LTE后續(xù)演進(jìn)中基于頻譜聚合的協(xié)同通信研究

【摘要】隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，人們對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求越來(lái)越高，要求有大寬帶無(wú)線傳輸。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法有兩個(gè)，一個(gè)是設(shè)計(jì)出頻帶更寬的網(wǎng)絡(luò)單一系統(tǒng)，另一個(gè)是進(jìn)行多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)。這兩個(gè)方法都要使用到頻譜聚合技術(shù)。本文從LTE系統(tǒng)的建設(shè)背景以及建設(shè)現(xiàn)狀說(shuō)起，探討如何利用頻譜聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信，以最低成本創(chuàng)造最高商業(yè)效益。

【關(guān)鍵詞】LTE；頻譜聚合；協(xié)同通信；TDD；FDD

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)寬帶服務(wù)質(zhì)量要求提高了，要求有跟高速率的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，要能實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的組合。打個(gè)比方來(lái)說(shuō)，人們?cè)诮邮芤曨l點(diǎn)播服務(wù)時(shí)，既能享受在線現(xiàn)場(chǎng)直播功能，同時(shí)還能將視頻資料下載到本地觀看。

1.LTE系統(tǒng)建設(shè)背景和建設(shè)現(xiàn)狀

LTE是3G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，而不是人們誤解的4G網(wǎng)絡(luò)，是3G到4G之間的過(guò)渡階段。LTE，Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)，于2004年3GPP多倫多TSG RAN#26會(huì)議上正式立項(xiàng)并啟動(dòng)。該系統(tǒng)運(yùn)用OFDM、MIMO等技術(shù)增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，支持多種帶寬分配。支持2G/3G頻段和一些新增頻段，頻譜分配非常靈活，系統(tǒng)容量和覆蓋面也得到顯著提升。LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)雜程度降低，這樣也減小了系統(tǒng)時(shí)延，降低了系統(tǒng)維護(hù)成本。

作為3GPP近年來(lái)最大新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目之一的LTE系統(tǒng)，具有100Mb/s的數(shù)據(jù)下載能力，是3G走向4G的核心技術(shù)。目前，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)都對(duì)LTE系統(tǒng)建設(shè)寄予厚望，以期通過(guò)這一技術(shù)增強(qiáng)全球移動(dòng)通信的持續(xù)發(fā)展力。許多國(guó)家重要電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始利用LTE技術(shù)，比如說(shuō)：美國(guó)的ATT、日本的NTT DoCoMo、英國(guó)的沃達(dá)豐等電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)決定使用LTE技術(shù)，LTE技術(shù)無(wú)疑成為未來(lái)全球移動(dòng)通信業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在LTE技術(shù)快速發(fā)展的形勢(shì)下，中國(guó)移動(dòng)也宣布加入LTE技術(shù)營(yíng)運(yùn)行列，這是縮短我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)與國(guó)際通信產(chǎn)業(yè)差距的機(jī)會(huì)。

2.頻譜聚合與協(xié)同通信

2.1 頻譜聚合現(xiàn)狀

在LTE標(biāo)準(zhǔn)研究啟動(dòng)之前，移動(dòng)通信系統(tǒng)就在協(xié)議層中完成了載波聚合，如：TD-SCDMA多載捆綁、GSM-EDGE多載捆綁。TDD連續(xù)頻譜的聚合（TD-SCDMA多載捆綁）有助于提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸速率，有助于產(chǎn)生新業(yè)務(wù)模式。在第2代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的FDD連續(xù)頻譜聚合則可以有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率。在LTE標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)中的移動(dòng)通信系統(tǒng)頻譜聚合主要有：連續(xù)FDD頻譜聚合、非連續(xù)FDD頻譜聚合、連續(xù)TDD頻譜聚合、非連續(xù)TDD頻譜聚合等。總的來(lái)說(shuō)，這些頻譜聚合都是通過(guò)載波聚合方式實(shí)現(xiàn)的，其頻譜聚合的目標(biāo)是提高帶寬，提高傳輸速率。

2.2 頻譜聚合發(fā)展趨勢(shì)

在未來(lái)，頻譜聚合的目標(biāo)依然是提高帶寬和傳輸速率，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)整合系統(tǒng)內(nèi)的載波，提高傳輸帶寬，或是將連續(xù)載波頻譜與非連續(xù)載波頻譜協(xié)同起來(lái)提高傳輸帶寬。

另外一個(gè)重要發(fā)展方向就是如何充分利用頻譜資源。為實(shí)現(xiàn)大寬帶無(wú)線傳輸，設(shè)計(jì)基于頻譜聚合的協(xié)同通信方案，提高頻譜利用率，催生新業(yè)務(wù)，擴(kuò)展高端頻譜的適用場(chǎng)景。

2.3 基于頻譜聚合的協(xié)同通信

協(xié)同通信的目的是使得一組具有通信功能的實(shí)體通過(guò)相互之間的協(xié)調(diào)配合獲得單個(gè)實(shí)體所不具備的通信功能。而基于頻譜聚合的協(xié)同通信則是指系統(tǒng)之間的協(xié)同通信，在這里，一組具有通信功能的實(shí)體指的是具備在單個(gè)載波上發(fā)射、接收無(wú)線電信號(hào)的實(shí)體，當(dāng)這些實(shí)體來(lái)自于不同系統(tǒng)時(shí)，協(xié)同通信就是系統(tǒng)之間的協(xié)同通信。

現(xiàn)有無(wú)線接入網(wǎng)正處于基站和傳輸部門逐漸融合階段，其中的空中接口終端無(wú)法融合，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)線接入網(wǎng)空中接口類型多，非常復(fù)雜。而基于頻譜的協(xié)同通信則能充分利用空中接口，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享。實(shí)現(xiàn)頻譜聚合的協(xié)同通信又可以分成集中管理/控制和分布式管理/控制。無(wú)論是哪種實(shí)現(xiàn)方式，首先都必須有無(wú)線環(huán)境這一基礎(chǔ)條件。

在處理FDD系統(tǒng)與TDD系統(tǒng)載波聚合上，在TDD頻譜上部署其系統(tǒng)空口，在FDD系統(tǒng)上部署其系統(tǒng)空口，然后在將這兩個(gè)系統(tǒng)的空口組合起來(lái)進(jìn)行載波聚合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同通訊。

在空中接口終端處理上，基于頻譜聚合的協(xié)同通信步驟是：在FDD頻譜上部署其空中接口——在TDD頻譜上部署其空中接口——根據(jù)該區(qū)域特定時(shí)刻上下行業(yè)務(wù)非對(duì)稱比例調(diào)節(jié)TDD系統(tǒng)的無(wú)線幀上下行時(shí)隙比例——利用TDD空中端口與FDD空中端口并行傳輸方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與特定裝置的通信。這種協(xié)同通信方案不需要考慮頻譜規(guī)劃問(wèn)題，也無(wú)需對(duì)FDD頻譜和TDD頻譜重新規(guī)劃、整治，實(shí)施起來(lái)非常簡(jiǎn)單，能達(dá)到良好效果。既可以靈活選擇合適的方式支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)和各種突發(fā)業(yè)務(wù)，也能隨著時(shí)間空間的變化適應(yīng)非對(duì)稱業(yè)務(wù)，還能有效提高頻譜的使用效率和系統(tǒng)容量。

這種基于頻譜聚合的協(xié)同通信有效利用了TDD上下行業(yè)務(wù)能力，提高了其對(duì)非對(duì)稱業(yè)務(wù)的支持能力，同時(shí)規(guī)避了非對(duì)稱業(yè)務(wù)估測(cè)這一問(wèn)題，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。而且，該方案還有效利用了TDD系統(tǒng)和FDD系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避了其劣勢(shì)，將其空中接口終端多的劣勢(shì)轉(zhuǎn)化成優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)整合、資源共享，兩個(gè)系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)。另外，協(xié)同通信與運(yùn)營(yíng)商的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合起來(lái)，推動(dòng)FDD與TDD的共同發(fā)展和TDD產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。在共享資源上，運(yùn)營(yíng)商往往會(huì)盡最大能力降低投資成本，提高網(wǎng)絡(luò)資源共享率，比如說(shuō)，不同系統(tǒng)共享頻譜、天線、站址等。

3.結(jié)語(yǔ)

在LTE后續(xù)演進(jìn)快速發(fā)展的形勢(shì)下，基于頻譜聚合的協(xié)同通信也被提上日程。運(yùn)營(yíng)商則要正確看待LTE技術(shù)的重要作用，學(xué)會(huì)利用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)基于頻譜的協(xié)同通信，有效節(jié)約資源，提高資源利用率，提高系統(tǒng)傳輸速率，催生新的業(yè)務(wù)模式，推動(dòng)整個(gè)通信業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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