TD―LTE系统中下行CoMP技术研究及其验证

根据TD-LTE移动通信系统原理和实际外场测试的结果，提出提升该系统边缘用户感知的必要性。进一步根据R10/R11协议定义的基于BBU池的协作多点（CoMP）技术，探讨其在分布式BBU部署场景下应用于下行链路并作用于现有R8/R9终端的必要性及其方法。通过仿真和实际的外场验证表明，分布式BBU部署下，采用传输互联达成协作的技术能够有效提升边缘用户的吞吐量，从而提升用户感知。

Based on the principle and the field test results of TD-LTE mobile system， it is very necessary to improve the perception of edge users. According to the coordinated multi-point （CoMP） defined in R10/R11 protocol based on BBU pool， it is still necessary to find a way to apply CoMP to the downlink and the current R8/R9 terminal in scenario with distributed BBU. The method to make cells cooperate with each other through transmission is proposed， simulated， realized and tested. According to the simulation results and test results in scenario with distributed BBU， the proposed method can effectively increase the throughput of edge users so that it can improve the user perception.

TD-LTE CoMP distributed BBU user perception

1 引言

移动通信系统采用贝尔实验室提出的蜂窝网络结构（见图1），这一结构能够很好地实现区域乃至全球范围内的网络覆盖，但蜂窝是存在天然边界的，而在小区边界处也必然存在小区间的干扰，为此，GSM移动通信系统通过异频组网的方式予以规避，而3G移动通信系统则通过CDMA的扩频通信技术增强小区边缘用户的抗干扰能力，并通过软切换或多小区联合检测技术进一步增强抗干扰能力，最终确保网络中不同位置的用户均能够获得良好的用户感知。

TD-LTE系统是宽带的移动通信系统，在20M带宽同频组网的条件下，其下行峰值速率大于100M，而在关注峰值速率的同时，也需要关注小区边缘用户的实际体验及其落差。随着智能手机得到越来越广泛的应用，用户使用智能手机上网、炒股、聊天等应用频次越来越大，要达到较好的用户感知需要网络下行速率达到2M甚至5M以上。在TD-LTE移动通信系统没有异频组网条件且不具备类似CDMA抗干扰技术的条件下，要实现上述目标必然要面临极大的挑战。国内某运营商在2012年TD-LTE技术试验过程中的实际结果表明，邻区空载条件下仍有10%的测试点无法达到4M以上的速率，而随着网络负荷的增加导致干扰水平的持续增长，用户感知将面临更大的挑战。

2 下行CoMP技术研究

因小区间干扰而导致用户感知下降的问题在TD-LTE的标准化过程中也逐步引起重视，尤其是在3GPP R10/R11标准中逐步对CoMP（Coordinated Multi-Point，协作多点）技术进行了标准化，在下行CoMP技术中包含JT（Joint Transmission，联合发送）和CS（Coordinated Scheduling，协作调度）等技术。

JT是物理下行共享信道中传输的数据信息在多个传输节点间的协作发送，多个传输点同时向一个终端服务，相同的信息经过不同的信道在接收端进行合并，在避免两个小区间相互干扰的同时还有效利用了不同信道提供的分集增益，从而提高信号的接收质量和性能，最终体现在用户感知的提升上。由于涉及到信道估计的问题，JT需要采用基于专用解调参考符号的传输模式，如TM9或者TM10。其原理如图2所示。

尽管集中式部署的BBU在试点中，但目前实际网络中绝大多数是BBU分布式部署，即在站点下存在着独立的BBU为同站的三扇区服务，如果仅考虑BBU池内的CoMP就无法顾及比站内边缘区域更大的站间边缘区域。另一方面，3GPP定义的包括JT在内的CoMP功能着眼于R10/R11的终端，而实际网络中只有R8/R9终端，并且R8/R9终端会长期存在，这些用户的用户感知也在需要考虑的范围。

考虑到上述问题，首先要解决的是基于传输网实现站间协作的机制，即通过传输编码前的原始信息bits降低JT对于传输带宽的额外要求，使得站间的额外传输带宽在15M以内。此外，通过基于TM7/TM8实施JT，使得R8/R9终端也可应用JT。另一方面，通过对JT算法的简化方案CS拓展了CoMP技术的可适用场景，其基本思路是仅用户对应的服务小区有用户的数据，但用户的调度由协作集中的小区共同决定的，即邻区可以对本区边缘用户占用的子载波资源不调度，从而降低干扰，达到提升边缘用户感知的目标。CS技术仅需站间5M带宽即可应用，且可基于常规的TM2/TM3等传输模式。其原理如图3所示：

通过拉网测试可以得到如下结果：

（1）无论是JT、CS还是JT&CS自适应，对于小区边缘用户吞吐量的增益都比较明显；

（2）采用了站内和站间的JT&CS技术，吞吐量小于2M的概率由8%下降到了1%以内，吞吐量小于4M的概率由20%下降到了8%；

（3）采用了站内和站间的JT&CS技术，最差10%用户的吞吐量改善100%；

（4）JT相对于CS，对于低流量用户的吞吐量增益明显，这是因为JT含数据合并的增益；

（5）JT&CS自适应能够取得较好的效果，并能够自适应传输的情况。

3.3 测试结论

通过定点测试和拉网测试表明：

（1）PTN传输网络满足实现跨站点JT和CS的传输时延及带宽需求；

（2）无论是JT还是CS，都能够明显改善边缘用户的流量，其效果将由CoMP前后信噪比的对比来决定；

（3）JT&CS自适应能够自适应传输条件，从而取得最优的效果。

4 结束语

TD-LTE移动通信系统在商用的初期，用户感知将在很大程度上决定该系统在市场上的商用地位。而已经进行的一些测试表明，边缘用户的吞吐量存在着改进的必要。结合现有的分布式BBU部署场景，本文实践了兼容R8/R9终端的有关技术，并通过跨传输的小区间协作有效提升边缘用户吞吐量，改善用户体验。通过测试表明，下行CoMP在信噪比较低的场景增益明显，适用于室内外弱场和邻区干扰较强的场合。

参考文献：

[1] 3GPP TR 36.819 V11.1.0. Coordinated Multi-Point Operation for LTE Physical Layer Aspects[S]. 2011.

[2] 张博. TD-LTE系统干扰分析及解决方案[J]. 电信技术， 2013（7）： 54-57.

[3] 王文萍. 用户感知评估体系的建立与应用探究[J]. 通信世界， 2013（15）： 23-24.

[4] 赵建军. 移动互联网用户感知的量化研究与实践[J]. 电信技术， 2013（8）： 12-19.

[5] 王启星，何丽峰，郑毅，等. LTE网络上行CoMP方案研究与外场试验[J]. 电信科学， 2013（5）： 51-56.