移动互联网正加速渗透到人们生活中的方方面面，社交网络已成为个人必备的沟通工具。这些变化，对移动通信网络提出了新的挑战。从最初的文字、图片发展到视频上传，网络的上行流量大幅度增加。对于大型聚会、演唱会等一些特定场景，部分时段公众用户对上行速率突发需求甚至超过下行。在政企用户中，视频监控、远程医疗、即拍即传等业务也逐步成熟，各类需求对网络上行带宽的要求也越来越高。4G时代，上行体验已成为保障用户体验的关键一环。
TDD的短板是上行子帧较少，TD-LTE现网一个无线帧只有2个上行子帧，导致TDD的上行容量易于受限，理论峰值速率仅10Mbps。为了缓解上行容量受限的问题，华为提出了上行载波聚合(UL CA)、上行64QAM调制技术、上行虚拟MIMO(VMIMO)、上行数据压缩(UDC)等一系列增强TD-LTE上行容量的解决方案。目前已完成外场试点测试，支持上行载波聚合、上行64QAM、上行数据压缩的芯片即将面世，2016年即可大规模商用。上行VMIMO技术兼容现有4G手机，今年即可在现网中开启该技术。
UL CA原理在部署多载波的区域，运营商可以打开UL CA以提升UE的上行吞吐量。UL CA用户通过在2个载波上并发或者选择一个载波发射来提升UE的上传速率。如图1所示。
图1 UL CA示意图
当UE的上行功率不足，不能保证在2载波上同时发射时，会由2载波回退为1载波;反之，当UE的上行功率余量充足，可以在2载波上同时发射数据以提升UE上下吞吐量时，即可进入2载波并发状态;在1载波时，会根据各个载波上的可用RB资源和UE的频谱效率选择较优的载波发射。
UL CA的使用场景和增益
单用户上行峰值速率提升100%，拉网增益提升70%~90%。
在部署2CC的区域，开启UL CA后，能够更加充分的利用载波资源：当某个载波上可用资源较少，而另外一个载波上的可用资源较多时，可以充分利用空余资源提升用户的感受;另外，UL CA可天然具有负载均衡的效果，避免了触发UE切换进行负载均衡，提升了用户的感受。
UL CA的测试结果
2015年11月中移集团联合华为在天津现网对上行载波聚合特性进行商用可行性的验证。
1.基于华为现网商用版本和高通商用终端版本的外场测试结果，证明上行CA特性当前已具备端到端商用能力。上行CA开启后对现网其它特性(如小区合并)无影响。
2.特性在现网商用性能满足预期：单用户定点上行速率达到CA 20Mbps以上(调制方式使用16QAM)，CA较非CA峰值增益提升100%;拉网增益提升70%~90%。从实测数据来看，在RSRP大于-103dB以上，上行CA即会有增益。基于本次外场测试实测数据，RSRP大于-103dB的比例为95%。
UL 64QAM原理
目前TD-LTE下行已经启用64QAM调制方式。受终端能力限制，之前上行不支持64QAM调制方式。64QAM一个符号代表6bit，而16QAM每个符号代表4bit，64QAM可以在同样的频谱资源上，提升频谱效率50%。如图2所示。
UL 64QAM的使用场景和增益
上行64QAM可以在小区近点、中点满足信号强度以及SINR值要求的区域开启。
单用户上行峰值速率提升50%。
UL 64QAM的测试结果
2015年11月中移集团联合华为在天津现网对上行载波聚合特性进行商用可行性的验证。
1. 基于华为现网商用版本和高通商用终端版本的外场测试结果，证明上行64QAM特性当前已具备端到端商用能力。
2. 通过测试，验证特性在现网商用性能满足预期：峰值提升50%，均值提升30%。
3. 上行64QAM开启后，对于现网其他特性(上行MU VMIMO、上行CA、小区合并、高铁特性)没有影响，终端兼容性良好。
UL VMIMO原理
TD-LTE的上行传输可采用基于空分复用的虚拟MIMO，即多个用户可以占用相同的上行RB资源发送数据。MU-MIMO特性对UE是透明的，即UE不知道有另外一个UE与自己配对，对UE支持的协议版本无要求。
当多用户虚拟MIMO特性开启时，eNodeB的调度器通过最佳配对策略灵活地调度各个UE，并尽可能选择最适合的UE进行配对传输。例如，选择信道近似正交或能够为系统带来最大增益的UE。一般情况下，信道质量越好的用户配对效果越好。虚拟MIMO配对的目的是提高系统容量，反映在频谱效率上，就是配对后的频谱效率相比配对前的频谱效率得到提高。
华为还支持4流VMIMO，增加了配对层数，最大允许4个用户配对，复用上行相同的时频资源，进一步提升频谱效率。如图3所示。
上行V-MIMO使用场景和增益
上行MU-MIMO适用于上行PRB利用率较高的场景，因为第一层用户需要调度完成后，若有剩余用户才会进行配对。
双流VMIMO相比关闭增益40%，四流VMIMO比双流VMIMO进一步提升8%~20%。
UL VMIMO的测试结果
2015年江苏移动联合华为在扬州商用网络上测试2流VMIMO，定点测得小区平均吞吐量增益最大可达92.6%，拉网测得小区平均吞吐量增益可达42.4%.
在实验室测得4流VMIMO相比关闭最大增益达286%。
上行压缩原理
压缩目标瞄准上行报文中重复较多的信息，压缩效率与内容强相关。在UE和RAN侧维护一个相同大小的内存，根据算法保证内存中的内容一致。如果UE和RAN侧都有相同的信息，UE在空口上发送索引，替代发送的数据;RAN接收后恢复数据。
上行数据压缩使用场景和增益上行数据压缩适用于上行PRB利用率较高的场景。
对不同类型的业务，压缩增益不同。按照典型的话务模型统计，小区上行平均增益在50%左右。
上行数据压缩的测试结果
2015年5月浙江移动联合华为在杭州现网对上行数据压缩特性进行商用可行性的验证。测试结果显示该技术对各种上行业务压缩增益如图4所示。
图4 不同业务上行压缩增益
整体上看，本次测试结果符合预期，对绝大多数业务尤其文字和高压缩率的文件传输业务有较大的增益，对用户常用的app、网页浏览业务有一定的增益。通过本次测试验证了上行压缩技术对提高应用层吞吐量，改善TD-LTE上行资源受限，提升用户体验有较大的帮助。
案例1
2015年3月，浙江移动联合华为在杭州成功完成全球最快TD-LTE上行外场测试验证，首次在4G商用网络中创新性使用2载波聚合、高阶调制、多天线增强等系列化上行增强技术。测试结果表明，通过系列化上行增强技术的应用，TD-LTE 上行单用户峰值速率达到开启前的3倍，在25 Mbps以上;路测平均速率达开启前的2.8倍，在18 Mbps以上;应用多天线增强技术，小区平均吞吐量进一步提升逾39%。本次商用网络验证的成功，证明了上述上行增强技术可以有效提升TD-LTE网络竞争力，该验证为后续全城大规模部署奠定了坚实基础。上行增强技术的规模部署，有助于确保浙江移动4G网络同城领先，进一步夯实了中国移动创新引领4G发展的标竿地位。
案例2
2015年7月，在华为和高通的支持下，浙江移动在杭州TD-LTE 商用网络上率先验证TD-LTE技术演进(4.5G)解决方案之一的上行数据压缩(Uplink Data Compression，简称UDC)。结果显示，该技术可以使运营商能够更加充分地利用TD-LTE上行资源，大大增加上行业务用户数，并对微信、网页浏览、观看视频等业务的压缩效率显著，手机用户的上网速度明显提升。
由华为率先提出TD-LTE技术演进解决方案是4.5G的关键技术，通过一系列基于TD-LTE的创新技术Massive MIMO、3D Beamforming、D-MIMO、256QAM、UDC等，使无线宽带进入xGbps时代。其中UDC是一种提高TD-LTE上行空口效率的技术，通过终端侧的LTE模块可根据不同的场景和应用数据在LTE底层智能地压缩上行数据，可有效降低空口数据流量的传输以及终端产生的相关干扰。验证显示，通过上行压缩可获得显著的上行压缩增益，上行系统容量能够提升50%，并提升无线传输的可靠性。该技术可以广泛地应用于各类场景、以及各类应用，并完全兼容手机各类浏览器，大大提升移动4G用户的业务体验。同时，该技术部署方便，运营商无需升级硬件，仅升级基站软件后即可支持。此外，该技术的应用不依赖手机操作系统，不影响手机上层的APP应用，不影响运营商计费，产品化难度很低，通过创新空口算法减少了上行资源消耗，在用户较多的时候更能有效地增加系统容量，对4G网络的性能有相当大的改善。
