頻譜動態共享技術提升頻譜利用效率的探討

謝滋紅，曾 鳴，文錦林，陳 宇，盧 真，葉 軍

（中國移動通信集團設計院有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410000）

1 情景說明

隨著不限流量套餐的推出，湖南移動4G用戶DOU呈持續穩定增長趨勢，同時2G業務因語音業務遷移持續下降，2G語音業務在GSM/LTE/NR三網中占比呈現較大降幅，2G數據流量三網占比極低，占比為0.4%，并逐年下降。

湖南移動GSM現網900M城區帶寬14.2M，農村帶寬9.2M，TCH擁塞率為0.15%，低于5%基準值，負荷基本合理，根據業務預測及現網載頻配置情況，預計GSM900M小區平均載頻配置逐步降低。湖南移動全網已開啟22 414個FDD900M基站，但因900M頻率資源帶寬受限，未充分發揮FDD900M優勢。為保障客戶語音體驗，GSM900M無法短時間內退網，隨著2G語音業務的下降，900M頻率資源利用率在逐步降低。需要采用新技術來解決900M頻率資源利用率低的問題，同時緩解4G網絡容量壓力[1-2]。

2 問題分析

隨著不限量套餐帶來的流量急劇增長，網絡性能面臨前所未有的挑戰。中國移動普通面臨頻譜緊張、GSM用戶長期存在的挑戰，短期內無法將GSM全部演進為LTE來獲得更好的數據業務用戶體驗。GL頻譜并發特性通過將GSM部分頻譜作為GSM和LTE的共享頻譜，兩個制式根據語音優先的策略按需使用共享頻譜，從而提高頻譜利用效率[3]。

3 解決方案

為充分發揮900M黃金頻段的優勢，在GSM閑時充分利用900M頻譜資源，本次在長沙移動選取五一商圈周邊進行CLOUDAIR試點。該區域為長沙LTE流量高熱區域，可以在GSM閑時對900M空閑頻譜進行充分轉換，有效驗證對LTE系統容量和網絡吞吐率的提升效果。

3.1 技術原理

3.1.1 技術原理簡介

GL頻譜并發特性在GSM帶寬內拿出一部分頻譜資源供GSM和LTE動態共享，共享資源優先給GSM語音使用，缺省情況按照LTE不影響或對GSM影響很小的前提調度共享RB。

3.1.2 特性收益說明

（1）LTE獨享頻譜相對下一級帶寬有非標帶寬收益；

（2）根據GSM話務，GL動態復用共享頻譜的共享收益。

3.1.3 GL頻譜并發特性的基本工作流程

（1）BSC根據GSM用戶上報的鄰區測量判斷eNodeB的可用頻點及時隙；

（2）BSC按照共享頻點粒度匯總同頻復用通知，并傳給eNodeB；

（3）eNodeB將GSM的可用時隙映射為LTE可用的時頻資源。

3.2 試點方案

3.2.1 特性規格

本次長沙部署方案為GSM和LTE頻譜并發階段二，華為13.1版本LTE最大支持共享頻譜4.4 MHz。圖1為GL頻譜并發示意圖。

圖1 GL頻譜并發示意圖

A+B≤4.4M，即配置在LTE 10M小區兩側的GSM頻點數之和小于等于22個。

A≤2.8M&B≤2.8M，即配置在LTE 10M小區單側的GSM頻點數小于等于14個。

3.2.2 GL共享頻譜方案

根據長沙移動頻率使用情況（54-79號已部署FDD 5M、91-94號頻點部署NB），建議方案如下。

GSM：預留21個BCCH頻點（1020～1023+0～16）、46個TCH頻點（17～52+81～90）部署GSM網絡；

GL CloudAIR：LTE 5M→GL @10M，共享4.4M；

NB：占用GSM 92、93、94號頻點，91號頻點做隔離用；

緩沖區域：可部署L5M小區，隔離試點區域與大網間的同頻干擾；

為了保證LTE共享增益，要求GSM關閉跳頻，本次長沙試點區域已經全部關閉跳頻。

3.2.3 試點區域選擇

本次選擇五一商圈試點區域，區域內高價值用戶多、業務量大，FDD900頻段站點已經形成連續覆蓋，試點區域內FDD900站點主要承載VOLTE業務，FDD900試點站點8個共24個小區，同覆蓋的GSM900站點8個共24個小區。

3.2.4 實驗站點與Bufferzone站點規劃

本次長沙部署GL CloudAIR的實驗站點全部為GSM和LTE 1:1共覆蓋，GSM/FDD共模滿足共覆蓋部署要求。Bufferzone區域及干擾鄰區，均使用華為WINS SPACE平臺進行仿真和規劃，Bufferzone區域內的GSM小區也同步開通GL CloudAIR特性。

4 前后對比

4.1 網管指標對比

2019年8月9日凌晨03:00，對實驗站點及Bufferzone區域GSM小區執行特性參數。LTE網絡指標方面，無線接通率略有改善，流量明顯增加，整體PRB利用率下降，單用戶數據業務上、下行體驗速率明顯提升，FDD900底噪抬升約2 dB。其他指標實施前后無明顯變化。詳細指標如表1所示。

說明：8月7日為七夕節，當天小區內最大用戶數增加明顯。

對比前后一周數據，實施GL @10M后下行PRB利用率從49.8%降至38.7%，上行PRB利用率從12.9%增至9.9%。

實施GL @10M后日均流量從832.7 GB增加至1 006.5 GB，增長幅度20.88%。

實施GL @10M后系統上行每個PRB上檢測到的干擾噪聲的平均值（毫瓦分貝）從-105.46抬升至-103.67，抬升幅度1.79 dB。

4.2 測試指標對比

實施前后對試點區域進行了GSM語音、LTE語音及數據業務的對比測試，GSM和LTE路面測試相關指標前后保持平穩，無明顯變化，如表2所示。

5 結論與建議

實施前后LTE網絡、GSM網絡關鍵指標保持平穩，LTE網絡的下行PRB利用率從49.8%下降至38.7%，上行PRB利用率從12.9%下降至9.9%，日均流量從832.7 GB增加至1 006.5 GB，增幅20.88%，系統上行每個PRB上檢測到的干擾噪聲的平均值（毫瓦分貝）從-105.46抬升至-103.67，抬升1.79 dB，GSM和LTE路面測試相關指標前后保持平穩。整體LTE網絡可用帶寬明顯增加，因頻譜復用底噪抬升約1.79 dB，符合試點預期。

采用頻譜動態共享技術可提升頻譜利用率及系統容量，在不新增硬件的情況下可緩解網絡容量壓力和改善用戶體驗。

表1 網管指標對比表

表2 測試指標對比表