LTE-Advanced载波聚合分析与理解.doc

理解 LTE-Advanced 载波聚合本理解指南概述了 HSPA 和 LTE 网络中的载波聚合的演进,讨论了架构的含义。一开发载波聚合(CA) 的动机多载波应用理念是随着运营商技术的提升和数据容量方面的运营挑战而产生的。最初的 UMTS 部署主要重视覆盖面最大化,因此,单一载波容量就足以应付用户需求。数据用户近一段时间快速增长,原因除 HSPA 可用性外,还有更好的宽带多媒体应用程序用户体验、高速 和相对便宜的智能手机的可用性等多种因素。因此,运营商获取了多个频谱许可证并部署使用多载波的 HSPA 网络,以满足容量需求,在首个部署情形下,这些多载波在 L2 和 L1 上独立运作。此类情形需要严格的无线资源管理和层协调,以定义负载平衡标准。 IP数据包的突发性和不可预测性使载波负载平衡的管理效率非常低下。联合载波资源分配的理念随之出现,并产生 Release 8中称为“相邻载波双小区 HSDPA 操作”的 3GPP 功能。由于降低了存在未用资源的概率,联合资源分配和载波间负载平衡的主要优点是实现了更好的资源利用和频谱效率。这种现象有时也称为“集群效率”。 HSPA CA 的演进将在下一章进行介绍。 HSPA+ 推出后,载波聚合又被引入 3GPP Release 10中的 LTE-Advanced 。一方面,载波聚合的总体目标是通过以下方式提供小区间增强而一致的用户体验: ●通过结合不同频率下可用的峰值容量和吞吐量性能,最大化峰值数据速率和吞吐量●通过减轻相关的低效因素改善移动性,这些低效因素是常常分散在不同频段的非连续载波的无线部署所固有的●凭借跨频率和系统的负载平衡,向用户提供更好且更一致的 QoS 。在一个频段遇到阻塞的用户可以无缝调度,以访问在另一个频率或系统下可用的未用容量。●通过智能资源分配实现干扰管理。另一方面,它向运营商提供了一种低成本的解决方案,以增加其现有网络吞吐量和容量,只需对已经使用多个频率的站点进行少量软件升级即可。二 HSPA+ 载波聚合本节将通过 3GPP 版本重点介绍 HSPA 上的载波聚合的演进。 3GPP HSPA+ (演进)概述双载波 DC-HSDPA 是 3GPP Release 8的功能,在全球已有大量商业部署。该 DC-HSDPA 限制在 5 MHz 的2个相邻载波。在 Release 9中,相邻载波限制已经解决,可通过 MIMO 提供具有单独频段的双频 HSDPA 操作。而且还考虑了上行链路,引入了双载波 HSPA 。在随后的版本中,先前在 3GPP 多轮多载波标准化过程中开发的标准化框架再次使用,在 Release 10中提供两个独立频段上的 4载波 HSDPA 。下一步, Release11 就是提供最高 8载波 HSDPA 的支持,聚合高达 40 MHz 的频谱,以满足 ITU 对真正 4G/IMT-Advanced 的需求。 Release 11也支持同一频带上非相邻载波的聚合。图1: HSPA 载波聚合的演进峰值速率能力随着每次演进显著提升。载波聚合是对网络进行明显能力改善的少数几个功能之一。如图 2所示,从 Release 7下行链路理论峰值数据速率 28 Mbps 开始,每个版本都将该峰值翻倍,到 Release 11时,采用 2x2MIMO 可实现 336 Mbps 的吞吐量,而结合 4x4 MIMO 可实现 672 Mbps 的吞吐量。图 2:采用载波聚合后 HSPA 吞吐量的演进 HSPA 的演进推动峰值数据速率不断接近 LTE-Advanced 性能,使得这一成熟技术在部署 LTE 后仍得以延续。下面的章节将详细描述这些演进。然而, UE 的复杂性和与 W-CDMA 多载波相关的功耗也许会减缓对下一版的需求。 Release 8相邻载波上的双小区 HSDPA 操作这一版本的载波聚合首先在 Release 8中引入,称为“相邻载波上的双小区 HSDPA 操作”功能。这种技术在不使用 MIMO 的情况下将峰值速率翻倍(采用 64QAM ),从 21Mbps 提升到 42Mbps 。此功能结合了相邻 5 MHz 带宽的 2个载波。双载波用户可在两个 5 MHz 载波之间调度。与 HSDPA 技术无关的信道保持所谓的“主服务小区”,物理层过程也依赖于这个主服务小区。传输信道链是独立的,它们以类似于 MIMO 的方式独立执行编码、调制和混合自动重复请求(HARQ) 重传。此功能在随后章节中详细介绍,它是 HSPA 多载波功能所有演进的基础。 Release 9 Rel-9 的 HSPA+ 增强功能:双载波 HSUPA 容量方面的相同需求推动了对上行链路中的类似双载波的支持。因此, Release 9中引入了相邻上行链路载波上的双载波 HSUPA 操作。它依赖与 DC-HS