利用CloudAIR技术实现UL900频谱共享研究

苏承学

（中国联通兰州市分公司，甘肃 兰州 730030）

1 CloudAIR概述

1.1 什么是CloudAIR？

云化概念源于IT，而IT核心资源是计算和存储资源；MBB（移动带宽）网络的重要资源是空口资源，CloudAIR是对空口资源（频谱、功率和通道） 的集中调度与高效利用。CloudAIR包含频谱云化、功率云化、通道云化三个部分，本文重点介绍频谱云化。

1.2 U&L频谱共享方案

以总带宽15 MHz来部署UMTS 5 MHz和LTE 15 MHz标准带宽的场景为例：传统部署方式下，只能部署UMTS 5 MHz带宽和LTE 10 MHz带宽。应用UL频谱共享后可以部署UMTS 5 MHz带宽和LTE 15 MHz带宽，该场景下LTE上行共享给UMTS的频谱需小于等于5 MHz、LTE下行共享给UMTS的频谱需小于等于2.4 MHz，UMTS下行共享给LTE的频谱需小于等于2.6 MHz、UMTS上行共享频谱给LTE小于等于0.6 MHz。最终，UMTS 上行采用4.4 MHz带宽接收、下行采用2.4 MHz带宽发送，LTE上行采用10.6 MHz带宽接收、下行采用12.6 MHz带宽发送。[1-2]

1.3 UL CloudAIR频谱共享方案的优势

UMTS和LTE频谱共享功能分别支持UMTS小区和LTE小区工作在比标准带宽更小的非标准带宽上，从而将节省的频谱资源共享给另一制式使用，降低了同时部署UMTS和LTE所需的频谱资源，或在已部署UMTS和LTE的场景下，使得LTE 获得更大的可用频谱资源。

2 UL CloudAIR方案价值

该方案降低UMTS和LTE连续部署的频谱要求，运营商总带宽最小仅需5.8 MHz，频谱即可实现UMTS和LTE网络的连续部署，从而使得运营商在有限频谱资源下可快速部署LTE网络，提高频谱利用率，提升用户体验。

3 UL CloudAIR应用场景

3.1 场景一：LTE覆盖增强

运营商持有900 MHz频谱资源，期望在低频新增LTE载波，利用低频提升LTE覆盖。

3.2 场景二：LTE扩容

运营商原有的LTE载波业务负载重，UMTS话务低但又无法彻底关闭UMTS载波，此时开通本特性可以将UMTS载波频谱共享给LTE，提升LTE容量同时保障UMTS小区存在一定的业务处理能力。[3]

4 UL CloudAIR技术原理

图1 UL CloudAIR技术原理

4.1 方 向A：消 除L UE对U NodeB的 干 扰： UMTS上行自适应干扰抑制

利用上行频域抑制技术降低LTE对UMTS的上行干扰信号强度，改善UMTS小区上行Ec/Io，提升接收性能：一是UMTS小区根据独享频谱计算无干扰时UMTS平均功率谱密度，作为小区干扰判决基线；二是UMTS小区按照PRB粒度实时检测共享频谱功率密度，如果某个PRB频谱范围内功率谱密度比基线高，则将此部分对应的接收信号压制到与基线一致。

4.2 方向B：消除L eNodeB对U UE的干扰： PDCCH动态DTX

PDCCH动态DTX，PDCCH跟随PDSCH的话务情况进行动态打孔：一是当LTE的PDSCH需要占用共享频谱时，PDCCH也会占用所有共享频谱和独享频谱；二是当LTE的PDSCH只占用部分共享频谱时，PDCCH仍会占用所有共享频谱和独享频谱；三是当LTE的PDSCH不占用共享频谱时， PDCCH仍会占用独享频谱和部分共享频谱。在共享频谱内对PDCCH进行动态打孔，当PDCCH占用共享频谱时，会从靠近LTE独享频谱的位置开始占用，尽量远离UMTS中心频谱。[4]

4.3 方向C：消除U UE对L eNodeB的干扰： PUCCH性能提升

当LTE和UMTS重叠带宽较少时，PUCCH通过內移避让UMTS干扰；当LTE配置带宽的一半和UMTS重叠时，PUCCH无法通过內移避让UMTS 干扰，这种情况下PUCCH 的性能需要提升；减少PUCCH码道的复用度，即降低PUCCH的调度用户数，来降低来自PUCCH自身的干扰；优先调度LTE 独享带宽内的PUSCH，减少UMTS和LTE的互干扰。一是如果UMTS对LT E PUCCH最大干扰6 dB，等效于LTE PUCCH整体底噪抬升3 dB；二是LTE PUCCH工作在码分模式， 并且在带宽对称的两侧进行跳频传输，如果复用在相同RB的码道越多（用户越多），PUCCH自身干扰越大；三是PUCCH的干扰分为两部分，一部分来自于UMTS干扰，另一部分来自于PUCCH的码道数增多。优先调度LTE独享带宽内的PUSCH，减少UMTS和LTE的互干扰。

4 .4 方向D：消除U NodeB对L UE的干扰： UMTS下行ms级动态滤波

LTE优先场景下行ms级动态滤波工作原理：一是在TTIi-σ时刻eNodeB L2（MAC）根据调度规则计算出TTIi使用的PRB，然后将相关信息传递至基带L1（PHY）进行编码和调制，最终发送给射频模块进行调制并在TTIi时刻将信号发送出去。二是eNodeB将计算得到的频谱信息通过基站内部私有接口传递给NodeB。三是在TTIi-σ+ξ时刻NodeB 接收到LTE传递来的频谱信息后，基带L1（PHY） 精准对齐UMTS与LTE信号时域和频域位置后，将UMTS频谱中被LTE占用的部分滤除，然后将基带信息发送给射频模块进行调制，在TTIi时刻完成信号发送。四是UMTS和LTE 终端基于TTIi时刻发射的频谱交叠信号进行解调译码，获取用户数据。（注：UMTS与LTE小区仅支持同覆盖小区间实时信息交互实现动态滤波，非同覆盖小区间不支持实时信息交互和动态滤波。）

5 CloudAir部署案例

5.1 UL CloudAIR频谱共享方案

图2 UL CloudAIR频谱共享方案

5.2 UL CloudAIR试点区域选取

UL CloudAIR试点位于县城区域，总共5个基站19个小区（10个物理站）。UL CloudAIR方案开通前后L900单用户体验速率由8.55 Mb/s提升至12.41 Mb/s，相对传统频谱方案提升45.15%。UL CloudAIR方案开通前后L900小区吞吐率由9.63 Mb/s提升至13.1 Mb/s，相对传统频谱方案提升36.03%。

5.3 DT路测效果对比

路测对比分析：L900路测平均速率由6.62 Mb/s 提升至11.85 Mb/s，路测速率提升79%。

5.4 业务量对比

U900日均流量为17.33 GB，升级为L5+U3.8后日均流量为19.45 GB，对比单U900提升12%，开通CloudAir后日均流量为23.5 GB，对比单U900提升21%，对比L5+U3.8提升12.56%。

5.5 容量提升

CloudAIR开通前L900日均流量为10.81 GB， 开通后日均流量为13.12 GB，流量增长21.37%，下行PRB利用率降低37%，上行利用率降低46%。

5.6 主要指标评估

后台提取U900与L900小区的接入、保持类指标，指标保持平稳，无明显波动。

6 结束语

在当前行业发展形势下，提升网络基础覆盖和网络容量在网络建设中占据非常重要的地位， 利用UL900频谱共享提升覆盖和网络容量对目前网络建设起到了推波助澜的作用。本文介绍了CloudAIR的频谱共享方案及频率资源优势，CloudAIR的应用场景及技术原理，通过现场进行试点区域开通后前后效果对比说明CloudAIR的优势所在。后期可在其他区域进一步推广应用，将好的技术落到实处，给用户带来更好的感知体验。