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作者：Aeroflex公司Stamatis Geogouis博士 針對LTE-Advanced，3GPP Release 10推出了幾項新功能來(lái)增強現有LTE標準，這些功能旨在將峰值下行鏈路數據速率提升到1Gbps以上，同時(shí)減小延時(shí)、提高頻譜效率。此外，還設定了達到最大可能的小區邊緣用戶(hù)吞吐量目標。 如果要達到高數據速率目標，LTE-Advanced要求信道帶寬比LTE目前規定的20MHz寬得多,僅靠大多數運營(yíng)商可用的有限頻段內的單個(gè)載波是不可能實(shí)現的。因此，載波聚合將是滿(mǎn)足更寬有效帶寬(通常高達100MHz)的一個(gè)關(guān)鍵措施。這意味著(zhù)需要將由連續或非連續頻譜組成的多個(gè)載波累加起來(lái)實(shí)現這些更寬的信道帶寬，進(jìn)而實(shí)現更快的數據速率。 要想在網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現載波聚合，運營(yíng)商和基礎設施供應商需要在實(shí)際移動(dòng)終端設備推出之前就能用上具有載波聚合功能的測試移動(dòng)終端。 向LTE-Advanced的演變 針對LTE-Advanced的3GPP計劃宗旨是在國際電信聯(lián)盟射頻通信部門(mén)規定的時(shí)限內滿(mǎn)足或超過(guò)IMT-Advanced要求。IMT-Advanced的關(guān)鍵目標是：100MHz帶寬，1Gbps下行鏈路數據速率，500Mbps上行鏈路數據速率，下行和上行分別采用8x8 MIMO和4x4 MIMO。C平面延時(shí)最大值為50ms，U層延時(shí)小于或等于5ms。表1將這些目標與LTE Release 8和LTE-Advanced的指標進(jìn)行了比較。 表1：3GPP LTE-Advanced指標與LTE Release 8及IMT-Advanced目標的比較 
LTE-Advanced標準將提供比Release 8 LTE更高的平均頻譜效率和小區邊緣用戶(hù)吞吐量，并且由于新分配的頻段而具有更大的頻譜靈活性。自組織組網(wǎng)和部署將成為L(cháng)TE-A的主要部分，因為網(wǎng)絡(luò )復雜性使得人工優(yōu)化難以實(shí)施。值得注意的是，在干預期內從LTE(Release 8)到LTE-A將是一種平滑而且低成本的過(guò)渡。 另外，LTE-A需要與LTE共存，在基礎設施方面將是一個(gè)漸進(jìn)式的發(fā)展，終端也會(huì )逐步做出更新。功能同樣需要是可擴展的。 帶寬 由于頻譜已經(jīng)非常擁擠，因此管理機構很難在連續頻譜部分分配出100MHz帶寬。同樣，已經(jīng)分配給LTE的大部分頻段(見(jiàn)表2(a)和(b))本身也不夠寬到提供LTE-A規定的100MHz帶寬。還有一個(gè)與傳統系統有關(guān)的問(wèn)題，即有些帶寬已經(jīng)被先于LTE Release 8發(fā)布的標準所占用。因此有必要以眾多規范方式中的一種將可用頻段組合起來(lái)，這就是眾所周知的載波聚合技術(shù)。 表2(a) LTE FDD的頻段分配
表2(b) LTE TDD的頻段分配
載波聚合是為了取得更寬帶寬傳輸而進(jìn)行靈活頻譜分配的一種手段。高達100MHz的完整系統帶寬可能由兩個(gè)到5個(gè)被稱(chēng)為成員載波(CC)的基本頻率塊組成。至少一些成員載波后向兼容Release 8 LTE，而聚合后的帶寬可能由來(lái)自相同頻段的成員載波(帶內載波聚合)或來(lái)自不同頻段的成員載波(帶外載波聚合)組成。LTE-A的帶內載波聚合支持連續和非連續頻譜。圖1給出了一些例子。
圖1：載波聚合例子。 圖1中的第一張圖顯示了連續帶內載波聚合的情況，其中100MHz帶寬由聚合相鄰頻段的5個(gè)成員載波實(shí)現。第二張圖顯示了非連續帶內載波聚合情況。從圖中可以看出，在成員載波之間存在分段的帶寬。最后一張圖展示的是帶外載波聚合：帶外載波聚合明顯是非連續的，因為在成員載波之間存在分段的帶寬。 對于頻分復用(FDD)來(lái)說(shuō)，上下行鏈路可能支持不對稱(chēng)帶寬。對稱(chēng)工作的定義是下行鏈路和上行鏈路具有相同數量的成員載波，而不對稱(chēng)工作時(shí)下行鏈路的成員載波數量要比上行鏈路多。在時(shí)分復用(TDD)中，上行鏈路和下行鏈路總是對稱(chēng)的，因為它們共享相同的載波。進(jìn)一步的考慮在于帶內對稱(chēng)性，如圖2所示，這與聚合后的載波是否在聚合帶寬上形成鏡像有關(guān)。
圖2：帶內對稱(chēng)性。 對于LTE-A(3GPP Release 10)來(lái)說(shuō)，載波聚合被認為在頻段內是對稱(chēng)的，除非另有說(shuō)明。對稱(chēng)的優(yōu)勢在于，零中頻接收機能夠避免在直流點(diǎn)出現數據資源單元(RE)的重疊。 3GPP為L(cháng)TE-A的初始調查規定了許多載波聚合情景，其架構使用多達3個(gè)收發(fā)器鏈，并能工作在300MHz至6GHz范圍內的任何頻率。這給eNodeB和用戶(hù)設備(UE)帶來(lái)了一些很大的設計問(wèn)題。未來(lái)所有5個(gè)成員載波將被允許是非連續的，如圖3所示，這將進(jìn)一步增加收發(fā)器鏈的數量。
圖3：5個(gè)非連續的成員載波。 應用 一對成員載波被稱(chēng)為服務(wù)小區。其中一個(gè)服務(wù)小區被指定為主小區，另一個(gè)被稱(chēng)為次小區。主小區是最重要的，管理著(zhù)載波聚合配置。次小區中不允許RACH過(guò)程。在配置小區時(shí)，小區會(huì )被分配一個(gè)‘服務(wù)小區索引值’，這個(gè)值代表了小區的相對重要性——服務(wù)小區索引值越小，這個(gè)服務(wù)小區就越重要。主小區的服務(wù)小區索引值總是為零。 載波聚合的多功能性使得網(wǎng)絡(luò )部署變得更加容易，因為第二個(gè)成員載波既可以用來(lái)將數據速率提升至接近eNodeB，以消除小區邊緣的弱覆蓋率，也可以用來(lái)服務(wù)峰值速率非常重要的熱點(diǎn)區域。圖4顯示了這些應用的各種例子，這些例子在3GPP的可靠性研究中都有明確。還有兩種應用情景(圖中沒(méi)有顯示)將遠程無(wú)線(xiàn)電頭端(RRH)用于非共存小區，這種小區將在Release 11中得到支持。
圖4(上面)展示了許多可能的LTE-Advanced載波聚合應用情景中的三種，其中每種情景下的頻率f1都是用灰色顯示，f2用藍色顯示：(a)f1用于提高覆蓋率，f2用于提升數據速率(f2>f1)；(b)兩種頻率都能用來(lái)提高小區吞吐量；(c)f1提供宏覆蓋，f2用于提升熱點(diǎn)的吞吐量。 LTE-A測試需求 為了正確測試LTE-Advanced，測試系統需要支持許多網(wǎng)絡(luò )測試與驗證功能，包括支持載波聚合測試。例如在2011年全球移動(dòng)大會(huì )上，Aeroflex TM500測試移動(dòng)終端就被用于LTE載波聚合的早期演示，它將800MHz和2.6GHz頻譜組合在了一起。這樣能夠形成一條LTE數據“管道”，這條管道不僅組合了兩個(gè)頻段的容量，而且最大程度地發(fā)揮了較低頻段卓越傳播能力的優(yōu)勢。3G版的TM500已經(jīng)提供了一種載波聚合，它利用了雙載波HSDPA(DC-HSDPA)的可用性。這種功能現在已做到了產(chǎn)品化的TM500 LTE測試移動(dòng)終端上，可用于測試LTE基站或eNodeB。 好的LTE測試系統還需要能夠創(chuàng )建和執行腳本以便在測試移動(dòng)終端支持的各種模式下執行測試，而這些腳本還可以存儲起來(lái)供日后使用。這種功能包含了在測試場(chǎng)景運行時(shí)進(jìn)行數據記錄的需求，對測試結果的后續分析需求，以及用于分析的可定制工具和圖表。 比如TMA，它提供了能夠針對用戶(hù)要求剪裁的工作環(huán)境。圖5(a)顯示了能夠瀏覽和監視載波聚合吞吐量的窗口，圖5(b)顯示了聚合的小區概覽，包括信道和聚合后的數據吞吐量數據。
圖5(a)
圖5(b) 圖6對TMA具有的測試功能進(jìn)行了總結。簡(jiǎn)單地說(shuō)這些功能包括：低層KPI，比如聚合后的和每個(gè)載波的吞吐量，BLER測量以及小區質(zhì)量測量；豐富的記錄功能，包括信道功率和質(zhì)量，物理層每個(gè)TTI的控制和信令，第二層的MAC、RLC、PDU；高層記錄，具有全面的協(xié)議記錄以及RRC和NAS消息功能。集成與驗證/回歸測試功能，其中包括切換測試，腳本類(lèi)型測試，如信道質(zhì)量和無(wú)線(xiàn)資源監視(RRM)，還提供負面測試功能。
圖6 連續和非連續頻段的載波聚合已經(jīng)被確認為是向LTE-Advanced演進(jìn)過(guò)程中最重要的方法之一，同時(shí)也被認識到將給用戶(hù)設備和eNodeB的設計帶來(lái)艱巨的挑戰。蜂窩基礎設施供應商在推出真正的終端和手機之前需要一種可靠的測試移動(dòng)終端來(lái)測試他們的網(wǎng)絡(luò )，而對用來(lái)推動(dòng)LTE-Advanced的eNodeB開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，在這個(gè)早期階段向他們提供載波聚合能力被證明是非常必要的。 |
