LTE—Advanced中波聚合技術應用及優化探討

梁俏君

摘 要：近幾年來，移動互聯網產業飛速發展，移動終端設備智能化時代的到來，讓用戶對通訊移動數據有了更高的要求。為了提高數據的傳輸速度，由第三代合作伙伴提出了LTE-Advanced計劃，并應用在LTE-Advanced載波聚合技術中，使其成為了狀態管理的基本功能之一，得到十足的發展。作為第四代移動通訊的唯一標準，移動運營商開始打造以LTE-Advanced為中心的4G+通信技術，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。針對上述內容，本文仔細研究了LTE-Advance技術，介紹了在日常生活中的應用，提出了合理的優化措施。

關鍵詞：LTE-Advanced；波聚合；應用

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

1.LTE-Advancedd介紹

1.1LTE-Advanced系統概述

LTE是3GPP為了應對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的峰值數據速率，同時也能提高整個移動網絡的組網效率，并且由于引入了多種新的關鍵技術，LTE-Advanced系統的整體性能比LTE系統更加出色。所以LTE-Advanced系統成為近幾年無線通訊技術發展的主流，目前的LTE主要采用載波聚會、多點協作傳輸、異構網干擾協調增強等關鍵技術，其中載波聚會技術是LTE的一項最關鍵技術，之前已有多家公司對載波聚合技術的可行性方案進行了廣泛的討論分析。通過擴展連續載波與非連續載波，一方面載波聚合技術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系統的設計難度。在目前的技術范圍內，LTE應用在室內、游牧場景，控制通道設計、初始接入過程，以及跨頻聚合等領域中，但在這些領域中都存在著一定技術上的缺陷。

1.2LTE-Advanced通訊的優勢

LTE-A具有傳統無線通訊所不具備的優勢，由相比于傳統的載波擴容，應用于LTE上的載波聚合可以使單小區的載波數變為2，容量翻一番，同樣的下行理論峰值將達到 220 Mp/s，覆蓋小區邊緣用戶的下載速率將得到提升。LTE-A之所以比傳統通訊有這么多的優勢，主要是其載波聚合的使用，而載波聚合采用了載波管理、資源分配和調度、跨載波調度、測量和移動性管理這些關鍵技術，才讓這能夠實現。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，負載只能采用半靜閉調整，所以PRB利用率不高，開啟后，可以實現資源毫秒級別的自適應調度，充分地調用現有的資源，其優勢顯而易見。開啟載波聚合后，還可以獲得調度增益，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，通過異頻組網或者跨載波調度，消除或者降低宏微系統間的干擾，避免幀頭不對齊而產生干擾。

1.3LTE-Advanced技術探究

LTE-A技術上的探究主要從網絡構架、無線接口協議和關鍵技術上來說。LTE-A系統繼續采用LTE系統中的扁平化的網絡架構，但進行了一些優化，網絡更加的扁平化，降低了網絡時延，廣泛使用了分組交換技術，而以電路交換技術為代表的傳統交換網絡將很少使用。LTE-A系統只用一種網元構成，這有利于降低整個系統的傳輸時延，增強了網絡的健壯性。各種無線承載的建立、重配置和釋放需要無線接口協議的支持，優化無線接口協議能讓網絡運行更平穩。LTE-A協議可分為控制面協議和用戶面協議兩部分，控制面協議負責對無線接口的管理和控制；用戶面協議主要負責業務數據的傳送和處理。LTE-A使用了很多關鍵技術，雖然在許多方面都與LTE系統保持一致，但增強了其功能。MIMO 增強技術用于支持更大的上、下行空分層數，從而增加系統的頻譜效率；多點協作處理技術用于改善小區邊緣的服務質量；中繼技術主要用于擴展覆蓋和提高傳輸速率。

2.波聚合優化方式

2.1載波聚合方式優化

在LTE-A系統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，這樣信道狀態信息可以簡化為

比較常見的信道質量因子，修改了物理層的設計，不會影響聚合后的系統兼容性。物理層方面，下行通道和上行通道的質量、傳輸功率控制都有了較大的提高，通信質量乎沒有變化，十分穩定。能夠保證UE 的發射功率最小，這樣造成的干擾也最小，可以保證鏈路質量，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，因為它可以沿用現有的系統結構，相比物理層聚合，會更容易實現LTE系統向LTE-A系統的后向平滑演進。在優化上，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載波聚合算法優化

這方面的優化主要集中在成員載波選擇算法、無線資源算法優化、鏈路自適應算法上。成員載波選擇是無線載波聚合系統中頻譜資源分配的核心功能，通過對負載均衡和系統吞吐量兩個方面的優化，系統性能得到大幅度提升。根據用戶實際情況和高效可行的算法優化，能合理進行資源分配，使得系統性能得到最大提升，資源得到充分利用。無線資源算法中，在經典算法的基礎上，對設計調度上進行優化，極大地提高了系統傳輸速率和可用帶寬，更好地兼容LTE-A Pro和未來5G網絡。移動通信中，時鐘頻率是非常重要的一個指標，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據傳輸速率，這是鏈路自適應算法的優化方向。目前已經能夠通過組合不同的鏈路編碼方式和調制方式，來提高系統的頻帶利用率。

2.3載波聚合無線資源優化

在3G網絡中有一個非常重要的概念——UMTS無線接入網絡，是指用戶在接入網絡的部分，無線資源的管理和控制優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網路，這樣能有效降低系統的復雜程度和成本，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，可完成在小區集合中的添加和刪除。除此之外，隨著無線資源分配逐漸發展，可以通過仿真試驗來驗證優化的有效性，如果在一定程度上改善系統性能，提高了系統吞吐量，就能證明資源優化的實用性。

結語

載波聚合技術是一項關鍵技術，由3GPP在LTE-Advanced使用時提出，這項技術可以讓終端和網絡之間的數據傳輸速度有巨大的飛越。所以這項技術得到廣泛的關注，成為現如今的熱點研究課題。文章以LTE-Advanced系統的應用環境為基礎，探討了載波集合的相關技術，并以此為基點展開延伸，在優化載波聚合技術上深入探討，得出LTE-Advanced的技術優勢，最終總結全文，對研究領域的成果進行了總結，希望對相關從業者有所幫助。

參考文獻：

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