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摘 要：为了支持TD-LTE的发展，我国将D频段全部190MHz带宽的频率规划为TDD使用。丰富的频率资源使得TD-LTE可以采用多个宽带载波，实现4G网络容量的大幅度提升。针对TD-LTE商业应用过程中热点高容量区域的网络建设需求，该文对TD-LTE 40MHz双载波组网问题进行了研究，给出了基本的组网方案，并对最关键的负荷均衡问题进行了分析。
关键词：TD-LTE 双载波组网 负荷均衡
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0062-01
随着移动数据业务的爆发性增长，未来移动网络需要能够提供更大的带宽和容量来适应用户对手机上网，视频点播、收发邮件、下载、可视电话等业务的应用需求。2012年10月，中国政府明确将D频段全部190 MHz（2500～2690 MHz）规划为TDD使用，极大丰富了TD-LTE网络可用的频率资源，使得未来TD-LTE网络及其演进系统采用更大带宽组网成为可能。
根据中国移动的测试结果，TD-LTE同频组网是可行的，单载波最大可以支持20MHz的带宽。在此基础上，如何有效的利用更多频率资源，进一步挖掘网络容量提升潜力，特别是针对热点区域的容量提升，是后续TD-LTE商用化组网方案和网络应用的重点研究内容。
针对这一需求，由中国移动牵头，TD-LTE 40MHz双载波组网方案正式进入标准化讨论阶段。该方案采用R8/R9版本的协议为基础，每一个20 MHz的载波具有与普通R8/R9小区完全相同的特征和参数，并且部署在同一个基站下2个载波的小区配置参数还可以部分复用。前期的研究表明，该方案可以充分利用频率资源，有效提升网络吞吐能力，同时它也是后续载波聚合应用的过渡，可为后续演进到TD-LTE-Advanced的组网提供参考和借鉴。
该文首先介绍TD-LTE 40MHz双载波组网的2种基本方案，即完全同覆盖方案和大小圈方案。接着，针对多载波组网方案中最核心的载波负荷均衡算法的原则和策略进行了详细分析。
1 基本方案分析
TD-LTE 40 MHz双载波组网是将40 MHz带宽按照LTE小区最大带宽20 MHz均分为2个频点分别给2个小区使用，根据2个小区覆盖范围，具体包括2种方式：
1.1 完全同覆盖方式
这种组网方式下，载波1（F1）和载波2（F2）都用做广覆盖（连续覆盖），两层小区的覆盖范围完全相同。F1和F2可以采用独立设备也可以共设备共天线，可以同频段，比如D，也可以异频段，比如D+F。
这种完全同覆盖方案主要适用于人口密度大且分布比较均匀的区域，用作容量补充。
1.2 大小圈覆盖方式
大小圈覆盖方式，也称为部分同覆盖方式。在这种组网方式下，F1进行广覆盖（连续覆盖），F2进行部分覆盖（热点区域覆盖），两个小区发射功率配置不同，覆盖范围也不同。在小区边缘主要存在F1的同频干扰，对于F2频点，只在同一基站内不同小区覆盖区域间存在少量重叠。F1和F2可以采用同一天线覆盖，也可以采用不同天线。
大小圈覆盖方式主要适用于人口密度大，但不均匀的区域，小圈用做热点小区，吸收容量，大圈优先保证覆盖。
2 负荷均衡问题
在进行双载波组网时，采用合适的负荷均衡算法可以尽量将用户分散到不同的载波上，充分利用两个载波的资源进行数据传输，同时，还可以起到减少多用户干扰的作用，从而达到提高频谱资源利用率，提升网络吞吐量的目标。因此，在双载波组网方案研究中，负荷均衡问题是最核心的内容。
负荷均衡可以使用用户控制的方式将高业务负荷转移到低业务负荷小区，它属于无线资源管理算法，在网络侧主要根据考虑小区级PRB资源的占用情况来判断小区的负荷状态，并根据负荷调整的门限及算法来决策是否发起负荷调整过程。
2.1 双载波负荷均衡的原则
双载波负荷均衡需要遵循一定的原则：
负荷的调整前提是保证KPI指标，不能牺牲KPI指标获得负荷均衡的效果。
负荷均衡由高负荷小区主动发起，低负荷小区不主动参与。
只有当本小区负荷高于设定门限，目标小区的负荷低于设定门限，且均衡后目标小区仍然低于门限才可以进行负荷均衡。
双载波覆盖的两个小区负荷均衡优先，如果不满足条件再考虑邻区调整。
2.2 双载波负荷均衡的策略
用户初始小区选择以及空闲态小区重选都是UE主控的行为，网络侧尽管可以通过一定的参数控制，但并不直接参与，且空闲态用户不构成实际负荷，因此网络侧难以控制空闲态用户在不同小区间的分布，双载波组网主要考虑对激活态用户进行小区间负荷均衡。
40 MHz双载波负荷均衡主要根据PRB资源的占用情况来判断小区的负荷状态，并根据负荷判断算法来决策是否发起均衡。计算PRB资源的占用情况要同时考虑GBR和NGBR业务两种，且分上下行。负荷均衡的参数可以包含：1）负荷均衡调整周期；2）服务小区和目标小区的高负荷门限；3）两个小区的负荷差异门限；4）均衡切换算法选择。
3 结语
TD-LTE多载波组网可以极大地提高小区的吞吐率并且不影响小区其它KPI指标，从分析和测试结果看，采用同覆蓋组网方式，其算法和规划更简单，性能更优。这种组网方案适合在选择密集城区、大型商业区、体育场馆和大学城等业务需求量比较大的区域进行部署。在部署时，要同时开启负载均衡算法，以提升小区整体容量和客户感知。
参考文献
[1] 张磊.无线载波聚合系统性能分析与优化[D].北京邮电大学，2011.
[2] 李德屹，史文祥，乔金剑.WCDMA双载波负荷均衡策略研究[J].邮电设计技术，2013（1）：15-18.
[3] 刘钧，刘志坚.CDMA2000 EV-DO Rev.A多载波负荷均衡策略分析[J]. 移动通信，2010（14）：12-15.
关键词：TD-LTE 双载波组网 负荷均衡
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0062-01
随着移动数据业务的爆发性增长，未来移动网络需要能够提供更大的带宽和容量来适应用户对手机上网，视频点播、收发邮件、下载、可视电话等业务的应用需求。2012年10月，中国政府明确将D频段全部190 MHz（2500～2690 MHz）规划为TDD使用，极大丰富了TD-LTE网络可用的频率资源，使得未来TD-LTE网络及其演进系统采用更大带宽组网成为可能。
根据中国移动的测试结果，TD-LTE同频组网是可行的，单载波最大可以支持20MHz的带宽。在此基础上，如何有效的利用更多频率资源，进一步挖掘网络容量提升潜力，特别是针对热点区域的容量提升，是后续TD-LTE商用化组网方案和网络应用的重点研究内容。
针对这一需求，由中国移动牵头，TD-LTE 40MHz双载波组网方案正式进入标准化讨论阶段。该方案采用R8/R9版本的协议为基础，每一个20 MHz的载波具有与普通R8/R9小区完全相同的特征和参数，并且部署在同一个基站下2个载波的小区配置参数还可以部分复用。前期的研究表明，该方案可以充分利用频率资源，有效提升网络吞吐能力，同时它也是后续载波聚合应用的过渡，可为后续演进到TD-LTE-Advanced的组网提供参考和借鉴。
该文首先介绍TD-LTE 40MHz双载波组网的2种基本方案，即完全同覆盖方案和大小圈方案。接着，针对多载波组网方案中最核心的载波负荷均衡算法的原则和策略进行了详细分析。
1 基本方案分析
TD-LTE 40 MHz双载波组网是将40 MHz带宽按照LTE小区最大带宽20 MHz均分为2个频点分别给2个小区使用，根据2个小区覆盖范围，具体包括2种方式：
1.1 完全同覆盖方式
这种组网方式下，载波1（F1）和载波2（F2）都用做广覆盖（连续覆盖），两层小区的覆盖范围完全相同。F1和F2可以采用独立设备也可以共设备共天线，可以同频段，比如D，也可以异频段，比如D+F。
这种完全同覆盖方案主要适用于人口密度大且分布比较均匀的区域，用作容量补充。
1.2 大小圈覆盖方式
大小圈覆盖方式，也称为部分同覆盖方式。在这种组网方式下，F1进行广覆盖（连续覆盖），F2进行部分覆盖（热点区域覆盖），两个小区发射功率配置不同，覆盖范围也不同。在小区边缘主要存在F1的同频干扰，对于F2频点，只在同一基站内不同小区覆盖区域间存在少量重叠。F1和F2可以采用同一天线覆盖，也可以采用不同天线。
大小圈覆盖方式主要适用于人口密度大，但不均匀的区域，小圈用做热点小区，吸收容量，大圈优先保证覆盖。
2 负荷均衡问题
在进行双载波组网时，采用合适的负荷均衡算法可以尽量将用户分散到不同的载波上，充分利用两个载波的资源进行数据传输，同时，还可以起到减少多用户干扰的作用，从而达到提高频谱资源利用率，提升网络吞吐量的目标。因此，在双载波组网方案研究中，负荷均衡问题是最核心的内容。
负荷均衡可以使用用户控制的方式将高业务负荷转移到低业务负荷小区，它属于无线资源管理算法，在网络侧主要根据考虑小区级PRB资源的占用情况来判断小区的负荷状态，并根据负荷调整的门限及算法来决策是否发起负荷调整过程。
2.1 双载波负荷均衡的原则
双载波负荷均衡需要遵循一定的原则：
负荷的调整前提是保证KPI指标，不能牺牲KPI指标获得负荷均衡的效果。
负荷均衡由高负荷小区主动发起，低负荷小区不主动参与。
只有当本小区负荷高于设定门限，目标小区的负荷低于设定门限，且均衡后目标小区仍然低于门限才可以进行负荷均衡。
双载波覆盖的两个小区负荷均衡优先，如果不满足条件再考虑邻区调整。
2.2 双载波负荷均衡的策略
用户初始小区选择以及空闲态小区重选都是UE主控的行为，网络侧尽管可以通过一定的参数控制，但并不直接参与，且空闲态用户不构成实际负荷，因此网络侧难以控制空闲态用户在不同小区间的分布，双载波组网主要考虑对激活态用户进行小区间负荷均衡。
40 MHz双载波负荷均衡主要根据PRB资源的占用情况来判断小区的负荷状态，并根据负荷判断算法来决策是否发起均衡。计算PRB资源的占用情况要同时考虑GBR和NGBR业务两种，且分上下行。负荷均衡的参数可以包含：1）负荷均衡调整周期；2）服务小区和目标小区的高负荷门限；3）两个小区的负荷差异门限；4）均衡切换算法选择。
3 结语
TD-LTE多载波组网可以极大地提高小区的吞吐率并且不影响小区其它KPI指标，从分析和测试结果看，采用同覆蓋组网方式，其算法和规划更简单，性能更优。这种组网方案适合在选择密集城区、大型商业区、体育场馆和大学城等业务需求量比较大的区域进行部署。在部署时，要同时开启负载均衡算法，以提升小区整体容量和客户感知。
参考文献
[1] 张磊.无线载波聚合系统性能分析与优化[D].北京邮电大学，2011.
[2] 李德屹，史文祥，乔金剑.WCDMA双载波负荷均衡策略研究[J].邮电设计技术，2013（1）：15-18.
[3] 刘钧，刘志坚.CDMA2000 EV-DO Rev.A多载波负荷均衡策略分析[J]. 移动通信，2010（14）：12-15.