基于疊加載波的靈活帶寬技術在LTE中的應用

中國聯通河南分公司 劉冠紅 葛中魁 趙曉云

基于疊加載波的靈活帶寬技術在LTE中的應用

中國聯通河南分公司 劉冠紅 葛中魁 趙曉云

有限的頻譜資源已成為LTE網絡容量及用戶速率持續提升的瓶頸。基于疊加載波的靈活帶寬技術Double Deck突破了LTE標準帶寬的限制，可充分利用GSM/WCDMA騰退出來的零散頻譜對LTE進行擴容。本文針對Double Deck技術的原理進行了研究，并介紹了該技術在現網中的實施效果。

Double Deck；LTE；疊加載波；靈活帶寬

1.概述

隨著LTE用戶數及業務量的增長，熱點區域出現容量受限導致用戶感知下降，然而有限的頻譜資源成為LTE網絡容量及用戶速率持續提升的瓶頸。3GPP協議為LTE定義了1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz共6種標準帶寬，由于GSM/WCDMA網絡釋放的零散頻譜不一定是LTE的標準帶寬，因此存在頻譜資源浪費的情況。

華為LTE靈活帶寬組網Double Deck解決方案是一種基于疊加載波的靈活帶寬技術，成功突破頻譜約束，無需新增其它頻譜資源和硬件設備，利用LTE兩載波頻譜間的高效融合，使1.8G （20MHz+5MHz）的LTE雙載波部署演進成為1.8G （20MHz+10MHz），同時保留1.8G GSM專用頻譜資源保障2G現網業務。LTE無需與GSM做任何頻譜資源復用，最大化4G用戶體驗。

為了充分提升網絡頻譜效率和用戶吞吐率，本文研究了Double Deck技術原理并在河南聯通實施了Double Deck帶內載波聚合，取得了理想的效果。

2.Double Deck技術原理

Double Deck技術通過將兩個獨立的LTE標準帶寬小區進行疊加，拼接組成一個新的可用于LTE制式的非標準帶寬。如圖1所示。

圖1 基于疊加載波的靈活帶寬技術

采用Double Deck技術后，可以充分利用GSM/WCDMA網絡釋放的零散頻譜資源，提升LTE網絡的頻譜效率和用戶的吞吐率。

Double Deck技術中，參與疊加的兩個小區的中心頻點間隔需滿足300KHz的整數倍，目前支持的非標準帶寬及其對應的小區組合如表1所示。

表1 疊加后的非標準帶寬

表2 非標準帶寬下資源受損表

3.Double Deck關鍵技術：物理信道資源管理

Double Deck技術中，兩個小區的重疊區域的RB資源將進行壓縮處理，因此會帶來物理信道資源受損和UE測量誤差的問題，系統分別通過相應的物理信道資源管理和CQI調整技術來處理。

表2中列出了本特性支持的所有非標準帶寬場景的資源受損情況。其中，本地小區1表示處于低頻段的小區。

若小區存在受損子載波，則系統將進行如下的物理信道資源管理算法調整。

為了降低重疊區域壓縮RB（受損子載波）產生的性能損失，eNodeB將對相關物理信道的資源管理算法進行調整，保證不在壓縮的RB位置分配資源。相關的物理信道包括：

◆ 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（通過參數PHICHCfg.PhichResource配置）的取值，保證PHICH不分配在壓縮RB上。

·PDCCH：某些UE的CCE會映射到壓縮RB上，需要提高PDCCH解調性能。

·PDSCH：通過調度保證分配資源不占用壓縮RB。

4.Doubel Deck技術的應用

4.1 Double Deck方案的制定

萬方學校位于鄭州市中牟縣，占地約1000畝，在校師生18000余人。該校區現網GSM站點1個（小區3個），LTE站點15個，其中宏基站6個（小區18個），微蜂窩基站9個（小區43個）。4G忙時最大用戶數3000余人，單小區最大用戶數806人，忙時無線資源利用率平均138%，最高小區可達268%，站點整體負荷較高，如表3所示。

經評估，劉集萬方學校6個宏站的18個小區流量高、用戶多、無線資源率高，需進行載波擴容。

核心區內只有一個GSM基站：為劉集萬方學校GSM1800宏基站，無GSM1800微蜂窩基站。3公里范圍內有3個GSM1800宏基站，分別為鄭東河南財稅專科學校1個、鄭州電力高等專科學校2個。

評估GSM1800基站容量，除劉集萬方學校D_0和劉集萬方學校D_1兩個小區由于話務較高減容至2載頻配置外，其他小區均可減容至1載頻。

由于周邊GSM1800基站很少，故兩個高話務小區可增加頻率復用度，各保留兩塊載頻，依然使用剩余的12個頻點。GSM使用頻段：2.4MHz（1830—1832.4），可用頻點：637-648共12個頻點可用；隔離頻點：649；650～686帶寬區間釋放給LTE使用。

表3 萬方學校LTE基站無線資源利用率

該區域GSM1800縮頻后可出讓7.6MHz帶寬給LTE進行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，使用先進濾波算法充分利用LTE保護帶寬，峰值速率理論可達217.5Mbps，且無需新增硬件。

該方案比使用20MHz+5MHz的標準帶寬，避免了2.6MHz帶寬的浪費，可利用的RB資源得到了增加。提升了小區和用戶的吞吐率，增加系統內最大用戶數。

4.2 Double Deck方案的實施

● 對GSM1800基站翻頻后，根據LTE規劃數據，在M2000上新增小區。

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

● 執行命令ADD DDCELLGROUP，將兩個標準帶寬小區添加到Double Deck小區組。

● 在本地小區2上執行命令MOD CELLDLSCHALGO，設置壓縮RB小區的近點用戶誤碼率門限。

4.3 Double Deck效果驗證

4.3.1 現場測試

通過Speedtest測試，現場速率可達207Mbps，提速效果明顯。

4.3.2 性能統計

為保證客觀對照，性能數據均取周五至周一萬方學校Double Deck技術開通前后各四天進行比對。

日均數據流量同比增加34.3%。忙時數據流量同比增加60%；忙時PRB占用數提升30.23%；單用戶速率提升19.4%，見下圖。

2G指標同比無明顯變化，日均話務量略有增長；接通率、掉話率保持平穩，無新增擁塞小區。

4G數據流量占比提升3.1%，2/3G語音話務量保持平穩，數據話務模型變化明顯。

5.總結

該技術可使運營商突破頻譜資源限制，成功在LTE網絡部署Double Deck技術，利用現有的1.8G 30MHz頻譜資源，在保留足夠的1.8G GSM專用頻譜資源基礎上，實現1.8G LTE 27.6MHz的帶內載波聚合。日均數據流量同比增加34.3%，單用戶峰值速率達207Mbps，大幅提升了LTE的網絡容量和用戶體驗。該方案對零散頻譜充分利用，可實現規模部署，使投資收益最大化，加速4G+網絡發展。

[1]楊豐瑞.LTE/LTE-Advanced系統架構和關鍵技術[M].人民郵電出版社.

[2]尹圣君,錢尚達.LTE及LTE-Advanced無線協議[M].機械工業出版社.

[3]孫宇彤.LTE教程：結構與實施[M].電子工業出版社.

劉冠紅（1975—），女，漢族，河南鄭州人，碩士研究生，畢業于電子科技大學，工程師，現供職于中國聯通河南分公司網管中心。

葛中魁（1972—），男，漢族，河南信陽人，大學本科，畢業于重慶大學，高級工程師，現供職于中國聯通河南分公司網管中心。

趙曉云（1979—），女，漢族，河南開封人，大學本科，畢業于河南財經學院，工程師，現供職于中國聯通河南分公司網管中心。