基于疊加載波的靈活帶寬技術(shù)在LTE中的應(yīng)用

中國(guó)聯(lián)通河南分公司 劉冠紅 葛中魁 趙曉云

基于疊加載波的靈活帶寬技術(shù)在LTE中的應(yīng)用

中國(guó)聯(lián)通河南分公司 劉冠紅 葛中魁 趙曉云

有限的頻譜資源已成為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)容量及用戶(hù)速率持續(xù)提升的瓶頸。基于疊加載波的靈活帶寬技術(shù)Double Deck突破了LTE標(biāo)準(zhǔn)帶寬的限制，可充分利用GSM/WCDMA騰退出來(lái)的零散頻譜對(duì)LTE進(jìn)行擴(kuò)容。本文針對(duì)Double Deck技術(shù)的原理進(jìn)行了研究，并介紹了該技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)中的實(shí)施效果。

Double Deck；LTE；疊加載波；靈活帶寬

1.概述

隨著LTE用戶(hù)數(shù)及業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，熱點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)容量受限導(dǎo)致用戶(hù)感知下降，然而有限的頻譜資源成為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)容量及用戶(hù)速率持續(xù)提升的瓶頸。3GPP協(xié)議為L(zhǎng)TE定義了1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz共6種標(biāo)準(zhǔn)帶寬，由于GSM/WCDMA網(wǎng)絡(luò)釋放的零散頻譜不一定是LTE的標(biāo)準(zhǔn)帶寬，因此存在頻譜資源浪費(fèi)的情況。

華為L(zhǎng)TE靈活帶寬組網(wǎng)Double Deck解決方案是一種基于疊加載波的靈活帶寬技術(shù)，成功突破頻譜約束，無(wú)需新增其它頻譜資源和硬件設(shè)備，利用LTE兩載波頻譜間的高效融合，使1.8G （20MHz+5MHz）的LTE雙載波部署演進(jìn)成為1.8G （20MHz+10MHz），同時(shí)保留1.8G GSM專(zhuān)用頻譜資源保障2G現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)。LTE無(wú)需與GSM做任何頻譜資源復(fù)用，最大化4G用戶(hù)體驗(yàn)。

為了充分提升網(wǎng)絡(luò)頻譜效率和用戶(hù)吞吐率，本文研究了Double Deck技術(shù)原理并在河南聯(lián)通實(shí)施了Double Deck帶內(nèi)載波聚合，取得了理想的效果。

2.Double Deck技術(shù)原理

Double Deck技術(shù)通過(guò)將兩個(gè)獨(dú)立的LTE標(biāo)準(zhǔn)帶寬小區(qū)進(jìn)行疊加，拼接組成一個(gè)新的可用于LTE制式的非標(biāo)準(zhǔn)帶寬。如圖1所示。

圖1 基于疊加載波的靈活帶寬技術(shù)

采用Double Deck技術(shù)后，可以充分利用GSM/WCDMA網(wǎng)絡(luò)釋放的零散頻譜資源，提升LTE網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和用戶(hù)的吞吐率。

Double Deck技術(shù)中，參與疊加的兩個(gè)小區(qū)的中心頻點(diǎn)間隔需滿(mǎn)足300KHz的整數(shù)倍，目前支持的非標(biāo)準(zhǔn)帶寬及其對(duì)應(yīng)的小區(qū)組合如表1所示。

表1 疊加后的非標(biāo)準(zhǔn)帶寬

表2 非標(biāo)準(zhǔn)帶寬下資源受損表

3.Double Deck關(guān)鍵技術(shù)：物理信道資源管理

Double Deck技術(shù)中，兩個(gè)小區(qū)的重疊區(qū)域的RB資源將進(jìn)行壓縮處理，因此會(huì)帶來(lái)物理信道資源受損和UE測(cè)量誤差的問(wèn)題，系統(tǒng)分別通過(guò)相應(yīng)的物理信道資源管理和CQI調(diào)整技術(shù)來(lái)處理。

表2中列出了本特性支持的所有非標(biāo)準(zhǔn)帶寬場(chǎng)景的資源受損情況。其中，本地小區(qū)1表示處于低頻段的小區(qū)。

若小區(qū)存在受損子載波，則系統(tǒng)將進(jìn)行如下的物理信道資源管理算法調(diào)整。

為了降低重疊區(qū)域壓縮RB（受損子載波）產(chǎn)生的性能損失，eNodeB將對(duì)相關(guān)物理信道的資源管理算法進(jìn)行調(diào)整，保證不在壓縮的RB位置分配資源。相關(guān)的物理信道包括：

◆ 上行物理信道

· PRACH：不占用壓縮RB，資源分配方式不變。

· PUCCH：PUCCH信道資源內(nèi)移，避免落入壓縮RB。

· PUSCH：不占用壓縮RB，資源分配方式不變。

·SRS：不占用壓縮RB，資源分配方式不變。

◆下行物理信道

·PCFICH：限制PCI的分配，保證PCFICH不分配在壓縮RB上。

·PHICH：限制PCI的分配和Ng參數(shù)（通過(guò)參數(shù)PHICHCfg.PhichResource配置）的取值，保證PHICH不分配在壓縮RB上。

·PDCCH：某些UE的CCE會(huì)映射到壓縮RB上，需要提高PDCCH解調(diào)性能。

·PDSCH：通過(guò)調(diào)度保證分配資源不占用壓縮RB。

4.Doubel Deck技術(shù)的應(yīng)用

4.1 Double Deck方案的制定

萬(wàn)方學(xué)校位于鄭州市中牟縣，占地約1000畝，在校師生18000余人。該校區(qū)現(xiàn)網(wǎng)GSM站點(diǎn)1個(gè)（小區(qū)3個(gè)），LTE站點(diǎn)15個(gè)，其中宏基站6個(gè)（小區(qū)18個(gè)），微蜂窩基站9個(gè)（小區(qū)43個(gè)）。4G忙時(shí)最大用戶(hù)數(shù)3000余人，單小區(qū)最大用戶(hù)數(shù)806人，忙時(shí)無(wú)線資源利用率平均138%，最高小區(qū)可達(dá)268%，站點(diǎn)整體負(fù)荷較高，如表3所示。

經(jīng)評(píng)估，劉集萬(wàn)方學(xué)校6個(gè)宏站的18個(gè)小區(qū)流量高、用戶(hù)多、無(wú)線資源率高，需進(jìn)行載波擴(kuò)容。

核心區(qū)內(nèi)只有一個(gè)GSM基站：為劉集萬(wàn)方學(xué)校GSM1800宏基站，無(wú)GSM1800微蜂窩基站。3公里范圍內(nèi)有3個(gè)GSM1800宏基站，分別為鄭東河南財(cái)稅專(zhuān)科學(xué)校1個(gè)、鄭州電力高等專(zhuān)科學(xué)校2個(gè)。

評(píng)估GSM1800基站容量，除劉集萬(wàn)方學(xué)校D_0和劉集萬(wàn)方學(xué)校D_1兩個(gè)小區(qū)由于話(huà)務(wù)較高減容至2載頻配置外，其他小區(qū)均可減容至1載頻。

由于周邊GSM1800基站很少，故兩個(gè)高話(huà)務(wù)小區(qū)可增加頻率復(fù)用度，各保留兩塊載頻，依然使用剩余的12個(gè)頻點(diǎn)。GSM使用頻段：2.4MHz（1830—1832.4），可用頻點(diǎn)：637-648共12個(gè)頻點(diǎn)可用；隔離頻點(diǎn)：649；650～686帶寬區(qū)間釋放給LTE使用。

表3 萬(wàn)方學(xué)校LTE基站無(wú)線資源利用率

該區(qū)域GSM1800縮頻后可出讓7.6MHz帶寬給LTE進(jìn)行Double deck的部署。因此選擇Double Deck27.6M ∶ 10MHz （1832.4M—1842.4M）+20MHz（1840M—1860M），其中1832.4M至1840MHz為從GSM釋放的7.6M。采用20M+7.6M 聚合載波，使用先進(jìn)濾波算法充分利用LTE保護(hù)帶寬，峰值速率理論可達(dá)217.5Mbps，且無(wú)需新增硬件。

該方案比使用20MHz+5MHz的標(biāo)準(zhǔn)帶寬，避免了2.6MHz帶寬的浪費(fèi)，可利用的RB資源得到了增加。提升了小區(qū)和用戶(hù)的吞吐率，增加系統(tǒng)內(nèi)最大用戶(hù)數(shù)。

4.2 Double Deck方案的實(shí)施

● 對(duì)GSM1800基站翻頻后，根據(jù)LTE規(guī)劃數(shù)據(jù)，在M2000上新增小區(qū)。

● 在基站上添加支持Double Deck性能的LICENSE項(xiàng)：基于疊加載波的靈活帶寬（FDD），如下圖。

● 執(zhí)行命令A(yù)DD DDCELLGROUP，將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶寬小區(qū)添加到Double Deck小區(qū)組。

● 在本地小區(qū)2上執(zhí)行命令MOD CELLDLSCHALGO，設(shè)置壓縮RB小區(qū)的近點(diǎn)用戶(hù)誤碼率門(mén)限。

4.3 Double Deck效果驗(yàn)證

4.3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

通過(guò)Speedtest測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)速率可達(dá)207Mbps，提速效果明顯。

4.3.2 性能統(tǒng)計(jì)

為保證客觀對(duì)照，性能數(shù)據(jù)均取周五至周一萬(wàn)方學(xué)校Double Deck技術(shù)開(kāi)通前后各四天進(jìn)行比對(duì)。

日均數(shù)據(jù)流量同比增加34.3%。忙時(shí)數(shù)據(jù)流量同比增加60%；忙時(shí)PRB占用數(shù)提升30.23%；單用戶(hù)速率提升19.4%，見(jiàn)下圖。

2G指標(biāo)同比無(wú)明顯變化，日均話(huà)務(wù)量略有增長(zhǎng)；接通率、掉話(huà)率保持平穩(wěn)，無(wú)新增擁塞小區(qū)。

4G數(shù)據(jù)流量占比提升3.1%，2/3G語(yǔ)音話(huà)務(wù)量保持平穩(wěn)，數(shù)據(jù)話(huà)務(wù)模型變化明顯。

5.總結(jié)

該技術(shù)可使運(yùn)營(yíng)商突破頻譜資源限制，成功在LTE網(wǎng)絡(luò)部署Double Deck技術(shù)，利用現(xiàn)有的1.8G 30MHz頻譜資源，在保留足夠的1.8G GSM專(zhuān)用頻譜資源基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)1.8G LTE 27.6MHz的帶內(nèi)載波聚合。日均數(shù)據(jù)流量同比增加34.3%，單用戶(hù)峰值速率達(dá)207Mbps，大幅提升了LTE的網(wǎng)絡(luò)容量和用戶(hù)體驗(yàn)。該方案對(duì)零散頻譜充分利用，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模部署，使投資收益最大化，加速4G+網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

[1]楊豐瑞.LTE/LTE-Advanced系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)[M].人民郵電出版社.

[2]尹圣君,錢(qián)尚達(dá).LTE及LTE-Advanced無(wú)線協(xié)議[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]孫宇彤.LTE教程：結(jié)構(gòu)與實(shí)施[M].電子工業(yè)出版社.

劉冠紅（1975—），女，漢族，河南鄭州人，碩士研究生，畢業(yè)于電子科技大學(xué)，工程師，現(xiàn)供職于中國(guó)聯(lián)通河南分公司網(wǎng)管中心。

葛中魁（1972—），男，漢族，河南信陽(yáng)人，大學(xué)本科，畢業(yè)于重慶大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于中國(guó)聯(lián)通河南分公司網(wǎng)管中心。

趙曉云（1979—），女，漢族，河南開(kāi)封人，大學(xué)本科，畢業(yè)于河南財(cái)經(jīng)學(xué)院，工程師，現(xiàn)供職于中國(guó)聯(lián)通河南分公司網(wǎng)管中心。