LTEAdvanced載波聚合技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

1、lte-advanced載波聚合技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展引言 隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，用戶業(yè)務(wù)量和數(shù)據(jù)吞吐量不斷增加，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3g）已不能完全滿足用戶的需求。因此，3gpp致力于研究3gpp lte （long term evolution）作為3g系統(tǒng)的演進(jìn)。lte-advanced是3gpp為了滿足imt-advanced的需求在lte基礎(chǔ)上的技術(shù)演進(jìn)，其支持與lte系統(tǒng)的后向兼容性。在2007年招開的wrc-07會(huì)議上，lte-advanced已成為一個(gè)共享的概念。為了提供更高的數(shù)據(jù)速率，支持更多的用戶業(yè)務(wù)和新的服務(wù)，lte-advanced在頻點(diǎn)、帶寬、峰值速率及兼容性等方面都有新的

2、需求。在從lte到lte-advanced系統(tǒng)的演進(jìn)過(guò)程中，更寬頻譜的需求將會(huì)成為影響演進(jìn)的重要因素。為此，3gpp提出載波聚合技術(shù)作為lte-advanced系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 載波聚合技術(shù)itu imt-advanced要求系統(tǒng)的最大帶寬不小于40mhz?？紤]到現(xiàn)有的頻譜分配方式和規(guī)劃，很難找到足以承載imt-advanced系統(tǒng)帶寬的整段頻帶?；谝陨峡紤]，lte-advanced提出了載波聚合的概念。該概念的基本原理如圖1所示。其根本目的是將多個(gè)相對(duì)窄帶的載波聚合成一個(gè)更寬的頻譜，從而滿足lte-advanced的要求。圖1 lte-advanced載波聚合載波聚合可以分為連續(xù)載波聚

3、合以及頻帶內(nèi)和頻帶間的非連續(xù)載波聚合，最大聚合帶寬為100mhz。連續(xù)載波聚合可以簡(jiǎn)化基站和終端的配置，并可應(yīng)用于如3.4ghz3.8ghz頻段的頻率分配。非連續(xù)載波聚合有更強(qiáng)的頻譜聚合靈活性，需要定義頻譜聚合所支持的終端能力，以便將終端大小、成本和功率損耗降到最低。 為了在lte-advanced商用初期能有效利用載波，即保證lte終端能夠接入lte-advanced系統(tǒng)，每個(gè)載波應(yīng)能夠配置成與lte后向兼容的載波，然而也不排除設(shè)計(jì)僅被lte-advanced系統(tǒng)使用的載波（即非后向兼容載波）。 需要注意的是，載波片段的分布位置和大小也會(huì)給載波聚合帶來(lái)一定的復(fù)雜度。此外，基于多載波聚合的lt

4、e-advanced系統(tǒng)在傳輸塊的映射以及控制信道的設(shè)計(jì)等方面上與單載波系統(tǒng)均有一定區(qū)別。 目前，3gpp根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的需求初步定義了12種載波聚合的應(yīng)用場(chǎng)景，其中4種作為近期重點(diǎn)，分別涉及到fdd和tdd的連續(xù)和非連續(xù)載波聚合場(chǎng)景。在lte-advanced的研究與標(biāo)準(zhǔn)化階段，載波聚合的重點(diǎn)包括連續(xù)載波聚合的頻譜利用率提升、上下行非對(duì)稱載波聚合場(chǎng)景及相關(guān)控制信道的設(shè)計(jì)等。 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展載波聚合是3gpp lte-advanced系統(tǒng)需要定義的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，3gpp對(duì)載波聚合技術(shù)的研究與討論基于以下基本結(jié)論： (1)考慮到與lte系統(tǒng)的兼容性，lte-advanced系統(tǒng)中，單個(gè)載波最大帶寬

5、為20mhz。 (2)所有載波將采用與 lte后向兼容的設(shè)計(jì)，但在現(xiàn)階段并不排除對(duì)非后向兼容載波的考慮。 (3)對(duì)lte-advanced fdd系統(tǒng)，終端可被配置為在上下行分別聚合不同數(shù)量、不同帶寬的載波。對(duì)于lte-advanced tdd系統(tǒng)，典型情況下上下行載波數(shù)相同。 (4)lte-advanced支持最多5個(gè)下行載波的設(shè)計(jì)（未來(lái)可考慮擴(kuò)展到更多載波）。 以下介紹3gpp對(duì)于載波聚合技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。 (1)下行控制信道設(shè)計(jì)用戶數(shù)據(jù)塊傳輸采用mac層聚合，即從用戶角度每個(gè)載波均有獨(dú)立的傳輸塊與混合arq（harq）過(guò)程。下行物理控制信道（pdcch）：一個(gè)下行物理控制信道只在一個(gè)載波

6、內(nèi)傳輸。采用每載波獨(dú)立編碼的設(shè)計(jì)方式。支持通過(guò)載波指示比特進(jìn)行跨載波調(diào)度。且載波指示比特域（cif）長(zhǎng)度固定為3比特，其位置在不同下行物理控制信道中是固定的。物理控制格式指示信道（pcfich）：每個(gè)載波的控制區(qū)域大小互相獨(dú)立。在有控制區(qū)域的載波上，重用lte 相關(guān)的設(shè)計(jì)，包括調(diào)制、編碼、映射。關(guān)于跨載波調(diào)度情況下的控制區(qū)域大小指示問(wèn)題，需要進(jìn)一步的討論。 物理混合arq指示信道（phich）：重用lte中的相關(guān)設(shè)計(jì)，包括正交碼設(shè)計(jì)、調(diào)制與擾碼序列設(shè)計(jì)。在上下行載波數(shù)對(duì)稱的情況下，該信道重用 lte資源 映射方式。在跨載波調(diào)度或上下行載波數(shù)非對(duì)稱的情況下，不同載波共享統(tǒng)一的信道資源。 (2)上

7、行控制信道設(shè)計(jì)上行物理控制信道（pucch）：在沒(méi)有上行物理數(shù)據(jù)信道（pusch）發(fā)送時(shí)，一個(gè)終端的所有arq應(yīng)答（即ack/nck信令）在pucch上發(fā)送。對(duì)一個(gè)用戶而言，支持所有相關(guān)上行物理控制信道資源映射到一個(gè)預(yù)定義的上行載波上。支持至多5個(gè)下行載波的周期信道情況上報(bào)。具體arq應(yīng)答方式需要進(jìn)一步討論。 (3)上行功率控制lte-advanced中的上行功率控制范圍與lte類似。在降低由鄰區(qū)產(chǎn)生干擾的同時(shí)，主要對(duì)慢性時(shí)變信道進(jìn)行補(bǔ)償。上行物理數(shù)據(jù)信道（pusch）采用部分功率控制或者全信道損失補(bǔ)償，上行物理控制信道（pucch）采用全信道損失補(bǔ)償。lte-advanced支持連續(xù)和非連續(xù)

8、載波聚合下針對(duì)每載波的上行功率控制。 (4)載波類型定義關(guān)于載波的類型，目前定義了“后向兼容載波”、“非后向兼容載波”、“擴(kuò)展載波”、“終端下行載波集合”、“終端上行載波集合”等概念。其中，后向兼容載波是lte 的終端可以接入的載波。非后向兼容載波是對(duì)lte 系統(tǒng)非兼容的載波，由雙工間隔的原因引起的非后向兼容載波可以作為獨(dú)立的載波使用。擴(kuò)展載波是不能作為獨(dú)立載波使用的非后向兼容載波。此外，考慮到終端下行物理控制信道（pdcch）盲檢測(cè)的負(fù)擔(dān)，多家公司建議定義“下行物理控制信道監(jiān)控集合”（pdcch monitoring set）的概念，由基站配置終端需要進(jìn)行下行物理控制信道（pdcch）檢測(cè)的

9、下行載波集合。目前該建議已被3gpp采納。 4下一步研究與發(fā)展方向綜合考慮載波聚合的技術(shù)特征與3gpp相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，提出以下方向作為載波聚合技術(shù)的下一步研究與發(fā)展重點(diǎn)： (1)非對(duì)稱載波分配在lte-advanced fdd系統(tǒng)中，由于上行與下行傳輸帶寬的需求不一樣，所以上行與下行聚合載波的個(gè)數(shù)也可能不相同。目前，3gpp已排除上行載波數(shù)多于下行載波數(shù)的場(chǎng)景。因此，需要針對(duì)下行載波數(shù)多于上行載波數(shù)的場(chǎng)景，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)控制信令的研究。 (2)載波管理載波聚合個(gè)數(shù)會(huì)因使用服務(wù)的帶寬需求增加或減少，因此，需要有效的方法來(lái)進(jìn)行管理。此外，由于不同載波的傳輸特性有可能不同，這可能會(huì)對(duì)lte-advanc

10、ed系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。 (3)終端功耗 上行多載波聚合會(huì)加大終端的功耗。在上行多載波同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，上行單載波發(fā)送特性將難以保持，這將帶來(lái)上行信號(hào)峰均比的顯著增加以及終端耗電量的提升。在此情況下，設(shè)計(jì)有效方法減少上行載波聚合過(guò)程中的峰均比對(duì)降低lte-advanced終端的成本與功耗意義重大。 (4)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的多載波聚合在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，不同載波之上的干擾水平是不同的。在這樣的情況下，有效的干擾規(guī)避或干擾管理機(jī)制是必要的。3gpp已同意采納跨載波調(diào)度技術(shù)。這就意味著，一個(gè)載波可能調(diào)度另外一個(gè)或若干個(gè)載波的數(shù)據(jù)資源。在這樣的場(chǎng)景中，如何進(jìn)行相關(guān)控制信令的設(shè)計(jì)，以及如何從資源調(diào)度的角度解決載波聚合中的干擾不均衡問(wèn)題值得進(jìn)一步研究。 (5)載波激活技術(shù)出于減少終端功耗的考慮，3gpp采納了載波激活技術(shù)。該技術(shù)意味著基站可針對(duì)特定終端，動(dòng)態(tài)關(guān)閉或激活若干載波，從而減少終端監(jiān)控不必要的載波。目前，相關(guān)激活與關(guān)閉機(jī)制，以及該技術(shù)對(duì)相關(guān)控制信令設(shè)計(jì)的影響還在研究和討論中。 (5)lte-advanced tdd中的載波聚合載波聚合對(duì)lte-advanced tdd上行控制信道設(shè)計(jì)構(gòu)成挑戰(zhàn)。為了保持上行控制信道傳輸?shù)膯屋d波特性，要求一個(gè)上行物理控制信道同時(shí)傳輸針對(duì)多載波以及多子幀（subframe）的arq應(yīng)答。同時(shí)，在下行信道傳輸中，如何