频带聚合技术在LTE-Advanced系统中的应用

　　方案3：如图4[3]、图5[3]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。新的带宽需要在协议中定义，UE的复杂度和兼容性都需要被重新考虑。

　3种连续频带聚合方案比较：

　　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-AdvancedUE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。

　　方案2需要考虑在载波段之间新加入的子载波如何使用，只是一些空载波还是传一些数据或者是信令。方案3因为每个载波段的带宽不是20 MHz，所以需要考虑对载波段带宽重新定义。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。因此，路径损耗模型、多普勒频移和功控算法需要重新检验。资源分配算法也需要根据频谱衰落特性做出相应的调整。例如，因低频段的传播损耗较小，传输时能够使用更高的调制编码方式，所以较低的频带应聚合为优先级较高或者有大量数据待传的室外用户服务，而频率较高的频带聚合主要用于室内覆盖和室外一般性覆盖。

　　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。对于离散频带聚合，新的功控算法需要联合考虑多个载波段上的衰落特性，设置LTE-Advanced系统上下行合适的发射功率。

　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(MAC)层完成数据流的聚合并分配到相应的载波段上。

　　方案2：物理层完成数据流的聚合并分配到相应的载波段上。

　　方案1中，不同的载波段传输等级有所不同，且采用不同的多输入多输出(MIMO) 模式和调制编码方式;数据分流在MAC层完成，不会改变每个载波段现有的物理层设计、传输块大小和软缓存大小，并使得LTE的软件和硬件设备可以在 LTE-Advanced系统中继续使用;每个载波段的混合自动重传请求(HARQ)过程也是相互独立的，确认/非确认(ACK/NACK)反馈流程和信道设置可以沿用LTE release 8的协议规定;MAC层和无线链路控制(RLC)层没有受到影响，不会修改协议数据单元(PDU)的大小。

　　方案2中，所有载波段的传输等级相同，并使用相同的调制编码方式;数据分流在物理层完成，并需要相应调整现有的物理层设计;协议和设备修改量大;多个载波段采用一个HARQ进程，即所有载波段只有一个ACK/NACK;MAC层和RLC层会受到CA的影响，PDU会明显超过LTE release 8定义的大小。

　　从应用前景和标准化的角度考虑，方案1有明显的优势，因为载波段的频点不同，衰落特性也不同;方案2采用一样的调制编码方式，势必会造成一些传输特性比较好的频带资源浪费。在HARQ过程中，如果所有载波段采用一个HARQ进程，那么所有载波段的传输正确性只能用一个ACK或NACK指示。如果一个载波段传输错误并反馈给了NACK，则所有的数据都要重发，这样操作就会造成物理资源的大量浪费。综上所述，方案1适合在LTE-Advanced系统中使用。

　　2.2 广播信道配置

　　使用CA技术后，会存在多个载波段。广播信道可以在每个载波段的中心频点分别发射，也可以只在所有载波段的中心频点发射一次。前者的兼容性好，LTE遗留的UE可以在任意载波段接入，但可能会造成信令开销大，资源浪费较多;后者兼容性差，LTE遗留的UE只能接入中心的载波段，或者在使用其它载波段前先跳频到中心频点获取广播信息。因为广播信息在整个CA的带宽内只传输了一次，所以信令开销小，资源利用率高。