LTE-A中的 CoMP技术应用方案

秘俊杰，艾秀青，陈新，高明皓

（中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄 050021）

LTE-A中的 CoMP技术应用方案

秘俊杰，艾秀青，陈新，高明皓

（中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄 050021）

LTE-A中的CoMP技术能够有效抑制小区间干扰。本文根据CoMP技术特点，分析了其应用场景和网络架构，提出了CoMP技术应用方案，并进行了测试验证。最后，探讨了CoMP技术应用存在的问题并给出组网建议。

CoMP；小区间干扰；小区边缘；应用方案

TD-LTE实际组网中，为了获得更高的频谱效率，一般采用同频组网，导致位于小区边缘的用户将接收到来自相邻小区的同频干扰，严重限制了边缘用户的吞吐量和服务质量。然而随着网络覆盖和容量需求日益增强，站址越来越密集，网络结构越来越复杂，同频干扰问题变得更加复杂。LTE-A中增加了协作多点传输（CoMP）技术，通过利用多小区间时频域、空域、功率域资源，在不损失平均吞吐量的同时规避同频干扰，保证小区用户，特别是小区边缘用户的感知，进而提升系统的整体性能。

CoMP技术从产生到部署到商用网络中已经有一段时间，为了更好研究和应用CoMP技术，本文从技术原理层面分析了CoMP技术的应用场景和网络架构，提出了CoMP技术应用方案，以高校作为典型场景进行应用方案的测试验证。最后，探讨了应用中存在和面临的问题，并给出了组网建议。

1 CoMP技术分析

从无线链路方向上，CoMP技术分为下行CoMP和上行CoMP。从应用架构类型上，CoMP可以分为同构网络架构和异构网络结构。

1.1 CoMP技术应用场景分析

密集组网条件下，下行CoMP在PDSCH信道下行同频干扰较强的组网场景下，可以采用多个小区联合发送（JT）、多个小区波束协调（CBF）、多个小区选择发送（DCS）等方式，灵活使用多个小区的时频资源、空间资源、功率控制等方式，增加有用信号功率和减轻小区间干扰角度，在不降低小区平均吞吐量的情况下，提升小区边缘覆盖和边缘用户的下行吞吐量，提升网络切换成功率以及减少因切换造成的吞吐量下降。如表1所示，给出了下行CoMP技术应用场景。

表1 CoMP技术应用场景

图1 CoMP技术应用网络架构示意图

上行CoMP采用了多点联合接收方案，在小区边缘，利用相邻小区的天线对某一个用户的发送信号进行联合接收，获得多天线的信号合并增益或干扰抑制增益。通过提高MCS、降低上行初传失败的TB数进而有效提升站内小区上行平均吞吐率和小区边缘用户上行平均吞吐率，边缘用户上行平均吞吐率的提升意味着网络上行覆盖性能更佳。

1.2 应用网络架构分析

同构网络架构分为基站内小区之间的协作和基站间不同小区之间的协作两种类型。对于相同基站下不同小区间的协作的场景，不同的扇区属于同一个基站，数据和解调信息通过同一个基站进行交换，不需要回程连接，所以定时和同步信号相对容易控制，且效率较高，能够改善小区边缘用户吞吐量和增加系统吞吐量。对于基站间不同小区间协作的场景，小区之间通过X2接口传递信息。此时，用户可以通过不同的小区进行覆盖，将具有更高的系统吞吐量。

异构网络架构是指宏基站小区和低功率站点之间的协作。通常由基带单元（BBU）和多个远端无线单元（RRH）组成，BBU可以同时管理聚集在同一地点的不同无线站点，从而降低站点成本和缓解站点维护。此种网路结构有利于降低协作信息传递时延，改善CoMP协作效率并提高了系统容量。如图1所示， CoMP技术应用网络架构示意图。

2 CoMP技术应用方案

CoMP技术能够提升小区边缘SINR和覆盖率，作为一项新技术，CoMP技术在应用中面临一些挑战，需要良好应用方案，才能有效应用到LTE-A网络中，发挥性能优势。

考虑到CoMP技术的特点，在同频干扰较大的区域，如密集城区和一般城区，考虑应用CoMP技术。在郊区和农村等基站间距较大的场景下，不建议应用CoMP技术。同时，需考虑在业务较大的场景下，需降低信令开销的指导进行参数优化，以减少A3测量上报带来的信令处理开销的影响。

在选择CoMP集中控制节点时，优先选择业务负载较低、X2接口传输时延较小的基站。在选择小区集时，需确保小区集内小区用户受到的邻区干扰尽可能来自本小区集内的小区，受到的小区集间干扰尽可能最小。建议分析小区地理位置分布情况以及传输时延等参数，将地理位置靠近、各小区到集中控制节点的传输时延较小的小区规划在一个簇内。

2.1 基站内基带板内CoMP应用方案

对于8T8R基站，同基站内的3个同频小区组成簇。基于A3上报触发CoMP UE判断和协作小区选择JT、CBF、DCS技术方案。具体方案如图2所示，UE1为JT用户，UE2为CBF用户；而UE4为协作UE，为CBF用户进行波束避让；UE3为非CoMP用户。

图2 基站内基带板内CoMP应用方案

对于2T2R三扇区基站，由于JT和CBF技术都需要支持波束赋形，而2T2R无法支持波束赋形，所以此场景下只有DCS可以使用。但是DCS只在小区轻载场景下使用，否则会带来小区吞吐量的显著下降，所以2T2R场景不建议使用CoMP技术，可以采用ICIC等其它干扰抑制技术。

图3 基站内基带板间或基站间CoMP应用方案

2.2 基站内基带板间或基站间CoMP应用方案

基站间CoMP包含站间DCS和站间CBF两种CoMP方式，由于协作发生在不同站的各个小区之间，在集中控制节点与簇内各个小区交互协作信息对传输时延和传输带宽有较高要求。在轻载场景下站间DCS生效，在重载场景下站间DCS与站间CBF自由选择。如图3所示，基站内基带板间或基站间CoMP应用方案。

2.3 测试验证

选择某高校区域进行验证，校园内4G用户较多、业务发展迅速，话务量不断攀升。然而，在同频组网场景下，由于覆盖区内存在重叠覆盖较严重，采用调整方向角、下倾角等优化方法后，客观上仍会存在一定重叠覆盖，位于小区边缘的用户受到来自相邻小区的同频干扰。同时，由于校园内业务量较大且用户较集中，同频干扰问题将更为明显。考虑通过采用CoMP技术解决问题，通过提取校园内十几个站点主服务小区与相关邻小区RSRP、SINR以及现场测试，选取同频干扰相对较严重的区域，经过筛选其中4个站点进行方案验证。测试区域采用基站内CoMP应用方案，所有覆盖区域均开启上行和下行CoMP，测试结果如下。

开启UL CoMP后覆盖边缘的上传速率和SINR都有一定改善，上传速率从7.8 Mbit/s提升至8.2 Mbit/ s，SINR从 11.1 dB提 升 至15.7 dB；覆盖好点的上传速率等指标都无明显变化，符合CoMP技术特点。

开启站内DL CoMP后覆盖边缘的下载速率和SINR都有一定改善，下载速率从28.5 Mbit/s提升至32.3 Mbit/s，SINR从 12.3 dB提升至18 dB；覆盖好点的下载速率等指标都无明显变化，符合CoMP技术特点。

当第4天开启CoMP后，无线接通率、无线掉线率，切换成功率均有所提升，其中无线掉线率、切换成功率提升较明显，如图4所示。

3 CoMP技术应用

LTE-A系统采用的CoMP技术可以有效抑制蜂窝网干扰，目前已有相关外场性能测试的结果。下行采用CoMP技术，边缘用户吞吐率平均提升约13%，上行采用CoMP技术，小区边缘用户速率提升4%左右。目前，CoMP在应用过程可能面临一些问题，需要系统设计解决，以获得良好的网络性能。

图4 有无CoMP KPI指标对比

3.1 协作集（簇）间的干扰

CoMP技术通过多个小区协作的调度来控制降低干扰。协作小区集内的其它小区可以利用相同的无线资源块为不同UE服务，协作小区集内各小区发送信号需要根据对其它小区信号的干扰进行协调，尽可能地减少对其它小区UE的干扰。CoMP技术虽然能够良好的抑制小区间干扰，但CoMP应用中需定义服务小区、协作小区集以及测量小区集，将引入协作集间的干扰，这也是今后CoMP技术需要解决的问题。因此，制定合理的小区间协作准则，尽量避免小区协作集间的干扰显得尤为重要。

3.2 信息反馈

CoMP技术在提升系统性能同时，也增加了系统设计复杂度和开销，如需要信息反馈、信息交互等。对于LTE-A系统，基站所需要的信道信息需要通过终端反馈获得，并且基站间需要交互这些信道信息，将占用一定资源，造成上行资源的损失以及系统性能的降低。此外，共享信道状态等信息需及时的在各个协作小区间传递，时延过大可能限制CoMP技术的应用。因此，制定高效及时的反馈方案才能较好的发挥CoMP技术优势。

3.3 MIMO用户数应用

单用户和多用户MIMO均能有效改善边缘用户的性能，但是提升单用户边缘用户性能是以牺牲系统平均的频谱效率为代价，边缘用户性能提升越高，系统平均频谱效率将损失越大。多用户不仅能很好的提升边缘用户的性能，还能显著提升系统平均频谱效率，具有明显的优势。因此，CoMP技术应用时，需合理设置单用户和多用户应用场景，以便改善系统性能。

3.4 异构网络间协调

宏基站下的UE位于低功率的RRH周围，该UE就会接受到RRH的干扰。当RRH应用数量较多的场景，由于RRH覆盖范围内的UE一般得使用专用频谱，频谱利用率严重降低，小区吞吐量降低。因此，需制定合理RRH的功率和频率控制方案，以避免异构网络对UE的干扰。

4 结束语

CoMP技术作为LTE-A网络应用一项重要技术，可以抑制小区间干扰，提高无线频谱利用率，改善小区边缘吞吐量，并在一定程度上改善小区平均吞吐量，进一步扩大小区的覆盖范围，但在未来应用方面存在许多方面需要挖掘和改善。同时，需要指出，考虑到建设成本因素，在部署CoMP功能时，需要对方案小区进行一定筛选，达到“精准投资”的效果。本文通过介绍CoMP技术特点，分析了其应用中可能存在的问题，并提出了CoMP技术应用方案并进行了网络测试验证，希望为CoMP技术应用提供借鉴。

Research on the application of CoMP technology in LTE-A

BI Jun-jie, AI Xiu-qing, CHEN Xin, GAO Ming-hao
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Hebei Branch, Shijiazhuang 050021, China)

LTE-A CoMP technology can effectively improve inter cell interference. According to the characteristics of CoMP, this paper analyzes its application scenarios and network architecture, and puts forward the application of CoMP technology. Finally, it discusses the problems in the application of CoMP technology and gives suggestions for the network.

CoMP; inter-cell interference; cell edge; application program

TN929.5

A

1008-5599（2016）12-0078-04

2016-09-18