TD—LTE 40MHz雙載波組網問題研究

摘 要：為了支持TD-LTE的發展，我國將D頻段全部190MHz帶寬的頻率規劃為TDD使用。豐富的頻率資源使得TD-LTE可以采用多個寬帶載波，實現4G網絡容量的大幅度提升。針對TD-LTE商業應用過程中熱點高容量區域的網絡建設需求，該文對TD-LTE 40MHz雙載波組網問題進行了研究，給出了基本的組網方案，并對最關鍵的負荷均衡問題進行了分析。

關鍵詞：TD-LTE 雙載波組網 負荷均衡

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0062-01

隨著移動數據業務的爆發性增長，未來移動網絡需要能夠提供更大的帶寬和容量來適應用戶對手機上網，視頻點播、收發郵件、下載、可視電話等業務的應用需求。2012年10月，中國政府明確將D頻段全部190 MHz（2500～2690 MHz）規劃為TDD使用，極大豐富了TD-LTE網絡可用的頻率資源，使得未來TD-LTE網絡及其演進系統采用更大帶寬組網成為可能。

根據中國移動的測試結果，TD-LTE同頻組網是可行的，單載波最大可以支持20MHz的帶寬。在此基礎上，如何有效的利用更多頻率資源，進一步挖掘網絡容量提升潛力，特別是針對熱點區域的容量提升，是后續TD-LTE商用化組網方案和網絡應用的重點研究內容。

針對這一需求，由中國移動牽頭，TD-LTE 40MHz雙載波組網方案正式進入標準化討論階段。該方案采用R8/R9版本的協議為基礎，每一個20 MHz的載波具有與普通R8/R9小區完全相同的特征和參數，并且部署在同一個基站下2個載波的小區配置參數還可以部分復用。前期的研究表明，該方案可以充分利用頻率資源，有效提升網絡吞吐能力，同時它也是后續載波聚合應用的過渡，可為后續演進到TD-LTE-Advanced的組網提供參考和借鑒。

該文首先介紹TD-LTE 40MHz雙載波組網的2種基本方案，即完全同覆蓋方案和大小圈方案。接著，針對多載波組網方案中最核心的載波負荷均衡算法的原則和策略進行了詳細分析。

1 基本方案分析

TD-LTE 40 MHz雙載波組網是將40 MHz帶寬按照LTE小區最大帶寬20 MHz均分為2個頻點分別給2個小區使用，根據2個小區覆蓋范圍，具體包括2種方式：

1.1 完全同覆蓋方式

這種組網方式下，載波1（F1）和載波2（F2）都用做廣覆蓋（連續覆蓋），兩層小區的覆蓋范圍完全相同。F1和F2可以采用獨立設備也可以共設備共天線，可以同頻段，比如D，也可以異頻段，比如D+F。

這種完全同覆蓋方案主要適用于人口密度大且分布比較均勻的區域，用作容量補充。

1.2 大小圈覆蓋方式

大小圈覆蓋方式，也稱為部分同覆蓋方式。在這種組網方式下，F1進行廣覆蓋（連續覆蓋），F2進行部分覆蓋（熱點區域覆蓋），兩個小區發射功率配置不同，覆蓋范圍也不同。在小區邊緣主要存在F1的同頻干擾，對于F2頻點，只在同一基站內不同小區覆蓋區域間存在少量重疊。F1和F2可以采用同一天線覆蓋，也可以采用不同天線。

大小圈覆蓋方式主要適用于人口密度大，但不均勻的區域，小圈用做熱點小區，吸收容量，大圈優先保證覆蓋。

2 負荷均衡問題

在進行雙載波組網時，采用合適的負荷均衡算法可以盡量將用戶分散到不同的載波上，充分利用兩個載波的資源進行數據傳輸，同時，還可以起到減少多用戶干擾的作用，從而達到提高頻譜資源利用率，提升網絡吞吐量的目標。因此，在雙載波組網方案研究中，負荷均衡問題是最核心的內容。

負荷均衡可以使用用戶控制的方式將高業務負荷轉移到低業務負荷小區，它屬于無線資源管理算法，在網絡側主要根據考慮小區級PRB資源的占用情況來判斷小區的負荷狀態，并根據負荷調整的門限及算法來決策是否發起負荷調整過程。

2.1 雙載波負荷均衡的原則

雙載波負荷均衡需要遵循一定的原則：

負荷的調整前提是保證KPI指標，不能犧牲KPI指標獲得負荷均衡的效果。

負荷均衡由高負荷小區主動發起，低負荷小區不主動參與。

只有當本小區負荷高于設定門限，目標小區的負荷低于設定門限，且均衡后目標小區仍然低于門限才可以進行負荷均衡。

雙載波覆蓋的兩個小區負荷均衡優先，如果不滿足條件再考慮鄰區調整。

2.2 雙載波負荷均衡的策略

用戶初始小區選擇以及空閑態小區重選都是UE主控的行為，網絡側盡管可以通過一定的參數控制，但并不直接參與，且空閑態用戶不構成實際負荷，因此網絡側難以控制空閑態用戶在不同小區間的分布，雙載波組網主要考慮對激活態用戶進行小區間負荷均衡。

40 MHz雙載波負荷均衡主要根據PRB資源的占用情況來判斷小區的負荷狀態，并根據負荷判斷算法來決策是否發起均衡。計算PRB資源的占用情況要同時考慮GBR和NGBR業務兩種，且分上下行。負荷均衡的參數可以包含：1）負荷均衡調整周期；2）服務小區和目標小區的高負荷門限；3）兩個小區的負荷差異門限；4）均衡切換算法選擇。

3 結語

TD-LTE多載波組網可以極大地提高小區的吞吐率并且不影響小區其它KPI指標，從分析和測試結果看，采用同覆蓋組網方式，其算法和規劃更簡單，性能更優。這種組網方案適合在選擇密集城區、大型商業區、體育場館和大學城等業務需求量比較大的區域進行部署。在部署時，要同時開啟負載均衡算法，以提升小區整體容量和客戶感知。

參考文獻

[1] 張磊.無線載波聚合系統性能分析與優化[D].北京郵電大學，2011.

[2] 李德屹，史文祥，喬金劍.WCDMA雙載波負荷均衡策略研究[J].郵電設計技術，2013（1）：15-18.

[3] 劉鈞，劉志堅.CDMA2000 EV-DO Rev.A多載波負荷均衡策略分析[J]. 移動通信，2010（14）：12-15.endprint