TD—LTE 40MHz雙載波組網(wǎng)問題研究

摘 要：為了支持TD-LTE的發(fā)展，我國將D頻段全部190MHz帶寬的頻率規(guī)劃為TDD使用。豐富的頻率資源使得TD-LTE可以采用多個(gè)寬帶載波，實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)容量的大幅度提升。針對TD-LTE商業(yè)應(yīng)用過程中熱點(diǎn)高容量區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，該文對TD-LTE 40MHz雙載波組網(wǎng)問題進(jìn)行了研究，給出了基本的組網(wǎng)方案，并對最關(guān)鍵的負(fù)荷均衡問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：TD-LTE 雙載波組網(wǎng) 負(fù)荷均衡

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0062-01

隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)性增長，未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要能夠提供更大的帶寬和容量來適應(yīng)用戶對手機(jī)上網(wǎng)，視頻點(diǎn)播、收發(fā)郵件、下載、可視電話等業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。2012年10月，中國政府明確將D頻段全部190 MHz（2500～2690 MHz）規(guī)劃為TDD使用，極大豐富了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)可用的頻率資源，使得未來TD-LTE網(wǎng)絡(luò)及其演進(jìn)系統(tǒng)采用更大帶寬組網(wǎng)成為可能。

根據(jù)中國移動(dòng)的測試結(jié)果，TD-LTE同頻組網(wǎng)是可行的，單載波最大可以支持20MHz的帶寬。在此基礎(chǔ)上，如何有效的利用更多頻率資源，進(jìn)一步挖掘網(wǎng)絡(luò)容量提升潛力，特別是針對熱點(diǎn)區(qū)域的容量提升，是后續(xù)TD-LTE商用化組網(wǎng)方案和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重點(diǎn)研究內(nèi)容。

針對這一需求，由中國移動(dòng)牽頭，TD-LTE 40MHz雙載波組網(wǎng)方案正式進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化討論階段。該方案采用R8/R9版本的協(xié)議為基礎(chǔ)，每一個(gè)20 MHz的載波具有與普通R8/R9小區(qū)完全相同的特征和參數(shù)，并且部署在同一個(gè)基站下2個(gè)載波的小區(qū)配置參數(shù)還可以部分復(fù)用。前期的研究表明，該方案可以充分利用頻率資源，有效提升網(wǎng)絡(luò)吞吐能力，同時(shí)它也是后續(xù)載波聚合應(yīng)用的過渡，可為后續(xù)演進(jìn)到TD-LTE-Advanced的組網(wǎng)提供參考和借鑒。

該文首先介紹TD-LTE 40MHz雙載波組網(wǎng)的2種基本方案，即完全同覆蓋方案和大小圈方案。接著，針對多載波組網(wǎng)方案中最核心的載波負(fù)荷均衡算法的原則和策略進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1 基本方案分析

TD-LTE 40 MHz雙載波組網(wǎng)是將40 MHz帶寬按照LTE小區(qū)最大帶寬20 MHz均分為2個(gè)頻點(diǎn)分別給2個(gè)小區(qū)使用，根據(jù)2個(gè)小區(qū)覆蓋范圍，具體包括2種方式：

1.1 完全同覆蓋方式

這種組網(wǎng)方式下，載波1（F1）和載波2（F2）都用做廣覆蓋（連續(xù)覆蓋），兩層小區(qū)的覆蓋范圍完全相同。F1和F2可以采用獨(dú)立設(shè)備也可以共設(shè)備共天線，可以同頻段，比如D，也可以異頻段，比如D+F。

這種完全同覆蓋方案主要適用于人口密度大且分布比較均勻的區(qū)域，用作容量補(bǔ)充。

1.2 大小圈覆蓋方式

大小圈覆蓋方式，也稱為部分同覆蓋方式。在這種組網(wǎng)方式下，F(xiàn)1進(jìn)行廣覆蓋（連續(xù)覆蓋），F(xiàn)2進(jìn)行部分覆蓋（熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋），兩個(gè)小區(qū)發(fā)射功率配置不同，覆蓋范圍也不同。在小區(qū)邊緣主要存在F1的同頻干擾，對于F2頻點(diǎn)，只在同一基站內(nèi)不同小區(qū)覆蓋區(qū)域間存在少量重疊。F1和F2可以采用同一天線覆蓋，也可以采用不同天線。

大小圈覆蓋方式主要適用于人口密度大，但不均勻的區(qū)域，小圈用做熱點(diǎn)小區(qū)，吸收容量，大圈優(yōu)先保證覆蓋。

2 負(fù)荷均衡問題

在進(jìn)行雙載波組網(wǎng)時(shí)，采用合適的負(fù)荷均衡算法可以盡量將用戶分散到不同的載波上，充分利用兩個(gè)載波的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，還可以起到減少多用戶干擾的作用，從而達(dá)到提高頻譜資源利用率，提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量的目標(biāo)。因此，在雙載波組網(wǎng)方案研究中，負(fù)荷均衡問題是最核心的內(nèi)容。

負(fù)荷均衡可以使用用戶控制的方式將高業(yè)務(wù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低業(yè)務(wù)負(fù)荷小區(qū)，它屬于無線資源管理算法，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)主要根據(jù)考慮小區(qū)級PRB資源的占用情況來判斷小區(qū)的負(fù)荷狀態(tài)，并根據(jù)負(fù)荷調(diào)整的門限及算法來決策是否發(fā)起負(fù)荷調(diào)整過程。

2.1 雙載波負(fù)荷均衡的原則

雙載波負(fù)荷均衡需要遵循一定的原則：

負(fù)荷的調(diào)整前提是保證KPI指標(biāo)，不能犧牲KPI指標(biāo)獲得負(fù)荷均衡的效果。

負(fù)荷均衡由高負(fù)荷小區(qū)主動(dòng)發(fā)起，低負(fù)荷小區(qū)不主動(dòng)參與。

只有當(dāng)本小區(qū)負(fù)荷高于設(shè)定門限，目標(biāo)小區(qū)的負(fù)荷低于設(shè)定門限，且均衡后目標(biāo)小區(qū)仍然低于門限才可以進(jìn)行負(fù)荷均衡。

雙載波覆蓋的兩個(gè)小區(qū)負(fù)荷均衡優(yōu)先，如果不滿足條件再考慮鄰區(qū)調(diào)整。

2.2 雙載波負(fù)荷均衡的策略

用戶初始小區(qū)選擇以及空閑態(tài)小區(qū)重選都是UE主控的行為，網(wǎng)絡(luò)側(cè)盡管可以通過一定的參數(shù)控制，但并不直接參與，且空閑態(tài)用戶不構(gòu)成實(shí)際負(fù)荷，因此網(wǎng)絡(luò)側(cè)難以控制空閑態(tài)用戶在不同小區(qū)間的分布，雙載波組網(wǎng)主要考慮對激活態(tài)用戶進(jìn)行小區(qū)間負(fù)荷均衡。

40 MHz雙載波負(fù)荷均衡主要根據(jù)PRB資源的占用情況來判斷小區(qū)的負(fù)荷狀態(tài)，并根據(jù)負(fù)荷判斷算法來決策是否發(fā)起均衡。計(jì)算PRB資源的占用情況要同時(shí)考慮GBR和NGBR業(yè)務(wù)兩種，且分上下行。負(fù)荷均衡的參數(shù)可以包含：1）負(fù)荷均衡調(diào)整周期；2）服務(wù)小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)的高負(fù)荷門限；3）兩個(gè)小區(qū)的負(fù)荷差異門限；4）均衡切換算法選擇。

3 結(jié)語

TD-LTE多載波組網(wǎng)可以極大地提高小區(qū)的吞吐率并且不影響小區(qū)其它KPI指標(biāo)，從分析和測試結(jié)果看，采用同覆蓋組網(wǎng)方式，其算法和規(guī)劃更簡單，性能更優(yōu)。這種組網(wǎng)方案適合在選擇密集城區(qū)、大型商業(yè)區(qū)、體育場館和大學(xué)城等業(yè)務(wù)需求量比較大的區(qū)域進(jìn)行部署。在部署時(shí)，要同時(shí)開啟負(fù)載均衡算法，以提升小區(qū)整體容量和客戶感知。

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