利用CloudAIR技術(shù)實(shí)現(xiàn)UL900頻譜共享研究

蘇承學(xué)

（中國(guó)聯(lián)通蘭州市分公司，甘肅 蘭州 730030）

1 CloudAIR概述

1.1 什么是CloudAIR？

云化概念源于IT，而IT核心資源是計(jì)算和存儲(chǔ)資源；MBB（移動(dòng)帶寬）網(wǎng)絡(luò)的重要資源是空口資源，CloudAIR是對(duì)空口資源（頻譜、功率和通道） 的集中調(diào)度與高效利用。CloudAIR包含頻譜云化、功率云化、通道云化三個(gè)部分，本文重點(diǎn)介紹頻譜云化。

1.2 U&L頻譜共享方案

以總帶寬15 MHz來(lái)部署UMTS 5 MHz和LTE 15 MHz標(biāo)準(zhǔn)帶寬的場(chǎng)景為例：傳統(tǒng)部署方式下，只能部署UMTS 5 MHz帶寬和LTE 10 MHz帶寬。應(yīng)用UL頻譜共享后可以部署UMTS 5 MHz帶寬和LTE 15 MHz帶寬，該場(chǎng)景下LTE上行共享給UMTS的頻譜需小于等于5 MHz、LTE下行共享給UMTS的頻譜需小于等于2.4 MHz，UMTS下行共享給LTE的頻譜需小于等于2.6 MHz、UMTS上行共享頻譜給LTE小于等于0.6 MHz。最終，UMTS 上行采用4.4 MHz帶寬接收、下行采用2.4 MHz帶寬發(fā)送，LTE上行采用10.6 MHz帶寬接收、下行采用12.6 MHz帶寬發(fā)送。[1-2]

1.3 UL CloudAIR頻譜共享方案的優(yōu)勢(shì)

UMTS和LTE頻譜共享功能分別支持UMTS小區(qū)和LTE小區(qū)工作在比標(biāo)準(zhǔn)帶寬更小的非標(biāo)準(zhǔn)帶寬上，從而將節(jié)省的頻譜資源共享給另一制式使用，降低了同時(shí)部署UMTS和LTE所需的頻譜資源，或在已部署UMTS和LTE的場(chǎng)景下，使得LTE 獲得更大的可用頻譜資源。

2 UL CloudAIR方案價(jià)值

該方案降低UMTS和LTE連續(xù)部署的頻譜要求，運(yùn)營(yíng)商總帶寬最小僅需5.8 MHz，頻譜即可實(shí)現(xiàn)UMTS和LTE網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)部署，從而使得運(yùn)營(yíng)商在有限頻譜資源下可快速部署LTE網(wǎng)絡(luò)，提高頻譜利用率，提升用戶體驗(yàn)。

3 UL CloudAIR應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 場(chǎng)景一：LTE覆蓋增強(qiáng)

運(yùn)營(yíng)商持有900 MHz頻譜資源，期望在低頻新增LTE載波，利用低頻提升LTE覆蓋。

3.2 場(chǎng)景二：LTE擴(kuò)容

運(yùn)營(yíng)商原有的LTE載波業(yè)務(wù)負(fù)載重，UMTS話務(wù)低但又無(wú)法徹底關(guān)閉UMTS載波，此時(shí)開(kāi)通本特性可以將UMTS載波頻譜共享給LTE，提升LTE容量同時(shí)保障UMTS小區(qū)存在一定的業(yè)務(wù)處理能力。[3]

4 UL CloudAIR技術(shù)原理

圖1 UL CloudAIR技術(shù)原理

4.1 方 向A：消 除L UE對(duì)U NodeB的 干 擾： UMTS上行自適應(yīng)干擾抑制

利用上行頻域抑制技術(shù)降低LTE對(duì)UMTS的上行干擾信號(hào)強(qiáng)度，改善UMTS小區(qū)上行Ec/Io，提升接收性能：一是UMTS小區(qū)根據(jù)獨(dú)享頻譜計(jì)算無(wú)干擾時(shí)UMTS平均功率譜密度，作為小區(qū)干擾判決基線；二是UMTS小區(qū)按照PRB粒度實(shí)時(shí)檢測(cè)共享頻譜功率密度，如果某個(gè)PRB頻譜范圍內(nèi)功率譜密度比基線高，則將此部分對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)壓制到與基線一致。

4.2 方向B：消除L eNodeB對(duì)U UE的干擾： PDCCH動(dòng)態(tài)DTX

PDCCH動(dòng)態(tài)DTX，PDCCH跟隨PDSCH的話務(wù)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)打孔：一是當(dāng)LTE的PDSCH需要占用共享頻譜時(shí)，PDCCH也會(huì)占用所有共享頻譜和獨(dú)享頻譜；二是當(dāng)LTE的PDSCH只占用部分共享頻譜時(shí)，PDCCH仍會(huì)占用所有共享頻譜和獨(dú)享頻譜；三是當(dāng)LTE的PDSCH不占用共享頻譜時(shí)， PDCCH仍會(huì)占用獨(dú)享頻譜和部分共享頻譜。在共享頻譜內(nèi)對(duì)PDCCH進(jìn)行動(dòng)態(tài)打孔，當(dāng)PDCCH占用共享頻譜時(shí)，會(huì)從靠近LTE獨(dú)享頻譜的位置開(kāi)始占用，盡量遠(yuǎn)離UMTS中心頻譜。[4]

4.3 方向C：消除U UE對(duì)L eNodeB的干擾： PUCCH性能提升

當(dāng)LTE和UMTS重疊帶寬較少時(shí)，PUCCH通過(guò)內(nèi)移避讓UMTS干擾；當(dāng)LTE配置帶寬的一半和UMTS重疊時(shí)，PUCCH無(wú)法通過(guò)內(nèi)移避讓UMTS 干擾，這種情況下PUCCH 的性能需要提升；減少PUCCH碼道的復(fù)用度，即降低PUCCH的調(diào)度用戶數(shù)，來(lái)降低來(lái)自PUCCH自身的干擾；優(yōu)先調(diào)度LTE 獨(dú)享帶寬內(nèi)的PUSCH，減少UMTS和LTE的互干擾。一是如果UMTS對(duì)LT E PUCCH最大干擾6 dB，等效于LTE PUCCH整體底噪抬升3 dB；二是LTE PUCCH工作在碼分模式， 并且在帶寬對(duì)稱的兩側(cè)進(jìn)行跳頻傳輸，如果復(fù)用在相同RB的碼道越多（用戶越多），PUCCH自身干擾越大；三是PUCCH的干擾分為兩部分，一部分來(lái)自于UMTS干擾，另一部分來(lái)自于PUCCH的碼道數(shù)增多。優(yōu)先調(diào)度LTE獨(dú)享帶寬內(nèi)的PUSCH，減少UMTS和LTE的互干擾。

4 .4 方向D：消除U NodeB對(duì)L UE的干擾： UMTS下行ms級(jí)動(dòng)態(tài)濾波

LTE優(yōu)先場(chǎng)景下行ms級(jí)動(dòng)態(tài)濾波工作原理：一是在TTIi-σ時(shí)刻eNodeB L2（MAC）根據(jù)調(diào)度規(guī)則計(jì)算出TTIi使用的PRB，然后將相關(guān)信息傳遞至基帶L1（PHY）進(jìn)行編碼和調(diào)制，最終發(fā)送給射頻模塊進(jìn)行調(diào)制并在TTIi時(shí)刻將信號(hào)發(fā)送出去。二是eNodeB將計(jì)算得到的頻譜信息通過(guò)基站內(nèi)部私有接口傳遞給NodeB。三是在TTIi-σ+ξ時(shí)刻N(yùn)odeB 接收到LTE傳遞來(lái)的頻譜信息后，基帶L1（PHY） 精準(zhǔn)對(duì)齊UMTS與LTE信號(hào)時(shí)域和頻域位置后，將UMTS頻譜中被LTE占用的部分濾除，然后將基帶信息發(fā)送給射頻模塊進(jìn)行調(diào)制，在TTIi時(shí)刻完成信號(hào)發(fā)送。四是UMTS和LTE 終端基于TTIi時(shí)刻發(fā)射的頻譜交疊信號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼，獲取用戶數(shù)據(jù)。（注：UMTS與LTE小區(qū)僅支持同覆蓋小區(qū)間實(shí)時(shí)信息交互實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)濾波，非同覆蓋小區(qū)間不支持實(shí)時(shí)信息交互和動(dòng)態(tài)濾波。）

5 CloudAir部署案例

5.1 UL CloudAIR頻譜共享方案

圖2 UL CloudAIR頻譜共享方案

5.2 UL CloudAIR試點(diǎn)區(qū)域選取

UL CloudAIR試點(diǎn)位于縣城區(qū)域，總共5個(gè)基站19個(gè)小區(qū)（10個(gè)物理站）。UL CloudAIR方案開(kāi)通前后L900單用戶體驗(yàn)速率由8.55 Mb/s提升至12.41 Mb/s，相對(duì)傳統(tǒng)頻譜方案提升45.15%。UL CloudAIR方案開(kāi)通前后L900小區(qū)吞吐率由9.63 Mb/s提升至13.1 Mb/s，相對(duì)傳統(tǒng)頻譜方案提升36.03%。

5.3 DT路測(cè)效果對(duì)比

路測(cè)對(duì)比分析：L900路測(cè)平均速率由6.62 Mb/s 提升至11.85 Mb/s，路測(cè)速率提升79%。

5.4 業(yè)務(wù)量對(duì)比

U900日均流量為17.33 GB，升級(jí)為L(zhǎng)5+U3.8后日均流量為19.45 GB，對(duì)比單U900提升12%，開(kāi)通CloudAir后日均流量為23.5 GB，對(duì)比單U900提升21%，對(duì)比L5+U3.8提升12.56%。

5.5 容量提升

CloudAIR開(kāi)通前L900日均流量為10.81 GB， 開(kāi)通后日均流量為13.12 GB，流量增長(zhǎng)21.37%，下行PRB利用率降低37%，上行利用率降低46%。

5.6 主要指標(biāo)評(píng)估

后臺(tái)提取U900與L900小區(qū)的接入、保持類指標(biāo)，指標(biāo)保持平穩(wěn)，無(wú)明顯波動(dòng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前行業(yè)發(fā)展形勢(shì)下，提升網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中占據(jù)非常重要的地位， 利用UL900頻譜共享提升覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起到了推波助瀾的作用。本文介紹了CloudAIR的頻譜共享方案及頻率資源優(yōu)勢(shì)，CloudAIR的應(yīng)用場(chǎng)景及技術(shù)原理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試點(diǎn)區(qū)域開(kāi)通后前后效果對(duì)比說(shuō)明CloudAIR的優(yōu)勢(shì)所在。后期可在其他區(qū)域進(jìn)一步推廣應(yīng)用，將好的技術(shù)落到實(shí)處，給用戶帶來(lái)更好的感知體驗(yàn)。