載波聚合——用戶、網(wǎng)絡雙受益

1、序言

2013下半年以來，載波聚合成為為先行LTE運營商網(wǎng)絡演進的重點方向。進入2014年，隨著愛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)絡的下行速率極值在2014年內將會達到300Mbps。同時，國內LTE網(wǎng)絡建設在如火如荼的進行�？梢灶A見，大多數(shù)中國用戶今年都將被LTE信號覆蓋。 此時，有必要了解成熟網(wǎng)絡中開啟載波聚合對用戶和網(wǎng)絡的影響，以對中國LTE網(wǎng)絡的演進提供參考。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網(wǎng)絡效率的提升。

2、載波聚合的現(xiàn)網(wǎng)表現(xiàn)

載波聚合作為LTE-Advanced的一個重要功能，是在LTE基礎上的技術演進，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進入商用，愛立信支持了全部三家運營商的載波聚合網(wǎng)絡，并在第一時間在現(xiàn)網(wǎng)中測試了兩個不同頻段，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， 在不同SINR的下行速率進行歸一化處理，得到了下圖中的曲線。我們可以看出，無論無線環(huán)境好壞，載波聚合都能帶來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，無論在小區(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)路測表現(xiàn)

2014年初，韓國科學資訊通信技術和未來規(guī)劃部（Ministry of Science， ICT and Future Planning）發(fā)布了“2013年度電信服務質量報告”，對三家韓國運營商建設的10MHz+10MHz 載波聚合 LTE-A網(wǎng)絡進行了測試。 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啟測試點測得的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)絡中的用戶感知。

3、載波聚合－網(wǎng)絡同樣受益

從運營商的角度，相對部署兩個獨立的LTE載波，將兩個載波聚合起來使用的好處是什么呢？首先，我們來理解用戶感知（用戶下行速率）與小區(qū)負載（連接用戶數(shù)）的關系。 圖2中的粗線來自亞洲某運營密集城區(qū)2×10MHz LTE FDD網(wǎng)絡，這條曲線反映了此網(wǎng)絡中用戶下行速率與小區(qū)連接用戶數(shù)的關系 – 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。在這個網(wǎng)絡中，當小區(qū)有15個連接用戶時，這個小區(qū)服務的用戶可以得到平均下行速率約為15Mbps的用戶感知； 而當小區(qū)有30個連接用戶時，下行速率降為11Mbps. 而15個，30個連接用戶，就分別是這個網(wǎng)絡提供15Mpbs，11Mbps 用戶感知的小區(qū)“容量”，即基于用戶感知的網(wǎng)絡容量。

圖 2 二載波，載波聚合與用戶感知

隨著網(wǎng)絡承載的業(yè)務量的增長，運營商會部署第二個LTE載波。 通過圖2 中的2和3，我們來分析第二載波，以及載波聚合對用戶感知的提升：2假設運營部署第二載波，二載波的能力與一載波相同，且網(wǎng)絡整體負載不變，相對與之前一個載波承載30個連接用戶，此時每個載波承載的連接用戶數(shù)將減半到15個，在每個載波上為15個連接用戶提供的用戶感知約為15Mbps。雖然載波的負載降低提升了用戶感知，但基于用戶感知的網(wǎng)絡容量并沒有變化， 增加第二載波前后，服務15個連接用戶的小區(qū)對應的下行速率均是15Mbps。 3如果運營商在部署二載波同時開啟載波聚合功能，對于使用支持載波聚合功能終端的用戶來說，用戶感知直接翻倍。即當小區(qū)服務30個連接用戶數(shù)時，用戶感知達到22Mbps，基于用戶感知的網(wǎng)絡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載波在同等負載下提供用戶感知的能力，用戶感知的提升是通過載波間的負載分流實現(xiàn)。但是，運營商投入了兩倍的頻譜資源，用戶感知的提升的幅度確遠遠小于100% （在剛才的例子中，用戶感知從11Mbps進步到15Mbps，提升約36%）。而開啟載波聚合功能，可以將用戶感知的提升鎖定在100%， 對應的下行速率vs.小區(qū)連接用戶數(shù)曲線將上移至圖2中細線的位置。從用戶感知的角度看，當運營商部署多載波LTE網(wǎng)絡時，如果不開啟載波聚合，將是對頻譜資源的一種浪費。

4、總結與展望

為了滿足數(shù)據(jù)業(yè)務的爆炸式增長及用戶使用新型業(yè)務時的用戶感知需求，移動寬帶網(wǎng)絡需要不斷演進。載波聚合對用戶感知和基于用戶感知的網(wǎng)絡容量的提升已經過成熟LTE網(wǎng)絡驗證，而幾乎所有LTE領先運營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頻譜之間進行：美國的AT&T在愛立信的支持下即將商用對稱頻譜與非對稱頻譜（下行頻段Band 29）之間的載波聚合，而中國移動則走在TDD載波聚合的前列；同時，TDD與FDD之間的載波聚合也進入了3GPP R12 標準制定。展望未來，頻譜資源聚合使用是網(wǎng)絡演進趨勢。LTE網(wǎng)絡將能夠在承載巨大數(shù)據(jù)流量的同時，提供給最終用戶更好的用戶感知。

作者：李雪琳 愛立信移動寬帶客戶交流與咨詢部 高級網(wǎng)絡架構方案經理

作者：李雪琳