载波聚合技术及其应用场景与资源管理技术

载波聚合技术的目的是为了灵活地使用连续或非连续的频谱，以满足无线宽带互联的需求。因此，如何实现这些成员载波的集成化利用，合理地调配信道资源，以及处理好数据传输等问题，都是载波聚合领域需要重点解决的。

（1）成员载波的聚合方式

1）成员载波聚合方案

根据成员载波所在的频带，可将载波聚合分为两种方式：第一种是频带内载波聚合，即将同频带内的两个成员载波聚合，使一个用户在同频带的两个成员载波进行下行数据传输，同频带内的载波聚合还可以分为连续和非连续的载波聚合；第二种是频带间的载波聚合，也就是将不同频带的两个成员载波聚合，使一个用户在不同频带的两个载波进行数据下行传输。以上各聚合方案如图4-2所示：

2）载波聚合应用场景

3GPP确定采用5种载波聚合的应用场景，假设现有2个成员载波（CC），且分别为主用户所用频带CC1和次用户所用频带CC2，这5种场景分别为：

▲场景1：成员载波CC1和CC2处于同一频段或者频谱相距较近，不同成员载波对应的天线并列摆放，指向的角度和提供的覆盖范围一致。

图4-2　载波聚合的典型方案

▲场景2：两个成员载波处于不同的频段上，频谱上相隔较远，频率较高的成员经历的路径损耗较大，提供的覆盖范围则较小。在小区边缘，只有一个成员载波覆盖，对于小区中心区域，两个成员载波可以相互重叠以提供更大吞吐量。

▲场景3：不同成员载波对应的eNodeB（演进型基站）的发射天线的指向角度不同，CC1的扇区边缘与CC2的扇区中心相重叠，通过这种方式可以提高扇区边缘的吞吐量。

▲场景4：由一个固定的基站提供宏覆盖，离基站较远的地方放置热点来提供另一个载频，热点小区通过光纤跟基站相连，由此实现宏小区与热点小区的载波聚合。(www.xing528.com)

▲场景5：在场景2的基础上，在小区边缘放置一个中继器来扩展该成员载波的覆盖范围。

以上5种聚合的场景原理如图4-3所示：

图4-3　载波聚合的5种应用场景

（2）信道资源的分配与调度

载波聚合经常需要处理与无线资源管理相关的技术问题。

在LTE-A系统中，每个微蜂窝基站配置多个小区，LTE用户可以与系统内的任意小区进行接入，也就是说，两个系统中的用户可以位于同个小区。当用户初次建立连接的时候，只能配置一个小区，该小区称为主小区（Pcell：Primary Cell），其对应的成员载波为主成员载波（PCC：Primary Component Carrier）；然后蜂窝基站通过RRC信令给其他用户增加服务小区并分配小区编号，后面增加的服务小区也称为辅小区（SCell：Secondary Cell），连接辅小区的载波也称为辅成员载波（SCC：Secondary Component Carrier），于是便存在小区调度的技术处理。

在载波聚合系统中，因为LTE-A用户可以配置多个成员载波，因此在进行移动性切换的时候需要考虑多载波的情况，而用户的移动性是以主小区切换为基础，切换流程包括切换测量、切换准备和切换应答等环节。

（3）数据链路的设计与控制

数据链路的作用与数据电路不同，它不仅仅是单纯地在两地间实现数据信息的传输，而是要按照全球性的通信协议在多点间有序地交换信息。在高速移动通信网络中，数据链路的设计水平直接影响着移动通信的质量和信道资源的利用率。移动通信的双方如何在现有通信协议的基本框架上进行对话，决定了数据链路的设计方案。移动终端设备（UE）可以通过下行链路和上行链路与基站通信。下行链路（或前向链路）指从基站到UE的通信链路，而上行链路（或反向链路）指的是从UE到基站的通信链路。在LTE系统中，数据下行物理信道有以下几种：物理广播信道（PBCH，Physical Broadcast Channel）、物理控制格式指示信道（PCFICH，Physical Control Format Indicator Channel）、物理下行控制信道（Physical Downlink Control Channel，PDCCH）、物理下行共享信道（Physical Downlink Shared Channel，PDSCH）、物理HARQ指示信道（Physical Hybrid ARQ Indicator Channel，PHICH）、物理多播信道（Physical Multicast Channel，PMCH）。LTE-A对LTE系统向后兼容，要对各个LTE载波所采用的信息格式、通信顺序、差错控制以及在信息传输过程的应答和处理方式作出规定和判别。

在数据上行和下行过程中，通过对区分数据信息和控制信息、帧定界、差错控制、寻址等基础的链路管理技术的改进，由于数据链路的设计规则还关乎通信系统的功率开销。因此，实现对信道资源的有效分配以及降低通信过程的功率开销，是载波聚合领域技术研发的重要方向。