TD—LTE系統中下行CoMP技術研究及其驗證

林二維　丁美玲

根據TD-LTE移動通信系統原理和實際外場測試的結果，提出提升該系統邊緣用戶感知的必要性。進一步根據R10/R11協議定義的基于BBU池的協作多點（CoMP）技術，探討其在分布式BBU部署場景下應用于下行鏈路并作用于現有R8/R9終端的必要性及其方法。通過仿真和實際的外場驗證表明，分布式BBU部署下，采用傳輸互聯達成協作的技術能夠有效提升邊緣用戶的吞吐量，從而提升用戶感知。

Based on the principle and the field test results of TD-LTE mobile system， it is very necessary to improve the perception of edge users. According to the coordinated multi-point （CoMP） defined in R10/R11 protocol based on BBU pool， it is still necessary to find a way to apply CoMP to the downlink and the current R8/R9 terminal in scenario with distributed BBU. The method to make cells cooperate with each other through transmission is proposed， simulated， realized and tested. According to the simulation results and test results in scenario with distributed BBU， the proposed method can effectively increase the throughput of edge users so that it can improve the user perception.

TD-LTE CoMP distributed BBU user perception

1 引言

移動通信系統采用貝爾實驗室提出的蜂窩網絡結構（見圖1），這一結構能夠很好地實現區域乃至全球范圍內的網絡覆蓋，但蜂窩是存在天然邊界的，而在小區邊界處也必然存在小區間的干擾，為此，GSM移動通信系統通過異頻組網的方式予以規避，而3G移動通信系統則通過CDMA的擴頻通信技術增強小區邊緣用戶的抗干擾能力，并通過軟切換或多小區聯合檢測技術進一步增強抗干擾能力，最終確保網絡中不同位置的用戶均能夠獲得良好的用戶感知。

TD-LTE系統是寬帶的移動通信系統，在20M帶寬同頻組網的條件下，其下行峰值速率大于100M，而在關注峰值速率的同時，也需要關注小區邊緣用戶的實際體驗及其落差。隨著智能手機得到越來越廣泛的應用，用戶使用智能手機上網、炒股、聊天等應用頻次越來越大，要達到較好的用戶感知需要網絡下行速率達到2M甚至5M以上。在TD-LTE移動通信系統沒有異頻組網條件且不具備類似CDMA抗干擾技術的條件下，要實現上述目標必然要面臨極大的挑戰。國內某運營商在2012年TD-LTE技術試驗過程中的實際結果表明，鄰區空載條件下仍有10%的測試點無法達到4M以上的速率，而隨著網絡負荷的增加導致干擾水平的持續增長，用戶感知將面臨更大的挑戰。

2 下行CoMP技術研究

因小區間干擾而導致用戶感知下降的問題在TD-LTE的標準化過程中也逐步引起重視，尤其是在3GPP R10/R11標準中逐步對CoMP（Coordinated Multi-Point，協作多點）技術進行了標準化，在下行CoMP技術中包含JT（Joint Transmission，聯合發送）和CS（Coordinated Scheduling，協作調度）等技術。

JT是物理下行共享信道中傳輸的數據信息在多個傳輸節點間的協作發送，多個傳輸點同時向一個終端服務，相同的信息經過不同的信道在接收端進行合并，在避免兩個小區間相互干擾的同時還有效利用了不同信道提供的分集增益，從而提高信號的接收質量和性能，最終體現在用戶感知的提升上。由于涉及到信道估計的問題，JT需要采用基于專用解調參考符號的傳輸模式，如TM9或者TM10。其原理如圖2所示。

盡管集中式部署的BBU在試點中，但目前實際網絡中絕大多數是BBU分布式部署，即在站點下存在著獨立的BBU為同站的三扇區服務，如果僅考慮BBU池內的CoMP就無法顧及比站內邊緣區域更大的站間邊緣區域。另一方面，3GPP定義的包括JT在內的CoMP功能著眼于R10/R11的終端，而實際網絡中只有R8/R9終端，并且R8/R9終端會長期存在，這些用戶的用戶感知也在需要考慮的范圍。

考慮到上述問題，首先要解決的是基于傳輸網實現站間協作的機制，即通過傳輸編碼前的原始信息bits降低JT對于傳輸帶寬的額外要求，使得站間的額外傳輸帶寬在15M以內。此外，通過基于TM7/TM8實施JT，使得R8/R9終端也可應用JT。另一方面，通過對JT算法的簡化方案CS拓展了CoMP技術的可適用場景，其基本思路是僅用戶對應的服務小區有用戶的數據，但用戶的調度由協作集中的小區共同決定的，即鄰區可以對本區邊緣用戶占用的子載波資源不調度，從而降低干擾，達到提升邊緣用戶感知的目標。CS技術僅需站間5M帶寬即可應用，且可基于常規的TM2/TM3等傳輸模式。其原理如圖3所示：

通過拉網測試可以得到如下結果：

（1）無論是JT、CS還是JT&CS自適應，對于小區邊緣用戶吞吐量的增益都比較明顯；

（2）采用了站內和站間的JT&CS技術，吞吐量小于2M的概率由8%下降到了1%以內，吞吐量小于4M的概率由20%下降到了8%；

（3）采用了站內和站間的JT&CS技術，最差10%用戶的吞吐量改善100%；

（4）JT相對于CS，對于低流量用戶的吞吐量增益明顯，這是因為JT含數據合并的增益；

（5）JT&CS自適應能夠取得較好的效果，并能夠自適應傳輸的情況。

3.3 測試結論

通過定點測試和拉網測試表明：

（1）PTN傳輸網絡滿足實現跨站點JT和CS的傳輸時延及帶寬需求；

（2）無論是JT還是CS，都能夠明顯改善邊緣用戶的流量，其效果將由CoMP前后信噪比的對比來決定；

（3）JT&CS自適應能夠自適應傳輸條件，從而取得最優的效果。

4 結束語

TD-LTE移動通信系統在商用的初期，用戶感知將在很大程度上決定該系統在市場上的商用地位。而已經進行的一些測試表明，邊緣用戶的吞吐量存在著改進的必要。結合現有的分布式BBU部署場景，本文實踐了兼容R8/R9終端的有關技術，并通過跨傳輸的小區間協作有效提升邊緣用戶吞吐量，改善用戶體驗。通過測試表明，下行CoMP在信噪比較低的場景增益明顯，適用于室內外弱場和鄰區干擾較強的場合。

參考文獻：

[1] 3GPP TR 36.819 V11.1.0. Coordinated Multi-Point Operation for LTE Physical Layer Aspects[S]. 2011.

[2] 張博. TD-LTE系統干擾分析及解決方案[J]. 電信技術， 2013（7）： 54-57.

[3] 王文萍. 用戶感知評估體系的建立與應用探究[J]. 通信世界， 2013（15）： 23-24.

[4] 趙建軍. 移動互聯網用戶感知的量化研究與實踐[J]. 電信技術， 2013（8）： 12-19.

[5] 王啟星，何麗峰，鄭毅，等. LTE網絡上行CoMP方案研究與外場試驗[J]. 電信科學， 2013（5）： 51-56.endprint

根據TD-LTE移動通信系統原理和實際外場測試的結果，提出提升該系統邊緣用戶感知的必要性。進一步根據R10/R11協議定義的基于BBU池的協作多點（CoMP）技術，探討其在分布式BBU部署場景下應用于下行鏈路并作用于現有R8/R9終端的必要性及其方法。通過仿真和實際的外場驗證表明，分布式BBU部署下，采用傳輸互聯達成協作的技術能夠有效提升邊緣用戶的吞吐量，從而提升用戶感知。

Based on the principle and the field test results of TD-LTE mobile system， it is very necessary to improve the perception of edge users. According to the coordinated multi-point （CoMP） defined in R10/R11 protocol based on BBU pool， it is still necessary to find a way to apply CoMP to the downlink and the current R8/R9 terminal in scenario with distributed BBU. The method to make cells cooperate with each other through transmission is proposed， simulated， realized and tested. According to the simulation results and test results in scenario with distributed BBU， the proposed method can effectively increase the throughput of edge users so that it can improve the user perception.

TD-LTE CoMP distributed BBU user perception

1 引言

移動通信系統采用貝爾實驗室提出的蜂窩網絡結構（見圖1），這一結構能夠很好地實現區域乃至全球范圍內的網絡覆蓋，但蜂窩是存在天然邊界的，而在小區邊界處也必然存在小區間的干擾，為此，GSM移動通信系統通過異頻組網的方式予以規避，而3G移動通信系統則通過CDMA的擴頻通信技術增強小區邊緣用戶的抗干擾能力，并通過軟切換或多小區聯合檢測技術進一步增強抗干擾能力，最終確保網絡中不同位置的用戶均能夠獲得良好的用戶感知。

TD-LTE系統是寬帶的移動通信系統，在20M帶寬同頻組網的條件下，其下行峰值速率大于100M，而在關注峰值速率的同時，也需要關注小區邊緣用戶的實際體驗及其落差。隨著智能手機得到越來越廣泛的應用，用戶使用智能手機上網、炒股、聊天等應用頻次越來越大，要達到較好的用戶感知需要網絡下行速率達到2M甚至5M以上。在TD-LTE移動通信系統沒有異頻組網條件且不具備類似CDMA抗干擾技術的條件下，要實現上述目標必然要面臨極大的挑戰。國內某運營商在2012年TD-LTE技術試驗過程中的實際結果表明，鄰區空載條件下仍有10%的測試點無法達到4M以上的速率，而隨著網絡負荷的增加導致干擾水平的持續增長，用戶感知將面臨更大的挑戰。

2 下行CoMP技術研究

因小區間干擾而導致用戶感知下降的問題在TD-LTE的標準化過程中也逐步引起重視，尤其是在3GPP R10/R11標準中逐步對CoMP（Coordinated Multi-Point，協作多點）技術進行了標準化，在下行CoMP技術中包含JT（Joint Transmission，聯合發送）和CS（Coordinated Scheduling，協作調度）等技術。

JT是物理下行共享信道中傳輸的數據信息在多個傳輸節點間的協作發送，多個傳輸點同時向一個終端服務，相同的信息經過不同的信道在接收端進行合并，在避免兩個小區間相互干擾的同時還有效利用了不同信道提供的分集增益，從而提高信號的接收質量和性能，最終體現在用戶感知的提升上。由于涉及到信道估計的問題，JT需要采用基于專用解調參考符號的傳輸模式，如TM9或者TM10。其原理如圖2所示。

盡管集中式部署的BBU在試點中，但目前實際網絡中絕大多數是BBU分布式部署，即在站點下存在著獨立的BBU為同站的三扇區服務，如果僅考慮BBU池內的CoMP就無法顧及比站內邊緣區域更大的站間邊緣區域。另一方面，3GPP定義的包括JT在內的CoMP功能著眼于R10/R11的終端，而實際網絡中只有R8/R9終端，并且R8/R9終端會長期存在，這些用戶的用戶感知也在需要考慮的范圍。

考慮到上述問題，首先要解決的是基于傳輸網實現站間協作的機制，即通過傳輸編碼前的原始信息bits降低JT對于傳輸帶寬的額外要求，使得站間的額外傳輸帶寬在15M以內。此外，通過基于TM7/TM8實施JT，使得R8/R9終端也可應用JT。另一方面，通過對JT算法的簡化方案CS拓展了CoMP技術的可適用場景，其基本思路是僅用戶對應的服務小區有用戶的數據，但用戶的調度由協作集中的小區共同決定的，即鄰區可以對本區邊緣用戶占用的子載波資源不調度，從而降低干擾，達到提升邊緣用戶感知的目標。CS技術僅需站間5M帶寬即可應用，且可基于常規的TM2/TM3等傳輸模式。其原理如圖3所示：

通過拉網測試可以得到如下結果：

（1）無論是JT、CS還是JT&CS自適應，對于小區邊緣用戶吞吐量的增益都比較明顯；

（2）采用了站內和站間的JT&CS技術，吞吐量小于2M的概率由8%下降到了1%以內，吞吐量小于4M的概率由20%下降到了8%；

（3）采用了站內和站間的JT&CS技術，最差10%用戶的吞吐量改善100%；

（4）JT相對于CS，對于低流量用戶的吞吐量增益明顯，這是因為JT含數據合并的增益；

（5）JT&CS自適應能夠取得較好的效果，并能夠自適應傳輸的情況。

3.3 測試結論

通過定點測試和拉網測試表明：

（1）PTN傳輸網絡滿足實現跨站點JT和CS的傳輸時延及帶寬需求；

（2）無論是JT還是CS，都能夠明顯改善邊緣用戶的流量，其效果將由CoMP前后信噪比的對比來決定；

（3）JT&CS自適應能夠自適應傳輸條件，從而取得最優的效果。

4 結束語

TD-LTE移動通信系統在商用的初期，用戶感知將在很大程度上決定該系統在市場上的商用地位。而已經進行的一些測試表明，邊緣用戶的吞吐量存在著改進的必要。結合現有的分布式BBU部署場景，本文實踐了兼容R8/R9終端的有關技術，并通過跨傳輸的小區間協作有效提升邊緣用戶吞吐量，改善用戶體驗。通過測試表明，下行CoMP在信噪比較低的場景增益明顯，適用于室內外弱場和鄰區干擾較強的場合。

參考文獻：

[1] 3GPP TR 36.819 V11.1.0. Coordinated Multi-Point Operation for LTE Physical Layer Aspects[S]. 2011.

[2] 張博. TD-LTE系統干擾分析及解決方案[J]. 電信技術， 2013（7）： 54-57.

[3] 王文萍. 用戶感知評估體系的建立與應用探究[J]. 通信世界， 2013（15）： 23-24.

[4] 趙建軍. 移動互聯網用戶感知的量化研究與實踐[J]. 電信技術， 2013（8）： 12-19.

[5] 王啟星，何麗峰，鄭毅，等. LTE網絡上行CoMP方案研究與外場試驗[J]. 電信科學， 2013（5）： 51-56.endprint

根據TD-LTE移動通信系統原理和實際外場測試的結果，提出提升該系統邊緣用戶感知的必要性。進一步根據R10/R11協議定義的基于BBU池的協作多點（CoMP）技術，探討其在分布式BBU部署場景下應用于下行鏈路并作用于現有R8/R9終端的必要性及其方法。通過仿真和實際的外場驗證表明，分布式BBU部署下，采用傳輸互聯達成協作的技術能夠有效提升邊緣用戶的吞吐量，從而提升用戶感知。

Based on the principle and the field test results of TD-LTE mobile system， it is very necessary to improve the perception of edge users. According to the coordinated multi-point （CoMP） defined in R10/R11 protocol based on BBU pool， it is still necessary to find a way to apply CoMP to the downlink and the current R8/R9 terminal in scenario with distributed BBU. The method to make cells cooperate with each other through transmission is proposed， simulated， realized and tested. According to the simulation results and test results in scenario with distributed BBU， the proposed method can effectively increase the throughput of edge users so that it can improve the user perception.

TD-LTE CoMP distributed BBU user perception

1 引言

移動通信系統采用貝爾實驗室提出的蜂窩網絡結構（見圖1），這一結構能夠很好地實現區域乃至全球范圍內的網絡覆蓋，但蜂窩是存在天然邊界的，而在小區邊界處也必然存在小區間的干擾，為此，GSM移動通信系統通過異頻組網的方式予以規避，而3G移動通信系統則通過CDMA的擴頻通信技術增強小區邊緣用戶的抗干擾能力，并通過軟切換或多小區聯合檢測技術進一步增強抗干擾能力，最終確保網絡中不同位置的用戶均能夠獲得良好的用戶感知。

TD-LTE系統是寬帶的移動通信系統，在20M帶寬同頻組網的條件下，其下行峰值速率大于100M，而在關注峰值速率的同時，也需要關注小區邊緣用戶的實際體驗及其落差。隨著智能手機得到越來越廣泛的應用，用戶使用智能手機上網、炒股、聊天等應用頻次越來越大，要達到較好的用戶感知需要網絡下行速率達到2M甚至5M以上。在TD-LTE移動通信系統沒有異頻組網條件且不具備類似CDMA抗干擾技術的條件下，要實現上述目標必然要面臨極大的挑戰。國內某運營商在2012年TD-LTE技術試驗過程中的實際結果表明，鄰區空載條件下仍有10%的測試點無法達到4M以上的速率，而隨著網絡負荷的增加導致干擾水平的持續增長，用戶感知將面臨更大的挑戰。

2 下行CoMP技術研究

因小區間干擾而導致用戶感知下降的問題在TD-LTE的標準化過程中也逐步引起重視，尤其是在3GPP R10/R11標準中逐步對CoMP（Coordinated Multi-Point，協作多點）技術進行了標準化，在下行CoMP技術中包含JT（Joint Transmission，聯合發送）和CS（Coordinated Scheduling，協作調度）等技術。

JT是物理下行共享信道中傳輸的數據信息在多個傳輸節點間的協作發送，多個傳輸點同時向一個終端服務，相同的信息經過不同的信道在接收端進行合并，在避免兩個小區間相互干擾的同時還有效利用了不同信道提供的分集增益，從而提高信號的接收質量和性能，最終體現在用戶感知的提升上。由于涉及到信道估計的問題，JT需要采用基于專用解調參考符號的傳輸模式，如TM9或者TM10。其原理如圖2所示。

盡管集中式部署的BBU在試點中，但目前實際網絡中絕大多數是BBU分布式部署，即在站點下存在著獨立的BBU為同站的三扇區服務，如果僅考慮BBU池內的CoMP就無法顧及比站內邊緣區域更大的站間邊緣區域。另一方面，3GPP定義的包括JT在內的CoMP功能著眼于R10/R11的終端，而實際網絡中只有R8/R9終端，并且R8/R9終端會長期存在，這些用戶的用戶感知也在需要考慮的范圍。

考慮到上述問題，首先要解決的是基于傳輸網實現站間協作的機制，即通過傳輸編碼前的原始信息bits降低JT對于傳輸帶寬的額外要求，使得站間的額外傳輸帶寬在15M以內。此外，通過基于TM7/TM8實施JT，使得R8/R9終端也可應用JT。另一方面，通過對JT算法的簡化方案CS拓展了CoMP技術的可適用場景，其基本思路是僅用戶對應的服務小區有用戶的數據，但用戶的調度由協作集中的小區共同決定的，即鄰區可以對本區邊緣用戶占用的子載波資源不調度，從而降低干擾，達到提升邊緣用戶感知的目標。CS技術僅需站間5M帶寬即可應用，且可基于常規的TM2/TM3等傳輸模式。其原理如圖3所示：

通過拉網測試可以得到如下結果：

（1）無論是JT、CS還是JT&CS自適應，對于小區邊緣用戶吞吐量的增益都比較明顯；

（2）采用了站內和站間的JT&CS技術，吞吐量小于2M的概率由8%下降到了1%以內，吞吐量小于4M的概率由20%下降到了8%；

（3）采用了站內和站間的JT&CS技術，最差10%用戶的吞吐量改善100%；

（4）JT相對于CS，對于低流量用戶的吞吐量增益明顯，這是因為JT含數據合并的增益；

（5）JT&CS自適應能夠取得較好的效果，并能夠自適應傳輸的情況。

3.3 測試結論

通過定點測試和拉網測試表明：

（1）PTN傳輸網絡滿足實現跨站點JT和CS的傳輸時延及帶寬需求；

（2）無論是JT還是CS，都能夠明顯改善邊緣用戶的流量，其效果將由CoMP前后信噪比的對比來決定；

（3）JT&CS自適應能夠自適應傳輸條件，從而取得最優的效果。

4 結束語

TD-LTE移動通信系統在商用的初期，用戶感知將在很大程度上決定該系統在市場上的商用地位。而已經進行的一些測試表明，邊緣用戶的吞吐量存在著改進的必要。結合現有的分布式BBU部署場景，本文實踐了兼容R8/R9終端的有關技術，并通過跨傳輸的小區間協作有效提升邊緣用戶吞吐量，改善用戶體驗。通過測試表明，下行CoMP在信噪比較低的場景增益明顯，適用于室內外弱場和鄰區干擾較強的場合。

參考文獻：

[1] 3GPP TR 36.819 V11.1.0. Coordinated Multi-Point Operation for LTE Physical Layer Aspects[S]. 2011.

[2] 張博. TD-LTE系統干擾分析及解決方案[J]. 電信技術， 2013（7）： 54-57.

[3] 王文萍. 用戶感知評估體系的建立與應用探究[J]. 通信世界， 2013（15）： 23-24.

[4] 趙建軍. 移動互聯網用戶感知的量化研究與實踐[J]. 電信技術， 2013（8）： 12-19.

[5] 王啟星，何麗峰，鄭毅，等. LTE網絡上行CoMP方案研究與外場試驗[J]. 電信科學， 2013（5）： 51-56.endprint