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LTE宏微協(xié)同混合組網(wǎng)邁向4G+時代

2015年12月10日 20:23  人民郵電報  作 者:盛煜 張勍

在LTE時代,移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛,網(wǎng)絡(luò)容量需求巨大。中國移動互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模在2014年第一季度已高達330億元,而到2015年第一季度則增長了一倍有余,達到了760億元。與此同時,智能終端的普及率也在持續(xù)攀升,2014年全球智能終端的出貨量高達15億部,預(yù)計到2017年將增加至30億部,智能終端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形成合力,極大地刺激了用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。數(shù)據(jù)流量需求的飛速增長,促使運營商在頻譜緊缺的環(huán)境下積極探尋合適的網(wǎng)絡(luò)擴容方案,以滿足用戶的長期訴求。而目前常用的擴容方法,如擴載波、升級演進技術(shù)以及小區(qū)分裂等,均難以滿足多樣化的長期擴容需要。在4G+時代頻譜資源極度緊缺的情況下,運營商可有效利用LTE宏微協(xié)同混合組網(wǎng)改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提升用戶感知。

此外,隨著LTE規(guī)模建設(shè)和運營時代的來臨,運營商面臨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營成本不斷攀升的挑戰(zhàn)。對于占網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資最大比重的無線網(wǎng)建設(shè),應(yīng)該改變傳統(tǒng)單調(diào)的以宏基站建設(shè)來滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋的思路,積極引入新形態(tài)基站設(shè)備以滿足運營商輕資產(chǎn)化的轉(zhuǎn)型需求。因此,在4G移動網(wǎng)絡(luò)加速發(fā)展的今天,積極探索LTE宏微混合組網(wǎng)部署方式將可以更好地滿足用戶日益增長的移動數(shù)據(jù)需求。

LTE宏微混合組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

LTE宏微混合組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括宏微協(xié)同技術(shù)和宏微融合技術(shù)。

宏微協(xié)同是宏微混合組網(wǎng)部署時必不可少的功能,旨在解決同頻組網(wǎng)時宏微小區(qū)之間嚴重的干擾問題,進一步提升邊緣用戶的速率和整網(wǎng)的頻譜效率。具體來說,宏微協(xié)同主要包括宏微間干擾協(xié)調(diào)和宏微間多點協(xié)作。

——宏微間干擾協(xié)調(diào)。宏微間干擾協(xié)調(diào)是解決宏微同頻組網(wǎng)干擾問題的最直接手段。在宏微單載波同頻組網(wǎng)場景下,應(yīng)能夠采用宏站和微站之間通過時域或者功率域協(xié)調(diào)的方式規(guī)避干擾。在宏微多載波同頻組網(wǎng)場景下,應(yīng)能夠通過載波間的資源協(xié)調(diào),在頻域上規(guī)避干擾。

目前較為典型的宏微干擾協(xié)調(diào)技術(shù)是eICIC/FeICIC。在宏站的覆蓋范圍內(nèi)引入微站后,由于微站的發(fā)射功率較低,導(dǎo)致微站覆蓋邊緣的大部分用戶仍選擇接入宏站,不利于微站分流宏站的負荷。為了使用戶盡可能地接入微站,3GPP提出了小區(qū)范圍擴展(CRE)方案。在小區(qū)選擇過程中,為微小區(qū)設(shè)置CRE偏置,使微站的覆蓋范圍擴大,在微站信號強度低于宏站時用戶也可以接入微站,達到分擔宏小區(qū)負荷的目的。CRE偏置越大,可以接入微站的用戶越多,微站的覆蓋范圍相對就越大,但同時其邊緣用戶越接近宏站,所受到的來自宏站的干擾越強,對于干擾抑制技術(shù)的需求也就更為迫切。

eICIC技術(shù)的引入可以很好地應(yīng)對這種干擾,提升CRE區(qū)域的業(yè)務(wù)性能。eICIC采用幾乎空白子幀(ABS)方案,通過在時域上協(xié)調(diào)宏微小區(qū)間的數(shù)據(jù)傳輸從而規(guī)避干擾。具體而言,宏站配置一定比例的ABS子幀,其中只承載CRS、PSS/SSS等公共信號,不承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);而微站在受保護的ABS子幀上調(diào)度其邊緣用戶,可避免受到宏站的干擾。

——宏微多點協(xié)作。宏微多點協(xié)作主要考慮在宏微同覆蓋場景下,宏站及微站或者多個微站同時向同覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶發(fā)送或接收數(shù)據(jù)以降低同頻干擾,提升用戶數(shù)據(jù)傳輸速率,滿足用戶業(yè)務(wù)傳輸需求。主要包括宏微CoMP以及宏微小區(qū)合并技術(shù)。

宏微CoMP技術(shù)。該方案包含聯(lián)合發(fā)送(JT)、動態(tài)點選擇(DPS)、協(xié)作調(diào)度/波束賦形(CS/CB)、聯(lián)合接收(JR)等,其中,JR與CS是目前LTE基站設(shè)備所采用的主流技術(shù)方案。

JR是上行CoMP的一種實現(xiàn)方式,服務(wù)小區(qū)與協(xié)作小區(qū)同時接收處理同一個微站邊緣UE的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),同時協(xié)作小區(qū)將接收到的數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)小區(qū)進行合并及解調(diào)處理,這樣可獲得功率增益與分集增益,提高邊緣用戶的SINR及上行速率。CS方案服務(wù)小區(qū)與協(xié)作小區(qū)交互調(diào)度信息,通過協(xié)同調(diào)度避免協(xié)作小區(qū)與服務(wù)小區(qū)在相同的RB資源上調(diào)度用戶,從而規(guī)避干擾,提升小區(qū)邊緣速率。與JR不同,采用CS協(xié)作時用戶數(shù)據(jù)流僅存在于服務(wù)小區(qū)并由服務(wù)小區(qū)進行傳輸。

宏微小區(qū)合并技術(shù)。宏微小區(qū)合并是將多個宏RRU與微RRU覆蓋下的物理小區(qū)合并為一個邏輯小區(qū),將原先的物理小區(qū)邊緣高干擾區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬓^(qū)中心區(qū)域,消除多小區(qū)間的干擾。參與合并的所有RRU需要共BBU,在上行方向,BBU對各RRU接收到的用戶信號進行聯(lián)合檢測與合并,獲得接收增益。在下行方向,各物理小區(qū)在相同的時頻資源上發(fā)送相同的無線信號。

小區(qū)合并雖然可以消除干擾,但同時也會犧牲系統(tǒng)容量。在小區(qū)合并前,系統(tǒng)可接納的最大容量為多小區(qū)峰值吞吐量之和;合并后,系統(tǒng)的最大容量為單個小區(qū)的峰值吞吐量,系統(tǒng)總?cè)萘拷档,所有用戶共享合并小區(qū)的容量。

——宏微融合技術(shù)。宏微融合技術(shù)可以充分利用運營商不同制式或系統(tǒng)的頻譜資源,將宏站和微站傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)流合并,有效提升整網(wǎng)容量。按照不同組網(wǎng)場景,宏微融合技術(shù)主要包括宏微載波聚合技術(shù)以及宏微雙鏈接技術(shù)。

宏微間載波聚合。宏微載波聚合主要應(yīng)用于宏微同站或者宏微間具有低時延高速互連的場景,以滿足載波聚合的高速數(shù)據(jù)傳輸要求。宏微間載波聚合應(yīng)滿足宏微間FDD+FDD或FDD+TDD制式的組網(wǎng)場景。其中,F(xiàn)DD+TDD載波聚合是一種重要的載波聚合方式,旨在充分發(fā)揮LTE FDD與TD-LTE的技術(shù)特性,更有效利用運營商不同制式的頻譜資源。在宏微間FDD+TDD載波聚合功能部署時,應(yīng)根據(jù)用戶對宏站和微站的信號接收質(zhì)量靈活地進行主載波設(shè)置。

宏微間雙鏈接。宏微間雙鏈接技術(shù)對回傳時延要求較低,可應(yīng)用于宏微間具有非理想回傳的場景。宏微小區(qū)雙鏈接技術(shù)中,用戶可連接在多個小區(qū)中,控制面數(shù)據(jù)由覆蓋范圍更廣的宏站發(fā)送,可使用戶的RRC連接具有分集效應(yīng),提高用戶移動魯棒性;宏站和微站保持相對獨立的連接,均可發(fā)送用戶平面數(shù)據(jù),可有效提高數(shù)據(jù)速率。此外,雙鏈接技術(shù)還可在一定程度上解決傳統(tǒng)宏微網(wǎng)絡(luò)上下行負載不均衡的問題。

根據(jù)宏微站間不同的組網(wǎng)方式,宏微站間雙鏈接應(yīng)根據(jù)實際部署時的回傳網(wǎng)絡(luò)狀況選擇用戶面信息和控制面信息的錨點,以適應(yīng)組網(wǎng)及用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。

LTE宏微混合網(wǎng)絡(luò)部署

實現(xiàn)宏微協(xié)同組網(wǎng),可快速解決網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋問題以及容量不足問題。室外部署時,微站定位于為宏站提供快速有效的補充;室內(nèi)部署時,微站既可作為單獨的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決手段,也可為已建的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)提供補充。

在室外網(wǎng)絡(luò)部署時,微站可用于解決小面積區(qū)域的弱覆蓋、盲覆蓋、容量不足問題,或由于用戶分布極度不均勻而需要進行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。室外型一體化基站與一體化RRU既可用于補盲補弱,為用戶提供連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)體驗,也可用于吸收宏小區(qū)下局部區(qū)域的熱點話務(wù)。當用于吸熱時,為應(yīng)對同頻干擾對網(wǎng)絡(luò)容量和質(zhì)量的影響,一方面,微站距離宏基站位置不同,其覆蓋面積、容量提升效率也不同,應(yīng)優(yōu)先將微站放置于宏小區(qū)RSRP較低的區(qū)域,并審慎選擇將微站部署在宏小區(qū)RSRP較高的區(qū)域;另一方面,可使用干擾抑制等技術(shù)手段,或通過控制設(shè)備掛高、使用定向天線、降低發(fā)射功率等方式調(diào)整微站的覆蓋范圍。

在室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署時,微站既可以補充室內(nèi)覆蓋或容量,部署于已建室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)改造困難的盲覆蓋區(qū)域,或業(yè)務(wù)分布極不均勻的局部熱點區(qū)域;也可以作為獨立的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案。室內(nèi)一體化基站可在已建室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)由于物業(yè)結(jié)構(gòu)、用途改變出現(xiàn)部分覆蓋盲區(qū)且改造困難時使用,也可作為部署規(guī)模在千平級別以下的新建、改造室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)手段。此外,對于不具備機房資源或不具備傳統(tǒng)IPRAN回傳資源但具備xPON接入資源的場景也可使用;室內(nèi)一體化RRU產(chǎn)品可以靈活應(yīng)對物業(yè)協(xié)調(diào)困難、施工難度大、業(yè)務(wù)量分布較不均勻的場景網(wǎng)絡(luò)建設(shè),尤其適合部署于10萬平級別以上的上述場景中。對于初期容量需求不大但后期有擴容需求的場景,建議在站點規(guī)劃和布放時充分考慮射頻單元隔離和資源預(yù)留,便于后續(xù)實施小區(qū)分裂。

微小區(qū)之間、室內(nèi)微小區(qū)與室外宏小區(qū)之間,盡量利用建筑物外墻、室內(nèi)墻體、樓板等進行物理隔離,或者使用定向天線錯開覆蓋范圍。

 

編 輯:王洪艷
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