一種解決上行干擾的專屬輔載波技術研究

［瞿水華 彭海燕 許樂飛 郭釗杰］

1 引言

香港與深圳地理位置毗鄰，由于對2.6 GHz 頻譜規劃策略不一致，如圖1 所示，香港規劃成FDD 制式，深圳規劃成TDD 制式，兩者在時頻域上無法對齊，導致深港交界深圳一側近1 300 個LTE 扇區的D3、D7、D8 三個載波受到不同程度的上行干擾。

圖1 深港2.6 GHz 頻譜分布圖

隨著5G 網絡的商用，為了同時滿足5G 和4G 協同組網，在受干擾區域當前只能采用5G NR（New Radio Access）使用60 MHz（D4、D5、D6）、4G LTE 使用40 MHz（D1、D2）的組網方案，高干擾小區的60 MHz 頻譜上不能部署任何業務，導致頻譜嚴重浪費，同時會出現4G容量不足、5G 無法100 MHz 連續組網的困難局面。由于干擾問題涉及香港多家運營商，行政層面協同難度大收效慢，本文研究了一種專屬輔載波技術，重新激活了沉默的60 MHz 下行頻譜資源，滿足4G&5G 協同發展對頻譜資源的需求，可有效提升深圳移動4G 網絡高負荷高干擾區域的用戶感知，同時對于香港業務也不會產生額外的干擾。

2 方案設計

本文針對上述提到的上行干擾問題，提出了一種專屬輔載波技術思路，基于載波聚合[1]技術，利用上行干擾在正常范圍內的載波作為下行PCC（Primary Cell Component），將受干擾的60 MHz 頻譜（D3/7/8）作為SCC（Secondary Cell Component），其所在載波的上行禁止用戶接入。為了提高載波聚合的頻譜效率，本文還研究了一種“智能載波選擇和極致時延調度”的技術，實現SCC 快速配置、激活和調度，增強輔載波分流能力。

由于在現網中可以作為PCC 的頻譜資源較多（例如有D 頻段（2 515～2 675 MHz）、F 頻段（1 880～1 920 MHz）、FDD1800（1 710～1 735 MHz/1 805～1 830 MHz）等），因此在方案設計時，基于3GPP 規定終端載波聚合能力[2]的基礎上考慮現網商用終端支持能力（跨制式、跨頻段），通過對現網中主流終端對于D 頻段作為輔載波聚合的評估，即從圖2 中可以看出，D 頻段內下行2CC 的CA（Carrier Aggregation）終端支持率最高，達到72%，但是D 頻段3CC 以及跨頻段跨制式的載波聚合支持率都不理想，因此本文一種專屬輔載波技術以采用D 頻段下行2CC 的CA作為研究基礎。

圖2 終端下行載波聚合支持率情況

3 技術原理

3.1 專屬輔載波技術

首先配置一個非干擾載波D2 或者2 個非干擾載波D1&D2 作為PCC，然后對受干擾的60 MHz 頻譜（D3、D7、D8）只做下行SCC 配置，實現下行RB[3]（Resource Block）調度，對于輔載波所在小區的上行禁止用戶接入，對于60 MHz SCC 上行物理層HARQ[4～5]（Hybrid Automatic Repeat reQuest）反饋承載在主載波，上行業務也承載在主載波，此時下行采用TM3[6]即開環分集，終端無需獲得信道信息的條件，因此上行sounding干擾不影響下行性能。結合“智能載波選擇和極致時延調度”等技術使能SCC 快速配置+激活+調度，提升下行SCC 分流LTE 用戶下行流量的效果。

3.2 輔載波禁止用戶接入技術

在上行干擾情況下，輔載波小區需要禁止用戶接入，一方面通過將SCC 小區設置為CELL BAR[7]狀態使得普通UE 不能在空閑態駐留到該小區，另外通過發送X2[8]消息給周邊站點，不發起向本小區的切換。正如圖3 所示專屬輔載波禁止用戶駐留，只能作為單下行小區給CA 用戶使用。

圖3 專屬輔載波禁止用戶接入示意圖

3.3 智能載波選擇

在實際D 頻段的LTE 網絡中，多載波協同復雜，資源利用效率很難達到大帶寬單載波的水平。假設支持2CC的CA 終端，PCC 選擇D2，SCC 有D3、D7、D8 三種選擇，如何選擇一個信號質量好、負荷低的載波作為輔載波也是一個關鍵的技術。目前解決CA 頻譜效率主要有兩個關鍵技術：智能載波選擇和極致時延調度。

智能載波選擇解決如何選擇一個低負荷的SCC，及其如何減少啟動載波聚合的異頻測量的開銷問題。用戶初始接入網絡時，在進行CA 配置時，主要考慮帶寬、小區負載、小區頻譜效率三個主要因素：

（1）小區帶寬信息：小區及鄰區的配置信息中獲取；

（2）小區負載：服務小區作為PCC 已知小區負載，而待配置SCC 鄰區負載，可通過X2 口交互獲取；

（3）可選的SCC 頻譜效率，需要通過“虛擬柵格”技術進行計算得到。

eNodeB 長時間根據UE 上報MR[9]（Measurement Report）報告進行AI 學習，生成具有不同無線信號特征的柵格，將具有相同無線特征的用戶聚類在相同柵格里，柵格里有信號特征也有波束信息，用戶接入基站用波束索引到柵格，基站直接從刪格提取異頻頻點的RSRP[10]（Reference Signal Received Power）和頻譜效率。

如圖4 所示，每個柵格具備服務小區頻點和異頻頻點的無線特征：同頻RSRP、異頻RSRP、用戶頻譜效率。

圖4 AI 柵格示意圖

用戶駐留在PCC，基站可基于帶寬、載波負載和虛擬柵格預測的頻譜效率，為用戶選擇能夠為其提供最大下行吞吐率的載波組合，如圖5 所示，載波D7 的頻譜效率高于載波D3 的頻譜效率，因此選擇D2+D7 作為載波聚合的組合。

圖5 基于頻譜效率的SCC 選擇

3.4 極致時延調度

根據輔載波選擇的方案，直接進入輔載波快速分流，并且在沒有來水量的情況下，設置一個定時器保持輔載波激活一段時間，減少SCC 去激活再激活的頻次，提高輔載波的使用率。

4 優化實踐

4.1 驗證方法

一種專屬輔載波的技術工作主要包括“干擾&負荷”四維策略制定、根據四象限策略開展高干擾區域專屬輔載波改造、采用拉網和CQT（Call Quality Test）進行評估等。依據小區干擾指標和LTE PRB（Physical Resource Block）利用率，將小區歸類到四種場景，整體改造策略參照圖6，本文重點針對高干擾小區進行專屬SCC 改造。

圖6 專屬輔載波應用四象限策略

4.2 實驗情況

本技術驗證區域選擇深港交界深圳側約1 平方公里的區域，約50 個站點，其受到的干擾強度從-105 dBm～-85 dBm 不等。

按照四象限策略對涉及的受干擾小區開展移頻、CA配置、專屬輔載波配置、智選配置、極致時延配置等操作，主要涉及到的關鍵參數如表1 所示。

表1 專屬輔載波關鍵參數表

4.3 試驗結果

4.3.1 現場定點測試評估

在試驗區抽取10個點開展speedtest定點測試，D3作為SCC（D2 PCC+D3 SCC）和D3 作為PCC 獨立使用的結果對比，如圖7 所示，下行平均提升71%；上行速率從2 Mbit/s 提升到10.8 Mbit/s，上行改善也達到預期目標。

圖7 專屬輔載波功能開啟前后定點測試對比結果

4.3.2 話統評估

本文重點分析了高干擾低負荷、高干擾高負荷兩種場景，小區用戶上下行體驗速率、SCC 流量分流比達到預期目標。

4.3.2.1 高干擾低負荷場景（D2 為PCC、D3 為SCC）

如圖8 所示，在高干擾低負荷場景應用專屬輔載波策略后，下行用戶平均體驗速率提升16.8%（29.3→34.3 Mbit/s），上行用戶平均體驗速率隨著用戶的增加出現輕微下降，1.2 Mbit/s→1.1 Mbit/s，上行速率略有波動，而下行流量保持平穩，D3MAC 層流量分流比40%左右：符合預期。

圖8 高干擾低負荷場景指標KPI 對比

4.3.2.2 高干擾高負荷場景（D2 為PCC、D3&D7 為SCC）

如圖9 所示，在高干擾高負荷場景應用專屬輔載波策略后下行用戶平均體驗速率提升18.5%（27.6→32.7 Mbit/s），上行用戶平均體驗速率隨用戶的增加出現輕微下降，0.99→0.85 Mbit/s，上行速率略有波動，而下行流量基本相當，D3&D7 流量分流比30%～40%符合預期。

圖9 高干擾高負荷場景KPI 指標對比

5 結束語

實踐證明本文提出的一種專屬輔載波技術對于解決深圳移動LTE 高干擾問題行之有效，D3/D7/D8 下行頻譜資源重新激活，各項指標改善情況達到預期目標，可有效地改善用戶體驗。在深港交界的場景，從頻譜使用策略看，既需要100 MHz 的頻譜給商用的5G 網絡，長期內又要保障4G 網絡的協同發展，本文提供了一種頻譜平衡的解決方案，重新激活的60 MHz 頻譜可以大幅緩解LTE 高負荷小區的流量抑制問題，具有良好的流量效益，本技術目前已經在深圳移動網絡進行規模推廣應用。