決定下行業務信道不採用功率控制，導致ICIC的干擾控制效果受到很大限制。標準中RNTP只使用1bit指示某個PRB是否被占用了，R8支持eNB間互動RNTP信息，並且討論了功率門限。