基于叠加载波的灵活带宽技术在LTE中的应用

中国联通河南分公司 刘冠红 葛中魁 赵晓云

基于叠加载波的灵活带宽技术在LTE中的应用

中国联通河南分公司 刘冠红 葛中魁 赵晓云

有限的频谱资源已成为LTE网络容量及用户速率持续提升的瓶颈。基于叠加载波的灵活带宽技术Double Deck突破了LTE标准带宽的限制，可充分利用GSM/WCDMA腾退出来的零散频谱对LTE进行扩容。本文针对Double Deck技术的原理进行了研究，并介绍了该技术在现网中的实施效果。

Double Deck；LTE；叠加载波；灵活带宽

1.概述

随着LTE用户数及业务量的增长，热点区域出现容量受限导致用户感知下降，然而有限的频谱资源成为LTE网络容量及用户速率持续提升的瓶颈。3GPP协议为LTE定义了1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz共6种标准带宽，由于GSM/WCDMA网络释放的零散频谱不一定是LTE的标准带宽，因此存在频谱资源浪费的情况。

华为LTE灵活带宽组网Double Deck解决方案是一种基于叠加载波的灵活带宽技术，成功突破频谱约束，无需新增其它频谱资源和硬件设备，利用LTE两载波频谱间的高效融合，使1.8G （20MHz+5MHz）的LTE双载波部署演进成为1.8G （20MHz+10MHz），同时保留1.8G GSM专用频谱资源保障2G现网业务。LTE无需与GSM做任何频谱资源复用，最大化4G用户体验。

为了充分提升网络频谱效率和用户吞吐率，本文研究了Double Deck技术原理并在河南联通实施了Double Deck带内载波聚合，取得了理想的效果。

2.Double Deck技术原理

Double Deck技术通过将两个独立的LTE标准带宽小区进行叠加，拼接组成一个新的可用于LTE制式的非标准带宽。如图1所示。

图1 基于叠加载波的灵活带宽技术

采用Double Deck技术后，可以充分利用GSM/WCDMA网络释放的零散频谱资源，提升LTE网络的频谱效率和用户的吞吐率。

Double Deck技术中，参与叠加的两个小区的中心频点间隔需满足300KHz的整数倍，目前支持的非标准带宽及其对应的小区组合如表1所示。

表1 叠加后的非标准带宽

表2 非标准带宽下资源受损表

3.Double Deck关键技术：物理信道资源管理

Double Deck技术中，两个小区的重叠区域的RB资源将进行压缩处理，因此会带来物理信道资源受损和UE测量误差的问题，系统分别通过相应的物理信道资源管理和CQI调整技术来处理。

表2中列出了本特性支持的所有非标准带宽场景的资源受损情况。其中，本地小区1表示处于低频段的小区。

若小区存在受损子载波，则系统将进行如下的物理信道资源管理算法调整。

为了降低重叠区域压缩RB（受损子载波）产生的性能损失，eNodeB将对相关物理信道的资源管理算法进行调整，保证不在压缩的RB位置分配资源。相关的物理信道包括：

◆ 上行物理信道

· PRACH：不占用压缩RB，资源分配方式不变。

· PUCCH：PUCCH信道资源内移，避免落入压缩RB。

· PUSCH：不占用压缩RB，资源分配方式不变。

·SRS：不占用压缩RB，资源分配方式不变。

◆下行物理信道

·PCFICH：限制PCI的分配，保证PCFICH不分配在压缩RB上。

·PHICH：限制PCI的分配和Ng参数（通过参数PHICHCfg.PhichResource配置）的取值，保证PHICH不分配在压缩RB上。

·PDCCH：某些UE的CCE会映射到压缩RB上，需要提高PDCCH解调性能。

·PDSCH：通过调度保证分配资源不占用压缩RB。

4.Doubel Deck技术的应用

4.1 Double Deck方案的制定

万方学校位于郑州市中牟县，占地约1000亩，在校师生18000余人。该校区现网GSM站点1个（小区3个），LTE站点15个，其中宏基站6个（小区18个），微蜂窝基站9个（小区43个）。4G忙时最大用户数3000余人，单小区最大用户数806人，忙时无线资源利用率平均138%，最高小区可达268%，站点整体负荷较高，如表3所示。

经评估，刘集万方学校6个宏站的18个小区流量高、用户多、无线资源率高，需进行载波扩容。

核心区内只有一个GSM基站：为刘集万方学校GSM1800宏基站，无GSM1800微蜂窝基站。3公里范围内有3个GSM1800宏基站，分别为郑东河南财税专科学校1个、郑州电力高等专科学校2个。

评估GSM1800基站容量，除刘集万方学校D_0和刘集万方学校D_1两个小区由于话务较高减容至2载频配置外，其他小区均可减容至1载频。

由于周边GSM1800基站很少，故两个高话务小区可增加频率复用度，各保留两块载频，依然使用剩余的12个频点。GSM使用频段：2.4MHz（1830—1832.4），可用频点：637-648共12个频点可用；隔离频点：649；650～686带宽区间释放给LTE使用。

表3 万方学校LTE基站无线资源利用率

该区域GSM1800缩频后可出让7.6MHz带宽给LTE进行Double deck的部署。因此选择Double Deck27.6M ∶ 10MHz （1832.4M—1842.4M）+20MHz（1840M—1860M），其中1832.4M至1840MHz为从GSM释放的7.6M。采用20M+7.6M 聚合载波，使用先进滤波算法充分利用LTE保护带宽，峰值速率理论可达217.5Mbps，且无需新增硬件。

该方案比使用20MHz+5MHz的标准带宽，避免了2.6MHz带宽的浪费，可利用的RB资源得到了增加。提升了小区和用户的吞吐率，增加系统内最大用户数。

4.2 Double Deck方案的实施

● 对GSM1800基站翻频后，根据LTE规划数据，在M2000上新增小区。

● 在基站上添加支持Double Deck性能的LICENSE项：基于叠加载波的灵活带宽（FDD），如下图。

● 执行命令ADD DDCELLGROUP，将两个标准带宽小区添加到Double Deck小区组。

● 在本地小区2上执行命令MOD CELLDLSCHALGO，设置压缩RB小区的近点用户误码率门限。

4.3 Double Deck效果验证

4.3.1 现场测试

通过Speedtest测试，现场速率可达207Mbps，提速效果明显。

4.3.2 性能统计

为保证客观对照，性能数据均取周五至周一万方学校Double Deck技术开通前后各四天进行比对。

日均数据流量同比增加34.3%。忙时数据流量同比增加60%；忙时PRB占用数提升30.23%；单用户速率提升19.4%，见下图。

2G指标同比无明显变化，日均话务量略有增长；接通率、掉话率保持平稳，无新增拥塞小区。

4G数据流量占比提升3.1%，2/3G语音话务量保持平稳，数据话务模型变化明显。

5.总结

该技术可使运营商突破频谱资源限制，成功在LTE网络部署Double Deck技术，利用现有的1.8G 30MHz频谱资源，在保留足够的1.8G GSM专用频谱资源基础上，实现1.8G LTE 27.6MHz的带内载波聚合。日均数据流量同比增加34.3%，单用户峰值速率达207Mbps，大幅提升了LTE的网络容量和用户体验。该方案对零散频谱充分利用，可实现规模部署，使投资收益最大化，加速4G+网络发展。

[1]杨丰瑞.LTE/LTE-Advanced系统架构和关键技术[M].人民邮电出版社.

[2]尹圣君,钱尚达.LTE及LTE-Advanced无线协议[M].机械工业出版社.

[3]孙宇彤.LTE教程：结构与实施[M].电子工业出版社.

刘冠红（1975—），女，汉族，河南郑州人，硕士研究生，毕业于电子科技大学，工程师，现供职于中国联通河南分公司网管中心。

葛中魁（1972—），男，汉族，河南信阳人，大学本科，毕业于重庆大学，高级工程师，现供职于中国联通河南分公司网管中心。

赵晓云（1979—），女，汉族，河南开封人，大学本科，毕业于河南财经学院，工程师，现供职于中国联通河南分公司网管中心。