载波聚合商用提速尚存难题待解决

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载波聚合商用提速尚存难题待解决

青衫无名 2017-09-01 11:39:00 浏览1248
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网络覆盖的增加、无线应用的普及给用户带来了良好的体验,用户使用4G业务的意愿也不断增强。根据统计,LTE用户平均每月消耗1.5GB数据流量,几乎是非LTE用户使用量的两倍。各种新颖的无线应用逐渐成为4G时代人们日常生活的一部分,LTE网络在这一进程中也不断走向成熟。随着用户与流量的增长,单载波的LTE网络负荷持续上升;而用户在习惯了高速优质的服务之后,在愿意为此付费的同时,也期待着更快更好的应用体验;在这样的背景下,LTE网络的演进被提上日程。

载波聚合商用提速尚存难题待解决

载波聚合备受关注

作为LTE的演进版本,LTE-A具有更高的速率和频谱利用率、更低的通信时延,可提升移动通信网络性能,进而为用户带来更好的业务体验。LTE-A系统引入了较多的增强技术,使网络峰值速率、小区平均频谱效率等性能指标得到大幅提升,这其中最受关注的技术就是载波聚合。

在LTE系统中,传输带宽最大支持20MHz,这样的带宽已经无法满足LTE-A的技术指标。为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求,最直接的办法就是增加系统传输带宽。为了与LTE兼容,同时充分利用碎片化的频谱,载波聚合作为一种增加传输带宽的技术方案被提出。载波聚合技术的核心思想是:将多个连续或者离散的带宽较窄的载波聚合在一起,形成一个更宽的频谱。这种技术既满足了LTE-A系统对大带宽的需求,又可以有效地利用碎片化的频谱资源。

2013年,载波聚合技术开始应用于商用网络,最早的网络采用的是10MHz+10MHz聚合方式,峰值下载速率为150Mbit/s。到2014年底,共有49个商用LTE-A网络部署了载波聚合,其中19个网络下行峰值速率达到300Mbit/s(FDD,20MHz+20MHz),10个网络达到225Mbit/s(FDD,20MHz+10MHz或15MHz+15MHz)。TD-LTE网络采用2个20MHz载波聚合后,下行峰值速率也达到了220Mbit/s。2015年,商用网络有望更多地引入三载波聚合,下行峰值速率最高可达450Mbit/s。

载波聚合的引入与规划

1.载波聚合的部署

当前,载波聚合主要应用于多个载波共同覆盖的宏基站或室内分布系统中,宏微协同、异构网络实施的载波聚合将在下一阶段再讨论。载波聚合的方式包括频段内载波聚合和跨频段载波聚合两类,可通过基站设备的软硬件升级实施。

硬件部分需要增加辅助载波的基带资源板卡,如果是异频段聚合,还需要增加射频远端单元(RRU)。频段内聚合或异频段间隔较小(如:1.8G频段与2.1G频段聚合)时,天线部分建议采取共用方式,避免额外的天线安装。在工程实施之前,有必要对辅载波所在频段进行扫频测试,以确保不存在系统外干扰。软件部分则需注意版本功能升级、异频载波小区的聚合关系配置、小区间同异频邻区关系与切换设置等。

2.对网络覆盖与容量的影响

目前阶段,载波聚合的主流方式是下行双载波聚合增强,上行暂不支持聚合增强,这对网络规划也将产生一定影响。若网络采用的是同频段聚合方式,对网络覆盖的影响不大,可沿用单载波LTE网络规划方法。如果采用的是异频段聚合,覆盖的差异性就需要考虑。由于LTE网络一般是上行受限,单载波规划时多采用上行覆盖确定基站覆盖范围。在高低两个频段进行聚合时,为优化基站的有效覆盖,建议低频段作为主载波,采用低频段载波的上行频率和高频段载波的下行频率进行聚合,基站覆盖范围由低频段的上行覆盖与高频段的下行覆盖共同决定。

部署载波聚合的主要目的是提升用户峰值速率、提升网络容量。从国外商用网络的报告以及国内试验网络驱车测试(DT)和定点测试(CQT)结果来看,双载波聚合方式下用户的平均速率和峰值速率均接近单载波方式下的2倍,效果明显,基本达到了设计要求。

仍存问题待解决

虽然载波聚合在国际上已商用了一段时间,但是由于LTE的商用频段较多,聚合后的频谱组合模式非常复杂,加之国内采用的载波组合方式与国际上存在一定差异,因此在大规模商用部署前需要做好基础准备工作,并重点关注以下几个方向。

1.终端设备商用化

终端是制约载波聚合商用的关键因素。要发挥LTE-A网络载波聚合的优势,需要终端的配合。目前主流的Cat4商用终端支持的最大下载速率只有150Mbit/s,要充分发挥载波聚合高速率的优势,建议选用Cat6终端(最大下载速率达300Mbit/s)。目前,全球有22个LTE-A载波聚合商用网络部署了Cat6终端,但他们使用的频段与国内所使用的不尽相同(比如,目前还没有支持LTE FDD1.8GHz/2.1GHz载波聚合的商用终端)。推动适用于国内4G频段的载波聚合终端商用化是目前阶段的重要工作。

2.基站功能标准化

基于R10的LTE基站设备支持载波聚合,但各基站设备厂家在技术实现时存在一定的差异。例如,在辅载波的增加与删除技术实现上,各厂家就采用不同的方式,在辅载波的增删判决算法上也有不同。为推动载波聚合的规模商用,需要制定统一的基站设备功能标准,推动基站设备提供商进一步完善设备功能。

3、网络性能最优化

在载波聚合功能引入的过程中,虽然是通过设备的软硬件升级,力求尽量避免对现有商用网络造成大的影响,但必然还是会引入一些技术问题,需要对网络进行调整,以达到网络性能最优化。这其中包括单双载波间的切换、主载波负荷均衡、不同终端调度的优先策略等,需要通过试验网络进一步研究、验证与优化。


作者:王强

来源:51CTO

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