LTE—Advanced中波聚合技术应用及优化探讨

梁俏君

摘 要：近几年来，移动互联网产业飞速发展，移动终端设备智能化时代的到来，让用户对通讯移动数据有了更高的要求。为了提高数据的传输速度，由第三代合作伙伴提出了LTE-Advanced计划，并应用在LTE-Advanced载波聚合技术中，使其成为了状态管理的基本功能之一，得到十足的发展。作为第四代移动通讯的唯一标准，移动运营商开始打造以LTE-Advanced为中心的4G+通信技术，这样做就是为了解决用户需求和无线资源速度之间的矛盾。针对上述内容，本文仔细研究了LTE-Advance技术，介绍了在日常生活中的应用，提出了合理的优化措施。

关键词：LTE-Advanced；波聚合；应用

前言：载波聚合技术在LTE-Advanced中的应用为用户提供了更高的传输速率和更大的传输带宽，这项技术已得到广泛推广。由于LTE-Advanced的商业用途，更加加剧了移动手机产业的竞争，成为手机的一大卖点。所以本文为了介绍LTE-Advanced技术，首先阐述了它的内含和技术特点，并接着介绍它的技术优势，最后基于目前的研究状况，提出了其系统概念上的优化。

1.LTE-Advancedd介绍

1.1LTE-Advanced系统概述

LTE是3GPP为了应对WiMAX的冲击而启动的项目，LTE-A完全兼容LTE，因此这个跨步是演进，而不是革命。由于LTE-A不仅能大大地提高无线通信系统的峰值数据速率，同时也能提高整个移动网络的组网效率，并且由于引入了多种新的关键技术，LTE-Advanced系统的整体性能比LTE系统更加出色。所以LTE-Advanced系统成为近几年无线通讯技术发展的主流，目前的LTE主要采用载波聚会、多点协作传输、异构网干扰协调增强等关键技术，其中载波聚会技术是LTE的一项最关键技术，之前已有多家公司对载波聚合技术的可行性方案进行了广泛的讨论分析。通过扩展连续载波与非连续载波，一方面载波聚合技术可以通过直接聚合多个分量载波；另一方面，也可以降低LTE-A系统的设计难度。在目前的技术范围内，LTE应用在室内、游牧场景，控制通道设计、初始接入过程，以及跨频聚合等领域中，但在这些领域中都存在着一定技术上的缺陷。

1.2LTE-Advanced通讯的优势

LTE-A具有传统无线通讯所不具备的优势，由相比于传统的载波扩容，应用于LTE上的载波聚合可以使单小区的载波数变为2，容量翻一番，同样的下行理论峰值将达到 220 Mp/s，覆盖小区边缘用户的下载速率将得到提升。LTE-A之所以比传统通讯有这么多的优势，主要是其载波聚合的使用，而载波聚合采用了载波管理、资源分配和调度、跨载波调度、测量和移动性管理这些关键技术，才让这能够实现。开启载波聚合后，提升了资源利用效率，相比开启时，PRB利用率从70%提高到了90%。未开启时，各载波资源利用率可能不平衡，负载只能采用半静闭调整，所以PRB利用率不高，开启后，可以实现资源毫秒级别的自适应调度，充分地调用现有的资源，其优势显而易见。开启载波聚合后，还可以获得调度增益，降低干扰。对基站而言，信道选择范围更大，可以获得调度增益，显著提升了单用户的速率体验，在微观角度上，通过异频组网或者跨载波调度，消除或者降低宏微系统间的干扰，避免帧头不对齐而产生干扰。

1.3LTE-Advanced技术探究

LTE-A技术上的探究主要从网络构架、无线接口协议和关键技术上来说。LTE-A系统继续采用LTE系统中的扁平化的网络架构，但进行了一些优化，网络更加的扁平化，降低了网络时延，广泛使用了分组交换技术，而以电路交换技术为代表的传统交换网络将很少使用。LTE-A系统只用一种网元构成，这有利于降低整个系统的传输时延，增强了网络的健壮性。各种无线承载的建立、重配置和释放需要无线接口协议的支持，优化无线接口协议能让网络运行更平稳。LTE-A协议可分为控制面协议和用户面协议两部分，控制面协议负责对无线接口的管理和控制；用户面协议主要负责业务数据的传送和处理。LTE-A使用了很多关键技术，虽然在许多方面都与LTE系统保持一致，但增强了其功能。MIMO 增强技术用于支持更大的上、下行空分层数，从而增加系统的频谱效率；多点协作处理技术用于改善小区边缘的服务质量；中继技术主要用于扩展覆盖和提高传输速率。

2.波聚合优化方式

2.1载波聚合方式优化

在LTE-A系统中有兩种载波聚合方式：物理层聚合；MAC层聚合。在物理层聚合时，多个被聚合的子载波在同一个传输块中，这样信道状态信息可以简化为

比较常见的信道质量因子，修改了物理层的设计，不会影响聚合后的系统兼容性。物理层方面，下行通道和上行通道的质量、传输功率控制都有了较大的提高，通信质量乎没有变化，十分稳定。能够保证UE 的发射功率最小，这样造成的干扰也最小，可以保证链路质量，减少UE的功耗。MAC层聚合方式更加合理，目前也是主要采用这种聚合方式，因为它可以沿用现有的系统结构，相比物理层聚合，会更容易实现LTE系统向LTE-A系统的后向平滑演进。在优化上，主要从MAC层的媒体访问控制方面来讲，因为MAC层只提供额外通道，自己则扮演了聚合分量载波实体的角色，能够充分利用聚合得到的带宽。

2.2载波聚合算法优化

这方面的优化主要集中在成员载波选择算法、无线资源算法优化、链路自适应算法上。成员载波选择是无线载波聚合系统中频谱资源分配的核心功能，通过对负载均衡和系统吞吐量两个方面的优化，系统性能得到大幅度提升。根据用户实际情况和高效可行的算法优化，能合理进行资源分配，使得系统性能得到最大提升，资源得到充分利用。无线资源算法中，在经典算法的基础上，对设计调度上进行优化，极大地提高了系统传输速率和可用带宽，更好地兼容LTE-A Pro和未来5G网络。移动通信中，时钟频率是非常重要的一个指标，利用信道的变化特性，来提高其时钟频率，从而提高频谱利用效率和数据传输速率，这是链路自适应算法的优化方向。目前已经能够通过组合不同的链路编码方式和调制方式，来提高系统的频带利用率。

2.3载波聚合无线资源优化

在3G网络中有一个非常重要的概念——UMTS无线接入网络，是指用户在接入网络的部分，无线资源的管理和控制优化过程主要就在这上面进行。在这个层面上，载波聚合通过整合无线资源，重新配置和释放无线系统网路，这样能有效降低系统的复杂程度和成本，显著提高无线频谱的使用率。此外，无线资源优化会涉及到SCell的添加与删除，通过重新整合连接过程，可完成在小区集合中的添加和删除。除此之外，随着无线资源分配逐渐发展，可以通过仿真试验来验证优化的有效性，如果在一定程度上改善系统性能，提高了系统吞吐量，就能证明资源优化的实用性。

结语

载波聚合技术是一项关键技术，由3GPP在LTE-Advanced使用时提出，这项技术可以让终端和网络之间的数据传输速度有巨大的飞越。所以这项技术得到广泛的关注，成为现如今的热点研究课题。文章以LTE-Advanced系统的应用环境为基础，探讨了载波集合的相关技术，并以此为基点展开延伸，在优化载波聚合技术上深入探讨，得出LTE-Advanced的技术优势，最终总结全文，对研究领域的成果进行了总结，希望对相关从业者有所帮助。

参考文献：

[1]李小文，冯友波，孙鹏.TD-LTE-Advanced系统PUCCH下行HARQ反馈方法研究[J].电子技术应用，2015，41（5）：98-100.

[2]沈嘉，索士强，全海洋等.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2009：428-429.