LTE宏微协同组网频率应用策略探讨

孙宜军 山笑磊 李广平 马哲锐

【摘要】 LTE宏微协同组网可用于解决局部区域弱覆盖和提升网络容量，不同的频率应用策略对网络性能的影响不同。文章首先分析了同频和异频组网方式的利弊，然后对不同场景同频和异频组网的性能进行了仿真和测试对比分析，最后给出了宏微协同组网的频率使用建议，对当前的LTE网络建设具有一定的参考意义。

【关键词】 LTE 宏微协同 同频组网 异频组网Study on Frequency Using Strategy of LTE Macro-micro Co-networking

Sun Yijun Shan Xiaolei Li Guangping Ma Zherui

China International Telecommunication Construction Group Design Institute Co. Ltd， The Fourth Branch

[Abstract] LTE macro-micro co-networking can help to improve the coverage in small local areas and increase the network capacity， however different frequency using strategies will result in different network performance. Firstly the pros and cons of macro-micro co-networking with the same frequency and different frequencies are analyzed respectively. Then the simulation and test results of both are introduced and compared. Finally some suggestions are given on frequency using strategy of macro-macro co-networking. The conclusions have some reference value tothe current LTE network construction.

[Key words] LTE； Macro-micro Co-networking； Networking with the same frequency； Networking with different frequencies

一、概述

LTE（Long Term Evolution，长期演进）技术能够根据业务需要支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等不同载波带宽配置，并且能够支持全球主流2G/3G频段和新增频段，在数据传输过程中，不同的载波带宽对应不同的传输资源块个数和峰值速率。在LTE系统中，其网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。LTE系统网络架构下，不同运营商能够根据自身所拥有的频谱资源进行合理地频谱规划，从而尽可能提升通信网络的整体性能和容量。随着LTE用户及其对数据速率需求的日益增长，传统的基于宏蜂窝覆盖的组网方式已经无法提供令用户满意的网络服务质量，从而严重影响了通信用户对高速数据业务的体验。

宏微协同组网，即在传统的宏蜂窝小区基础上引入低功率基站，简称微基站，补充覆盖和吸收热点地区话务，运营商利用这种宏微协同组网方式能够以更低廉成本为更多的通信用户提供高速数据业务。宏微协同组网根据通信频段的不同可分为同频组网和异频组网两种，而具体场景下的组网方式则需要根据不同运营商所拥有的频谱资源，通信网络的负荷等综合因素决定。本文将对同频和异频组网的利弊进行分析，并结合不同场景和不同组网策略下的测试数据，给出宏微协同组网时的频率使用建议。

二、宏微同频和异频组网利弊分析

采用宏微协同组网，可以解决局部范围内的弱覆盖和盲覆盖，或者提高数据热点地区的网络容量。LTE宏蜂窝网络一般采用同频组网，通过网规网优等手段，可以最大限度的减小不同宏小区间的重叠覆盖区域，再通过相应的技术手段，如ICIC（Inter-cell Interference Coordination，小区间干扰协调）技术等，将宏小区之间的同频干扰降低至用户可接受的水平。而与单一宏基站组网方式不同，加入微基站后，有些微基站可能完全位于宏基站覆盖范围内，比如在某些数据热点区域部署的微基站，如果微基站采用与宏基站同频的方式进行组网，该微基站将会受到来自宏基站较强的干扰；如果不采用一些技术手段来降低干扰，将严重影响网络的速率和用户体验，而如果采用异频组网，就不会存在宏微基站间的同频干扰问题，但此时数据传输必须要有充足的频谱资源。

如图1所示，宏基站和微基站采用同频方式组网，频谱利用率更高，通过宏微协同可以达到较高的性能和效果，但是存在同频干扰问题，微基站的部署位置和覆盖范围受限，当微基站和宏基站部署在同一区域，两者覆盖区域重叠时，微基站需要具有较强的抗干扰功能。

当宏基站和微基站采用异频方式进行组网时，微基站与宏基站间则不会存在同频干扰的问题，此时微基站的部署位置不受限制，可以明显的改善覆盖和提高速率，但是需要额外的频谱资源，异频组网方式下，系统频谱效率较低，而且存在较多的异频测量和频率切换，从而导致终端耗电量增加。

三、分场景宏微同频和异频组网性能分析

为了获取宏微同频和异频组网对网络性能的提升情况，我们以河南电信洛阳分公司LTE FDD网络为基础进行分析。

河南电信LTE FDD网络现有1.8GHz（1765-1780MHz/1860-1875MHz）和2.1GHz（1920-1935MHz/2110-2125MHz）两个15MHz频段。目前室外宏基站采用1.8GHz组网，室分采用2.1GHz组网。微基站除了在一些区域有试点外，尚未进行规模建设。我们根据拟建微基站附近宏基站信号的强弱，选取了几个代表性区域进行仿真分析和测试验证。

3.1室外弱覆盖区域

洛阳市某多层小区，如下图所示，距离周围宏基站约600米，覆盖较差，对该区域进行仿真，结果如图2所示：

当微基站开启前，覆盖区域内宏站的平均RSRP信号强度为-110dBm，其平均SINR 为-6dB，小区平均下行速率不足1Mbps，在同频组网方式下，开启微基站，覆盖区域内平均RSRP信号强度提升为10dB，平均SINR提升为6dB，小区平均下行速率约为10 Mbps；在异频组网方式下，开启微基站，覆盖区域内平均RSRP信号强度相比宏站覆盖提升为17dB，平均SINR提升17dB，平均下行速率提高至15 Mbps。

由此可知，当处于室外弱覆盖区域时，微站与宏站同频组网和异频组网均可以提升LTE网络性能。相比同频组网，异频组网对通信网络性能改善更好，该组网方式下吞吐量提升约50%。

3.2室外信号较好区域

洛阳市某道路，周围是多层小区，如下图所示，距离周围宏基站约为500米，对该区域进行仿真，结果如图3所示：

当微基站开启前，覆盖区域内宏站的平均RSRP信号强度为-110dBm，平均SINR 为-6dB，平均下行速率不足5Mbps；在同频组网方式下，开启微基站，覆盖区域内平均RSRP信号强度提升为13dB，平均SINR提升7dB，平均下行速率约为15Mbps；在异频组网方式下，开启微基站，平均SINR提升为18dB，提升效果明显，平均下行速率可达45 Mbps。

由此可知，当处于室外信号较好的区域时，微站与宏站同频组网或异频组网均能够提升LTE网络性能。同频组网和异频组网相比较，两种组网方式下RSRP信号强度差异不大；但SINR改善效果明显，下行RLC层吞吐量提升30Mbps。

3.3室外信号非常好区域

洛阳市某商业步行街区域，人流密集，楼层平均为20层左右，离周围基站约为200米，覆盖非常好，对该区域进行仿真，结果如图4所示：

当微基站开启前，覆盖区域内宏站的平均RSRP信号强度为-85dBm，平均SINR 为5dB，下行RLC层吞吐量约为16Mbps；在同频组网方式下，开启微基站，覆盖区域内平均RSRP信号强度、平均SINR及下行速率均无明显改善；在异频组网方式下，开启微基站，覆盖区域内平均RSRP为-82dBm，平均SINR 为7dB，下行速率提升至37Mbps。

由此可知，当处于室外信号非常好的区域时，微站与宏站同频组网提升LTE网络性能效果不佳，RSRP、SINR、下行RLC层吞吐量改善均不明显。微站与宏站异频组网时，下行RLC层吞吐量可以明显改善。

3.4同频和异频组网测试验证

为了对仿真性能进行验证，我们选取丽景门西大街场景进行了现场测试，改区域为洛阳古城步行街，被周围住宅小区遮挡，宏基站覆盖信号较弱，平均RSRP为-113dbm，平均SINR为-1db。部署微基站后进行测试发现，同频和异频组网均提升了网络性能，但异频组网提升效果更佳明显，如图5所示。

四、宏微協同组网频率应用建议

基于上述不同场景同频组网与异频组网的性能分析，在LTE网络建设初期频谱资源充裕的情况下，给出以下建议：

1）对于宏站弱覆盖区域，同频组网或异频组网方案均能有效改善覆盖和提高下载速率，建议优先选择同频组网方案，减少异频切换的同时，利于今后载波聚合等新技术的引进；

2）对于宏站覆盖较好的区域，同频和异频组网均可，但异频组网对网络改善效果更加明显；

3）对于宏站信号非常好的热点区域，因容量不足需用微基站吸收话务时，建议采用异频组网，减少同频干扰。

在网络建设中后期，随着用户的增加和业务量增长，运营商将充分利用已有的频谱资源，利用载波聚合等新技术，提高网络峰值速率和系统容量，此时，在一些宏站信号较好或者非常好的区域，也不得不采用宏微同频组网，这时可通过设备升级，引入eICIC（Enhanced Inter-cell Interference Coordination，增强的小区间干扰协调）等新的技术，从而能够减小宏微小区之间的同频干扰，使得系统网络在有限频谱资源下能够达到最优性能。

五、结束语

本文根据微基站部署区域的宏站覆盖情况，分场景分析了宏微同频组网和异频组网的网络性能，给出了相应的组网建议。在进行宏微协同组网建设时，应该首先对拟建微站区域的宏站信号强度进行评估，根据不同的场景和可用的频谱资源，选择不同的频率应用策略，达到既保证网络性能又兼顾网络建设投资的最优效果。

参 考 文 献

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