徐德平，耿魯靜，程日濤

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京100080）

1 引言

網(wǎng)絡容量是網(wǎng)絡設計需要考慮的關鍵因素。本文針對中國移動LTE頻譜資源帶寬大的特性，通過降低運營商內(nèi)部載波之間預留帶寬的方式，提出了一種容量提升的創(chuàng)新方法。在頻率規(guī)劃時，通過增加配置的載波數(shù)量或者增加某一載波發(fā)射帶寬的方式，提高實際發(fā)射的總RB數(shù)，以提高連續(xù)頻段的頻譜效率，進而提升網(wǎng)絡的系統(tǒng)容量。

2 容量提升創(chuàng)新方法

2.1 現(xiàn)有方案介紹

TD-LTE標準中規(guī)定了6種信道帶寬：20 MHz、15 MHz、10 MHz、5 MHz、3 MHz、1.4 MHz，對應的RB個數(shù)為100、75、50、25、15和6。每RB對應的帶寬為180 kHz，傳輸RB所需的物理層實際發(fā)射帶寬分別為18 MHz、13.5 MHz、9 MHz、4.5 MHz、2.7 MHz和1.08 MHz，由以上計算可知，TD-LTE標準規(guī)定的信道帶寬大于實際的發(fā)射帶寬（約為10%）。圖1以20 MHz載波間隔為例，展示了信道帶寬、發(fā)射帶寬和預留帶寬之間的關系。

3 GPP標準中信道帶寬制定的重要原則是保證不同運營商在非共站組網(wǎng)場景下可鄰頻共存，需要鄰頻之間存在一定的預留帶寬作為保護帶，所以其通用的載波間隔略微大于實際發(fā)射RB需要的帶寬總和。但對于同一個運營商內(nèi)部的相鄰載頻，不存在不同運營商之間基站偏移而引入鄰道干擾的問題，因此無需過多的預留帶寬作為保護帶，可以進行適當壓縮。對于單一運營商內(nèi)部的相鄰載頻，其預留帶寬相對較大，一定程度上降低了總帶寬內(nèi)的頻譜效率。對于寶貴的無線頻譜資源來說，是一種無線資源的“浪費”。

圖1 信道帶寬、發(fā)射帶寬和預留帶寬之間的關系

根據(jù)工業(yè)和信息化部下發(fā)的頻率資源，中國移動TD-LTE系統(tǒng)可使用的工作頻段有F頻段（1 885～1 915 MHz）、E頻段（2 320～2 370 MHz）、D頻段（2 575～2 635 MHz）。D頻段、E頻段均是較大的連續(xù)頻譜，中間的載波只需要滿足同一運營商內(nèi)的鄰道泄漏及雜散發(fā)射的要求，較現(xiàn)在標準要求低。

未來的Band42～Band44資源會更豐富，中國移動將獲得更寬、連續(xù)的頻率資源，按照目前D頻段的占比（60%），Band42、Band43共400 MHz，中國移動將獲得240 MHz，若依舊采用現(xiàn)有的配置，則會浪費更多的頻譜資源總量。

2.2 創(chuàng)新方案介紹

結合目前中國移動TD-LTE運營的實際情況，可以壓縮TD-LTE載波間隔，增加系統(tǒng)總RB數(shù)目，以提高系統(tǒng)容量。對于D頻段、E頻段等大帶寬且連續(xù)的頻譜資源，在總頻譜資源不變的情況下，單載波間隔合理降低后，可以增加子載波資源，或者選擇更大的發(fā)射帶寬，以提高連續(xù)頻段的頻譜效率，提高系統(tǒng)的總體容量，帶來更大的經(jīng)濟效益。本方案建議同一運營商內(nèi)部的LTE系統(tǒng)載波帶寬壓縮情況見表1。

表1 同一運營商內(nèi)部的LTE系統(tǒng)載波帶寬壓縮情況

3 組網(wǎng)方案

3.1 D頻段組網(wǎng)方案

中國移動使用的D頻段共60 MHz帶寬，目前的載波配置方式為配置3個20 MHz帶寬的載波，中心頻點分別為2 585 MHz、2 605 MHz、2 625 MHz，系統(tǒng)總RB數(shù)目為300個，如圖2所示。

圖2 目前D頻段組網(wǎng)方案

載波間隔壓縮后（按照10%的壓縮比），在D頻段總帶寬60 MHz的情況下，可配置3個發(fā)射帶寬為18 MHz的子載波和1個發(fā)射帶寬為4.5 MHz的子載波，4個載波的中心載頻分別為2 584.7 MHz、2 602.7 MHz、2 614 MHz、2 625.3 MHz，系統(tǒng)總RB數(shù)目為325個，如圖3所示。

采用載波壓縮方案后，60 MHz帶寬可承載的RB數(shù)目由300提升到了325，系統(tǒng)容量提升了8.3%。

3.2 E頻段組網(wǎng)方案

在E頻段總帶寬50 MHz的情況下，目前方案為配置2個20 MHz載頻和1個10 MHz載頻，中心頻點分別為2 330 MHz、2 350 MHz、2 365 MHz，系統(tǒng)配置的RB數(shù)目為250個，如圖4所示。

載波間隔壓縮后（按照10%的壓縮比例），在E頻段總帶寬50 MHz的情況下，可配置2個發(fā)射帶寬為18 MHz的子載波和一個發(fā)射帶寬為13.5 MHz的子載波，3個載波的中心載頻依次為2 329.1 MHz、2 347.2 MHz、2 363.1 MHz，系統(tǒng)總RB數(shù)目為275個，如圖5所示。

采用本方案后，50 MHz帶寬可承載的RB數(shù)目由250個提升到了275個，系統(tǒng)容量提升了10%。

4 測試方案及結果

基于現(xiàn)網(wǎng)當前的帶寬配置，在外場通過采用將主測頻點小區(qū)和鄰頻頻點小區(qū)的中心頻點間隔逐步縮小的方法，對不同載波間隔方案下的系統(tǒng)干擾水平及性能影響進行真實摸底和評估，主要包含RSRP、SINR和下行吞吐量的變化關系，為后續(xù)組網(wǎng)的規(guī)模應用提供參考。

測試分為室外D頻段測試和室內(nèi)E頻段測試兩部分，而D頻段測試又分為定點測試和道路測試兩類，E頻段測試分為單通道場景測試和雙通道場景測試兩類。

4.1 D頻段測試

4.1.1 道路測試

圖3 壓縮后的D頻段組網(wǎng)方案

圖4 目前E頻段組網(wǎng)方案

圖5 壓縮后的E頻段組網(wǎng)方案

以最具典型城區(qū)環(huán)境、且不影響商用用戶等為原則，項目組綜合評比選擇，確定了太原柳巷商業(yè)區(qū)為測試區(qū)域。測試區(qū)域相對具有較規(guī)則的網(wǎng)絡拓撲結構，共3層19個基站。道路測試路線應盡可能遍歷主要道路和次要道路，充分反映測試區(qū)域的無線覆蓋情況，此外相同路線應盡量避免重復，并以右轉為主，減小路口停等時間。

通過改變主測載波D1和干擾載波D2之間的載波間隔，測試不同載波間隔配置下的網(wǎng)絡性能。測試統(tǒng)計結果見表2。

從表2可以看出，不同的載頻間隔配置下，網(wǎng)絡性能的波動在正常范圍內(nèi)，不同載波間隔配置的網(wǎng)絡性能基本一致。

4.1.2 定點測試

由于差點無線環(huán)境惡劣、鄰區(qū)信號多且鄰區(qū)信號強度與服務小區(qū)接近，因此，在差點接收信號和業(yè)務下載速率的波動性較大。而差點的測試結果更能評估載波間隔調整后的性能，在差點進行了3輪循環(huán)測試（18MHz、18.3 MHz、18.6 MHz、20 MHz為1輪），每輪每種載波間隔下測試3組測試數(shù)據(jù)，3輪循環(huán)共測試9組。設置3輪測試可以排除測試的先后順序對測試結論的影響。空擾情況下的測試結果如圖6和圖7所示。

（1）SINR

每種載波間隔配置內(nèi)部的不同組、不同輪之間均存在SINR的波動，SINR波動的范圍為0.48～1.50 dB，因此，將相同載波間隔下測試的波動范圍，視為測試期間正常的測試波動范圍。

不同載波間隔配置之間SINR存在差異，18.0 MHz、18.3 MHz、18.6 MHz載波間隔下的性能與20 MHz進行對比，SINR差異分別為-0.6 dB、-0.1 dB及1.09 dB，其差異與測試正常波動范圍基本一致。同時，隨著載波間隔的逐漸減小，測試的SINR未出現(xiàn)單調下降的趨勢。

（2）下載速率

每種載波間隔配置內(nèi)部的不同組、不同輪之間均存在下載速率的波動，下載速率波動的范圍為12.7%～34.8%，因此，將相同載波間隔下測試的波動范圍，視為測試期間正常的測試波動范圍。

表2 測試統(tǒng)計結果

圖6 SINR波動下的測試結果

圖7 速率波動下的測試結果

不同載波間隔配置之間下載速率存在差異，18.0 MHz、18.3 MHz、18.6 MHz載波間隔下的性能與20 MHz進行對比，下載速率差異分別為7.5%、3.5%及5.4%，其差異在測試正常的波動范圍之內(nèi)。同時，隨著載波間隔的逐漸減小，下載速率未出現(xiàn)單調下降的趨勢。

5 0%加擾場景下測試結果類似。從測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計及對比分析中可以獲得如下結論：差點在不同載頻間隔配置下的網(wǎng)絡性能差異在正常測試波動范圍內(nèi)，與載波間隔配置無關。

4.2 E頻段測試

由于室分場景覆蓋情況比室外場景好，因此選取好點（>25 dB）、差點（10～20 dB）兩種典型的無線環(huán)境，分別進行定點測試，記錄在不同無線環(huán)境下，不同載波間隔配置對性能的影響。

相比于室外場景，室內(nèi)場景因為干擾較小，因此網(wǎng)絡的目標負荷較高，本次測試將分為空擾、50%加擾和70%加擾3種加擾方式。同時，為了遍歷現(xiàn)網(wǎng)室分場景，需要測試單通道和雙通道兩種室分配置。單通道場景的結果與雙通道的結果趨于一致，表3給出了單通道的結果。

從表3可知，好點、差點在空擾、50%加擾、70%加擾一共6種場景中，在不同載頻間隔配置下的網(wǎng)絡性能一致，且波動范圍相對較小。

4.3 測試小結

通過對山西太原柳巷商業(yè)區(qū)外場的道路測試及室外和室內(nèi)定點測試的初步分析，LTE載頻間隔壓縮方案對網(wǎng)絡性能沒有影響，初步驗證LTE載頻間隔壓縮方案現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應用是可行的。

5 結束語

針對中國移動LTE頻譜資源帶寬大的特性，提出了創(chuàng)新的載波配置方案，并通過科學嚴謹?shù)耐鈭鰷y試和深入分析，驗證了方案的可行性。在總帶寬資源不變的情況下，通過載波間隔壓縮配置方案，有效提升了網(wǎng)絡的系統(tǒng)容量。

表3 單通道結果