基于频带聚合技术的未来LTE-Advanced系统实现提高频谱效率.doc
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1、基于频带聚合技术的未来LTE-Advanced系统实现提高频谱效率引言在现有无线蜂窝网络中,频谱效率不高,每个用户所占带宽有限,因此无法满足高速数据业务的传输要求。随着语音业务的日趋饱和,运营商需要考虑在未来无线宽带移动网络中为用户提供更为可靠的高速数据服务。类似于高速分组接入(HSPA) 系统与时分同步码分多址接入(TD-SCDMA)系统的关系,LTE-Advanced系统是LTE系统的平滑演进。因此如何在小幅度修改LTE协议的前提下,既完全兼容LTE遗留的终端,又能增加LTE-Advanced终端占用的带宽并提高其频谱效率,成为设备商和运营商所面临的共同问题。3GPP RAN1 #53bi
2、s次会议在波兰华沙通过了在LTE-Advanced系统中采用频带聚合(CA)技术的提案。使用CA技术的用户,可以根据自身能力同时接收一个或者多个频率资源块上的数据。1 频带聚合技术原理及主流技术方案频带聚合技术合理复用了多个频带,使LTE-Advanced的用户能够同时接收带宽超过20 MHz的数据。现在一般认为:为了支持更高的数据峰值速率,频带聚合后的用户带宽应该超过20 MHz,每个载波段定义近似等于LTE release 8的最大传输带宽。为同一个用户聚合在一起的不同载波段带宽可以不同,但应有基本限制:不同载波段的带宽相差不能太大(一般认为不能超过两倍),否则就失去了载波聚合的意义,并会
3、增加大量的信令开销。例如,10 MHz和20 MHz的两个载波段可以聚合,但是1.4 MHz和20 MHz的两个载波段就不允许聚合。如将此类限制直接写到RAN4的协议中,会对RAN1协议灵活性产生影响。1.1 连续频带聚合在现有的第三代合作伙伴计划(3GPP)会议上,综合考虑终端执行能力和系统复杂度后,主要就连续频带聚合的提案进行讨论。如图1所示,连续频带聚合是指聚合在一起为一个用户服务的多个载波段在频域上是连续的。由于载波段频谱连续,所以系统实现频带聚合较为容易,信令开销小,UE需要检测的频点也较少。相对于离散频带聚合,UE更容易使用一套RF和FFT设备完成多个频带数据的连续接收,节省终端的
4、成本。针对最新的3GPP会议的讨论结果,连续频带聚合的主流方案包括:方案1:如图2所示3,只有中间载波段的中心频点为100 kHz的整数倍,其它载波段的中心频点不在100 kHz的整数倍。每个载波段均是由100个资源块共同组成,带宽为18.015 MHz。LTE遗留的UE只能接入中间的载波段。方案2:如图3所示3,在载波段之间插入19个子载波(285 kHz),以保证每个载波段的中心频点都是100 kHz的整数倍,在频带聚合两端的保护带宽会相应减少。方案3:如图43、图53所示,适当减少每个载波段的带宽,减少其中子载波数目,并保证每个载波段的中心频点是100 kHz的整数倍。3种连续频带聚合方
5、案比较:兼容性方面:方案1中LTE遗留的UE只支持在中心载波段传输数据,而方案2和方案3支持在任意载波段传输数据。LTE-Advanced UE的载波栅格:方案2和方案3可以直接使用LTE release 8的100 kHz载波栅格,而方案1需要对现有协议进行修改。保护带宽:方案1和方案3的保护带宽与LTE release 8相比没有减少,而方案2的保护带宽减少了。综合考虑上述3种方案,方案2和方案3应该被进一步研究,选择其中一个作为频带聚合的基本标准。1.2 离散频带聚合从运营商的角度考虑,离散频带聚合更适合在实际网络中使用。在现实网络中,寻找足够大的连续频带十分困难,并且如果将大量连续带宽
6、分配给个别用户,网络的公平性和有效性将被破坏。基于现有2G、3G系统频带的使用情况,在未来的LTE-Advanced系统中:一是运营商希望复用其中一些离散的未使用频带;二是为LTE-Advanced分配的频带本身就离散在整个频域,所以离散频带聚合技术显得尤为重要5。WRC07为LTE-Advanced新分配的带宽,不是很大且不连续,频点相隔也较远。现有的功控算法主要基于估计的链路预算,而这些公式中很少考虑频率对发射功率设置的影响。2 载波聚合的研究现状2.1 MAC层和物理层接口LTE-Advanced系统使用CA后,某个物理实体将数据进行分流,并在不同的载波段上传输。方案1:媒体访问控制(M
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