01--中国联通LTE载波聚合部署策略及技术试点分析

中国联通LTE载波聚合部署策略及技术试点分析夏皛1，鄢勤2 ，耿玉波3（中讯邮电咨询设计院有限公司上海分公司传输无线一部200050）摘要：本文从载波聚合发展的技术和行业竞争背景出发，简介了载波技术的主要关键技术，分析了中国联通的频率现状，并提出了载波聚合长期部署策略。

针对目前中国联通正在进行的外场试验，介绍了1.8+2.1G的测试情况，证明了部署载波聚合可以带来更高的数据速率，提供更好的用户体验。

关键词：载波聚合；主载波；辅载波ABSTRACT：Starting with the technological development and industrial competition context, this article gives an introduction to the key techniques of Carrier Aggregation, analyzes the current status of China Unicom’s frequency band utilization, and proposes a long-term deployment strategy for this technology. The testing results of 1.8+2.1G from the on-going field experiments carried out by China Unicom is also presented in this article, which proves that higher data bandwidth and better user experience can be achieved by the deployment of Carrier Aggregation.KEY WORDS：Carrier Aggregation；Primary Cell；Serving Cell1引言1.1技术背景随着通信技术的不断发展、智能终端的普及和大量网络应用的出现，以数据业务为主的移动宽带技术成为当前移动通信发展的趋势。

从应对未来数据业务高速发展的角度，特别是应对峰值速率需求和带宽需求的角度而言，需要通信系统提供更大的带宽。

载波聚合将多个载波聚合为一个大的传输带宽，同时后向兼容Rel.8/9系统，是LTE的核心技术，是LTE-A 达到4G移动通信峰值速率水平的关键技术之一。

载波聚合技术可以有效解决运营商所面临的由于频谱过于分散，而导致的整体频谱利用率偏低的问题。

它是LTE-Advanced R10标准中的代表性技术，通过将多个LTE成员载波聚合起来形成更大的带宽，实现上下行峰值速率、上下行边缘速率成倍的提高，同时实现小区容量的成倍提高。

从2013年6月SKT部署全球首张载波聚合网络起，截止2015年4月，全球共有39个国家，已经部署了64张LTE-A商用网络，其中52张网络部署了CAT6系统。

同时，还有116个运营商（约占全球30%）也已正在投资建设LTE-A网络或开展载波聚合试验，包括13张CAT9网络正在澳大利亚、日本、葡萄牙和韩国等国部署或试验。

1.2行业竞争（1）中国移动发展情况中国移动已于2013年底完成D频带（2.6GHz）、F+D跨频段（1.9GHz+2.6GHz）、E 频段（2.3GHz）载波聚合现网验证，实现D频段载波聚合223Mbps峰值速率、F+D跨频段载波聚合430Mbps（4×4MIMO模式）/223Mbps（2×2MIMO模式）峰值速率、室分站点E 频段载波聚合193Mbps峰值速率。

2014年底开始在部分省公司开展载波聚合商用部署。

近期中国移动又开始启动TD-LTE 2.6GHz下行三载波聚、TD-LTE上行载波聚合等商用试验网工作，全方位提升4G用户体验，持续提高4G竞争力。

（2）中国电信发展情况中国电信主要致力于推动LTE FDD 1.8GHz+2.1GHz频带载波聚合，于2014年在部分城市进行1.8GHz+2.1GHz 35MHz带宽的载波聚合精品网络验证，联合测试中最高下行速率超过250Mbps，并于近期要求产业链上下游厂家加快相关终端、芯片、网络设备研发。

与此同时，又开始启动LTE FDD三载波聚合技术(1800M+2100M+850M)，能够实现聚合带宽为20MHz+20MHz+10MHz下的375Mbps理论极限速率。

2载波聚合关键技术2.1载波管理LTE-Advanced下行控制信道设计的一个重要目的是支持跨载波调度。

在进行载波聚合时，系统支持半静态地配置是否进行跨载波调度。

当未配置跨载波调度时，每个成员载波上拥有独立的下行控制信道，各信道工作方式与LTE系统中类似。

当配置跨载波调度时，在下行控制信息（DCI）中新增载波指示位(CIF)来指示物理下行控制信道（PDCCH）与成员载波之间的对应关系。

CIF长度固定，其位置在不同格式的DCI中也是固定的。

需要说明的是：在LTE中，终端通过盲检测来确定增强基站（eNB）发给自己的PDCCH。

如果允许任意的跨载波调度，这虽然增强了eNB调度的灵活性，但是盲检测搜索空间的个数将随跨载波调度的成员载波数量的增加而增加，将导致终端检测PDCCH的复杂度呈指数增加。

为了解决这个问题，LTE-Advanced标准规定：在确定某个成员载波上是否有自己的物理下行共享信道（PDSCH）/物理上行共享信道（PUSCH）时，终端只会在一个成员载波上检测与此相关的PDCCH。

图1 LTE-A跨载波调度示意图图1给出了LTE-Advanced的跨载波调度示意图。

LTE-Advanced不支持图1（a）所示的跨载波调度，但是支持图1（b）所示的跨载波调度。

在LTE中，终端需要在小区公共搜索空间和终端专用搜索空间中检测是否有自己的PDCCH。

在引入载波聚合后，为了进一步降低PDCCH盲检测复杂度，终端仅在主成员载波上检测小区公用搜索空间。

在异构网络中，不同成员载波的干扰情况是不同的。

在这样的情况下，如何有效地进行干扰规避或干扰管理非常重要。

而上述的跨载波调度则提供了一个高效的控制信道干扰规避机制。

跨载波调度在异构网络中的应用如图2-2所示。

图2中UE1、UE2、UE3都是具有载波聚合能力的终端，UE1附属于宏基站Macro，UE2、UE3则分别附属于家庭基站HeNB1和HeNB2，Macro通过成员载波1（CC1）的PDCCH 来调度CC1和CC2；而HeNB1和HeNB2则通过CC2的PDCCH来调度CC1和CC2。

由于频率差异，Macro小区和HeNB的控制信道干扰通过跨载波调度的方式得到了有效规避。

图2 跨载波调度在异构网络中的应用2.2资源调度图3 载波聚合下的典型资源调度模型图LTE-A载波聚合之下的资源调度模型如图3所示。

首先需要给基站配置合适的资源调度器以及每一个资源调度器所管理的成员载波，考虑成员载波的带宽、所处频段、所需的数目等。

当一个UE有新业务请求时，基站首先执行接入控制，即综合考虑E-URAN中无线资源的总体情况，如业务的QoS需求、优先级、正在进行会话业务的QoS情况及新请求业务的QoS需求等，判断允许新业务接入/拒绝新业务接入。

一旦UE的新业务被允许接入，那么层3按照一定的规则把用户业务分配到不同的成员载波。

当用户业务被调度到特定CC 上之后，层2开始为每一个用户业务执行包调度，即在每一个TTI中，按照一定的资源调度算法把传输块映射到物理资源块RB上。

然后把来自不同CC上的数据单元在层2进行合并，之后在层1上配置各自的传输参数（如传输功率、调制编码方案以及多天线配置等）进行独立传输。

在整个资源调度过程中，可以分为以下几个过程：各成员载波之间的协作、各成员载波到用户的分配、各成员载波上资源块的分配，流程如图4所示。

图4 资源调度流程图3中国联通载波聚合部署策略在LTE网络部署初期，由于用户数较少，网络容量压力并不明显，然而随着用户数的增多以及移动应用的普及，特别是移动视频业务使用越来越多，联通LTE网络部署中后期势必会面临网络扩容的压力。

国内友商也均积极开展载波聚合试验工作，特别是中国移动已经将TD-LTE下行三载波聚合提上日程。

联通是三家运营商中现有无线业务资源利用率最高，后续无线频谱资源储备最少的运营商：●F(1.8GHz 10M带宽)+F(1.8GHz 20M带宽)，10M带宽为运营中的联通DCS频段，特殊场景适用，存在政策风险；●F(1.8GHz 20M带宽)+F(2.1GHz 20M带宽)，2.1GHz带宽需额外申请；●T(2.3/2.6GHz 20M带宽)+F(1.8GHz 20M带宽)，均为已分配的自有频段。

目前联通可采用的几种频率组合方案产业链支持情况如下表：表1 载波聚合频率组合方案产业链支持情况联通频率资源受限且各地资源使用差异较大，在目前阶段任一频带组合都不具备全国部署条件。

为应对竞争，需统盘考虑，全面推动1.8GHz带内、1.8GHz+2.1GHz、1.8GHz+2.6GHz 以及1.8GHz+2.3GHz载波聚合的技术方案，并最终向三载波和四载波聚合演进。

各项载波聚合技术在技术与产业链成熟度差异较大，一方面需要积极引导产业链加快演进，一方面在网络中要分步实施，加快技术应用步伐。

优先部署和试商用技术和产业链成熟的1.8GHz带内和1.8+2.1GHz载波聚合，加快推进FDD+TDD的载波聚合和三载波聚合技术。

由于中国联通各本地网业务发展差异巨大，需要根据网络发展状况因地制宜的部署载波聚合方案，满足网络需求。

对于GSM业务量低且GSM900能够承载的竞争地区优先部署1.8GHz带内载波聚合；否则，对于具备 2.1GHz LTE FDD应用条件的区域可以采用1.8GHz+2.1GHz的载波聚合方案；对于1.8G和2.1G均无频率可用地区，加快推进FDD+TDD 载波聚合方案实施。

4载波聚合试验情况2015年，中国联通在外场进行了1.8+2.1G载波聚合测试，测试情况总结如下：4.1载波聚合系统容量性能（1）单载波聚合终端测试情况●双载波情况下，终端的下载速率会提高1倍左右，随着信号的变差速率逐渐变低。

●近点的速率是中点速率的1倍左右，中点速率是远点的1倍左右。

●开启载波聚合后，即使在远点，终端的速率也可以达到50Mbps左右。

●单载波聚合终端下行物理层速率近、中、远点分别为：216.34Mbps、109.58Mbps、49.84Mbps。

（2）多载波聚合终端测试情况●多终端定点分布，终端数从1逐步增加至6个，物理层近、中、远点总下行吞吐率为：201.05Mbps、127.67Mbps、70.82Mbps。