1

الجوهورية العربية السورية

الوعهد العالي للعلوم التطبيقية

قسن الشبكات -االتصاالت جيستيرها

حلقة بحث

Inter Cell Interference

Coordination (ICIC)

تنسك التداخل بن الخالا

الشرف : دمحمإعداد

: د.أمن السواح مدرس الممرر

04/09/2015

Contents:

1- Introduction

2- Inter Cell Interference concepts

3- Inter Cell Interference avoidance techniques

4- Fractional Frequency Reuse

5- Soft Frequency Reuse

6- DL ICIC Signaling

7- UL ICIC Signaling

8- ICIC Challenges

9- ICIC Based-on users distribution

10- ICIC Based-on carrier aggregation

11- Summary

2

مقدمة: ف مواكبة النهم المتزاد على الجل الرابع نظام لعب النمل ف األنظمة الخلوة معدالتدورا هاما

بسبب تشارن الخالا على الوصلة الهابطة. ولكن، 300Mbps أعظمنمل معدلحث تح

فاض الطف الترددي ذاته، فإن التداخل بن الخالا المتجاورة لد سبب انخ المتجاورة على استخدام

الضروري من لذلن مما منع توفر السرعة الالزمة لتمدم الخدمة. على حواف الخلةالنمل معدل

.بنجاح المعلومات واستمبال إرسال من المستخدم تمكن بحث التداخل لتملل طرمة إجاد

ة ف نظام تمانة واعدة لتحسن معدل النمل على حواف الخل ICICعتبر تنسك التداخل بن الخالا

تتبادل المحطات التنسك هذه بمرونة،عملة . إلتمام LTE-Aوالجل الرابع المتمدم LTEالجل الرابع

ا المتجاورة لتماسم كتل الت من خاللها تم التفاوض بن الخال X2عبر الواجهة رسائلالالماعدة

معار موحدة الستخدام الواجهة لم تحدد خوارزمات تحكم لاسة أو 3GPP. غر أن منظمة الموارد

X2.تاركة للشركات التمنة المصنعة للمحطات الماعدة الحرة ف تطورها ،

:ICI concepts التداخل بني اخلالايمفاهيم لسببن اثنن. SINRبابتعاد المستخدم عن مركز الخلة تتنالص نسبة اإلشارة إلى الضجج والتداخل

ة بتزاد فمد المسار الذي زداد بازداد المسافة بن المحطة النمالة والمحطة لوة الإلشار تخامدأولهما

بنمصان المسافة بن المحطة النمالة وأحد المحطات الماعدة المجاورة ارتفاع التداخل ا مالماعدة. وثانه

مة.ابتعاد المستخدم عن المحطة الماعدة المخدعند

هو 2Rنما ب A المخدمة عن المحطة rتبعد مسافة UEمالة النالمحطة أن ف الشكل أدناه نفترض

ترسالن على نفس الحامل Bو Aالمحطتن ، ونفترض ان (1 الشكل) Aوالمحطة Bالمحطة البعد بن

النمالة الت تكون تظهر كتداخل بالنسبة للمحطة Bالترددي وبالتال فإن اإلشارة الصادرة عن المحطة

نسبة اإلشارة إلى الضجج والتداخل لدها ه:

استطاعة اإلرسال لكل من و و Path Loss Exponentهو معامل فمد المسار حث

اعدة ترسل بنفس االستطاعة وإهمال أستطاعة ، وباعتبار المحطات الملطر الخلة Rو bو Aالمحطتن

الضجج كون:

(

)

ألرب إلى المحطة النمالة تزداد كلما كانتأن نسبة اإلشارة إلى الضجج والتداخل تبن هذه العاللة

والمحطة الماعدة وتتناسب أضا مع المسافة بن المحطة الماعدة المخدمة، المخدمة المحطة الماعدة

.(1) الذي تتعلك لمته بوسط االنتشار المجاورة. كما تتعلك بمعامل فمد المسار

3

تبعد عنها مسافة خلة مجاورة nمحاطة بـ Aالسابمة لخلة اتمكن تعمم العالل كالتال:

∑ (

)

:نجد وبإهمال أثر الضجج وبفرض أن المحطات الماعدة بنفس استطاعة اإلرسال

∑ (

)

الت اإلشارة تكون DLة للوصلة الهابطة مكن للتداخل أن حدث باالتجاهن الهابط والصاعد. فبالنسب

المحطات لبل من المرسلة اإلشارات مع للتداخل عرضة الخلة حدود على الموجود المستخدم ستمبلها اإلشارة تكونحث األمر بالنسبة للوصلة الصاعدة كذلن. الترددة الحوامل نفس على األخرى الماعدة

لبل من المرسلة اإلشارات مع للتداخل عرضة الخلة حدود على الموجود المستخدم رسلها الت الترددة. الحوامل نفس ستخدمون الذن المجاورة الخالا ف المستخدمن

:(1) ف تمنات تخفف التداخل بن الخالا إلى ثالث أنواعتصن

كل حث تم توزع التداخل بن الخالا بش :ICI Randomizationتعشة التداخل بن الخالا -1

.Hoppingتمنات المفز الترددي ما هو الحال ف ك عشوائ: عتمد هذا النوع على استثمار ربح المعالجة ف ICI Cancellationإلغاء التداخل بن الخالا -2

.LTEف الـ هاز النمال لذلن ال تم استخدامهتطلب تعمد المستمبل ف الجوطرف االستمبال حث تتم جدولة الموارد الردوة بآلة تمنع : ICI Avoidanceتجنب التداخل بن الخالا -3

ا النوع من تمنات تحت هذ ICICندرج تنسك التداخل بن الخالا .حدوث التداخل لدر اإلمكان

تطبك لود محددة على طرمة تشارن المورد الترددي تجنب التداخل ب تم .تخفف التداخل

SINR، مما من شؤنه زادة النسبة لود على مورد االستطاعةالزمن بن الخالا باإلضافة إلى

بالتخطط إجراإه وتم .الذي نعكس إجابا على معدل نمل البانات ال سما على حواف الخالا

.LTEأو بالتشاور بن الخالا ف الـ UMTSأو تخطط الترامز ف الـ GSMالترددي ف الـ

مشكلة التداخل بن الخالا على حواف الخلة -1 الشكل

4

:ICI Avoidance Techniques بني اخلالاي التداخل جتنب تقنياتجاري الجال الثاان ففا أنظماة .بان الخالاا الخلوة تمناات مختلفاة لتجناب التاداخلتستخدم األنظمة

فمان أجال شابكة تملص أثار التاداخل بان الخالاا بتخصاص لناوات تردداة مختلفاة للخالاا المتجااورة.

كمااا فاا %25هاو معاماال إعاادة اسااتخدام كاون اح المجاال التاارددي المتاا ربااع اهااتسااتخدم خال خلواة

. (2) لكل خلة مما حد معدل النمل سبب ذلن تضك المجال الترددي المتاح. 2 الشكل

سااتخدم بفعالااة أكباار، حااث عاااد دي التاارد نجااد أن المااورد UMTS الجاال الثالااث أنظمااة وبااالنظر إلااى

، 3 الشاكلكماا فا %100استخدام نفس الحامل الترددي بالكامل ف كل الخالا بمعامل إعاادة اساتخدام

Codeوتم تخفض التداخل بن الخالاا مان خاالل ضارب اإلشاارات الصااعدة والهابطاة لكال خلاة باـ

. (3) مزها عن الخالا المجاورة

تموم على باستخدام تمنات مختلفة خلة كل ف الترددي المورد استخدام فعاد الرابع الجل ف أما

الت اإلشارات تتمتع حثفصل الحزم الترددة المخصصة للمناطك المربة من المحطة الماعدة

التداخل لممانعة تكف باستطاعة المخدمة الماعدة المحطة من المربون المستخدمون تمبلهاس أو رسلها

، عن الحزم الترددة المخصصة للمناطك البعدة عن المحطة الماعدة المجاورة الخالا تسببه الذي

.بالتداخل تؤثرا أكثر البعد المستخدم رسلها أو ستمبلها الت اإلشارات تكونحث

Cell 4

Cell 2

Cell 1

Cell 3

Frequency

Pow

er WCDMA

خالا 4لعنمود من إعادة استخدام التردد ف أنظمة الجل الثان -2 الشكل

Cell 2 Cell 1 Cell 4

Frequency

Pow

er GSM FR Cell 3

طرمة توزع المورد الترددي على الخالا ف الجل الثالث -3 الشكل

5

:Fractional Frequency Reuse ستخدام اجلزئي للرتددإعادة اإلبحث 4 الشكلكما ف تمسم كتل الموارد بن الخالا المتجاورةإعادة االستخدام الجزئ للتردد بتم ت

الت تها المحطة مختلفة عن تلن ف منطمللمستخدمن RB كل خلة مجموعة من كتل الموارد تسند

أما ف المنطمة المركزة .(2) المناطك المحطة المجاورة المجاورة للمستخدمن ف أسندتها الخالا

ة ف المنطمة المركزة باستطاعة إرسال مخفضالمتبم المورد الترددي كامل تستخدم جمع الخالا

باستخدام إعادة االستخدام الجزئ ICIC تنسك التداخل بن الخالا إدي .5الشكل ا ف كم لكل خلة

دمن وزادة معدل النمل للمستخ SINRإلى تحسن نسة اإلشارة إلى الضجج والتداخل FFRللتردد

المتواجدن لرب حواف الخلة.

Cell 4

Cell 3

Cell

2

Cell

1

Frequency

Pow

er

FFR f1

All cells

1, 2, 3, 4

Low SINR UEs (cell edge users)

High SINR UEs (cell Center)

F

f1

f1

f1

f1

f1

f1

f1

f1

f1

f1

f1

f1

خالا 4على عنمود من FFRطرمة ب توزع الحزمة الترددة -4 الشكل

خالا 4مع عنمود حجمه FFRتوزع المورد الترددي على الخالا بطرمة الـ - 5الشكل

6

:Soft Frequency Reuse إعادة االستخدام الناعم للرتددأن المورد الترددي المخصص للمستخدمن على حواف خلة حرم FFRالحظنا عند استخدام الـ

سعة الخلة ككل ومعدل النمل ف مركز الخلة بشكل خاص. ، مما حدالخالا المجاورة من استخدامه

كما ف استخدام كامل الحزمة الترددة ف كل خلة SFRلناعم للتردد ستخدام اف إعادة اإلمكننا

.7 الشكلو 6 الشكل

FFRبالممارنة بن المثالن الذن لدمناهما عن الـ

م تخصص أنه ت SFRباستخدام الـنجد SFRوالـ

% من الحزمة الترددة ف المنطمة المركزة 75

فمثال إذا كان عرض الجدول أدناه.ف كما لكل خلة

ف 7.5MHzخصص 10MHzحزمة النظام

على حواف كل خلة، 2.5MHzمركز كل خلة و

ف مركز كل خلة 5MHzفستخدم FFRأما ف الـ

من %37.5ف محطها وبالتال 1.25MHzو

زمة ال عاد استخدامه ف الخلة، أما ف المثال الح

GSMالذي لدمناه إلعادة االستخدام التملدي للتردد

FR الحزمة الترددة ال عاد من %75فإن

استخدامها ف الخلة.

وبالتال فإن أداء إعادة اإلستخدام الناعم للتردد أفضل من حث السعة بنما أداء إعادة االستخدام

.(1) لتردد أفضل من حث التغطةالجزئ ل

GSM FR FFR SFR Reused Spectrum Percentage

25% 50% 75% Cell Center

12.5% 25% Cell edge

Cell 1 Cell 4

Frequency

Pow

er

1, 2, 3

Cell Edges

Cell Centers

Cell 2

4G Cell 3

2, 3, 4 1, 3, 4 1, 2, 4

F

Coverage

Capacity

خالا 4عنمود من على الترددة الحزمةتوزع ل SFRالـ طرمة -6 الشكل

توزع المورد الترددي على الخالا -7 الشكل

خالا 4 مع عنمود حجمه SFRبطرمة الـ

7

:DL ICIC Signaling اذلابطةالتداخل على الوصلة تشوير تنسيقتداخل مجموعة من اإلشارات الخاصة بتنسك ال X2تتبادل المحطات الماعدة المتجاورة على الوصلة

اإلشارة المستخدمة لتنسك التداخل على الوصلة الهابطة تدعى على الوصلة الهابطة والصاعدة.

من أجل كل كتلة 1أو 0. تؤخذ هذه اإلشارة الممة RNTPإستطاعة اإلرسال ضمة الحزمة النسبة ب

إذا كانت نسبة 0ث تؤخذ اإلشارة الممة وترسل إلى المحطات لاعدة المجاورة. ح RBموارد

إستطاعة اإلرسال إلشارة الوصلة الهابطة على كتلة موارد ما إلى إستطاعة اإلرسال الوسطى للحزمة

تستطع . بهذه الطرمة(8 الشكل) 1الترددة للنظام ألل من حد معن وإال فإن اإلشارة تؤخذ الممة

عدة معرفة ما إذا كانت كتلة موارد ما تستخدم باستطاعة إرسال عالة من لبل خالا المحطات الما

الجوار وبالتال مكن للخلة المخدمة تخفض التداخل بتجنب إسناد كتلة الموارد هذه لمستخدم عان

ع التغلب على تؤثر ستطت استمبال ظروف استمبال سئة واسنادها لمستخدم متواجد ف ظروفمن

فوق إستطاعة اإلرسال الوسطى للنظام . وبرفع إستطاعة اإلرسالالتداخل من الخالا المجاورة

. (5) للمستخدم الذي عان من ظروف استمبال سئة مكن تحسن جودة االستمبال لهذا المستخدم

ف تنسك التداخل على الوصلة الهابطة RNTPدور اإلشارة -8 الشكل

8

:UL ICIC Signalingالصاعدة التداخل على الوصلة تشوير تنسيقعلى Shifting the Bandsتمنة إزاحة الحزم الترددة لرب حافة الخلة تستخدم األجهزة النمالة

عن إعادة االستخدام الجزئ للتردد الوصلة الصاعدة المستخدمة على الوصلة الهابطة. FFRعوضا

بن الخالا على الوصلة الصاعدة لتنسك التداخل X2الوصلة وجد نمطن من إشارات التخاطب عبر

.(6) )مإشر االنزعاج( OI)مإشر اإلزعاج( ومإشر الحمل الزائد HIIهما مإشر التداخل المرتفع

كتلة الموارد من لبل المحطة الماعدة إلعالم المحطات الماعدة المجاورة ب HIIتستخدم إشارة اإلزعاج

RB تح . وهذالستخدمها على الوصلة الصاعدة الت تم إسنادها للمستخدم على حواف الخلة

. من (9 الشكل )تؤمل إستخدام كتل موارد مختلفة للمستخدمن المتواجدن على حواف الخالا المتجاورة

من لبل المحطة الماعدة إلعالم المحطات الماعدة المجاورة OIنزعاج جهة أخرى تستخدم إشارة اال

وتصنف هذه النتائج ضمن مستوات عدة. تموم الخلة كتلة موارد لكل بنتائج سبر إستطاعة التداخل

من أحد الخالا المجاورة بتخفض إستطاعة اإلرسال على الوصلة OIالت تصلها إشارة االنزعاج

)تؤمل مما خفض ممدار التداخل فها الموارد المسببة للتداخل المرتفع لدى الخلة الجارةكتل لالصاعدة

.(10 الشكل

تداخل على الوصلة الصاعدةف تنسك ال HIIدور اإلشارة -9 الشكل

9

:ICIC Challengesتنسيق التداخل مشكالتولكن ف الوالع هنان وبسطممهدة لتنجز تنسك التداخل بن الخالا بشكل مثال كالطر أن لد بدو

بشكل سلس أهمها:عوبات وتعمدات عددة تعك تطبمها ص

ي تختلف وفما للتضارس الجغرافة واألبنة.خواص االنتشار الرادو -1

المحطات الماعدة من حث استطاعة اإلرسال وإرتفاع الهوائات.تختلف -2

مود المفروضة على مكان تركبها.المسافات بن المحطات الماعدة لست موحدة بسبب ال -3

توزع المشتركن لس منتظما. -4

لذلن فإن التغرات اآلنة غر ممكنة. (200ms) من بعض التؤخر X2تعان الوصلة -5

الحز الجغراف نفسه لد كون مغطى بعدة طبمات من الخالا -6

يحدودال الحزامذلن كله، فإن لكل خلة، وباإلضافة إلى يحدودال الحزاممما جعل من الصعب تحدد

لذا فإن أسلوب تحدد حدود الخلة بن الخالا المتجاورة بشكل ثابت، سجعل . لخلة تغر مع الزمنل

من الصعب اإلستفادة من تنسك التداخل بن الخالا على نحو أمثل.

ؤخذ بعن اإلعتباربدلة لتنسك التداخل ت دنامكةخوارمات عدة تم تطور لحل هذه المشكالت

.(4) المإثرات المذكورة أعاله

ف تنسك التداخل على الوصلة الصاعدة OIاإلشارة دور -10 الشكل

10

:ICIC Based-on User Distribution تنسيق التداخل ابالعتماد على توزع ادلشرتكنيتراع الظروف المختلفة إلى آلة لتحدد حواف الخلة FFR تفتمر طرمة إعادة إستخدام التردد الجزئة

خوارزمة تحدد حواف الخلة تم التراح لذلن .على حواف الخلة توزع للمشتركنك لكل خلة

باالعتماد على Xبشكل متكف حواف خلة هذه الخوارزمة تختار .باالعتماد على توزع المشتركن

. تستخدم كل الخلة المعلومات Xمعلومات من الخالا المجاورة وتخبر الخالا المجاورة بحافة الخلة

رة والعاللة التالة لحساب مترة حواف الخلة:الواردة إلها من الخالا المجاو

∑

والخلة الخلة حواف الخلة بن تستخدم ف إذا كانت كتلة الموارد 1تؤخذ الممة حث

تخدام اإلشارات ف ما عدا ذلن ومكن تبادلها بن المحطات الماعدة باس 0، وتؤخذ الممة المجاورة

RNTP وHII. فهو معامل تثمل عبر عن عدد المشتركن المتواجدن على الحافة الفرعة أما

تم تحدد )الحافة الفرعة ه جزء من حواف الخلة الت تمثل الحدود بنها وبن أحد خالا الجوار(.

الشكل المبنة فباستخدام اآلالة ط التالإذا كان الشرما إذا كان المستخدم متواجد على حدود الخلة

11:

عن kالفرق بن إستطاعة اإلشارة الت تستمبلها المحطة النمالة من الخلة المخدمة حث

.jتلن الت تستمبلها من الخلة المجاورة

𝑈𝐸 𝐶𝑒𝑙𝑙 𝑒𝑑𝑔𝑒 ∶ 𝑖𝑓 𝑃𝑘 𝑃𝑗 < 𝑇ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑

𝑈𝐸 𝐶𝑒𝑙𝑙 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟 ∶ 𝑜𝑡ℎ𝑒𝑟𝑤𝑖𝑠

11 الشكل

11

تم حساااابوبهاااذه الطرماااة ااا

عاااادد المشااااتركن علااااى حااااواف

المشااااتركة ماااع الخلااااة k الخلاااة

المنطمااااااة وتحدااااااد jالمجاااااااورة

لخااااص .الحدودااااة فمااااا بنهمااااا

المجااااااور المخطاااااط 12 الشاااااكل

التدفم لهذه الخوارزمة.

تنساااك تبااان نتاااائج المحاكااااة أن

الااااا باسااااتخدام التااااداخل باااان الخ

معاااادل زااااد هااااذه الخوارزمااااة

النماااااال علااااااى حااااااواف الخلااااااة

بالممارنااااااة مااااااع %50 بحااااااوال

معااااادل النمااااال بااااادون اساااااتخدام

. (4) الخالاتنسك

:(ICIC Based on Carrier Aggregation)احلوامل جتميعتنسيق التداخل ابالعتماد على . بخالف الجل LTE-Aأهم الخصائص المفتاحة ف الجل الرابع المتمدم تجمع الحوامل ه أحد

تستخدم هذه الخوارزمة الرابع، تستطع المحطة النمالة أن تكون متصلة بعدة حوامل ف نفس الولت.

محاطة بخالا ماكرو. من بكو كخالا الت تكون متعددة الطبمات HetNetsف الشبكات الهجنة

بت حوامل بحث تم إسناد حوامل ف الشبكات الهجنة تمسم الطف المتوفر إلى مرك أبسط المبادئ

إلى مختلف طبمات الشبكة كما هو موضح بالشكل أدناه. المركبة األولة ه PCCالمركبة األولة

ام الخلة الت تإمن معلومات التحكم للمحطات النمالة. بنمل معلومات التحكم للخلة الماكرو باستخد

الطبمات المختلفة. مكن تجنب التداخل على لنوات التحكم بن F2وللخلة البكو عبر F1التردد

تستطع كل طبمة Cross carrier schedulingوبواسطة ما سمى بالجدولة الحوامل المتصالبة

. SCCجدولة المحطات النمالة على المركبة الثانوة

ددة لتخفض التداخل كالنمط الترددي أو الزمن أوالمكان. فمثال وبنفس الولت مكن تطبك أنماط متع

، وحنها مكن F1مكن تطبك النمط المكان عندما تستخدم الخلة الماكرو مركبتها األولة فمط أي

ف المنطمة F1على حواف الخلة ومركبتها الثانوة F2للخلة البكو استخدام مركبتها األولة

مكن تطبك تمنة تنسك التداخل .13 الشكل ة كما ف اإلطار الفرع الثالث فالمركزة للخل

أو األحدث منها. Rel.10باالعتماد على تجمع الحوامل ف أنظمة اإلصدار العاشر

تنسيق التداخل باالعتماد على توزع المشتركين المخطط التدفقي لطريقة -12 الشكل

12

خامتة:على حافة الخلة وذلن من أجل تناسك الخدمة إلى تحسن األداء LTEهدف نظام الجل الرابع

وتجانسها من حث المساحة الجغرافة للتغطة ومعدالت النمل. ف البئات المحدودة بالتداخل مكن

. توجد عدة تمنات لتنسك ICICتحسن األداء على حافة الخلة باستخدام تنسك التداخل بن الخالا

تستثمر تمنة إعادة االستخدام الجزئ وإعادة اإلستخدام الناعم. التداخل بن الخالا أهمها إعادة

اإلستخدام الناعم المورد الترددي بشكل أفضل مما تح حسن أداء التغطة على حساب أداء تغطة،

X2وجري على الواجهة بنما تحسن إعادة اإلستخدام الجزئ أداء التغطة على حساب أداء السعة.

OIو HIIواإلشارات من النوع لتنسك التداخل على الوصلة الهابطة RNTPمن النوع تبادل اإلشارات

واجه التنفذ العمل لتمنات تنسك التداخل تعمدات عدة تعك و لتنسك التداخل على الوصلة الصاعدة.

مإثرات تحدد حواف الخلة بشكل سلس لذا تم تطور عدة خوارمات دنامكة تؤخذ بعن اإلعتبار ال

المختلفة.

تنسك التداخل ف الشبكات الهجنة باالعتماد على تجمع الحوامل -13 الشكل

13

Bibliography 1. Khan, Farooq. LTE for 4G Mobile Broadband. USA New York : Cambridge University Press, 2009.

2. Cox, Christopher. An Introduction To LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G Mobile Communications. United

Kingdom : WILEY, 2012.

3. Alshirif, Mohammad. LTE Cell Planning Tool. Damascus, Syria : HIAST, 2014.

4. Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) Technology. Dai Kimura and Hiroyuki Seki. Tech, China : FUJITSU

Sciense, January 2012, Vol. 48. 1.

5. Ghosh, Amitabha and Ratasuk, Rapeepat. Essential of LTE and LTE-A. USA New York : Cambridge University

Press, 2011.

6. Dahlman, Erik, Parkvall, Stefan and Johan, Johan. 4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband. UK : Elsevier,

2011.