随着我国政府关于4G发牌的政策导向日趋明朗,加上中国移动、中国电信TD-LTE设备招标逐一落定, TD-LTE大规模建网工作即将开始。面对已建的网络资源,从把控投资、避免产能过剩的前提考虑,多网协同发展成为运营商在4G建网过程中的必然选择。因此,在复杂的组网环境中如何确保网络性能提升、保障用户感知成为市场对4G网络提出的关键诉求。
早在中国移动TD-LTE试验网建设阶段,大唐移动就将网络性能提升列为重点研究课题,针对各种不同的组网环境,提出多项提升网络性能的创新技术,并在建网过程中进行了验证和成功应用。
2009年,大唐移动联合中国移动首家发布了TD-LTE增强型技术——8天线双流波束赋形技术,该技术结合了智能天线波束赋形技术与MIMO空间复用技术的技术特点和优势,可有效提升系统吞吐量性能与网络的小区覆盖能力。2013年,大唐移动在南京TD-LTE现网完成了对载波聚合技术的验证,通过该技术将多个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提高(例如聚合20MHz+20MHz的载波带宽可以实现超过200Mbps的数据速率),确保为网络用户提供更优质的应用体验。
此外,大唐移动还利用在南京、宁波、福州等地的建设TD-LTE规模试验网络的机会,验证和应用了一系列创新技术,均取得了良好效果,包括:上行MU-MIMO(提升上行的吞吐量和频谱效率)、ICIC技术和上行IRC技术(抑制邻区干扰,提升边缘性能);高速算法(支持高速运动场景下的TD-LTE的信道检测和信号解调)等。为提升网络性能、保证网络质量提供了大量的可鉴经验。
尽管在提升网络性能等方面,大唐移动已经积累了丰富的技术手段和经验,但探索的脚步没有停止,在4G大规模建网即将开始之际,大唐移动对多种新技术进行研究,并取得了一些成绩。
集中式小区间干扰协调技术(集中式ICIC)
TD-LTE同频组网时产生的同频干扰始终是业界普遍关注的问题。在TD-LTE同频组网时,小区间的干扰会导致小区边缘用户的下行性能下降较大(相比于异频组网,边缘性能下降约80%)。通过小区间协调的方式对用户资源的使用进行限制,从而避免和降低小区间干扰,保证边缘覆盖速率是解决这一问题的主要手段。
小区间干扰协调方案主要有两种:分布式ICIC与集中式ICIC。其中,分布式ICIC通过X2口在基站间传递干扰协调信息,尽管对于小区边缘用户频谱效率的提升有很大的效果,但是存在算法收敛慢、X2口传递信息量及信息精度受限于标准约定等弊端。而集中式ICIC则引入集中控制节点(CCN)进行小区间资源的协调控制,同时,为保证LTE网络扁平化、低时延的特征,CCN节点只处理控制面消息,资源分配则通过另外另个层级完成:首先,通过CCN为其控制下的各小区统一协调规划资源集合,以获得小区间干扰协调增益;其次,小区在CCN为其分配的资源集合下,进一步为其所属用户分配具体资源,以获得频率选择性增益。大唐移动通过系统级仿真验证表明,集中式ICIC相比较静态分布式ICIC,边缘吞吐量增益可达到16%。
协作多点传输技术(CoMP)
为了尽量降低小区间的同频干扰,在TD-LTE-Advanced标准技术中,提出可以从多小区联合处理的角度去进一步降低和控制小区间干扰,多点协作传输技术(CoMP)作为一种新方法得到了广泛关注。
多点协作传输技术(COMP)是指地理位置上分离的多个传输点,协同参与一个终端的数据传输——JT技术,或者联合接收一个终端发送的数据——JR技术。简单地说,在下行方向上,JT技术是指多个协作传输节点(RRU)在相同的时频资源上向用户发送数据,有用信号在接收端相互叠加;上行方向,JR技术是指不同小区的RRU之间联合接收一个或者多个UE传输的数据。CoMP技术的益处在于提升了信号质量,从而提高系统性能。
大唐移动在CoMP技术的研发和验证方面处于业界领先地位,在2013年6月即已分别实现对上行JR/下行JT技术的测试验证。测试结果表明,开启上行2天线JR功能时,用户速率比关闭JR时提高明显,性能提升超过100%。在之后的下行8天线JT(联合发送)功能验证中,测试结果表明,开启JT功能时,用户速率比关闭JT时性能提升超过60%。
协作多点传输技术与干扰协调技术联合使用,可有效抑制邻小区间干扰,提高小区边缘吞吐量,扩大覆盖,提高系统吞吐量。
3D MIMO
高层覆盖是城市通信网络覆盖的难点之一,3D MIMO技术对高层覆盖难题提出针对性的解决方案。3D MIMO技术通过在有源天线引入水平阵子和垂直阵子,可以在水平波束赋形的基础上,进行垂直波束赋形。在3D MIMO技术下,可以分裂出指向不同楼层位置的波瓣,在减少天面建设需求的同时,通过多个并行数据流传输,提高频率利用效率。
在密集的城市环境中,3D MIMO技术可实现对不同楼层的室内覆盖,同时,也可有效降低邻小区互相干扰 ,实现小区内多用户干扰协调。
4G通信将是一种超高速无线网络,与传统的通信技术相比,4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度,人们对未来的4G时代网络性能的提升充满期望。目前,海外4G建网高潮已经拉开帷幕,中商情报网发布的《2013-2018年中国4G产业发展前景预测及产业链投资机会分析报告》中预测,到2013年底,全球将会有260张商用LTE网络在93个国家推出。
TD-LTE是中国主导的通信技术标准,也是中国在世界范围内争取通信产业话语权的重要武器,TD-LTE网络的建设也将会带动整个产业链景气上升。大唐移动作为TD技术的发源地,将充分利用在TD领域的技术优势,坚持正向系统创新,通过TD-LTE关键技术的改进以及新技术的引入提升TD-LTE网络性能,使TD-LTE商用网络真正成为承载高数据业务的优质网络,增强TD-LTE技术在国际市场上的竞争优势。