報告人：賴松儀 指導教授：陳偉業 老師 班級：碩研資管一甲 學號：MA490213 CoMP and Interference Coordination in Heterogeneous Network for LTE-Advanced Ref：Yu-Ngok Ruyue Li, et. al.,“CoMP and Interference Coordination in Heterogeneous Network for LTE-Advanced,”IEEE GC‘12 Workshop: Multicell Cooperation, Anaheim CA, Dec 2012, pp.1107-1111. 報告人：賴松儀 指導教授：陳偉業 老師 班級：碩研資管一甲 學號：MA490213

Outline Introduction Enhanced inter-cell interference coordination Downlink coordination multipoint transmission Combination of CoMP and eICIC Performance results Conclusions

Introduction(1/4) 近年來，由於行動寬頻和智慧型手機的使用率急劇增加， 造成行動數據流動量的爆炸性增長，據估計，增長還會繼 續增加至少十年。 為了應付這種急劇的數據流量增長，異質網路(HetNet)的 佈署就成為了一種趨勢。 本文提供了在LTE-A的標準化過程中，討論了CoMP和eICIC機制的概況，提供性能結果來評估一個新的機制，在超大型基地台內結合動態CoMP和半靜態eICIC協調佈署在異質網路中。

Introduction(2/4) 透過不同種類的低功率節點(LPNs)，異質網路(HetNet) 可以從現有的大型基地台提供覆蓋延伸或是流量卸載。 而系統的流通量(throughput)和覆蓋範圍有可能被提高，當 小型基地台(small cell)被佈署在各處的大型基地台(macro cell)並共享相同的頻譜時，異質網路就會發生干擾，導致 性能嚴重降低。 例如：小型、微小型和現有大型網路中的中繼站。 特別是對使用者設備(UEs)在大型基地台和小型基地台覆蓋範圍的邊界，所受到的干擾會特別嚴重。

Introduction(3/4) 增強型基地台區間干擾協調(eICIC)和協調式多點傳送與 接收(CoMP)是LTE-A的兩個重要特性，是用來解決節點 或基地台間的干擾問題。 3GPP Rel-8版 LTE推出基地台區間干擾協調(ICIC)，但使 用者設備仍然會遇到高級別對於控制通道的干擾。 自從3GPP Rel-8版 LTE就已經推出了基地台區間干擾協調(ICIC)，被使用在資料通道，僅透過一個標準化的回程介面交換訊息，如同基地台之間溝通的X2介面。 但ICIC的研究和標準化的重點都是放在同質網路上。 左圖是行動管理實體(MME)。

Introduction(4/4) 所以為了有效地支援LTE-A佈署在異質網路(HetNet)中，3GPP從Rel- 10版就製作了增強型基地台區間干擾協調(eICIC)。 而協調式多點傳送與接收(CoMP)是另一種干擾抑制技術，在2011年， 3GPP就完成CoMP支援傳輸/接收點(TP)之間的協作通信技術研究。 從2011年開始，3GPP就一直努力，預計讓CoMP在Rel-11版完成。

Enhanced inter-cell interference coordination(1/6) LTE-A的一個重要特性是支援基地台各種形式的共存，例 如大型基地台(macro cell)、小型基地台(pico cell)、微小型 (femtocell)基地台。而小型基地台可以提供靈活地覆蓋範 圍延伸，或是從現有的大型基地台基地台增加流量卸載。 當小型基地台干擾情形嚴重時，就會在小型基地台展開一 個基地台範圍擴展(CRE)區域，透過轉移偏差，卸載更多 的流量。 然而，當小型基地台會被佈署在整個大型基地台各處和共享相同的頻寬時干擾就會發生，在小型基地台中，干擾的情形就會越嚴重。

Enhanced inter-cell interference coordination(2/6) 對於基地台受害者的使用者設備(UEs)，例如：CRE區域 的UEs，干擾主要來自於相鄰的攻擊者基地台。 透過從一些限制傳輸給攻擊者基地台資料的子訊框，有可 能改善使用者設備的訊號干擾比(SIR)，因此3GPP標準中 導入了幾乎空白的子訊框(ABS)的概念。 ABS(Almost Blank Subframe)這是一個在子訊框沒有傳輸允許下，採用實體下行鏈路共享通道(PDSCH)的方式。

Enhanced inter-cell interference coordination(3/6) 利用ABS的概念，受害者基地台必須知道攻擊者基地台使 用的ABS模式，然後受害者基地台就能安排使用者設備的 佈署。 當決定使用ABS時，攻擊者基地台會衡量與受害者基地台 兩者之間的益處，以及因為時程的資源損失，造成自身的 流通量減少。 受害者基地台的負載平衡是可以回饋的，基於這一點3GPP標準指定了攻擊者和受害者基地台的所有操作，必須透過X2回程介面做資料交換。

Enhanced inter-cell interference coordination(4/6) 圖一、在大型/小型佈署使用的ABS模式實例 這是一個大型基地台與小型基地台的佈署，想像一下右圖為一個訊框的切面，綠色區塊為大型基地台的ABS，藍色區塊是指在調度基地台內，橘色區塊指在調度基地台的邊界。

Enhanced inter-cell interference coordination(5/6) 由於攻擊者基地台之間採用ABS，受害者基地台的使用者 設備觀察到子訊框間的通道品質可能會迅速改變，尤其是 干擾狀況在ABS和正常子訊框中的傳輸會有所不同。 如果小型使用者設備被分配只為一種子訊框做通道狀態資 訊(CSI)測量，那CSI的回饋在鏈路調適就會不夠準確。 因此，3GPP Rel-10版指定使用者設備可以透過網路被指示同時測量兩個獨立的CSI值，使用不同的子訊框做干擾估計。

Enhanced inter-cell interference coordination(6/6) 3GPP Rel-10版，在一個大型/小型佈署方案中，如果一個 子訊框被視為在大型基地台中採取ABS，那麼這個大型基 地台中就沒有單點傳播。 這是為了保護受害者基地台使用者設備在攻擊者基地台的 資源損失。 透過允許傳輸的單點傳播實體下行共享通道(PDSCH)和相對的控制通道，同時在ABS中降低功率，使大型基地台(eNB)可以有更多的靈活性，再轉送給一些特定的大型使用者設備。 例如：這些具有良好覆蓋範圍的大型使用者設備可以安排在低功率ABS(LP-ABS)中降低功率傳輸，因此保持著較少的干擾到小型基地台，否則利用的資源會為了減少小型基地台的干擾而完全浪費了。

Downlink coordination multipoint transmission(1/3) 對於下行鏈路CoMP，CoMP技術在研究中，可以分為： 聯合傳輸(JT) 動態傳輸點選擇(DPS) 協調排程/協調波束成型(CS/CB) 3GPP在同質網路和異質網路中評估了這些技術，提出了 四種方案。

Downlink coordination multipoint transmission(2/3) 本文中，提出方案3和方案4的情況，該網路由高功率大型基地台和多個低功率遠端無線設備(RRUs)組成，在大型基地台的範圍覆蓋內佈署。 這些方案可以被認為是集中式無線存取網路(C-RAN)方案的基頻部分和基地台的射頻部分，由RRUs透過光纖連結到基頻單位的集中儲存區進行區隔。 方案3與方案4的差別主要在於方案3的每一個進行協調的基地台皆有不同的基地台辨識碼(cell ID)，但方案4的每一個進行協調的基地台皆是相同基地台辨識碼。 因此，方案3可視為一種多重基地台辨識碼的方法；而方案4則可視為一種共享基地台辨識碼的方法，被認為是一種分佈式天線系統 (Distributed Antenna System, DAS)。 方案4可以被看作成分佈式天線系統(DAS)，其中由無線遠端設備(RRUs)佈署，並擔任大型基地台的分佈式天線，透過天線在不同領域的分佈，連續的基地台可以形成更大的超大型基地台(super cell)，這類的佈署具有降低干擾的優勢。

Downlink coordination multipoint transmission(3/3) 根據估計，CoMP的標準化會在3GPP Rel-11版完成，主要 的標準化工作是通道狀態資訊(CSI)方面的回饋。 每個傳輸點(TP)的回饋是CoMP回饋方案的增強基準，在 這裡每個傳輸點都相當於CSI資源。 透過多個CSI參考訊號(CSI-RS)，資源配置給一個使用者設備時，使用者設備可經配置測量和報告對應來自於不同傳輸點觀察到通道的多個CSI回饋。 每個傳輸點的CSI回饋和通道品質資訊(CQI)，可以用於不同的CoMP方案來導出一些近似值。

Combination of CoMP and eICIC(1/3) 本文的混合方案是結合了動態的JT和半靜態的eICIC搭配 低功率的ABS(LP-ABS)，換句話說，時域資源劃分就是將 大型時域資源分為兩種子訊框： 正常全功率的子訊框 低功率的ABS(LP-ABS) 有了這個架構，CoMP和JT的小型使用者設備就可以被允許在攻擊者基地台中的LP-ABS下佈署。 那為了大型和小型無線遠端設備(RRU)之間的JT，大型RRU是在透過CRE區域在LP-ABS降低功率下傳輸，小型使用者設備則可以位於小型RRU邊界和減少功率的大型覆蓋區域之間。

Combination of CoMP and eICIC(2/3) 根據3GPP RAN4要求調查誤差向量幅度(EVM)，在LP- ABS可行的降低功率應該遵循再生功率控制的動態範圍， 及功率降低的最低要求為： 0dB為64 QAM/PDSCH 3dB為16 QAM/PDSCH 6dB用於QPSK PDSCH/PDSCH RAN4 為3GPP的一個提案規劃，主要以 Relay系統評估為主要研究方向，另外也包含 Carrier Aggregation for LTE(LTE 載波聚合)效能評估的工作。 考慮到正常轉移偏差是在至少6dB達到卸載效果，所以意味著只有QPSK是被允許在LP-ABS使用。 QAM(正交振幅調變)、QPSK(四位元相位偏移調變)

Combination of CoMP and eICIC(3/3) 圖三、CRE區域中兩個級別的實例 本文的評估是用於9dB的轉移偏差，將受害者使用者CRE區域分為圖三兩種： 對於使用者設備(UE2)，0dB~6dB之間的CRE區域是應用半靜態eICIC協調，是對LP-ABS大型基地台下的使用者設備及其相關聯的小型基地台提供服務。 對於6dB~9dB之間CRE區域的使用者設備(UE3)，是應用動態JT協調，這些使用者設備由LP-ABS大型基地台下的大型和小型基地台JT提供服務。

Performance results(1/3) 由系統等級評估來比較，其中四種性能情況為： eICIC搭配零功率ABS(ZP-ABS) eICIC搭配低功率ABS(LP-ABS) JT和eICIC搭配零功率ABS(ZP-ABS) JT和eICIC搭配低功率ABS(LP-ABS) 為了簡化模擬結果，降低功率ABS的功率減少水平被固定為6dB，因此只有QPSK被選擇為使用者設備用於在降低功率ABS進行調度。

Performance results(2/3) 表一、對於大型/小型基地台佈署的模擬參數 基地台的佈局為環繞式的六角形網格、有19個節點、每個節點具有3個大型基地台。 天線的配置為兩個發射器做交叉偏振、天線包含大型基地台和低功率節點、兩個接收器做交叉偏振、國際電信聯盟：12等級用於大型、0等級用於小型。

Performance results(3/3) 圖四、協調方案的性能提升超過了eICIC搭配零功率ABS(ZP-ABS) 圖四顯示了三種協調方案的百分比漲幅超過了eICIC搭配ZP-ABS，可以觀察到LP-ABS基地台邊界的使用者設備性能確實比ZP-ABS獲得改善。 這是由於大型使用者設備的流通量有明顯的性能增益，透過允許在ABS中傳輸單點傳播實體下行共享通道(PDSCH)並同時減少功率， 即使在調變編碼機制(MCS)的限制下，大型使用者設備也能改善他們的性能，讓大型基地台具有更大的靈活性。 此外也越來越多的ABS可以被分配到LP-ABS，增加小型使用者設備邊界被調度的機會，這些干擾抵銷的效果在LP-ABS的大型到小型使用者設備邊界與ZP-ABS相比較，整體的基地台邊界獲得的性能增益更大。 尤其是，在基地台邊界透過eICIC和JT獲得性能增益，當JT與eICIC搭配ZP-ABS，則增益主要來自於小型節點之間的JT，但是這仍然不能提高較多的性能用於小型使用者設備與大型小型JT之間。 但是透過JT搭配LP-ABS，可以進一步提高JT與eICIC組合方案的系統性能，與eICIC搭配ZP-ABS相比，可以對基地台的平均和邊界性能個別獲得大約10%~40%的增益。 這些增益主要來自於小型使用者設備的性能改善與大型小型之間的JT。 所以當JT搭配LP-ABS，對於JT的使用者設備，訊號干擾雜訊比(SINR)的增加可以被JT轉化為流通量的增加，尤其是對非緩衝區的流量。 因此，JT在LP-ABS中不會有明顯的干擾可以為整個系統獲得增益。

Conclusions 在本文中，介紹了LTE-A中的CoMP和eICIC技術，有動態 JT和半靜態eICIC與在異質網路佈署LP-ABS組合的協調機 制，評估結果表示，該組合機制在兩個基地台區間和小型 基地台區間邊緣的性能有明顯的增益，這種組合機制可以 降低回程鏈路的負擔，因此可以在回程能力有限能力的情 況下使用。

References http://std-share.itri.org.tw/Content/Files/Achievement/Files/4G行 動通訊重點技術與先期標準分析研究報告_C1209.pdf http://www.2cm.com.tw/technologyshow_content.asp?sn=150731 0038 http://std-share.itri.org.tw/Content/Files/Share/Files/LTE現況與發 展報告.pdf http://www.2cm.com.tw/zoomin_content.asp?sn=0809220010 http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1212120002

Thanks for listening.