載波聚合――用戶(hù)、網(wǎng)絡(luò )雙受益

1、序言

2013下半年以來(lái)，載波聚合成為為先行LTE運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的重點(diǎn)方向。進(jìn)入2014年，隨著(zhù)愛(ài)立信與澳洲電訊宣布完成20MHz + 20MHz載波聚合演示，韓國SK電信宣布年內商用20MHz + 10MHz + 10MHz三頻段載波聚合，可以期待LTE商用網(wǎng)絡(luò )的下行速率極值在2014年內將會(huì )達到300Mbps.同時(shí)，國內LTE網(wǎng)絡(luò )建設在如火如荼的進(jìn)行?？梢灶A見(jiàn)，大多數中國用戶(hù)今年都將被LTE信號覆蓋。此時(shí)，有必要了解成熟網(wǎng)絡(luò )中開(kāi)啟載波聚合對用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò )的影響，以對中國LTE網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)提供參考。本文將分享載波聚合在現網(wǎng)中的優(yōu)異表現，并從用戶(hù)感知的角度探討載波聚合對網(wǎng)絡(luò )效率的提升。

2、載波聚合的現網(wǎng)表現

載波聚合作為L(cháng)TE-Advanced的一個(gè)重要功能，是在LTE基礎上的技術(shù)演進(jìn)，使更寬頻譜為用戶(hù)所用，提供更高的數據速率。載波聚合最早在韓國進(jìn)入商用，愛(ài)立信支持了全部三家運營(yíng)商的載波聚合網(wǎng)絡(luò )，并在第一時(shí)間在現網(wǎng)中測試了兩個(gè)不同頻段，各2*10MHz頻譜載波聚合的效果。對支持載波聚合的終端，和不支持載波聚合的終端測試得到的樣點(diǎn)，在不同SINR的下行速率進(jìn)行歸一化處理，得到了下圖中的曲線(xiàn)。我們可以看出，無(wú)論無(wú)線(xiàn)環(huán)境好壞，載波聚合都能帶來(lái)一倍左右的下行速率增益。對于使用支持載波聚合終端的用戶(hù)，無(wú)論在小區中心還是邊緣，都能獲得相同位置兩倍左右于使用單載波的用戶(hù)感知。

圖1載波聚合的現網(wǎng)路測表現

2014年初，韓國科學(xué)資訊通信技術(shù)和未來(lái)規劃部(Ministry of Science，ICT and Future Planning)發(fā)布了“2013年度電信服務(wù)質(zhì)量報告”，對三家韓國運營(yíng)商建設的10MHz+10MHz載波聚合LTE-A網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了測試。載波聚合測試得到的下行速率在43.1Mbps到56.2Mbps之間。對比在載波聚合未開(kāi)啟測試點(diǎn)測得的27.4Mbps到34.Mbps下行速率，同樣可以看到載波聚合大幅度地提升高負載網(wǎng)絡(luò )中的用戶(hù)感知。

3、載波聚合-網(wǎng)絡(luò )同樣受益

從運營(yíng)商的角度，相對部署兩個(gè)獨立的LTE載波，將兩個(gè)載波聚合起來(lái)使用的好處是什么呢?首先，我們來(lái)理解用戶(hù)感知(用戶(hù)下行速率)與小區負載(連接用戶(hù)數)的關(guān)系。圖2中的粗線(xiàn)來(lái)自亞洲某運營(yíng)密集城區2×10MHz LTE FDD網(wǎng)絡(luò )，這條曲線(xiàn)反映了此網(wǎng)絡(luò )中用戶(hù)下行速率與小區連接用戶(hù)數的關(guān)系–隨著(zhù)小區承載連接用戶(hù)數的增加，用戶(hù)下行速率下降，感知變差。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，當小區有15個(gè)連接用戶(hù)時(shí)，這個(gè)小區服務(wù)的用戶(hù)可以得到平均下行速率約為15Mbps的用戶(hù)感知;而當小區有30個(gè)連接用戶(hù)時(shí)，下行速率降為11Mbps.而15個(gè)，30個(gè)連接用戶(hù)，就分別是這個(gè)網(wǎng)絡(luò )提供15Mpbs，11Mbps用戶(hù)感知的小區“容量”，即基于用戶(hù)感知的網(wǎng)絡(luò )容量。

圖2二載波，載波聚合與用戶(hù)感知

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )承載的業(yè)務(wù)量的增長(cháng)，運營(yíng)商會(huì )部署第二個(gè)LTE載波。通過(guò)圖2中的2和3，我們來(lái)分析第二載波，以及載波聚合對用戶(hù)感知的提升：2假設運營(yíng)部署第二載波，二載波的能力與一載波相同，且網(wǎng)絡(luò )整體負載不變，相對與之前一個(gè)載波承載30個(gè)連接用戶(hù)，此時(shí)每個(gè)載波承載的連接用戶(hù)數將減半到15個(gè)，在每個(gè)載波上為15個(gè)連接用戶(hù)提供的用戶(hù)感知約為15Mbps.雖然載波的負載降低提升了用戶(hù)感知，但基于用戶(hù)感知的網(wǎng)絡(luò )容量并沒(méi)有變化，增加第二載波前后，服務(wù)15個(gè)連接用戶(hù)的小區對應的下行速率均是15Mbps.3如果運營(yíng)商在部署二載波同時(shí)開(kāi)啟載波聚合功能，對于使用支持載波聚合功能終端的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，用戶(hù)感知直接翻倍。即當小區服務(wù)30個(gè)連接用戶(hù)數時(shí)，用戶(hù)感知達到22Mbps，基于用戶(hù)感知的網(wǎng)絡(luò )容量的容量大大增加。

由此我們可以看出，部署二載波并不影響每個(gè)載波在同等負載下提供用戶(hù)感知的能力，用戶(hù)感知的提升是通過(guò)載波間的負載分流實(shí)現。但是，運營(yíng)商投入了兩倍的頻譜資源，用戶(hù)感知的提升的幅度確遠遠小于100%(在剛才的例子中，用戶(hù)感知從11Mbps進(jìn)步到15Mbps，提升約36%)。而開(kāi)啟載波聚合功能，可以將用戶(hù)感知的提升鎖定在100%，對應的下行速率vs.小區連接用戶(hù)數曲線(xiàn)將上移至圖2中細線(xiàn)的位置。從用戶(hù)感知的角度看，當運營(yíng)商部署多載波LTE網(wǎng)絡(luò )時(shí)，如果不開(kāi)啟載波聚合，將是對頻譜資源的一種浪費。

4、總結與展望

為了滿(mǎn)足數據業(yè)務(wù)的爆炸式增長(cháng)及用戶(hù)使用新型業(yè)務(wù)時(shí)的用戶(hù)感知需求，移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò )需要不斷演進(jìn)。載波聚合對用戶(hù)感知和基于用戶(hù)感知的網(wǎng)絡(luò )容量的提升已經(jīng)過(guò)成熟LTE網(wǎng)絡(luò )驗證，而幾乎所有LTE領(lǐng)先運營(yíng)商都在積極的部署載波聚合，盡可能的把手中的頻譜資源聚合使用。載波聚合也不僅僅限于在對稱(chēng)頻譜之間進(jìn)行：美國的AT 29)之間的載波聚合，而中國移動(dòng)則走在TDD載波聚合的前列;同時(shí)，TDD與FDD之間的載波聚合也進(jìn)入了3GPP R12標準制定。展望未來(lái)，頻譜資源聚合使用是網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)趨勢。LTE網(wǎng)絡(luò )將能夠在承載巨大數據流量的同時(shí)，提供給最終用戶(hù)更好的用戶(hù)感知。