LTE—Advanced中波聚合技術(shù)應(yīng)用及優(yōu)化探討

梁俏君

摘 要：近幾年來，移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，移動終端設(shè)備智能化時代的到來，讓用戶對通訊移動數(shù)據(jù)有了更高的要求。為了提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，由第三代合作伙伴提出了LTE-Advanced計劃，并應(yīng)用在LTE-Advanced載波聚合技術(shù)中，使其成為了狀態(tài)管理的基本功能之一，得到十足的發(fā)展。作為第四代移動通訊的唯一標(biāo)準(zhǔn)，移動運營商開始打造以LTE-Advanced為中心的4G+通信技術(shù)，這樣做就是為了解決用戶需求和無線資源速度之間的矛盾。針對上述內(nèi)容，本文仔細(xì)研究了LTE-Advance技術(shù)，介紹了在日常生活中的應(yīng)用，提出了合理的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：LTE-Advanced；波聚合；應(yīng)用

前言：載波聚合技術(shù)在LTE-Advanced中的應(yīng)用為用戶提供了更高的傳輸速率和更大的傳輸帶寬，這項技術(shù)已得到廣泛推廣。由于LTE-Advanced的商業(yè)用途，更加加劇了移動手機產(chǎn)業(yè)的競爭，成為手機的一大賣點。所以本文為了介紹LTE-Advanced技術(shù)，首先闡述了它的內(nèi)含和技術(shù)特點，并接著介紹它的技術(shù)優(yōu)勢，最后基于目前的研究狀況，提出了其系統(tǒng)概念上的優(yōu)化。

1.LTE-Advancedd介紹

1.1LTE-Advanced系統(tǒng)概述

LTE是3GPP為了應(yīng)對WiMAX的沖擊而啟動的項目，LTE-A完全兼容LTE，因此這個跨步是演進，而不是革命。由于LTE-A不僅能大大地提高無線通信系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)速率，同時也能提高整個移動網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，并且由于引入了多種新的關(guān)鍵技術(shù)，LTE-Advanced系統(tǒng)的整體性能比LTE系統(tǒng)更加出色。所以LTE-Advanced系統(tǒng)成為近幾年無線通訊技術(shù)發(fā)展的主流，目前的LTE主要采用載波聚會、多點協(xié)作傳輸、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強等關(guān)鍵技術(shù)，其中載波聚會技術(shù)是LTE的一項最關(guān)鍵技術(shù)，之前已有多家公司對載波聚合技術(shù)的可行性方案進行了廣泛的討論分析。通過擴展連續(xù)載波與非連續(xù)載波，一方面載波聚合技術(shù)可以通過直接聚合多個分量載波；另一方面，也可以降低LTE-A系統(tǒng)的設(shè)計難度。在目前的技術(shù)范圍內(nèi)，LTE應(yīng)用在室內(nèi)、游牧場景，控制通道設(shè)計、初始接入過程，以及跨頻聚合等領(lǐng)域中，但在這些領(lǐng)域中都存在著一定技術(shù)上的缺陷。

1.2LTE-Advanced通訊的優(yōu)勢

LTE-A具有傳統(tǒng)無線通訊所不具備的優(yōu)勢，由相比于傳統(tǒng)的載波擴容，應(yīng)用于LTE上的載波聚合可以使單小區(qū)的載波數(shù)變?yōu)?，容量翻一番，同樣的下行理論峰值將達(dá)到 220 Mp/s，覆蓋小區(qū)邊緣用戶的下載速率將得到提升。LTE-A之所以比傳統(tǒng)通訊有這么多的優(yōu)勢，主要是其載波聚合的使用，而載波聚合采用了載波管理、資源分配和調(diào)度、跨載波調(diào)度、測量和移動性管理這些關(guān)鍵技術(shù)，才讓這能夠?qū)崿F(xiàn)。開啟載波聚合后，提升了資源利用效率，相比開啟時，PRB利用率從70%提高到了90%。未開啟時，各載波資源利用率可能不平衡，負(fù)載只能采用半靜閉調(diào)整，所以PRB利用率不高，開啟后，可以實現(xiàn)資源毫秒級別的自適應(yīng)調(diào)度，充分地調(diào)用現(xiàn)有的資源，其優(yōu)勢顯而易見。開啟載波聚合后，還可以獲得調(diào)度增益，降低干擾。對基站而言，信道選擇范圍更大，可以獲得調(diào)度增益，顯著提升了單用戶的速率體驗，在微觀角度上，通過異頻組網(wǎng)或者跨載波調(diào)度，消除或者降低宏微系統(tǒng)間的干擾，避免幀頭不對齊而產(chǎn)生干擾。

1.3LTE-Advanced技術(shù)探究

LTE-A技術(shù)上的探究主要從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、無線接口協(xié)議和關(guān)鍵技術(shù)上來說。LTE-A系統(tǒng)繼續(xù)采用LTE系統(tǒng)中的扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，但進行了一些優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)更加的扁平化，降低了網(wǎng)絡(luò)時延，廣泛使用了分組交換技術(shù)，而以電路交換技術(shù)為代表的傳統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)將很少使用。LTE-A系統(tǒng)只用一種網(wǎng)元構(gòu)成，這有利于降低整個系統(tǒng)的傳輸時延，增強了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。各種無線承載的建立、重配置和釋放需要無線接口協(xié)議的支持，優(yōu)化無線接口協(xié)議能讓網(wǎng)絡(luò)運行更平穩(wěn)。LTE-A協(xié)議可分為控制面協(xié)議和用戶面協(xié)議兩部分，控制面協(xié)議負(fù)責(zé)對無線接口的管理和控制；用戶面協(xié)議主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳送和處理。LTE-A使用了很多關(guān)鍵技術(shù)，雖然在許多方面都與LTE系統(tǒng)保持一致，但增強了其功能。MIMO 增強技術(shù)用于支持更大的上、下行空分層數(shù)，從而增加系統(tǒng)的頻譜效率；多點協(xié)作處理技術(shù)用于改善小區(qū)邊緣的服務(wù)質(zhì)量；中繼技術(shù)主要用于擴展覆蓋和提高傳輸速率。

2.波聚合優(yōu)化方式

2.1載波聚合方式優(yōu)化

在LTE-A系統(tǒng)中有兩種載波聚合方式：物理層聚合；MAC層聚合。在物理層聚合時，多個被聚合的子載波在同一個傳輸塊中，這樣信道狀態(tài)信息可以簡化為

比較常見的信道質(zhì)量因子，修改了物理層的設(shè)計，不會影響聚合后的系統(tǒng)兼容性。物理層方面，下行通道和上行通道的質(zhì)量、傳輸功率控制都有了較大的提高，通信質(zhì)量乎沒有變化，十分穩(wěn)定。能夠保證UE 的發(fā)射功率最小，這樣造成的干擾也最小，可以保證鏈路質(zhì)量，減少UE的功耗。MAC層聚合方式更加合理，目前也是主要采用這種聚合方式，因為它可以沿用現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，相比物理層聚合，會更容易實現(xiàn)LTE系統(tǒng)向LTE-A系統(tǒng)的后向平滑演進。在優(yōu)化上，主要從MAC層的媒體訪問控制方面來講，因為MAC層只提供額外通道，自己則扮演了聚合分量載波實體的角色，能夠充分利用聚合得到的帶寬。

2.2載波聚合算法優(yōu)化

這方面的優(yōu)化主要集中在成員載波選擇算法、無線資源算法優(yōu)化、鏈路自適應(yīng)算法上。成員載波選擇是無線載波聚合系統(tǒng)中頻譜資源分配的核心功能，通過對負(fù)載均衡和系統(tǒng)吞吐量兩個方面的優(yōu)化，系統(tǒng)性能得到大幅度提升。根據(jù)用戶實際情況和高效可行的算法優(yōu)化，能合理進行資源分配，使得系統(tǒng)性能得到最大提升，資源得到充分利用。無線資源算法中，在經(jīng)典算法的基礎(chǔ)上，對設(shè)計調(diào)度上進行優(yōu)化，極大地提高了系統(tǒng)傳輸速率和可用帶寬，更好地兼容LTE-A Pro和未來5G網(wǎng)絡(luò)。移動通信中，時鐘頻率是非常重要的一個指標(biāo)，利用信道的變化特性，來提高其時鐘頻率，從而提高頻譜利用效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，這是鏈路自適應(yīng)算法的優(yōu)化方向。目前已經(jīng)能夠通過組合不同的鏈路編碼方式和調(diào)制方式，來提高系統(tǒng)的頻帶利用率。

2.3載波聚合無線資源優(yōu)化

在3G網(wǎng)絡(luò)中有一個非常重要的概念——UMTS無線接入網(wǎng)絡(luò)，是指用戶在接入網(wǎng)絡(luò)的部分，無線資源的管理和控制優(yōu)化過程主要就在這上面進行。在這個層面上，載波聚合通過整合無線資源，重新配置和釋放無線系統(tǒng)網(wǎng)路，這樣能有效降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本，顯著提高無線頻譜的使用率。此外，無線資源優(yōu)化會涉及到SCell的添加與刪除，通過重新整合連接過程，可完成在小區(qū)集合中的添加和刪除。除此之外，隨著無線資源分配逐漸發(fā)展，可以通過仿真試驗來驗證優(yōu)化的有效性，如果在一定程度上改善系統(tǒng)性能，提高了系統(tǒng)吞吐量，就能證明資源優(yōu)化的實用性。

結(jié)語

載波聚合技術(shù)是一項關(guān)鍵技術(shù)，由3GPP在LTE-Advanced使用時提出，這項技術(shù)可以讓終端和網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度有巨大的飛越。所以這項技術(shù)得到廣泛的關(guān)注，成為現(xiàn)如今的熱點研究課題。文章以LTE-Advanced系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境為基礎(chǔ)，探討了載波集合的相關(guān)技術(shù)，并以此為基點展開延伸，在優(yōu)化載波聚合技術(shù)上深入探討，得出LTE-Advanced的技術(shù)優(yōu)勢，最終總結(jié)全文，對研究領(lǐng)域的成果進行了總結(jié)，希望對相關(guān)從業(yè)者有所幫助。

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