頻帶聚合技術(shù)在LTE-Advanced系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者：時間：2010-12-30 來源：網(wǎng)絡(luò)

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在現(xiàn)有無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，頻譜效率不高，每個用戶所占帶寬有限，因此無法滿足高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸要求。隨著語音業(yè)務(wù)的日趨飽和，運營商需要考慮在未來無線寬帶移動網(wǎng)絡(luò)中為用戶提供更為可靠的高速數(shù)據(jù)服務(wù)。類似于高速分組接入(HSPA) 系統(tǒng)與時分同步碼分多址接入(TD-SCDMA)系統(tǒng)的關(guān)系，LTE-Advanced系統(tǒng)是LTE系統(tǒng)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(shè)備商和運營商所面臨的共同問題。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/156810.htm

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

　　基站可以在大約100 MHz的帶寬內(nèi)為一個終端傳輸數(shù)據(jù)，LTE-Advanced系統(tǒng)的下行峰值傳輸速率可以達(dá)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(shè)備，CA技術(shù)不會明顯增加終端的設(shè)備復(fù)雜度和成本。

　　通過合理的設(shè)計控制信道和導(dǎo)頻信道，減小保護(hù)帶寬，可以減少信令開銷，提高系統(tǒng)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(xiàn)狀，最后對CA存在的問題進(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(fù)用了多個頻帶，使LTE-Advanced的用戶能夠同時接收帶寬超過20 MHz的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在一般認(rèn)為[3-4]：

　　為了支持更高的數(shù)據(jù)峰值速率，頻帶聚合后的用戶帶寬應(yīng)該超過20 MHz，每個載波段定義近似等于LTE release 8的最大傳輸帶寬。

　　為同一個用戶聚合在一起的不同載波段帶寬可以不同，但應(yīng)有基本限制：不同載波段的帶寬相差不能太大(一般認(rèn)為不能超過兩倍)，否則就失去了載波聚合的意義，并會增加大量的信令開銷。例如，10 MHz和20 MHz的兩個載波段可以聚合，但是1.4 MHz和20 MHz的兩個載波段就不允許聚合。如將此類限制直接寫到RAN4的協(xié)議中，會對RAN1協(xié)議靈活性產(chǎn)生影響。

　　考慮到未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸特點，LTE release 8支持的非對稱上下行帶寬在CA中也應(yīng)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(shù)目也可以不同。

　　在WRC07中提出的通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)中新增加的帶寬也應(yīng)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。

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

　　在對小數(shù)據(jù)包的支持上，LTE-Advanced 使用頻帶聚合的用戶終端(UE)不應(yīng)該比LTE release 8的UE低。因為在系統(tǒng)中會有很多很小的數(shù)據(jù)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(yīng)等信令。CA需要重新設(shè)計如何傳輸這樣的小數(shù)據(jù)包，減少不必要的控制信令開銷。

　　使用CA技術(shù)的LTE-Advanced系統(tǒng)，需要完全兼容LTE系統(tǒng)遺留的UE。這就需要保留LTE release 8 規(guī)定的一些準(zhǔn)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(shù)倍位置。

　　1.1 連續(xù)頻帶聚合

　　在現(xiàn)有的第三代合作伙伴計劃(3GPP)會議上，綜合考慮終端執(zhí)行能力和系統(tǒng)復(fù)雜度后，主要就連續(xù)頻帶聚合的提案進(jìn)行討論。如圖1所示，連續(xù)頻帶聚合是指聚合在一起為一個用戶服務(wù)的多個載波段在頻域上是連續(xù)的。

　　由于載波段頻譜連續(xù)，所以系統(tǒng)實現(xiàn)頻帶聚合較為容易，信令開銷小，UE需要檢測的頻點也較少。相對于離散頻帶聚合，UE更容易使用一套RF和FFT設(shè)備完成多個頻帶數(shù)據(jù)的連續(xù)接收，節(jié)省終端的成本。針對最新的3GPP會議的討論結(jié)果，連續(xù)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為100 kHz的整數(shù)倍，其它載波段的中心頻點不在100 kHz的整數(shù)倍。每個載波段均是由100個資源塊共同組成，帶寬為18.015 MHz。LTE遺留的UE只能接入中間的載波段。