載波聚合商用提速尚存難題待解決

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 | 王強(qiáng)

載波聚合商用提速尚存難題待解決

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由于LTE的商用頻段較多，聚合后的頻譜組合模式非常復(fù)雜，加之國(guó)內(nèi)采用的載波組合方式與國(guó)際上存在一定差異，因此在大規(guī)模商用部署前需要做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。

網(wǎng)絡(luò)覆蓋的增加、無線應(yīng)用的普及給用戶帶來了良好的體驗(yàn)，用戶使用4G業(yè)務(wù)的意愿也不斷增強(qiáng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，LTE用戶平均每月消耗1.5GB數(shù)據(jù)流量，幾乎是非LTE用戶使用量的兩倍。各種新穎的無線應(yīng)用逐漸成為4G時(shí)代人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，LTE網(wǎng)絡(luò)在這一進(jìn)程中也不斷走向成熟。隨著用戶與流量的增長(zhǎng)，單載波的LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷持續(xù)上升；而用戶在習(xí)慣了高速優(yōu)質(zhì)的服務(wù)之后，在愿意為此付費(fèi)的同時(shí)，也期待著更快更好的應(yīng)用體驗(yàn)；在這樣的背景下，LTE網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)被提上日程。

載波聚合備受關(guān)注

作為L(zhǎng)TE的演進(jìn)版本，LTE-A具有更高的速率和頻譜利用率、更低的通信時(shí)延，可提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)性能，進(jìn)而為用戶帶來更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。LTE-A系統(tǒng)引入了較多的增強(qiáng)技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)峰值速率、小區(qū)平均頻譜效率等性能指標(biāo)得到大幅提升，這其中最受關(guān)注的技術(shù)就是載波聚合。

在LTE系統(tǒng)中，傳輸帶寬最大支持20MHz，這樣的帶寬已經(jīng)無法滿足LTE-A的技術(shù)指標(biāo)。為了滿足單用戶峰值速率和系統(tǒng)容量提升的要求，最直接的辦法就是增加系統(tǒng)傳輸帶寬。為了與LTE兼容，同時(shí)充分利用碎片化的頻譜，載波聚合作為一種增加傳輸帶寬的技術(shù)方案被提出。載波聚合技術(shù)的核心思想是：將多個(gè)連續(xù)或者離散的帶寬較窄的載波聚合在一起，形成一個(gè)更寬的頻譜。這種技術(shù)既滿足了LTE-A系統(tǒng)對(duì)大帶寬的需求，又可以有效地利用碎片化的頻譜資源。

2013年，載波聚合技術(shù)開始應(yīng)用于商用網(wǎng)絡(luò)，最早的網(wǎng)絡(luò)采用的是10MHz+10MHz聚合方式，峰值下載速率為150Mbit/s。到2014年底，共有49個(gè)商用LTE-A網(wǎng)絡(luò)部署了載波聚合，其中19個(gè)網(wǎng)絡(luò)下行峰值速率達(dá)到300Mbit/s（FDD，20MHz+20MHz），10個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到225Mbit/s（FDD，20MHz+10MHz或15MHz+15MHz）。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)采用2個(gè)20MHz載波聚合后，下行峰值速率也達(dá)到了220Mbit/s。2015年，商用網(wǎng)絡(luò)有望更多地引入三載波聚合，下行峰值速率最高可達(dá)450Mbit/s。

載波聚合的引入與規(guī)劃

1.載波聚合的部署

當(dāng)前，載波聚合主要應(yīng)用于多個(gè)載波共同覆蓋的宏基站或室內(nèi)分布系統(tǒng)中，宏微協(xié)同、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的載波聚合將在下一階段再討論。載波聚合的方式包括頻段內(nèi)載波聚合和跨頻段載波聚合兩類，可通過基站設(shè)備的軟硬件升級(jí)實(shí)施。

硬件部分需要增加輔助載波的基帶資源板卡，如果是異頻段聚合，還需要增加射頻遠(yuǎn)端單元（RRU）。頻段內(nèi)聚合或異頻段間隔較?。ㄈ纾?.8G頻段與2.1G頻段聚合）時(shí)，天線部分建議采取共用方式，避免額外的天線安裝。在工程實(shí)施之前，有必要對(duì)輔載波所在頻段進(jìn)行掃頻測(cè)試，以確保不存在系統(tǒng)外干擾。軟件部分則需注意版本功能升級(jí)、異頻載波小區(qū)的聚合關(guān)系配置、小區(qū)間同異頻鄰區(qū)關(guān)系與切換設(shè)置等。

2.對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量的影響

目前階段，載波聚合的主流方式是下行雙載波聚合增強(qiáng)，上行暫不支持聚合增強(qiáng)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也將產(chǎn)生一定影響。若網(wǎng)絡(luò)采用的是同頻段聚合方式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響不大，可沿用單載波LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。如果采用的是異頻段聚合，覆蓋的差異性就需要考慮。由于LTE網(wǎng)絡(luò)一般是上行受限，單載波規(guī)劃時(shí)多采用上行覆蓋確定基站覆蓋范圍。在高低兩個(gè)頻段進(jìn)行聚合時(shí)，為優(yōu)化基站的有效覆蓋，建議低頻段作為主載波，采用低頻段載波的上行頻率和高頻段載波的下行頻率進(jìn)行聚合，基站覆蓋范圍由低頻段的上行覆蓋與高頻段的下行覆蓋共同決定。

部署載波聚合的主要目的是提升用戶峰值速率、提升網(wǎng)絡(luò)容量。從國(guó)外商用網(wǎng)絡(luò)的報(bào)告以及國(guó)內(nèi)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)車測(cè)試（DT）和定點(diǎn)測(cè)試（CQT）結(jié)果來看，雙載波聚合方式下用戶的平均速率和峰值速率均接近單載波方式下的2倍，效果明顯，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

仍存問題待解決

雖然載波聚合在國(guó)際上已商用了一段時(shí)間，但是由于LTE的商用頻段較多，聚合后的頻譜組合模式非常復(fù)雜，加之國(guó)內(nèi)采用的載波組合方式與國(guó)際上存在一定差異，因此在大規(guī)模商用部署前需要做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，并重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方向。

1.終端設(shè)備商用化

終端是制約載波聚合商用的關(guān)鍵因素。要發(fā)揮LTE-A網(wǎng)絡(luò)載波聚合的優(yōu)勢(shì)，需要終端的配合。目前主流的Cat4商用終端支持的最大下載速率只有150Mbit/s，要充分發(fā)揮載波聚合高速率的優(yōu)勢(shì)，建議選用Cat6終端（最大下載速率達(dá)300Mbit/s）。目前，全球有22個(gè)LTE-A載波聚合商用網(wǎng)絡(luò)部署了Cat6終端，但他們使用的頻段與國(guó)內(nèi)所使用的不盡相同（比如，目前還沒有支持LTE FDD1.8GHz/2.1GHz載波聚合的商用終端）。推動(dòng)適用于國(guó)內(nèi)4G頻段的載波聚合終端商用化是目前階段的重要工作。

2.基站功能標(biāo)準(zhǔn)化

基于R10的LTE基站設(shè)備支持載波聚合，但各基站設(shè)備廠家在技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)存在一定的差異。例如，在輔載波的增加與刪除技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，各廠家就采用不同的方式，在輔載波的增刪判決算法上也有不同。為推動(dòng)載波聚合的規(guī)模商用，需要制定統(tǒng)一的基站設(shè)備功能標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)基站設(shè)備提供商進(jìn)一步完善設(shè)備功能。

3、網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu)化

在載波聚合功能引入的過程中，雖然是通過設(shè)備的軟硬件升級(jí)，力求盡量避免對(duì)現(xiàn)有商用網(wǎng)絡(luò)造成大的影響，但必然還是會(huì)引入一些技術(shù)問題，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu)化。這其中包括單雙載波間的切換、主載波負(fù)荷均衡、不同終端調(diào)度的優(yōu)先策略等，需要通過試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步研究、驗(yàn)證與優(yōu)化。