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谈无线载波聚合系统性能分析与优化
作者：潘影
来源：《中国科技博览》2016年第19期
[摘 要]随着我国城市化进程的脚步不断推进，人们的生活水平不断提高，手机也从当年的“稀罕玩应”变成了如今的人手一个，而随着手机的普及，人们对无线业务质量的要求也不断提高。为了应对人们不断增长的无线业务需求，国际电信组织于2008年启用了第四代无线移动通信系统，第四代通信系统采用载波聚合技术，可以为通信系统提供最大的下行峰值速率，帮助通信系统以非常灵活的方式实现大系统宽带，还能使系统保持良好的后向兼容性，是现如今通信系统最为重要的技术之一。
[关键词]无线通信；载波聚合技术；系统性能
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0026-01 前言：自从4G网络开始普及后，手机上网速度就成为了通信行业用户最为关心的重点部分，一个新的名词开始进入大众的视野，也就是“无线载波聚合技术”。载波聚合技术相比较于传统的连续宽带频谱的系统带宽扩展方式和基于单载波频谱聚合的系统带宽扩展方式，不仅可以帮助系统宽带进行灵活的拓展，而且兼容性也十分的完美。本文主要对无线载波系统的性能进行简要分析，并对其中相关的问题做出一些优化措施。 1.无线载波聚合系统的应用现状 1.1 无线载波聚合系统的概念
对于整个通信产业来说，客户的需求都在向着大容量、高速率、低成本、高可靠性和业务的多样化发展。为了使无线通信系统可以提供更高的传输速率，就必须提供更大的系统带宽。 但是由仙农定理可以了解到，在一定的系统带宽下，系统所能达到的传输速率是有瓶颈的，并不能无限的上升。但是对系统带宽进行拓展是必然的，而载波聚合技术就是解决无线通信系统的系统带宽拓展问题的最佳解决方案。以载波聚合技术为基础的无线通信系统也就是无线载波聚合系统的最大特征就是应用了载波聚合技术，所谓载波聚合（Carrier？
Aggregation，？CA）是将2个或更多的载波单元（Component？Carrier，？CC）聚合在一起以支持更大的传输带宽（最大为100MHz）。？所以系统运行时就存在着多个载波，而每一个载波都具有自己独立的中心载频和制定好的带宽，然后每一个载波按一定的方式聚合成一个更为庞大的系统进行传输带宽。 1.2 载波聚合系统的基本模型
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虽然无线载波聚合系统应用了载波聚合技术，但是系统运行的大部分流程和机制还是和传统的单载波通信系统相差不多。本文就以LTE-Advanced系统为代表的4G宽带无线移动通信系统进行介绍，这种系统已经不存在电路交换的方法，全都是基于因特网协议的数据包分组交换。所以系统中的业务进行都是以数据突发为单位完成的，可以进行单流运转或者多流运转两个形态。以载波聚合系统的上行系统的发射端作为用户终端，发射的功率十分有限，而且射频端的硬件不能过于复杂，否则的话就会提升用户终端的成本，降低用户的使用体验。所以一般上行系统的设计都会采用相对简单的方法。LTE-Advanced系统则提供了一种新型的连续成员载波的方法，系统中的每个载波成员都可以单独的为用户提供他们所需要的服务，而同时的每个用户终端都拥有多个成员载波同时进行数据接收的能力，而且高频带或者低频带对其并没有影响。
1.3 载波聚合技术的研究方向
前文中已经说明了，无线通信系统之所以引用载波聚合技术的目的是为了帮助无线通信系统实现大带宽的高速率的数据传输速率。但是现在的应用还不是很完善，仍有许多可以改进的地方，这是现如今载波聚合技术的研究方向。目前对于无线载波聚合系统的研究，主要集中于如何进行系统资源的调度以及功率的合理分配两个方面，因为这两个方面对系统的运行性能影响最大。研究的同时要考虑成员载波的配置、业务到达的模式、以及用户终端能力和网络拓扑等等因素。
2.无线载波聚合系统的性能和优化策略
2.1 频带内聚合单流业务到达时的系统性能以及优化方案
当系统中的所有成员载波的聚合方式为频带内聚合时，系统中的所有成员载波都会处于相同的频带下，也就是说对同一个用户来说，所表现出来的无线传输特性都是相同近似的，所以在这种单流业务到达的状态下，系统的资源利用会出现闲置，即系统处于非满负荷的工作状态。为了有效的解决这种情况，我们在此提出联合载波调度方案，载波调度方案是根据系统中的成员载波完全联合进行协作的情况为基础设计出的。所以，在采用联合载波调度方案时，系统中只需要配置一个资源调度器，由这一个资源调度器负责统一管理系统中所有的成员载波，因为只有一个可用的资源调度器，所以不需要分级的进行资源调度。在联合载波调度方案中，系统的每一个用户都必须始终和其他所有的成员载波时时保持连接，就算系统的数据可能只在一个成员载波上运行。所以说联合载波调度方案的缺点就在于系统整体的复杂度被提高，运行起来就不是很流畅，这种不流畅主要体现在为用户提供不同载波成员运行时对系统资源调度的结果显示。
2.2 频带内聚合多流业务到达时的系统性能以及优化方案
多流业务相比于单流业务不单单是业务到达的模式不同，而且可以让用户的数据的突发到达增大到持续到达的状态，从而使系统处于一种类似于满负荷工作状态的运行模式。对于多流
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业务到达模式的资源调度方案设计，可以以单流业务到达模式的资源调度方案作为参考，但是最大的区别在于，多流业务到达模式下，在选择分级资源调度的雨雾分配额度时，有用户级和数据突发级两种选择，所以在选择时，需要结合所采用的成员载波协作方式进行综合考虑。对于多流业务到达模式的情况，我们采用独立随机用户调度方案。在随机用户调度方案中，对于分级资源调度处理，会限制系统中的每一个用户只能介入系统中的某一个成员载波，而且一旦介入后，除非是用户主动的离开系统，否则的话不可以在介入其他成员载波。其实这种限制就是以用户作为主体，进行合理的资源调度，从而保证通信系统的运行性能。 2.3 频带间聚合系统的运行性能以及优化方案
前文所讲的都是在频带内聚合场景下的无线聚合系统的性能研究和优化，但是根据研究表明，在实际应用时系统潜在的部署频段会呈现出高低频段分化的现象，也就意味着系统中的成员载波将不会分布在同一个频带内，而对于同一个用户来说所表现的无线传输特性也是不同的。在频带间聚合的场景下，尤其是当系统中的成员载波位于相距较远的频带时，让用户同时在多个成员载波上进行传输，或者在传输时用户进行接入成员载波的切换时，对用户终端能力的挑战和生产成本的影响将是非常严峻的。因此，在频带间聚合多流业务到达场景下，随机用户调度方案可用于多流业务到达模式，在无线载波聚合系统资源调度的方案中，实际系统可应用性最好的一种。 3.结语
载波聚合技术是如今4G无线通信系统中的关键技术之一，它不仅能够帮助4G无线通信系统以非常灵活的方式实现系统带宽的扩展，从而实现系统最高可达1 Gbps的下行峰值速率，还能够使4G无线通信系统保持良好的后向兼容性，加快4G无线通信系统的商用进程。本论文以基于载波聚合技术的无线通信系统，即无线载波聚合系统为研究对象，简单的介绍了其系统运行的性能以及优化方案。 参考文献：
[1] 陈捷. TD-LTE网络载波聚合技术应用研究[J]. 电信工程技术与标准化，2016，01：20-25.
[2] 陈达伟，常亮，韩冰. TD-LTE与LTEFDD载波聚合技术应用的研究[J]. 移动通信，2016，01：45-48+53.
[3] 张益祥，简浩. LTE-A的载波聚合技术[J]. 信息通信，2016，02：259-260.
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