頻譜動(dòng)態(tài)共享技術(shù)提升頻譜利用效率的探討

謝滋紅，曾 鳴，文錦林，陳 宇，盧 真，葉 軍

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司湖南分公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 情景說明

隨著不限流量套餐的推出，湖南移動(dòng)4G用戶DOU呈持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，同時(shí)2G業(yè)務(wù)因語(yǔ)音業(yè)務(wù)遷移持續(xù)下降，2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)在GSM/LTE/NR三網(wǎng)中占比呈現(xiàn)較大降幅，2G數(shù)據(jù)流量三網(wǎng)占比極低，占比為0.4%，并逐年下降。

湖南移動(dòng)GSM現(xiàn)網(wǎng)900M城區(qū)帶寬14.2M，農(nóng)村帶寬9.2M，TCH擁塞率為0.15%，低于5%基準(zhǔn)值，負(fù)荷基本合理，根據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)及現(xiàn)網(wǎng)載頻配置情況，預(yù)計(jì)GSM900M小區(qū)平均載頻配置逐步降低。湖南移動(dòng)全網(wǎng)已開啟22 414個(gè)FDD900M基站，但因900M頻率資源帶寬受限，未充分發(fā)揮FDD900M優(yōu)勢(shì)。為保障客戶語(yǔ)音體驗(yàn)，GSM900M無法短時(shí)間內(nèi)退網(wǎng)，隨著2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的下降，900M頻率資源利用率在逐步降低。需要采用新技術(shù)來解決900M頻率資源利用率低的問題，同時(shí)緩解4G網(wǎng)絡(luò)容量壓力[1-2]。

2 問題分析

隨著不限量套餐帶來的流量急劇增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)性能面臨前所未有的挑戰(zhàn)。中國(guó)移動(dòng)普通面臨頻譜緊張、GSM用戶長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)，短期內(nèi)無法將GSM全部演進(jìn)為L(zhǎng)TE來獲得更好的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶體驗(yàn)。GL頻譜并發(fā)特性通過將GSM部分頻譜作為GSM和LTE的共享頻譜，兩個(gè)制式根據(jù)語(yǔ)音優(yōu)先的策略按需使用共享頻譜，從而提高頻譜利用效率[3]。

3 解決方案

為充分發(fā)揮900M黃金頻段的優(yōu)勢(shì)，在GSM閑時(shí)充分利用900M頻譜資源，本次在長(zhǎng)沙移動(dòng)選取五一商圈周邊進(jìn)行CLOUDAIR試點(diǎn)。該區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)沙LTE流量高熱區(qū)域，可以在GSM閑時(shí)對(duì)900M空閑頻譜進(jìn)行充分轉(zhuǎn)換，有效驗(yàn)證對(duì)LTE系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡(luò)吞吐率的提升效果。

3.1 技術(shù)原理

3.1.1 技術(shù)原理簡(jiǎn)介

GL頻譜并發(fā)特性在GSM帶寬內(nèi)拿出一部分頻譜資源供GSM和LTE動(dòng)態(tài)共享，共享資源優(yōu)先給GSM語(yǔ)音使用，缺省情況按照LTE不影響或?qū)SM影響很小的前提調(diào)度共享RB。

3.1.2 特性收益說明

（1）LTE獨(dú)享頻譜相對(duì)下一級(jí)帶寬有非標(biāo)帶寬收益；

（2）根據(jù)GSM話務(wù)，GL動(dòng)態(tài)復(fù)用共享頻譜的共享收益。

3.1.3 GL頻譜并發(fā)特性的基本工作流程

（1）BSC根據(jù)GSM用戶上報(bào)的鄰區(qū)測(cè)量判斷eNodeB的可用頻點(diǎn)及時(shí)隙；

（2）BSC按照共享頻點(diǎn)粒度匯總同頻復(fù)用通知，并傳給eNodeB；

（3）eNodeB將GSM的可用時(shí)隙映射為L(zhǎng)TE可用的時(shí)頻資源。

3.2 試點(diǎn)方案

3.2.1 特性規(guī)格

本次長(zhǎng)沙部署方案為GSM和LTE頻譜并發(fā)階段二，華為13.1版本LTE最大支持共享頻譜4.4 MHz。圖1為GL頻譜并發(fā)示意圖。

圖1 GL頻譜并發(fā)示意圖

A+B≤4.4M，即配置在LTE 10M小區(qū)兩側(cè)的GSM頻點(diǎn)數(shù)之和小于等于22個(gè)。

A≤2.8M&B≤2.8M，即配置在LTE 10M小區(qū)單側(cè)的GSM頻點(diǎn)數(shù)小于等于14個(gè)。

3.2.2 GL共享頻譜方案

根據(jù)長(zhǎng)沙移動(dòng)頻率使用情況（54-79號(hào)已部署FDD 5M、91-94號(hào)頻點(diǎn)部署NB），建議方案如下。

GSM：預(yù)留21個(gè)BCCH頻點(diǎn)（1020～1023+0～16）、46個(gè)TCH頻點(diǎn)（17～52+81～90）部署GSM網(wǎng)絡(luò)；

GL CloudAIR：LTE 5M→GL @10M，共享4.4M；

NB：占用GSM 92、93、94號(hào)頻點(diǎn)，91號(hào)頻點(diǎn)做隔離用；

緩沖區(qū)域：可部署L5M小區(qū)，隔離試點(diǎn)區(qū)域與大網(wǎng)間的同頻干擾；

為了保證LTE共享增益，要求GSM關(guān)閉跳頻，本次長(zhǎng)沙試點(diǎn)區(qū)域已經(jīng)全部關(guān)閉跳頻。

3.2.3 試點(diǎn)區(qū)域選擇

本次選擇五一商圈試點(diǎn)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)高價(jià)值用戶多、業(yè)務(wù)量大，F(xiàn)DD900頻段站點(diǎn)已經(jīng)形成連續(xù)覆蓋，試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)FDD900站點(diǎn)主要承載VOLTE業(yè)務(wù)，F(xiàn)DD900試點(diǎn)站點(diǎn)8個(gè)共24個(gè)小區(qū)，同覆蓋的GSM900站點(diǎn)8個(gè)共24個(gè)小區(qū)。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)與Bufferzone站點(diǎn)規(guī)劃

本次長(zhǎng)沙部署GL CloudAIR的實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)全部為GSM和LTE 1:1共覆蓋，GSM/FDD共模滿足共覆蓋部署要求。Bufferzone區(qū)域及干擾鄰區(qū)，均使用華為WINS SPACE平臺(tái)進(jìn)行仿真和規(guī)劃，Bufferzone區(qū)域內(nèi)的GSM小區(qū)也同步開通GL CloudAIR特性。

4 前后對(duì)比

4.1 網(wǎng)管指標(biāo)對(duì)比

2019年8月9日凌晨03:00，對(duì)實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)及Bufferzone區(qū)域GSM小區(qū)執(zhí)行特性參數(shù)。LTE網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)方面，無線接通率略有改善，流量明顯增加，整體PRB利用率下降，單用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上、下行體驗(yàn)速率明顯提升，F(xiàn)DD900底噪抬升約2 dB。其他指標(biāo)實(shí)施前后無明顯變化。詳細(xì)指標(biāo)如表1所示。

說明：8月7日為七夕節(jié)，當(dāng)天小區(qū)內(nèi)最大用戶數(shù)增加明顯。

對(duì)比前后一周數(shù)據(jù)，實(shí)施GL @10M后下行PRB利用率從49.8%降至38.7%，上行PRB利用率從12.9%增至9.9%。

實(shí)施GL @10M后日均流量從832.7 GB增加至1 006.5 GB，增長(zhǎng)幅度20.88%。

實(shí)施GL @10M后系統(tǒng)上行每個(gè)PRB上檢測(cè)到的干擾噪聲的平均值（毫瓦分貝）從-105.46抬升至-103.67，抬升幅度1.79 dB。

4.2 測(cè)試指標(biāo)對(duì)比

實(shí)施前后對(duì)試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了GSM語(yǔ)音、LTE語(yǔ)音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的對(duì)比測(cè)試，GSM和LTE路面測(cè)試相關(guān)指標(biāo)前后保持平穩(wěn)，無明顯變化，如表2所示。

5 結(jié)論與建議

實(shí)施前后LTE網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵指標(biāo)保持平穩(wěn)，LTE網(wǎng)絡(luò)的下行PRB利用率從49.8%下降至38.7%，上行PRB利用率從12.9%下降至9.9%，日均流量從832.7 GB增加至1 006.5 GB，增幅20.88%，系統(tǒng)上行每個(gè)PRB上檢測(cè)到的干擾噪聲的平均值（毫瓦分貝）從-105.46抬升至-103.67，抬升1.79 dB，GSM和LTE路面測(cè)試相關(guān)指標(biāo)前后保持平穩(wěn)。整體LTE網(wǎng)絡(luò)可用帶寬明顯增加，因頻譜復(fù)用底噪抬升約1.79 dB，符合試點(diǎn)預(yù)期。

采用頻譜動(dòng)態(tài)共享技術(shù)可提升頻譜利用率及系統(tǒng)容量，在不新增硬件的情況下可緩解網(wǎng)絡(luò)容量壓力和改善用戶體驗(yàn)。

表1 網(wǎng)管指標(biāo)對(duì)比表

表2 測(cè)試指標(biāo)對(duì)比表