徐德平，耿魯靜，程日濤

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

1 引言

網(wǎng)絡(luò)容量是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需要考慮的關(guān)鍵因素。本文針對(duì)中國移動(dòng)LTE頻譜資源帶寬大的特性，通過降低運(yùn)營商內(nèi)部載波之間預(yù)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(shí)，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(shí)際發(fā)射的總RB數(shù)，以提高連續(xù)頻段的頻譜效率，進(jìn)而提升網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)應(yīng)的RB個(gè)數(shù)為100、75、50、25、15和6。每RB對(duì)應(yīng)的帶寬為180 kHz，傳輸RB所需的物理層實(shí)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(jì)算可知，TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的信道帶寬大于實(shí)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(yù)留帶寬之間的關(guān)系。

3 GPP標(biāo)準(zhǔn)中信道帶寬制定的重要原則是保證不同運(yùn)營商在非共站組網(wǎng)場(chǎng)景下可鄰頻共存，需要鄰頻之間存在一定的預(yù)留帶寬作為保護(hù)帶，所以其通用的載波間隔略微大于實(shí)際發(fā)射RB需要的帶寬總和。但對(duì)于同一個(gè)運(yùn)營商內(nèi)部的相鄰載頻，不存在不同運(yùn)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(yù)留帶寬作為保護(hù)帶，可以進(jìn)行適當(dāng)壓縮。對(duì)于單一運(yùn)營商內(nèi)部的相鄰載頻，其預(yù)留帶寬相對(duì)較大，一定程度上降低了總帶寬內(nèi)的頻譜效率。對(duì)于寶貴的無線頻譜資源來說，是一種無線資源的“浪費(fèi)”。

圖1 信道帶寬、發(fā)射帶寬和預(yù)留帶寬之間的關(guān)系

根據(jù)工業(yè)和信息化部下發(fā)的頻率資源，中國移動(dòng)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(yùn)營商內(nèi)的鄰道泄漏及雜散發(fā)射的要求，較現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)要求低。

未來的Band42～Band44資源會(huì)更豐富，中國移動(dòng)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(dòng)將獲得240 MHz，若依舊采用現(xiàn)有的配置，則會(huì)浪費(fèi)更多的頻譜資源總量。

2.2 創(chuàng)新方案介紹

結(jié)合目前中國移動(dòng)TD-LTE運(yùn)營的實(shí)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(duì)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(jì)效益。本方案建議同一運(yùn)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(yùn)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(dòng)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(gè)20 MHz帶寬的載波，中心頻點(diǎn)分別為2 585 MHz、2 605 MHz、2 625 MHz，系統(tǒng)總RB數(shù)目為300個(gè)，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(gè)發(fā)射帶寬為18 MHz的子載波和1個(gè)發(fā)射帶寬為4.5 MHz的子載波，4個(gè)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(gè)，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(gè)20 MHz載頻和1個(gè)10 MHz載頻，中心頻點(diǎn)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(gè)，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(gè)發(fā)射帶寬為18 MHz的子載波和一個(gè)發(fā)射帶寬為13.5 MHz的子載波，3個(gè)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(gè)，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(gè)提升到了275個(gè)，系統(tǒng)容量提升了10%。

4 測(cè)試方案及結(jié)果

基于現(xiàn)網(wǎng)當(dāng)前的帶寬配置，在外場(chǎng)通過采用將主測(cè)頻點(diǎn)小區(qū)和鄰頻頻點(diǎn)小區(qū)的中心頻點(diǎn)間隔逐步縮小的方法，對(duì)不同載波間隔方案下的系統(tǒng)干擾水平及性能影響進(jìn)行真實(shí)摸底和評(píng)估，主要包含RSRP、SINR和下行吞吐量的變化關(guān)系，為后續(xù)組網(wǎng)的規(guī)模應(yīng)用提供參考。

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

4.1 D頻段測(cè)試

4.1.1 道路測(cè)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(xiàng)目組綜合評(píng)比選擇，確定了太原柳巷商業(yè)區(qū)為測(cè)試區(qū)域。測(cè)試區(qū)域相對(duì)具有較規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，共3層19個(gè)基站。道路測(cè)試路線應(yīng)盡可能遍歷主要道路和次要道路，充分反映測(cè)試區(qū)域的無線覆蓋情況，此外相同路線應(yīng)盡量避免重復(fù)，并以右轉(zhuǎn)為主，減小路口停等時(shí)間。

通過改變主測(cè)載波D1和干擾載波D2之間的載波間隔，測(cè)試不同載波間隔配置下的網(wǎng)絡(luò)性能。測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

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

4.1.2 定點(diǎn)測(cè)試

由于差點(diǎn)無線環(huán)境惡劣、鄰區(qū)信號(hào)多且鄰區(qū)信號(hào)強(qiáng)度與服務(wù)小區(qū)接近，因此，在差點(diǎn)接收信號(hào)和業(yè)務(wù)下載速率的波動(dòng)性較大。而差點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果更能評(píng)估載波間隔調(diào)整后的性能，在差點(diǎn)進(jìn)行了3輪循環(huán)測(cè)試（18MHz、18.3 MHz、18.6 MHz、20 MHz為1輪），每輪每種載波間隔下測(cè)試3組測(cè)試數(shù)據(jù)，3輪循環(huán)共測(cè)試9組。設(shè)置3輪測(cè)試可以排除測(cè)試的先后順序?qū)y(cè)試結(jié)論的影響?？諗_情況下的測(cè)試結(jié)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(dòng)，SINR波動(dòng)的范圍為0.48～1.50 dB，因此，將相同載波間隔下測(cè)試的波動(dòng)范圍，視為測(cè)試期間正常的測(cè)試波動(dòng)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(jìn)行對(duì)比，SINR差異分別為-0.6 dB、-0.1 dB及1.09 dB，其差異與測(cè)試正常波動(dòng)范圍基本一致。同時(shí)，隨著載波間隔的逐漸減小，測(cè)試的SINR未出現(xiàn)單調(diào)下降的趨勢(shì)。

（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(dòng)，下載速率波動(dòng)的范圍為12.7%～34.8%，因此，將相同載波間隔下測(cè)試的波動(dòng)范圍，視為測(cè)試期間正常的測(cè)試波動(dòng)范圍。

表2 測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖6 SINR波動(dòng)下的測(cè)試結(jié)果

圖7 速率波動(dòng)下的測(cè)試結(jié)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(jìn)行對(duì)比，下載速率差異分別為7.5%、3.5%及5.4%，其差異在測(cè)試正常的波動(dòng)范圍之內(nèi)。同時(shí)，隨著載波間隔的逐漸減小，下載速率未出現(xiàn)單調(diào)下降的趨勢(shì)。

5 0%加擾場(chǎng)景下測(cè)試結(jié)果類似。從測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及對(duì)比分析中可以獲得如下結(jié)論：差點(diǎn)在不同載頻間隔配置下的網(wǎng)絡(luò)性能差異在正常測(cè)試波動(dòng)范圍內(nèi)，與載波間隔配置無關(guān)。

4.2 E頻段測(cè)試

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

相比于室外場(chǎng)景，室內(nèi)場(chǎng)景因?yàn)楦蓴_較小，因此網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)負(fù)荷較高，本次測(cè)試將分為空擾、50%加擾和70%加擾3種加擾方式。同時(shí)，為了遍歷現(xiàn)網(wǎng)室分場(chǎng)景，需要測(cè)試單通道和雙通道兩種室分配置。單通道場(chǎng)景的結(jié)果與雙通道的結(jié)果趨于一致，表3給出了單通道的結(jié)果。

從表3可知，好點(diǎn)、差點(diǎn)在空擾、50%加擾、70%加擾一共6種場(chǎng)景中，在不同載頻間隔配置下的網(wǎng)絡(luò)性能一致，且波動(dòng)范圍相對(duì)較小。

4.3 測(cè)試小結(jié)

通過對(duì)山西太原柳巷商業(yè)區(qū)外場(chǎng)的道路測(cè)試及室外和室內(nèi)定點(diǎn)測(cè)試的初步分析，LTE載頻間隔壓縮方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能沒有影響，初步驗(yàn)證LTE載頻間隔壓縮方案現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用是可行的。

5 結(jié)束語

針對(duì)中國移動(dòng)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(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐鈭?chǎng)測(cè)試和深入分析，驗(yàn)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(luò)的系統(tǒng)容量。

表3 單通道結(jié)果