频谱动态共享技术提升频谱利用效率的探讨

谢滋红，曾 鸣，文锦林，陈 宇，卢 真，叶 军

（中国移动通信集团设计院有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000）

随着不限流量套餐的推出，湖南移动4G用户DOU呈持续稳定增长趋势，同时2G业务因语音业务迁移持续下降，2G语音业务在GSM/LTE/NR三网中占比呈现较大降幅，2G数据流量三网占比极低，占比为0.4%，并逐年下降。

湖南移动GSM现网900M城区带宽14.2M，农村带宽9.2M，TCH拥塞率为0.15%，低于5%基准值，负荷基本合理，根据业务预测及现网载频配置情况，预计GSM900M小区平均载频配置逐步降低。湖南移动全网已开启22 414个FDD900M基站，但因900M频率资源带宽受限，未充分发挥FDD900M优势。为保障客户语音体验，GSM900M无法短时间内退网，随着2G语音业务的下降，900M频率资源利用率在逐步降低。需要采用新技术来解决900M频率资源利用率低的问题，同时缓解4G网络容量压力[1-2]。

随着不限量套餐带来的流量急剧增长，网络性能面临前所未有的挑战。中国移动普通面临频谱紧张、GSM用户长期存在的挑战，短期内无法将GSM全部演进为LTE来获得更好的数据业务用户体验。GL频谱并发特性通过将GSM部分频谱作为GSM和LTE的共享频谱，两个制式根据语音优先的策略按需使用共享频谱，从而提高频谱利用效率[3]。

为充分发挥900M黄金频段的优势，在GSM闲时充分利用900M频谱资源，本次在长沙移动选取五一商圈周边进行CLOUDAIR试点。该区域为长沙LTE流量高热区域，可以在GSM闲时对900M空闲频谱进行充分转换，有效验证对LTE系统容量和网络吞吐率的提升效果。

3.1.1 技术原理简介

GL频谱并发特性在GSM带宽内拿出一部分频谱资源供GSM和LTE动态共享，共享资源优先给GSM语音使用，缺省情况按照LTE不影响或对GSM影响很小的前提调度共享RB。

3.1.2 特性收益说明

（1）LTE独享频谱相对下一级带宽有非标带宽收益；

（2）根据GSM话务，GL动态复用共享频谱的共享收益。

3.1.3 GL频谱并发特性的基本工作流程

（1）BSC根据GSM用户上报的邻区测量判断eNodeB的可用频点及时隙；

（2）BSC按照共享频点粒度汇总同频复用通知，并传给eNodeB；

（3）eNodeB将GSM的可用时隙映射为LTE可用的时频资源。

3.2.1 特性规格

本次长沙部署方案为GSM和LTE频谱并发阶段二，华为13.1版本LTE最大支持共享频谱4.4 MHz。图1为GL频谱并发示意图。

图1 GL频谱并发示意图

A+B≤4.4M，即配置在LTE 10M小区两侧的GSM频点数之和小于等于22个。

A≤2.8M&B≤2.8M，即配置在LTE 10M小区单侧的GSM频点数小于等于14个。

3.2.2 GL共享频谱方案

根据长沙移动频率使用情况（54-79号已部署FDD 5M、91-94号频点部署NB），建议方案如下。

GSM：预留21个BCCH频点（1020～1023+0～16）、46个TCH频点（17～52+81～90）部署GSM网络；

GL CloudAIR：LTE 5M→GL @10M，共享4.4M；

NB：占用GSM 92、93、94号频点，91号频点做隔离用；

缓冲区域：可部署L5M小区，隔离试点区域与大网间的同频干扰；

为了保证LTE共享增益，要求GSM关闭跳频，本次长沙试点区域已经全部关闭跳频。

3.2.3 试点区域选择

本次选择五一商圈试点区域，区域内高价值用户多、业务量大，FDD900频段站点已经形成连续覆盖，试点区域内FDD900站点主要承载VOLTE业务，FDD900试点站点8个共24个小区，同覆盖的GSM900站点8个共24个小区。

3.2.4 实验站点与Bufferzone站点规划

本次长沙部署GL CloudAIR的实验站点全部为GSM和LTE 1:1共覆盖，GSM/FDD共模满足共覆盖部署要求。Bufferzone区域及干扰邻区，均使用华为WINS SPACE平台进行仿真和规划，Bufferzone区域内的GSM小区也同步开通GL CloudAIR特性。

2019年8月9日凌晨03:00，对实验站点及Bufferzone区域GSM小区执行特性参数。LTE网络指标方面，无线接通率略有改善，流量明显增加，整体PRB利用率下降，单用户数据业务上、下行体验速率明显提升，FDD900底噪抬升约2 dB。其他指标实施前后无明显变化。详细指标如表1所示。

说明：8月7日为七夕节，当天小区内最大用户数增加明显。

对比前后一周数据，实施GL @10M后下行PRB利用率从49.8%降至38.7%，上行PRB利用率从12.9%增至9.9%。

实施GL @10M后日均流量从832.7 GB增加至1 006.5 GB，增长幅度20.88%。

实施GL @10M后系统上行每个PRB上检测到的干扰噪声的平均值（毫瓦分贝）从-105.46抬升至-103.67，抬升幅度1.79 dB。

实施前后对试点区域进行了GSM语音、LTE语音及数据业务的对比测试，GSM和LTE路面测试相关指标前后保持平稳，无明显变化，如表2所示。

实施前后LTE网络、GSM网络关键指标保持平稳，LTE网络的下行PRB利用率从49.8%下降至38.7%，上行PRB利用率从12.9%下降至9.9%，日均流量从832.7 GB增加至1 006.5 GB，增幅20.88%，系统上行每个PRB上检测到的干扰噪声的平均值（毫瓦分贝）从-105.46抬升至-103.67，抬升1.79 dB，GSM和LTE路面测试相关指标前后保持平稳。整体LTE网络可用带宽明显增加，因频谱复用底噪抬升约1.79 dB，符合试点预期。

采用频谱动态共享技术可提升频谱利用率及系统容量，在不新增硬件的情况下可缓解网络容量压力和改善用户体验。

表1 网管指标对比表

表2 测试指标对比表

通信电源技术2020年8期