載波聚合――用戶、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(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重點(diǎn)方向。進(jìn)入2014年，隨著愛(ài)立信與澳洲電訊宣布完成20MHz + 20MHz載波聚合演示，韓國(guó)SK電信宣布年內(nèi)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(nèi)將會(huì)達(dá)到300Mbps.同時(shí)，國(guó)內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在如火如荼的進(jìn)行?？梢灶A(yù)見(jiàn)，大多數(shù)中國(guó)用戶今年都將被LTE信號(hào)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(duì)用戶和網(wǎng)絡(luò)的影響，以對(duì)中國(guó)LTE網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)提供參考。本文將分享載波聚合在現(xiàn)網(wǎng)中的優(yōu)異表現(xiàn)，并從用戶感知的角度探討載波聚合對(duì)網(wǎng)絡(luò)效率的提升。

2、載波聚合的現(xiàn)網(wǎng)表現(xiàn)

載波聚合作為L(zhǎng)TE-Advanced的一個(gè)重要功能，是在LTE基礎(chǔ)上的技術(shù)演進(jìn)，使更寬頻譜為用戶所用，提供更高的數(shù)據(jù)速率。載波聚合最早在韓國(guó)進(jìn)入商用，愛(ài)立信支持了全部三家運(yùn)營(yíng)商的載波聚合網(wǎng)絡(luò)，并在第一時(shí)間在現(xiàn)網(wǎng)中測(cè)試了兩個(gè)不同頻段，各2*10MHz頻譜載波聚合的效果。對(duì)支持載波聚合的終端，和不支持載波聚合的終端測(cè)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。我們可以看出，無(wú)論無(wú)線環(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(duì)于使用支持載波聚合終端的用戶，無(wú)論在小區(qū)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感知。

圖1載波聚合的現(xiàn)網(wǎng)路測(cè)表現(xiàn)

2014年初，韓國(guó)科學(xué)資訊通信技術(shù)和未來(lái)規(guī)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(bào)告”，對(duì)三家韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商建設(shè)的10MHz+10MHz載波聚合LTE-A網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了測(cè)試。載波聚合測(cè)試得到的下行速率在43.1Mbps到56.2Mbps之間。對(duì)比在載波聚合未開(kāi)啟測(cè)試點(diǎn)測(cè)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(fù)載網(wǎng)絡(luò)中的用戶感知。

3、載波聚合-網(wǎng)絡(luò)同樣受益

從運(yùn)營(yíng)商的角度，相對(duì)部署兩個(gè)獨(dú)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)理解用戶感知(用戶下行速率)與小區(qū)負(fù)載(連接用戶數(shù))的關(guān)系。圖2中的粗線來(lái)自亞洲某運(yùn)營(yíng)密集城區(qū)2×10MHz LTE FDD網(wǎng)絡(luò)，這條曲線反映了此網(wǎng)絡(luò)中用戶下行速率與小區(qū)連接用戶數(shù)的關(guān)系–隨著小區(qū)承載連接用戶數(shù)的增加，用戶下行速率下降，感知變差。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)小區(qū)有15個(gè)連接用戶時(shí)，這個(gè)小區(qū)服務(wù)的用戶可以得到平均下行速率約為15Mbps的用戶感知;而當(dāng)小區(qū)有30個(gè)連接用戶時(shí)，下行速率降為11Mbps.而15個(gè)，30個(gè)連接用戶，就分別是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供15Mpbs，11Mbps用戶感知的小區(qū)“容量”，即基于用戶感知的網(wǎng)絡(luò)容量。

圖2二載波，載波聚合與用戶感知

隨著網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，運(yùn)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(duì)用戶感知的提升：2假設(shè)運(yùn)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(fù)載不變，相對(duì)與之前一個(gè)載波承載30個(gè)連接用戶，此時(shí)每個(gè)載波承載的連接用戶數(shù)將減半到15個(gè)，在每個(gè)載波上為15個(gè)連接用戶提供的用戶感知約為15Mbps.雖然載波的負(fù)載降低提升了用戶感知，但基于用戶感知的網(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)連接用戶的小區(qū)對(duì)應(yīng)的下行速率均是15Mbps.3如果運(yùn)營(yíng)商在部署二載波同時(shí)開(kāi)啟載波聚合功能，對(duì)于使用支持載波聚合功能終端的用戶來(lái)說(shuō)，用戶感知直接翻倍。即當(dāng)小區(qū)服務(wù)30個(gè)連接用戶數(shù)時(shí)，用戶感知達(dá)到22Mbps，基于用戶感知的網(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(fù)載下提供用戶感知的能力，用戶感知的提升是通過(guò)載波間的負(fù)載分流實(shí)現(xiàn)。但是，運(yùn)營(yíng)商投入了兩倍的頻譜資源，用戶感知的提升的幅度確遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于100%(在剛才的例子中，用戶感知從11Mbps進(jìn)步到15Mbps，提升約36%)。而開(kāi)啟載波聚合功能，可以將用戶感知的提升鎖定在100%，對(duì)應(yīng)的下行速率vs.小區(qū)連接用戶數(shù)曲線將上移至圖2中細(xì)線的位置。從用戶感知的角度看，當(dāng)運(yùn)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(duì)頻譜資源的一種浪費(fèi)。

4、總結(jié)與展望

為了滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)及用戶使用新型業(yè)務(wù)時(shí)的用戶感知需求，移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)需要不斷演進(jìn)。載波聚合對(duì)用戶感知和基于用戶感知的網(wǎng)絡(luò)容量的提升已經(jīng)過(guò)成熟LTE網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證，而幾乎所有LTE領(lǐng)先運(yùn)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(duì)稱(chēng)頻譜之間進(jìn)行：美國(guó)的AT 29)之間的載波聚合，而中國(guó)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(biāo)準(zhǔn)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(shì)。LTE網(wǎng)絡(luò)將能夠在承載巨大數(shù)據(jù)流量的同時(shí)，提供給最終用戶更好的用戶感知。