1.背景分析

LTE系统提供的无线带宽远远超过了2G、3G系统，基于业务需求与培养用户使用习惯的考虑，LTE网络规划需要在城区范围内达到连续覆盖，保证有用户业务需求区域的网络容量，重点覆盖2G、3G数据业务热点区域。通过一年多的网络建设与市场发展，23G数据业务热点区域往往也成为了LTE的业务热点，甚至出现了需要扩容的场景。以××市为例，校园4G基站占全网4G基站总数的6％，吸收了4G总流量的39％，这也造成了一批校园网4G高负荷、低感知小区。

研究发现，目前普遍采用的标准方案“F＋D分层优先级双层组网”并不适合LTE业务密热点区域的业务承载，经过测试对比，F＋D小区同优先级组网，并采用移动负荷分担MLB（Mobile Load Balance）及载波聚合CA（Carrier Aggregation）是最佳的方案。本次研究有两个目标：一是确立4G无线扩容的标准，二是找到扩容后最优的组网方案及配套的关键技术，以确保最优的网络质量和用户感知。

注：中国移动TD-LTE系统使用D、E、F三个频段，这里是指F和D两个频段的小区，一般指室外宏基站。

2.基于用户感知的扩容标准

当LTE小区接入用户过多时，必然会影响用户申请业务的成功率，研究用户感知的小区扩容标准非常必要。选取现网校园4G小区作为分析对象，提取月度中旬的一周7天统计数据，从以下几个方面对比了不同的因素与接通率间的关系。

（1）单载频用户数

如图6-9所示，若现网单载频用户数（RRC连接数）大于120，则接通率不稳定；若现网单载频用户数大于150，则接通率显著下降（低于90％）。注：小区开启“用户体验优先”配置。

图6-9 接通率与用户数对比（纵轴为接通率，横轴为用户数）

同时，统计接入用户数与接通率的关系（见表6-3），可以发现，当LTE小区接入用户超过120个以后，接通率急剧恶化。

表6-3 小区用户数与接通率对比表

（2）PRB利用率

统计热点区域LTE小区的上行、下行PRB利用率与各自的接入用户及相应的接通率指标，发现现网PRB利用率与接通率无明显关系。即使上行超过50％的利用率（现网最高值）、下行超过90％的利用率（现网最高值），接通率仍然正常，如图6-10所示。

图6-10 接通率与利用率对比（纵轴为接通率，横轴为利用率）

热点LTE小区PRB、接入用户、接通率指标统计与上行TOP小区的接通率统计见表6-4。

表6-4 上行TOP小区的接通率统计

下行TOP小区的接通率统计见表6-5。

表6-5 下行TOP小区的接通率统计

（3）单用户下载速率

下面分析单用户速率与PRB利用率及平均在线用户数的关系，如图6-11所示。

图6-11 下载速率与PRB利用率对比

注：单用户下行速率＝下行流量/所有用户数据传输的时间之和。下行3Mbit/s为用户感知速率门限（满足高清视频播放）。

由图6-11可知，随着平均用户数和PRB利用率的上升，单用户速率小于3Mbit/s的采样点显著增多。进一步量化可见，当平均用户数＞50且下行PRB利用率＞60％时，单用户速率小于3Mbit/s的采样点（即差点比例）明显增多。

（4）扩容标准

综合以上的分析，确定了LTE无线小区扩容的标准。

●按保证能够接入的标准：单小区同时接入用户数＞120。

●按保证上网流畅的标准：单小区同时接入用户数＞50且下行PRB利用率＞60％。

两个条件满足一个则需要增加小区容量供给能力。

3.扩容后的组网方案选择

（1）应对高负荷的备选方案

通过对接入用户、PRB利用率、接通率、下载速率等指标的分析，判决LTE小区容量是否充足，由于TD-LTE系统的载波为20MHz，而TDD频段比较分散，在扩容时需要考虑D频段、F频段的组合。各种方案的集合如图6-12所示。

图6-12 应对高负荷方案逻辑图(www.daowen.com)

方案①：收缩覆盖。收缩本小区覆盖范围，让附近的小区扩大覆盖范围进行分流。这是网络优化的最基本动作，当周边小区负荷都较高时，无法应用，不在此赘述。

方案②：小区分裂。对于室内微基站而言，几乎都能进行小区分裂。对于室外宏基站而言，小区分裂受限条件较多，需要周边还能开出新站，往往难以实施。

方案③：开启MU-MIMO。该方案可以提升小区上行容量50％左右，但不能提升下行容量，部分缓解资源不足。

方案④～⑧：其实都是开启多载波，进行扩容。对于F频段基站增加D频段载频，对于D频段基站开启D2载频，对于E频段基站开启E2载频。

对于同频段扩容：D频段基站开启D2载频，E频段基站开启E2载频，此后的性能优化，有方案⑦开启载波负荷均衡、方案⑧开启载波聚合，两种可选。

对于异频段扩容：有方案④F＋D分优先级双层组网、方案⑤⑥F＋D同优先级单层组网（类似同频段扩容的解决方案），3种可选。

首先，对于负荷均衡与载波聚合，建议同时开启。对于支持载波聚合的R10终端（如华为荣耀6、mate7），将获得超过200Mbit/s的峰值下载速率；对于不支持载波聚合的老版本终端，将获得负荷均衡的增益，如图6-13所示。

图6-13 载波负荷均衡开启前后对比

可以看到，开启前两个载波上业务分布不均匀，开启后两个载波上可以均分业务。目前，该方案已在现网多次大压力业务中运用过，并取得了良好的效果。

下面重点讨论：异频段组网时，究竟是采用“F＋D分优先级双层组网”，还是采用“F＋D同优先级单层组网，同时开启载波负荷均衡＋载波聚合”更好？

（2）F＋D的组网方案分析

首先来看现在典型的LTE的单层网结构，如图6-14所示。

单层网薄覆盖的方式，蓝色的F频段区域与红色的D频段区域互不交叠，各自作为单层网的一部分。因此选择了让F、E、D共3个频段共用同一个优先级5的方案。

注：这里的单层网薄覆盖主要指D、F频段并不是重叠覆盖，而是平铺在一个平面。在234G混合组网模式下，总共有0～7级优先级，数字越大优先级越高。按照《重庆移动CS⁃FB＋234G互操作策略及参数配置指导书》的规定：2G系统优先级统一为0，3G系统优先级统一为3，4G系统优先级统一为5，并为后续优化预留空间（F频段保留5，后续D频段、E频段可升级为6、7，并为LTE FDD系统预留优先级4）。

如果在F频段业务负荷高区域，扩容D频段，将形成同覆盖区域双载波组网的形式，如图6-15所示。

图6-14 单载波单层网结构

图6-15 双载波双层网结构

此时，按当前普遍采用的标准方案是“F＋D分优先级双层组网”，再考虑室分E频段，则E频段为优先级7，D频段为优先级6，F频段为优先级5。同时参数配置如下。

重选：D频段小区重选优先级高于F频段，终端优先驻留D频段小区。涉及的关键重选参数ThreshXHigh和ThreshServLow设置原则见表6-6。

表6-6 普遍采用的重选参数方案

切换：F→D切换采用A2＋A4算法，D→F切换采用A2＋A5算法，见表6-7。参数设置原则与重选相同。

表6-7 普遍采用的切换参数方案

该方案的缺陷如下。

如果全网小区采用同一套参数门限，则将存在由于不同的D频段小区距离业务密集区域距离不同，因此在业务密集区域用户的接收电平不同，而从D频段选到F频段的电平门限相同，导致一些小区超忙，一些小区超闲，不能合理地分担业务。

如果全网小区分别采用不同的参数门限，则将会存在全网小区的参数设置进入相互制约的死循环，无法收敛，如图6-16所示。

图6-16 F＋D组网的一个简化场景

将D频段1小区和D频段2小区都设为优先级6，F频段小区设为优先级5。假设D频段1小区业务量过高，为了将业务赶出该小区，则将离开该小区的电平门限ThreshServLow设为-100dBm；为避免乒乓重选，则必须同时将F频段小区向高优先级小区重选的电平门限ThreshXHigh向上抬到-96dBm，而该参数同时影响F频段小区向D频段1小区和D频段2小区的重选；假设此时D频段2小区业务量较低，想更多地向其分流，则F频段小区向高优先级小区重选的电平门限ThreshXHigh又需下压到-104dBm。一个小区无法设置两个相互矛盾的参数，参数配置就此进入死循环。

这还是一个已经极度简化的环境，实际的网络环境往往比这复杂很多，在LTE的分层参数体系下，按小区进行个性化参数配置无法实现。

因此，在当前的技术成熟度情况下，最优的方案是，无论新增扩容载频是同频段，还是异频段，均保持现有的F、E、D同优先级的参数体系不变，仅开启配对小区的负荷均衡及载波聚合，即可实现业务均衡分流的目的。具体的配置规则如下：异频负载均衡用户数门限＝50，负载均衡用户数偏置＝5，用户数差值门限＝15。

注：当服务小区在线用户数超过（50＋5）时启动负载均衡，目标将服务小区和邻小区用户数差值控制在15％以内。

4.总结

针对LTE业务热点区域的用户感知问题，提出了扩容的标准，以及扩容后F＋D最佳的组网方案。LTE业务热点扩容标准：①按保证能够接入的标准：单小区同时接入用户数＞120；②按保证上网流畅的标准：单小区同时接入用户数＞50且下行PRB利用率＞60％。两个条件满足一个则需要增加小区容量供给能力。由之总结出的F＋D最佳组网方案不是目前普遍采用的分层组网结构，而是F＋D同层组网，同时开启负荷均衡以及载波聚合功能，这样才能实现业务负荷的最优分配。