LTE和GSM网络动态频谱的研究和应用
董帝烺
【摘 要】【摘 要】 为了更好地实现频谱资源的高效利用，针对GL频谱重耕中存在的问题，通过把GL带宽间隔最小化、GL协同共谱调度、载波聚合的功能进行组合，提出了GL动态频谱方案，通过实施该方案，原本需要34.8 MHz（20 MHz和10 MHz的LTE载波聚合以及4.6 MHz的GSM网络）频谱资源才能达到的网络效果，仅需30 MHz即可实现，网络性能测试结果表明，性能基本不受影响，LTE的峰值速率提升45%。 【期刊名称】移动通信 【年(卷),期】2017(041)021 【总页数】6
【关键词】【关键词】 频谱重耕 GL带宽间隔最小化 GL协同共谱调度 载波聚合 GL网络动态频谱
1 引言
随着4G终端的普及，以及面对互联网和个人客户业务（to internet & to customer，简称2I2C）的快速发展，4G网络数据业务流量成倍增长。与此同时，GSM业务逐渐萎缩，全网的话务量、流量呈急速下降趋势。对于中国联通来说，由于FDD的频谱资源有限，GL频谱重耕或将是未来趋势。但国内现网中的实际情况显示，目前仍存在有相当比例的纯GSM终端，消费水平及其它一些因素决定这部分终端还会在相当长一段时间内驻留在GSM网络，这样就提出了在GL频谱重耕过程中，在提升LTE用户体验的同时，仍需保障GSM终端客户的话务功能及用户体验的要求，需在兼顾两者的基础上有效地提升频
谱效率。为了解决以上问题，以提升频谱效率及用户体验为主线，立足中国联通的网络现状和未来业务的发展需求，通过大量技术研究和现网测试验证，提供GL频谱重耕过程中，提升频谱利用率，改善LTE用户体验的同时保证GSM网络质量的解决方案。
2 GL动态频谱的技术原理
2.1 GL带宽间隔最小化
LTE标准定义的载波带宽比其实际可用的资源块占用带宽要大，和其他网络一样，LTE系统考虑了一定的保护带宽。以LTE 20 MHz系统为例，可用带宽计算得出：100×15 kHz×12=18 MHz，左右各有大约1 MHz属于保护带宽，共计2 MHz。并且在现实组网中，LTE与GSM网络还有200 kHz的保护间隔。因此，通过提高滤波器性能来减少GSM和LTE之间的保护间隔，甚至GSM占用LTE标准带宽内保护带的部分频率资源，将有助于LTE频谱利用率的提升。 中兴多模基站通过提升GSM和LTE的收发滤波器的性能，可以将GSM和LTE间保护频率间隔最小化，使得GSM和LTE共站时可以同时占用部分相同频率资源，从而大大提升GL频谱重耕后的频谱效率。具体的频率间隔如表1所示： 通过利用GL带宽间隔最小化（MGB, Minimum Gap Bandwidth）技术，可以在同频双模组网时最大限度地节约频率资源，提升频谱效率。可以实现从200 kHz的保护间隔到零保护间隔和负间隔，对设备性能没有影响。 2.2 GL协同共谱调度
传统的GSM/LTE共组网中，在GSM语音业务空闲时段，LTE无法使用处于闲置状态的频谱资源，造成资源浪费。通过GL协同共谱调度（CSS, Cooperation Sharing Schedule）技术，GSM/LTE可动态地共享部分频谱资
源，其中GSM以200 k（一个载频）为粒度进行共享，LTE则以资源块组（RBG, Resource Block Group）为粒度进行动态扩展或缩减。GL协同共谱调度技术考虑了将GSM部分频点配置在LTE配置的载波发射带宽内，与LTE的资源块交叠，系统根据实际的使用需要，在一定区域范围内只允许一种制式使用。这种技术使频率资源的调度粒度更小，调度更加灵活。
在GSM带宽范围内挑选2 MHz带宽（10个频点）放在LTE 20 MHz带宽范围内用做动态频点，则节省出的这2 MHz带宽分给原3 MHz LTE小区，将其配置为5 MHz小区，如图1所示： 2.3 跨制式的频谱资源调度
在GL协同共谱调度中，需要对GSM和LTE的话务量趋势进行分析并协调GL之间的频谱使用，因此考虑在系统架构上采用跨制式的协同调度模块。基于协同调度模块的工作模式，与GSM的BSC和LTE的eNodeB之间的接口方案，把信令消息及网管性能都传送到协同调度模块，由协同调度模块根据GSM和LTE网络当前话务的使用状况，决定是否进行跨制式的频谱调度，并按调度的结果通知GSM和LTE网络进行频率资源的调度。目前，GL协同共谱调度只支持同一个频段的调度，还不支持不同频段的调度。 2.4 载波聚合
3GPP在Release 10 (TR 36.913)阶段引入载波聚合技术，载波聚合是将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽，该技术可大幅提升整网资源利用率，改善用户峰值速率体验，同时还可以提高离散频谱的利用率。
载波聚合是LTE-A的一个关键技术，具备在频段内及跨频段整合无线信道的基本特性，用以提升用户的数据传输速率，从而达到成倍提升用户峰值速率的目
LTE和GSM网络动态频谱的研究和应用
