頻帶聚合技術(shù)在LTE-Advanced系統中的應用

在現有無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò )中，頻譜效率不高，每個(gè)用戶(hù)所占帶寬有限，因此無(wú)法滿(mǎn)足高速數據業(yè)務(wù)的傳輸要求。隨著(zhù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的日趨飽和，運營(yíng)商需要考慮在未來(lái)無(wú)線(xiàn)寬帶移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中為用戶(hù)提供更為可靠的高速數據服務(wù)。類(lèi)似于高速分組接入(HSPA) 系統與時(shí)分同步碼分多址接入(TD-SCDMA)系統的關(guān)系，LTE-Advanced系統是LTE系統的平滑演進(jìn)。因此如何在小幅度修改LTE協(xié)議的前提下，既完全兼容LTE遺留的終端，又能增加LTE-Advanced終端占用的帶寬并提高其頻譜效率，成為設備商和運營(yíng)商所面臨的共同問(wèn)題。

　　3GPP RAN1 #53bis次會(huì )議在波蘭華沙通過(guò)了在LTE-Advanced系統中采用頻帶聚合(CA)技術(shù)的提案[1]。使用CA技術(shù)的用戶(hù)，可以根據自身能力同時(shí)接收一個(gè)或者多個(gè)頻率資源塊上的數據。其主要技術(shù)優(yōu)勢包括：

　　基站可以在大約100 MHz的帶寬內為一個(gè)終端傳輸數據，LTE-Advanced系統的下行峰值傳輸速率可以達到1 Gbit/s[2] 。

　　終端可以只采用一套射頻(RF)和快速傅里葉變換(FFT)設備，CA技術(shù)不會(huì )明顯增加終端的設備復雜度和成本。

　　通過(guò)合理的設計控制信道和導頻信道，減小保護帶寬，可以減少信令開(kāi)銷(xiāo)，提高系統的頻譜效率。

　　文章首先介紹了CA的基本原理和主流技術(shù)方案，然后給出了CA技術(shù)的研究現狀，最后對CA存在的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

　　1 頻帶聚合技術(shù)原理及主流技術(shù)方案

　　頻帶聚合技術(shù)合理復用了多個(gè)頻帶，使LTE-Advanced的用戶(hù)能夠同時(shí)接收帶寬超過(guò)20 MHz的數據?，F在一般認為[3-4]：

　　為了支持更高的數據峰值速率，頻帶聚合后的用戶(hù)帶寬應該超過(guò)20 MHz，每個(gè)載波段定義近似等于LTE release 8的最大傳輸帶寬。

　　為同一個(gè)用戶(hù)聚合在一起的不同載波段帶寬可以不同，但應有基本限制：不同載波段的帶寬相差不能太大(一般認為不能超過(guò)兩倍)，否則就失去了載波聚合的意義，并會(huì )增加大量的信令開(kāi)銷(xiāo)。例如，10 MHz和20 MHz的兩個(gè)載波段可以聚合，但是1.4 MHz和20 MHz的兩個(gè)載波段就不允許聚合。如將此類(lèi)限制直接寫(xiě)到RAN4的協(xié)議中，會(huì )對RAN1協(xié)議靈活性產(chǎn)生影響。

　　考慮到未來(lái)數據業(yè)務(wù)的傳輸特點(diǎn)，LTE release 8支持的非對稱(chēng)上下行帶寬在CA中也應該得到支持;上下行的載波段大小可以不同，聚合的載波段數目也可以不同。

　　在WRC07中提出的通用移動(dòng)通信系統(UMTS)中新增加的帶寬也應被考慮，例如：450~470，698~862，790~862，2 300~2 400，3 400~4 200和4 400~4 990 MHz頻帶。

　　由于不同用戶(hù)的能力等級不同，且有些用戶(hù)有射頻限制，并不支持離散載波聚合，所以連續頻帶聚合和離散頻帶聚合都應該在LTE-Advanced系統中被考慮。

　　在對小數據包的支持上，LTE-Advanced 使用頻帶聚合的用戶(hù)終端(UE)不應該比LTE release 8的UE低。因為在系統中會(huì )有很多很小的數據包，例如，傳輸控制協(xié)議(TCP)、ACKs和一些尋呼信令和隨機接入相應等信令。CA需要重新設計如何傳輸這樣的小數據包，減少不必要的控制信令開(kāi)銷(xiāo)。

　　使用CA技術(shù)的LTE-Advanced系統，需要完全兼容LTE系統遺留的UE。這就需要保留LTE release 8 規定的一些準則，例如，子載波帶寬為15 kHz，上行和下行的載波段中心位于100 kHz的整數倍位置。

　　1.1 連續頻帶聚合

　　在現有的第三代合作伙伴計劃(3GPP)會(huì )議上，綜合考慮終端執行能力和系統復雜度后，主要就連續頻帶聚合的提案進(jìn)行討論。如圖1所示，連續頻帶聚合是指聚合在一起為一個(gè)用戶(hù)服務(wù)的多個(gè)載波段在頻域上是連續的。

　　由于載波段頻譜連續，所以系統實(shí)現頻帶聚合較為容易，信令開(kāi)銷(xiāo)小，UE需要檢測的頻點(diǎn)也較少。相對于離散頻帶聚合，UE更容易使用一套RF和FFT設備完成多個(gè)頻帶數據的連續接收，節省終端的成本。針對最新的3GPP會(huì )議的討論結果，連續頻帶聚合的主流方案包括：

　　方案1：如圖2所示[3]，只有中間載波段的中心頻點(diǎn)為100 kHz的整數倍，其它載波段的中心頻點(diǎn)不在100 kHz的整數倍。每個(gè)載波段均是由100個(gè)資源塊共同組成，帶寬為18.015 MHz。LTE遺留的UE只能接入中間的載波段。

　　方案2：如圖3所示[3]，在載波段之間插入19個(gè)子載波(285 kHz)，以保證每個(gè)載波段的中心頻點(diǎn)都是100 kHz的整數倍，在頻帶聚合兩端的保護帶寬會(huì )相應減少。

上一頁(yè) 1 2 3 下一頁(yè)