中国联通LTE无线网容量r解决方案探讨

2024年3月21日发(作者：)

中国联通LTE无线网容量r解决方案探讨

杨定楚;蔡庆宇;祝琳

【摘 要】随着2I2C用户的发展和LTE流量猛增,LTE无线网利用率不断攀升,容量

问题成为LTE无线网面临的主要问题之一.首先,在分析2I2C用户发展和无线资源

利用率增长现状基础上,介绍了载波聚合、扇区分裂、微站吸热、256QAM、

4×4MIMO和非授权频段部署LTE的技术特点,最后对上述容量解决方案提出了部

署建议和利弊分析.

【期刊名称】《邮电设计技术》

【年(卷),期】2017(000)012

【总页数】5页(P21-25)

【关键词】2I2C;载波聚合;扇区分裂;微站吸热;256QM;4×4MIMO

【作 者】杨定楚;蔡庆宇;祝琳

【作者单位】中讯邮电咨询设计院有限公司,河南郑州450007;中国联合网络通信

集团有限公司,北京100033;中讯邮电咨询设计院有限公司,河南郑州450007

【正文语种】中 文

【中图分类】TN929.5

随着中国联通2I2C用户的迅猛发展和冰激凌等高流量、低套餐的大力推广，部分

城市、部分基站利用率偏高，传统宏站在热点区域能提供的容量即将达到门限，根

据运维部下发的扩容标准有必要对高利用率LTE基站的容量问题进行解决，否则

可能会导致网络拥塞，直接影响到用户感知，特别是用户数据业务的体验，从而严

重影响用户发展。

同时，根据中国联通各本地无线网络的实际情况，存在多种方案解决LTE无线网

容量问题，如何从成本、效果和实施等角度对不同场景提出最优的解决方案是中国

联通LTE无线网目前面临的重要课题。

本文从目前LTE无线网现状、无线资源利用率分析入手，分别介绍了解决中国联

通LTE容量问题的不同方案，最后，根据不同解决方案的特点给出了部署建议及

利弊分析。

近1年，中国联通的市场行动不断，2016年10月份中国联通、腾讯合作推出的

大小王卡，接着2017年1月份，不限国内流量和通话的冰激凌套餐的推出，这些

优惠市场套餐的推出了吸引大量的新增用户。

2017年上半年，全国2I2C增长迅猛，截至5月底，全国发展2I2C用户2 094

万，近3个月每月新增用户500万左右。

通过分析发现2I2C用户主要分布在校园和工业园区，总体呈现高DOU、低

ARPU、偏年轻、4G终端占比高的特点。

从全国平均水平来看，LTE无线资源利用率呈现直线上升趋势，2017年5月份已

达到35.1%，超过2017年初制定的30%的目标值。

对某本地网LTE室外基站近期PRB占用情况进行分析，结果显示无线资源利用率

超过40%的基站数量占比达到37.5%，无线资源利用率超过60%的基站数量占比

达到15.3%。

无线资源利用率超过60%的基站，根据流量的变化趋势，需要根据实际情况考虑

扩容，以解决网络面临的压力。

由于现网热点区域LTE基站较近的站间距不适合再增加宏基站，或者单纯依靠宏

基站加载频扩容方式已难以满足业务量增长需求，需多种手段并举解决容量问题，

如载波聚合、宏微协同融合组网、扇区分裂、高阶MIMO、非授权频段部署LTE

方案等。

相对于中国移动具备大量的频率资源和频谱连续性好的优势，以及中国电信具有

3G未使用的2.1和1.8 GHz频谱载波聚合的有利条件，中国联通面临着

GSM1800和U2100未完全清退、频谱资源碎片化的劣势；同时不同本地网

GSM1800和UMTS2100的使用策略不同，以及不同场景容量需求不同，导致中

国联通载波聚合方案是多样的。

当前阶段载波聚合［1-2］仍然是提升LTE无线网容量和用户速率的重要手段。对

中国联通来说，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

都不具备在全国部署条件；为应对竞争，需通盘考虑全面推动1.8 GHz带内、1.8

GHz+2.1 GHz、1.8 GHz+2.6 GHz以及1.8 GHz+2.3 GHz载波聚合的技术方案，

并最终向3载波和4载波聚合演进。

2.1.1 LTE-FDD与1800MHz带内载波聚合

利用中国联通Band3频段（1 800 MHz）连续30 MHz带宽的优势，在清理部分

GSM1800频点情况下，在1 800 MHz频段上开通第2载波，有如下2个方案。

方案1：能够完全清理GSM1800频点的本地网或区域，可以在原GSM1800使

用的10 MHz频段上开通LTE1800第2载波，并开通带内载波聚合。

方案2：只能部分清理GSM1800频点的本地网或区域，可以采用频谱压缩技术，

保留单频点GSM1800的4×3组网，同时开通LTE1800第2载波，并开通带内

载波聚合（见图1）。

开通LTE1800带内载波聚合要点如下。

a）需要开通10 MHz带宽的LTE1800第2频点。带宽更小则起不到足够的容量

扩充的作用。

b）部分地区L1800第1载波设置功率较大，在开通第2载波时剩余功率不足。

需要考虑更换设备或增加RS偏置以保证覆盖效果。

c）在GLrefarming区域以及非GLrefarming区域之间，需要有2圈左右的缓冲

隔离带，避免DCS1800与L1800第2载波之间的干扰。

2.1.2 LTE-FDD与2 100 MHz带间载波聚合

利用中国联通Band1频段（2 100 MHz）25 MHz连续带宽的频谱，开通

LTE2100载波。

方案1：U2100仅保留一个频点，直接开通20 MHz LTE2100。对部分UMTS话

务需求仍大的区域，可以开通最多3个UMTS载波和1个10 MHz LTE2100载

波。

方案2：对UMTS与LTE话务需求分布不均场景（少量地区UMTS高话务，其余

地区LTE高数据流量），可以采用UMTS与LTE频谱交错方式，零缓冲部署不同

的UMTS与LTE双模方案（见图2）。

开通LTE1800+LTE2100带间载波聚合要点如下。

a）需要至少开通10MHz带宽的L2100第2频点。带宽更小则起不到足够的容量

扩充的作用。

b）目前U2100基础频点占用了2 140～2 145 MHz频段，需要全网翻频至2

130～2 135 MHz频段。

2.1.3 LTE-FDD与TDD-LTE载波聚合［3］

利用Band41和Band40的TDD频段，开通TDD2600或TDD2300第2载波，

与现网LTE1800进行载波聚合。

根据不同热点的容量需求，室内可以开通TDD2300和TDD2600频点各20MHz

的TDD频点。与现网LTE1800做载波聚合或仅作为额外载波分流流量。

开通L1800+TDD2300/TDD2600带间载波聚合需要关注如下几个要点。

a）TDD与FDD覆盖能力不同，需对主/辅载波配置、辅载波去配置、辅载波激活、

辅载波去激活等配置与测量参数进行优化。

b）目前TDD与FDD多省并不共设备厂家，TDD+FDD载波聚合终端也较少。可

以仅开通TDD频点用于分流，并将TDD频点优先级调高，让用户尽量使用TDD

频谱资源，如果无线主设备同厂家，待TDD+FDD载波聚合终端达到一定比例后

再开通TDD+FDD载波聚合。

c）TDD部署应与FDD共扇区方向部署，以便负荷均衡能采用盲切换技术返回

FDD主频点。

扇区分裂技术通过将1个扇区分裂为多个扇区达到提高系统容量的目的，适合应

用于城中村、体育场馆、学校等人员密集区域。

扇区分裂主要有以下3种实施方案。

方案1：3扇区升级为6扇区方案。可采用D-MIMO（Distribute-MIMO）技术

［5-6］，提升TM9终端单用户速率。D-MIMO通过将分布在不同地理位置的天

线进行联合数据发送，可以将其他基站的干扰信号变成有用信号，在协调基站间同

频干扰的同时充分利用多个小区的天线进行联合的下行多流发送和上行多流接收，

可以提升传输的流数，从而提升单用户的吞吐量和系统频谱效率，保证单位面积的

吞吐量随着站点数的增加稳步增长，是高密组网阶段重要的干扰抑制和容量提升技

术之一。

方案2：小区分裂。重新规划扇区覆盖，增加站点，将较大的宏覆盖小区分裂为较

小的小区。

方案3：室内采用新型网线室分方式。将容量严重不足的传统DAS或室外照射室

内覆盖场景，采用新型网线室分技术，重新进行室内覆盖。以便灵活调整室内覆盖

的小区分布，吸收话务。

在室外话务密度过大，导致宏站无法完全吸收话务的场景，在宏站分裂已达到极限

或成本过高时，考虑部署微站和异构网（HetNet）技术，采用宏微协同进行容量

吸收。

在宏站的覆盖范围内，利用灯杆等低高度站点，部署超过4个以上的微RRU/微站，

进行局部高话务的吸收，与周围宏站组成HetNet网络解决容量需求。

由于用户分布、系统容量的不均匀性，宏站小区与微站小区之间的有效协同（即宏

微协同）［7-10］成为HetNet网络的一个关键技术。宏微协同技术中一个关键

点在于宏微干扰抑制以及区域容量的优化，在Het-Net同频组网的场景下，为解

决同频组网的干扰和容量问题，宏站和微站之间开通EICIC，以及微站开通CRE

机制。EICIC通过在时域上协调宏站小区和微站小区之间的数据发送时机，解决宏

站小区和微站小区之间的同频干扰问题，提升系统的容量。而CRE机制，通过扩

大偏置参数的方法，扩大微站小区的覆盖范围，进一步提升系统的容量。

LTE-A提升无线网络速度最为简单的方法就是CA，通过将多个载波聚合在一起使

用，给用户提供数倍于普通LTE网络的带宽资源，达到速率翻倍的效果。但是对

于全球大部分运营商而言，频谱资源非常稀缺。当使用载波聚合技术3×20 MHz

实现450 Mbit/s的速率后，再单独依靠CA，靠堆积频谱资源去获得更高的网络

速度，对于很多运营商而言，频谱已经捉襟见肘。

在频谱资源日趋紧张的情况下，256QAM和4×4 MIMO已成为LTE网络解决容

量需求新的技术手段。

2.4.1 升级256QAM［11］

在终端支持（R12以上）的前提下，下行将64QAM升级为256QAM，提升用户

速率及系统容量。

下行最大调制方式从64QAM上升到256QAM，能使单小区吞吐提升30%左右。

2.4.2 引入4×4 MIMO

高阶MIMO是利用信道空间特性提高LTE网络容量的重要技术手段，在相同的频

谱资源下，多天线技术可以通过多用户MIMO和多层数据传输进一步提升系统容

量和单用户峰值速率。对4×4天线，理论单用户峰值速率和小区容量可达2×2天

线时的2倍，实际性能相对于2×2天线时能提升30%～40%。

在终端支持（R12以上）前提下，采用现有RRU双拼或新的4T4RRRU，并将原

有2端口更换为4端口天线，开通4×4 MIMO技术，提升用户速率及系统容量。

下行从2T2R升级到4T4R，在4T4R终端的支持下，系统容量能够提升30%～

40%。

频谱资源是决定无线带宽的根本，频段越宽，速率越高，容量越大。然而分配给运

营商的频谱资源非常有限，LTE能使用的频率资源同样不足。非授权频段是运营商

补充现有授权频段业务提供能力不足的有效补充。

充分利用非授权频谱增加LTE网络系统容量主要有2种方式：一种是通过LTE、

Wi-Fi融合组网，使部分流量卸载到Wi-Fi网络上，从而减轻LTE网络的容量压力。

LTE/Wi-Fi在EPC层面的互操作方案在R8版本就已提出，之后的版本逐渐改进，

提出了越来越紧密的互操作方案，R12版本还启动了LTE和Wi-Fi在RAN层面融

合的研究。LTE/Wi-Fi融合组网需要对当前网络进行部分改造升级，增加接入网关

等设备。

另一种技术方案是采用非授权频谱LTE（LTEU），即部署在非授权频谱上的LTE

网络。通过部署新的小型基站和载波聚合的形式，聚合授权频段和非授权频段上的

LTE频谱资源，实现系统容量的提升。相比之下，LTE-U是在不同的频率上使用相

同的技术，覆盖及容量均优于Wi-Fi，能提供更好的性能。从用户的角度来看，

LTE-U与授权频谱LTE结合，可为用户提供更高的网络速率、更加低廉的数据流

量费用、更高的可靠性和更强的可移动性。而对运营商而言，运营商可以在无需大

规模改动核心网的前提下使用免费的非授权频谱，提升了频谱资源使用效率，小基

站的部署效益得到切实发挥，而且LTE-U与现有的LTE网络共用认证系统、管理

系统等，建设成本低，为进一步优化网络效率提供了新的可能。

在非授权频谱运营LTE-U可以有效提升非授权频段利用率，提升网络容量性能优

势。对中国联通来讲，需完成标准化制定并推动LTE-U设备和支持LTE-U终端成

熟。

考虑中国联通市场策略推广、2I2C用户迅猛发展和LTE网络利用率不断提升，从

现在到今后一段时期内容量问题将是LTE网络面临的一项主要问题，为了不影响

用户实际体验，部分利用率较高的LTE基站应该根据不同场景，制定最优的方案

进行扩容。

考虑到不同本地网对语音业务量需求不同，对GSM1800和UMTS2100使用策略

也不同，1800、2100MHz的清频和TDD使用情况不同，不同场景、不同容量需

求的热点和网络负荷，以及流量增长预期，综合考虑各种因素，给出了解决LTE

容量需求各种方案的部署建议和利弊分析（见表1）。

本文从2I2C用户快速发展、数据流量迅猛增长和LTE无线资源利用率不断攀升，

导致的部分LTE基站面临容量压力出发，提出载波聚合、扇区分裂、微站吸热、

256QAM、4×4 MIMO和非授权频段部署LTE多种方案，解决中国联通LTE无

线网络面临的容量问题。根据中国联通各本地网的各制式网络现状、频率使用、网

络负荷的不同，提出不同容量解决方案的部署建议，同时给出不同方案的利弊分析。

【相关文献】

［1］ 黄蓉，李福昌.中国联通载波聚合部署方案研究［J］.邮电设计技术，2016（4）：17-21.

［2］ 张益祥，简浩.LTE-A的载波聚合技术［J］.信息通信，2016（2）：259-260.

［3］ 陈达伟，常亮，韩冰.TD-LTE与LTE-FDD载波聚合技术应用的研究［J］.移动通信，2016

（1）：45-48.

［4］ 杨艳，张忠皓，李一喆.LTE扇区分裂技术同频部署研究［J］.邮电设计技术，2017（1）：

50-53.

［5］ 蔡俊，崔磊.分布式MIMO系统信道容量分析［J］.信息技术，2014（2）：133-136.

［6］ 李曼潇.LTE系统MU-MIMO用户配对技术的研究［D］.广州：华南理工大学，2016.

［7］ 李新，王四海，杨光，等.LTE微站应用以及宏微协同组网研究［J］.邮电设计技术，2015

（9）：18-21.

［8］ 吕婷，盛煜，李福昌.LTE宏微协同组网中的干扰抑制技术研究［J］.移动通信，2015，39

（24）：5-9.

［9］ 邱勇，乌云霄，张勍，等.LTE宏微协同组网性能评估［J］.移动通信，2017，41（3）：

81-86.

［10］陈晓冬，熊尚坤，王庆扬.LTE小区间干扰抑制技术分析［J］.电信科学，2010，26（5）：

16-21.

［11］张长青.LTE-A高阶基带调制技术256QAM分析［J］.电信网技术，2015（11）：57-61.

［12］龚碧梦，许九旭，高月红，等.基于非授权频段的LTE技术综述［J］.现代电信科技，2015

（5）：60-63.

［13］刘思嘉，黄晓舸，朱帆，等.LTE-U与Wi-Fi在非授权频段的共存方案研究［J］.重庆邮电大

学学报（自然科学版），2017，29（2）：182-189.

［14］张忠皓.LTE系统与2G、3G系统共站址共存问题分析［J］.邮电设计技术，2012（1）：

28-31.

［15］章海峰，李俊平.LTE与2G/3G网络融合部署策略探究［J］.邮电设计技术，2012（2）：

6-9.