&&&&&&& 中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司& 523129
&&&&&&& 摘要：今天的中国已迈入了移动互联的新时代，各大运营商之间激烈的竞争聚焦在了4G网络的向下演进上，作为LTE-A的核心技术，CA（Carrier Aggregation，载波聚合）是网络提速的神兵利器。因此，现网中对CA技术应用的深入研究，有助于释放技术效能，提高用户感知与网络吞吐量。
&&&&&&& 关键词：TD-LTE；载波聚合；技术应用
&&&&&&& 引言
&&&&&&& 随着移动通信的发展，用户对数据业务速率的要求越来越高，载波聚合（CA，Carrier Aggregation）成为移动通信运营商面向未来的必然选择。对于同时拥有TDD和FDD频谱资源的运营商，TDD-FDD的载波聚合技术使TDD频谱和FDD频谱结合起来，提供更高的峰值速率和更大的跨网络应用覆盖，并确保频谱的有效利用，满足TDD-FDD融合组网的覆盖和容量需求，帮助运营商以TDD的成本效益部署配合FDD 网络。
&&&&&&& 一、载波聚合技术的引入
&&&&&&& 1.载波聚合技术的引入
&&&&&&& 多载波应用是随着无线网络技术进步以及用户对网络容量的需求而产生的，最初的UMTS部署主要重视广覆盖，因此单载波容量即可满足用户需求。但是随着用户的快速增长以及多种多样数据业务需求的爆发，为了提高载波负荷均衡的管理效率，3GPP& R8中引入了&相邻载波双小区HSDPA操作&的功能，即联合载波资源分配的理念，其主要优点是通过载波间的负荷均衡降低存在未用资源的概率，实现了更好的资源利用及频谱效率。推出HSPA+后，在3GPP& R10的LTE-A中引入了载波聚合技术。
&&&&&&& 载波聚合即把零碎的LTE频段合并成一个虚拟的更宽的频段，以提高数据速率。如图1所示，从载波组合方式上，载波聚合可以分为频带内连续载波聚合（Intra-Band& Contiguous）、频带内非连续载波聚合（Intra-Band Non-contiguous）和频带间非连续载波聚合（Inter-Band Non-contiguous）3类，TDD-FDD载波聚合属于频段间载波聚合。
&&&&&&& 载波聚合的总体目标是通过以下方式提供小区间更好且一致的用户体验，具体如下：
&&&&&&& （1）结合不同频率下可用的峰值容量和吞吐量性能，将峰值数据速率和吞吐量最大化。
&&&&&&& （2）减轻分散在不同频段非连续载波的低效因素，改善移动性。
&&&&&&& （3）跨频率和系统的负载平衡，向用户提供更好且更一致的Qo S。在一个频段遇到阻塞的用户可以无缝调度，以访问在另一个频率或系统下可用的未用容量。
&&&&&&& （4）智能资源调配实现干扰管理。另一方面，它向运营商提供了一种低成本的解决方案，以增加其现有网络的吞吐量和容量，只需对已经使用多个频率的站点进行少量软件升级即可。
&&&&&&& 二、载波聚合分类
&&&&&&& （1）Intra-band& CA：将同频带内的多个载波聚合，使一个用户在同频带的多个载波进行上下行数据传输。同频带内的载波聚合分为连续和非连续的载波聚合，如图2中场景A与场景B所示。
&&&&&&& （2）Inter-band CA：将不同频带的多个载波聚合，使一个用户在不同频带的多个载波进行下行数据传输。如图2中场景C所示：
&&&&&&& 三、载波聚合技术原理
&&&&&&& 1.应用场景
&&&&&&& CA的主要应用场景如图3所示，协议R10版本支持S1、S2、S3（Flex CA灵活的载波聚合小区选择）3种场景，对于S4和S5场景，需要考虑多个CC的TA同步问题，在R11版本支持。
&&&&&&& 2.协议原理
&&&&&&& 载波聚合实现架构如图4所示，载波聚合只在MAC层及以下可见，而MAC层之上看不见载波聚合。
&&&&&&& ◆ 每个无线承载只有一个PDCP和RLC实体，RLC层上看不到物理层有多少个分量载波。
&&&&&&& ◆各个分量载波上MAC层的数据面独立调度。
&&&&&&& ◆每个分量载波有各自独立的传输信道，每TTI一个TB（Transport Block）以及独立的HARQ实体和重传进程。
&&&&&&& 四、载波聚合价值
&&&&&&& （1）用户体验及品牌效应单用户多载波直接带来速率的翻倍。
&&&&&&& （2）小区吞吐量提升因为CA的聚合，实现了多小区联合调度，基站的频率选择性调度可以有更大的灵活性，从而采用更高的编码方式，提升小区的平均吞吐量。根据仿真结果，小区提升小区平均吞吐量5.6%，提升边缘用户吞吐量15.3%。
&&&&&&& （3）边缘用户速率提升
&&&&&&& ◆两个载波同时给用户发数据，即便频谱率效率不变，速率直接翻倍。
&&&&&&& ◆基站的频率选择性增益，提成单小区对用户的发送速率。
&&&&&&& （4）突发业务快速响应
&&&&&&& MBB的Burst突发业务通过CA宽管道带来瞬时容量增益100%及业务响应时延缩短。
&&&&&&& （5）毫秒级的负载均衡
&&&&&&& CA用户同时驻留在2个载波上，每个TTI上调度的数据量都可变化，天然实现了TTI级的负载均衡，效率更高，节省信令，对业务的影响完全不可见。
&&&&&&& 3.频段内载波聚合
&&&&&&& 通过相同band频段内多个连续或非连续的载波聚合增加带宽，从而满足LTE-A系统的带宽需求，提高频谱碎片利用率。
&&&&&&& 载波聚合后，上层数据流在MAC层映射到各个载波。在每个TTI中，基站在每个载波构筑一个传输块（空间复用场景下2个或多个传输块）。每个载波分配一个单独的HARQ实体并使用一个独立的链路自适应机制。频段内载波聚合示意图如图5所示。
&&&&&&& 五、载波聚合的实现意义
&&&&&&& 由于无线频谱资源短缺，世界各国都很难再找到连续的大带宽，因此为了实现LTE系统的大带宽需求，LTE演进过程中引入了载波聚合技术，把多个连续（频段内D1+D2）或不连续（跨频段D+F）的频谱聚合使用。
&&&&&&& （1）LTE重要技术之一，通过载波聚合可以提供成倍的数据速率和更好的用户体验；（2）CA是目前主流运营商现关注的重点之一；（3）由于频谱资源的稀缺，跨频段的载波聚合在未来有更大的应用空间和实际意义；
&&&&&&& 六、TDD-FDD载波聚合关键技术特点
&&&&&&& TDD - FDD载波聚合技术关键在于主载波的选择上，从资源利用率、信令开销、辅小区进程RTT时间以及终端设计架构方面来看，选择FDD做主载波的优势如下：
&&&&&&& （1）目前无线网中对上行载波聚合的产业化进程相对缓慢，且大多数终端仅支持下行方向的载波聚合，此类终端无论使用TDD还是FDD，辅载波上行子帧均不做聚合。
&&&&&&& 在TD-LTE采用下行和上行3：1的时隙配置情况下，当配置TDD做主载波、FDD做辅载波时，FDD无线帧上所有上行子帧不做聚合，上行子帧损失较大；当配置FDD做主载波，TDD做辅载波时，仅损失TDD 2 0 % 的上行子帧。因此从频率使用效率上看，TDD做主载波上行效率相对较低。
&&&&&&& 在跨载波调度场景中，FDD做主载波可以调度所有的TDD下行子帧，反之TDD做主载波时部分FDD下行子帧无法调度。
&&&&&&& 相同的无线环境下，TDD做主载波FDD做辅载波会使得上行控制信道负担增加，可能导致上行速率受限，实际网络业务中TDD和FDD的速率存在一定的关联，上行速率受限对下行速率也会造成一定影响。因此从资源利用率来看，FDD做主载波的优势更大。
&&&&&&& （2）FDD相对于TDD频段较低，相同组网条件下FDD覆盖更广更连续，在TDD-FDD载波聚合场景下，配置FDD做主载波可以减少因为切换主载波带来的信令开销，且时延低。
&&&&&&& （3）辅小区进程RTT时间上，FDD做主载波时，TDD（3：1时隙配比为例）的RTT时间可维持8ms，而TDD做主载波时，FDD最大的RTT为12ms，即FDD做主载波时最大RTT时间可减少4ms。
&&&&&&& （4）TDD做主载波时，终端参考设计构建与FDD 做主载波时的构架不同，会导致终端发射功率以及灵敏度的回退，会严重影响网络性能；FDD做主载波时，仅考虑TDD接收滤波器的设计，而TDD做主载波时，需要对TDD发射和接收滤波器同时提出设计要求。
&&&&&&& 七、结论
&&&&&&& 载波聚合是LTE的核心技术，可以把相同或不同频段下的两个以上的载波合并为一个信道，以便成倍提高LTE小区的峰值速率。载波聚合（CA）亦能有效规避邻区同频干扰，进一步提升网络性能，还能灵活地实现主辅小区间的负载均衡，进而提升整体网络容量。载波聚合技术在现网中的广泛推广应用，让运营商不仅能用户提供更高速、更丰富的业务体验，还能更好地应对数据业务流量的爆发增长，提高TD-LTE网络的竞争力。
参考文献：
[1]赵训.3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[2]沈嘉.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，2008.
[3]胡宏林，徐景.3GPP LTE无线链路关键技术[M].北京：电子工业出版社，2008.
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载波聚合介绍
载 波 聚 合Carrier Aggregation(CA)为什么要载波聚合LTE- Advanced 在低移动性下峰值速率达到 1Gbit/s， 高移动性下峰值速率达到 100Mbit/s。 那么为了支持这样 的峰值速率，我们需要更大的带宽。而这样大带宽的频谱 很难找到。联合扩展<
br />LTE- Advanced 系 统带宽扩展方式载波聚合2什么是载波聚合载波 聚合连续载 波聚合将相邻的数个较小的载波 整合为一个较大的载波非连续 载波聚 合3将离散的多载波聚合起来， 当作一个较宽的频带使用， 通过统一的基带处理实现离 散频带的同时传输载波聚合频典型谱场景频带内相邻载波聚合 （ Intraband Contiguous CA ）频带内不相邻载波聚合 （ Intraband Non-Contiguous CA ）频带外不相邻载波聚合 （ outband Non-Contiguous CA ）4载波聚合典型部署场景一在成分载波是相同或者不同的频段，但是频率间隔很小的 情况下，eNB如图分布，对于所有成分载波波束方向和模 式是相同的。CC相同频段CC不同频段5载波聚合典型部署场景二根据载波扇区数目部署的不同或者为了提高边缘吞吐量， 对于不同的成分载波，eNB的天线波束方向和部署不同。6载波聚合典型部署场景三一个固定的基站提供宏覆盖，离基站较远的地方放置热点 （提供另一个载频），热点小区通过光纤跟基站相连。宏 小区与热点小区的载波聚合。7载波聚合典型部署场景四8主从服务小区和成分载波主服务小区（Pcell）：当LTE-A的UE初次建立RRC连接时，只配置一个服务小 区，即Pcell。此服务小区中的载波称为主成分载波（PCC）。 从服务小区（Scell）： 根据负载、QoS需求等考虑，配置多个额外服务小区， 即Scell。此服务小区中的载波称为第二成分载（SCC）。9主服务小区的特点◆提供非接入层（NAS）移动信息 ◆UE只需执行对PCell 下行的无线电链路监测，当无线链 路连接失败（RLF）时触发RRC重建。 ◆UE不能停用 ◆只有Pcell使用半持久调度（SPS），它适用于不需要载 波聚合的语音IP业务◆ UE只能在Pcell给eNB传输PUCCH信息◆ UE随机接入，如果失败则触发RRC重建10eNB给UE编好号的RRC信息，此信息包含服务小区SI。同一个eNB的不同UE也可以部署不同的服务小区。11上下行载波聚合方式考虑到系统下行和上行有不同的峰值速率要求，应该支 持非对称载波聚合。1 2载波聚合频的实现方案一◆子载波可以根据各自不同的MIMO 配置选择不同的传送等级 ◆各子载波都能使用独立的链路 自适应技术 ◆可以根据实际链路状况使用不 同的调制编码方案，码率◆还继续沿用物理层的设计1 3载波聚合频的实现方案二◆子载波使用相同的传送等级， 相同的调制方式，相同的码率◆需要重新设计物理层的标准， 比如控制信道格式14下行控制信道在UE可以可靠接受到PDCCH消息的场景适合频带内载波调度； 如果UE不能接收PDCCH信号或者不能在CC上可靠接收的场景、 以及宽带CC和窄带CC聚合都适合频带外调度。15上行控制信道载波聚合的上行控制信息（UCI）：包括HARQ反馈、信 道状态信息（CSI）反馈和调度要求信息。UCI可以与特定的CC的PUSCH一起传输或者在主成分载 波（PCC）的PUCCH上单独传输16移动性管理◆eNB决定UE需要增加CC或者删减CC；判断PCC是否需要 改变或者是否需要进行eNB之间的切换。◆源eNB告诉目标eNB需要切换到的Pcell。如果切换准 备程序提供Pcell的安全密钥，而目标eNB是Scell， 则这个要求可能被忽略17载波聚合需要考虑的问题1、不同频带相差的传播损耗不同频率高的路径损耗大2、不同频带多普勒频移和相干时间相差很大3、功率控制 4、终端复杂度的问题 5、小区边缘接收问题18
3.5 载波聚合下的调度本章节介绍载波聚合功能下的调度算法。 对于 GBR 业务,载波聚合场景下调度算法没有特别的变化,即根据该 GBR 业务的 QoS 要求保障即可。具体...载波聚合_能源/化工_工程科技_专业资料。载波聚合(Carrier Aggregation)首先介绍几个基本概念 Primary Cell(PCell):主小区是工作在主频带上的小区。UE 在该小区进行...LTE载波聚合_信息与通信_工程科技_专业资料。首先介绍几个基本概念 Primary Cell...的传输带宽,但由于这么大带宽的连续频谱的 稀缺,LTE-A 提出了载波聚合的解决...网后,大家最关心的就是手机上网速度,也开始认识到一个新的名词 ―-载波聚合。...LTE载波聚合介绍 18页 免费
载波聚合频段 5页 免费 lte-a 载波聚合 暂无评价...三大运营商 4G 载波聚合根据工信部现在的 4G 频率分配方案, 中国移动: B39 频段分配 30MHz, 但 LTE 一期工程和二期工程购买的 RRU 只支持 20MHz; B41 频段...LTE的载波聚合技术_信息与通信_工程科技_专业资料。LTE 的载波聚合技术 人们对...载波聚合介绍 18页 免费
载波聚合白皮书 54页 1下载券
载波聚合介绍 23页 ...载波聚合(CA carrier aggregation)配置指导 1、确认载波聚合的两个小区属于同一台 RRU 载波聚合,是将同一台 RRU 下的两个小区进行聚合。所以在操作前,要先确认 ...在子载波数目很 多的情况下,PAR 能高达十几 DB;其特性主要是对整个系统线性...下面介绍两种连续频带聚合的主流方案。 ① 方案 A: 如下图所示,此方案是最...载波聚合技术_信息与通信_工程科技_专业资料。载波聚合大家都听过,把不同的频段聚合在一起,那涉及到聚合后的频点怎么计算,我们一 起来看一下: 连续的载波单元...载波聚合(CA)配置指导 1、确认载波聚合的两个小区属于同一台 RRU 载波聚合,是...载波聚合介绍 23页 1下载券
载波聚合 11页 2下载券
LTE-A中的载波聚合 ...
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提问者:热心网友
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看你的载波聚合方式是什么，是两个小区两个频点聚合还是一个小区两个频点聚合。对于两个小区两个频点聚合方式的实验，支持CA的终端在数据业务态直接触发CA并占用上两个载波；不支持CA的终端的情况下，就相当于两个同覆盖的普通小区，占用哪个小区看UE的重选情况，但同时只能占用一个小区。
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LTE-Advanced中的载波聚合技术研究
Carrier Aggregation in LTE-Advanced Systems
摘要:随着移动通信技术的发展，用户对数据速率的要求越来越高，与此同时频谱资源紧缺的问题日益严重。为了满足LTE-A系统对带宽的需求而提出了频谱聚合技术。与LTE系统相比，LTE-A系统需要在上下行控制信道设计、功率控制、TDD特定场景等多方面做相应的改变以支持频谱聚合的功能。关键字:频谱聚合；控制信道；功率控制；分量载波
英文摘要:With the development of mobile communications, the requirements on data rate are increasing sharply. The shortage of spectrum is also becoming more serious. To deal with these problems, carrier aggregation, in which two or more component carriers are aggregated to support wider transmission bandwidths, is introduced into LTE-Advanced. Compared to LTE, the design of uplink/downlink control channel and power control, as well as some special scenarios in TDD need to be reconsidered for carrier aggregation in LTE-Advanced systems.英文关键字: component carrier
基金项目：国家重大专项(-002-02)
&&& 为了提供更高的数据速率，支持更多的用户业务和新的服务类型，3GPP LTE-Advanced在LTE基础上又提出了新的需求[1]。其中，如何满足更大带宽需求成为LTE向LTE-Advanced演进的最重要考虑因素之一。这是因为：受限于通信发展历史及无线频谱资源紧缺等因素，很多运营商拥有的频谱资源往往都是非连续的，每个单一频段都难以满足LTE-Advanced对带宽的需求。因此，3GPP组织提出了载波聚合(CA)[2]，CA技术的核心思路是：将多个连续或离散载波聚合在一起，形成一个更宽频谱。这种技术的应用既满足了LTE-Advanced在带宽方面的需求，又可以提高频谱碎片的利用率。
1 LTE-Advanced中载波聚合技术的设计原则&&& 在LTE-Advanced(LTE Release-10)系统关于载波聚合的设计过程中，主要遵循了如下原则：
&&& (1)聚合的每个分量载波(也称为服务小区，为表述一致方便，这里统一用分量载波)所采用的帧结构参数与LTE(LTE Release-8)中的相同。
&&& (2)具有载波聚合能力的LTE-Advanced终端最多可以同时发送/接收5个分量载波(每个分量载波最多支持100个资源块)。
&&& (3)允许把所有载波配置成与LTE标准兼容的载波，即使若干载波被某些具有载波聚合能力的LTE-Advanced终端聚合使用，LTE终端仍可以在其中一个载波上发送/接收数据。
&&& (4)连续和离散载波聚合这两种聚合形式都支持，从物理层标准的角度来看，这两种载波聚合方式将采用相同的解决方案。
&&& (5)具有载波聚合能力的LTE-Advanced 终端可以支持非对称载波聚合，即下行链路和上行链路聚合的分量载波数目可以不同。
&&& 采用上述设计原则，不仅能满足LTE-Advanced系统在聚合带宽上的需求，而且可以很好地保持对LTE系统的后向兼容性，便于支持各种带宽能力的终端，非常有利于LTE系统到LTE-Advanced系统的平滑过渡。目前，LTE终端带宽能力通常是20 MHz，LTE-A通过聚合多个对LTE后向兼容的载波可以支持到最大100 MHz带宽。
2 LTE-Advanced中载波聚合关键技术
<FONT color=#ff 主从分量载波机制&&& 在终端聚合的多个分量载波中，高层会配置其中一对上行/下行分量载波为主上行/下行分量载波，其他分量载波称为辅分量载波。与主分量载波必须同时配置上下行分量载波不同，辅分量载波可以只有一个下行分量载波。图1给出了主/辅分量载波的示意图。
&&& 主分量载波除了要求同时配置有上行/下行分量载波外，还具有一些辅分量载波所不具有的一些性质，比如：
一些非接入层的移动性信息、安全参数等等只会在主分量载波上发送。
终端只会在主分量载波上发起随机接入过程。
主分量载波始终处于激活状态，而辅分量载波则可以通过信令来激活或去激活。
<FONT color=#ff 下行控制信道设计&&& LTE-Advanced下行控制信道设计的一个重要目的是支持跨载波调度。在进行载波聚合时，系统支持半静态地配置是否进行跨载波调度。当未配置跨载波调度时，每个分量载波上拥有独立的下行控制信道，各信道工作方式与LTE系统中类似。当配置跨载波调度时，在下行控制信息(DCI)中新增载波指示位(CIF)来指示物理下行控制信道(PDCCH)与分量载波之间的对应关系。CIF长度固定，其位置在不同格式的DCI中也是固定的。需要说明的是：在LTE中，终端通过盲检测来确定增强基站(eNB)发给自己的PDCCH。如果允许任意的跨载波调度，这虽然增强了eNB调度的灵活性，但是盲检测搜索空间的个数将随跨载波调度的分量载波数量的增加而增加，将导致终端检测PDCCH的复杂度呈指数增加。为了解决这个问题，LTE-Advanced标准规定：在确定某个分量载波上是否有自己的物理下行共享信道(PDSCH)/物理上行共享信道(PUSCH)时，终端只会在一个分量载波上检测与此相关的PDCCH。为便于理解，图2给出了LTE-Advanced的跨载波调度示意图。LTE-Advanced不支持图2(a)所示的跨载波调度，但是支持图2(b)所示的跨载波调度。在LTE中，终端需要在小区公有搜索空间和终端专有搜索空间两个搜索空间检测是否有自己的PDCCH。在引入载波聚合后，为了进一步降低PDCCH盲检测复杂度，终端仅在主分量载波上检测小区公有搜索空间。
&&& 在异构网络中，不同分量载波的干扰情况是不同的。在这样的情况下，如何有效地进行干扰规避或干扰管理非常重要。而上述的跨载波调度则提供了一个高效的控制信道干扰规避机制。跨载波调度在异构网络中的应用如图3所示[3]。图3中UE1、UE2、UE3都是具有载波聚合能力的终端，UE1附属于宏基站Macro，UE2、UE3则分别附属于家庭基站HeNB1和HeNB2，Macro通过分量载波1(CC1)的PDCCH来调度CC1和CC2；而HeNB1和HeNB2则通过CC2的PDCCH来调度CC1和CC2。由于频率差异，Macro小区和HeNB的控制信道干扰通过跨载波调度的方式得到了有效规避。
&&& 如前所述，跨载波调度可以有效地避免相邻小区下行控制信道之间的相互干扰。但与此同时，支持跨载波调度将对现有LTE系统的自动重传指示信道(PHICH)、物理控制格式指示信道(PCFICH)也造成一定影响。下面对它们分别予以阐述：
&&& (1)在LTE系统中，为了节省信令开销，终端的PHICH资源是通过eNB分配的PUSCH资源隐含指示的，引入跨载波调度后会造成PHICH资源模糊和冲突问题。为了解决这个问题，LTE-Advanced提出了根据分配的PUSCH资源和上行授权联合指示PHICH资源的方案，eNB进而可以通过调度的方式解决该问题。
&&& (2)在LTE中，终端如果PCFICH检测错误，那么就会导致后续的PDCCH检测失败，二者具有一致性。但是在引入跨载波调度后，就有可能出现分量载波1上调度分量载波2的PDCCH检测正确，分量载波2的PCFICH检测错误的情况，这进而会导致PDSCH检测错误，即使多次重传也不能正确解码，造成混合自动重传请求(HARQ)缓冲器损坏的严重问题。LTE-Advanced 通过设计新的高层信令，明确指示被跨载波调度的分量载波的PDSCH位置，从而避免上述问题的发生。
<FONT color=#ff 上行控制信道设计&&& 在引入载波聚合后，上行控制信道设计面临的一个首要问题是：是否支持多个物理上行控制信道(PUCCH)同时传输？考虑到上行峰均比(PAPR)和功率控制限制，LTE-Advanced规定终端只会在主分量载波上发送PUCCH，并且在该分量载波上，终端同时只会发送一个PUCCH。在此基础上，上行控制信道还面临如下3个关键问题：
&&& (1)当终端聚合了多个下行分量载波时，终端如何反馈更多HARQ-ACK比特？以FDD为例，LTE终端一次最多需要反馈2个HARQ-ACK比特，而LTE-Advanced终端一次则最多需要反馈10个HARQ-ACK比特。
&&& (2)当PUSCH和PUCCH同时发送时，上行控制信息该如何发送？之所以出现这个问题是因为在LTE中，为了保证终端发送信号的低PAPR特性，终端不会同时发送PUSCH和PUCCH。当然，这种规定也一定程度上牺牲了上行频谱效率。
&&& (3)当终端聚合了多个下行分量载波时，终端如何反馈这些分量载波的信道状态信息(CSI)？对于问题1，LTE-Advanced提出如下两个解决方案[4]：
&&& 方案1基于PUCCH格式1b的信道选择，借鉴LTE中TDD系统HARQ-ACK比特反馈的思想，对资源分配、信息映射进行优化。该方案最多可以反馈4个HARQ-ACK比特。
&&& 方案2提出一种新的PUCCH格式(PUCCH格式3)。PUCCH格式3采用基于离散傅立叶变换-时域扩展-正交频分复用(DFT-s-OFDM)的信道结构。该信道结构最多可以支持5个终端复用在相同的时频位置上，具体结构如图4所示。当信道编码采用单里德-穆勒(RM)编码时，该方案最多可以反馈11比特(10比特HARQ-ACK信号和1比特调度请求信息)，足以满足FDD系统最多支持5个载波聚合的场景。
&&& 为了提高PUCCH格式3的资源利用效率，LTE-Advanced采用了一种高层半静态配置和物理层信令动态指示的资源分配方式。分配方式具体为：eNB通过高层预先配置多个PUCCH格式3资源，这些PUCCH格式3资源可以为多个用户共享。当某终端需要PUCCH格式3资源时，eNB可以利用DCI中的PUCCH资源指示信息指示终端应该使用前述高层配置的那些PUCCH格式3资源中哪些PUCCH资源。另外，对于基于PUCCH 格式1b的信道选择的方法，LTE-Advanced也引入了类似机制来提高PUCCH资源利用效率。
&&& 对于问题2，LTE-Advanced给出如下两个解决方案：&&& 方案1，当上行控制信息只有HARQ-ACK或者周期CSI时，HARQ-ACK或者周期CSI在PUCCH上发送，PUSCH只传送用户数据；当上行控制信息既有HARQ-ACK也有周期CSI时，HARQ-ACK在PUCCH上发送，周期CSI在PUSCH上发送。
&&& 方案2，当有多个PUSCH可以发送上行控制信息时，若多个PUSCH所在的上行分量载波包含主上行分量载波时，选择在主上行分量载波上的PUSCH发送上行控制信息，否则选择上行分量载波索引最小的PUSCH发送上行控制信息。
&&& 对于问题3，LTE-Advanced将需要反馈的信息区分为周期CSI和非周期CSI。对于周期CSI，每个下行分量载波的反馈周期独立配置，当有多个下行分量载波的周期CSI需要同时反馈时，UE只反馈某一个分量载波上具有最高优先级的周期CSI(对于具有相同优先级的多个下行分量载波的周期CSI，反馈下行分量载波索引最小的分量载波的周期CSI)。而对于非周期CSI，LTE-Advanced对LTE中利用DCI触发非周期CSI的思路进行了扩展，将DCI中用于触发非周期CSI的“CSI请求”控制域由原来的1比特增加到2比特，同时，高层配置了两个分量载波集合，eNB可以根据调度需要，利用这两个比特可以触发终端发送某个分量载波集合甚至某个特定分量载波的非周期CSI。
<FONT color=#ff 功率控制&&&& 在LTE中，由于分量载波只有一个，所以eNB根据终端上报的功率上升空间报告(PHR)来确定终端剩余可用的功率。而在LTE-Advanced中，eNB的上行调度是以分量载波为单位的，不同分量载波之间传输的带宽以及MCS等参数都很有可能是不一样的。因此，其功控也是基于分量载波的，终端为每个分量载波都上报一个PHR。
&&& 为了支持PUSCH和PUCCH同时发送，LTE-Advanced还在LTE PHR基础上，针对PUSCH和PUCCH同时发送重新定义了一种新的PHR。另外，在LTE中，由于分量载波只有一个，当eNB分配资源所使用的功率超过终端最大发射功率时，终端功率消减为终端最大发射功率就可以了，而当LTE-Advanced聚合多个上行分量载波后，如果多个分量载波的发射功率之和超过终端最大发射功率时，需要规定终端如何对多个分量载波的发射功率进行消减，以使得多个分量载波的发射功率之和不超过终端最大发射功率。因此，LTE-Advanced采用了根据信道类型以及所传输信息进行分级功率削减的方案。方案具体如下：
当多个PUSCH同时发送且发射功率超过终端配置的最大发射功率时，通过对多个PUSCH的发射功率乘以同样的功率削减因子的方法来等比例的降低多个PUSCH的发射功率，确保上行发射功率不会超过终端配置的最大发射功率。
当同时发送的多个PUSCH中有某一个携带有上行控制信息时，先确保携带有上行控制信息的PUSCH的发射功率，然后通过对多个没有携带上行控制信息的PUSCH的发射功率乘以同样的功率削减因子的方法来等比例的降低多个没有携带上行控制信息的PUSCH的发射功率，确保上行发射功率不会超过终端配置的最大发射功率。
当多个PUSCH与PUCCH同时发送且发射功率超过终端配置的最大发射功率时，先确保PUCCH的发射功率，然后通过对多个PUSCH的发射功率乘以同样的功率削减因子的方法来等比例的降低多个PUSCH的发射功率，确保上行发射功率不会超过终端配置的最大发射功率。
LTE-A系统支持多个测量导频信号(SRS)同时传输。当多个SRS同时发送且发射功率超过终端配置的最大发射功率时，通过对多个SRS的发射功率乘以同样的功率削减因子的方法来等比例的降低多个SRS的发射功率，确保上行发射功率不会超过UE配置的最大发射功率。
<FONT color=#ff TD-LTE系统的特殊考虑&&& 与FDD系统相比，引入载波聚合后，TD-LTE系统的终端一次需要反馈的HARQ-ACK比特更多。假设一个无线帧中上下行子帧比例为1:4，一个上行子帧上要反馈4个下行子帧的HARQ-ACK比特，如果聚合5个分量载波，每个分量载波的下行传输模式又支持两码字流传输，则UE需要反馈40个HARQ-ACK比特，而前述基于单RM码的PUCCH格式3结构，其支持的最大反馈比特数目不超过11。为支持超过11比特的HARQ-ACK反馈，LTE-Advanced对前述的PUCCH格式3结构进行了增强，采用了基于双RM码结构的PUCCH格式3结构[5]，具体结构如图5所示。在该结构复用容量保持不变(最多可达5个用户)的前提下，终端利用PUCCH格式双RM码结构一次可以反馈20个HARQ-ACK比特。
&&& 当终端配置为采用PUCCH格式3来反馈其HARQ-ACK比特时，遵循如下规定：
终端根据配置的分量载波数目、配置的上下行比例关系以及配置的下行分量载波的传输模式确定需要反馈的HARQ-ACK比特总数目。
当终端反馈的HARQ-ACK比特数超过20比特时，终端对所有配置的分量载波下的所有下行子帧进行空间逻辑与操作，从而保证最终发送的HARQ-ACK比特数目不超过20这一数目。
当终端反馈的HARQ-ACK比特数(包含经过了空间逻辑与操作后的HARQ-ACK比特数)不超过11比特时，终端采用基于单RM码结构的PUCCH格式3结构，否则，采用基于双RM码结构的PUCCH格式3结构。
为了最大优化反馈性能，提高下行吞吐量，对于TD-LTE系统，即使只配置一个分量载波，终端可以使用PUCCH格式3结构反馈HARQ-ACK比特。
对于上下行子帧比例为1:9场景，为了减少反馈的HARQ-ACK比特数量，限制此场景仅能聚合两个分量载波。
3 下一步研究与发展方向&&& 载波聚合技术作为LTE-Advanced系统的关键技术之一，通过将多个连续或离散的窄带频谱聚合使用，支持高速率的业务需求，具有广大的应用前景。结合其技术特征与3GPP相关标准化进展，在下一步的研究中，人们还需重点考虑以下问题：
&&& (1)在上行载波聚合多个定时提前(MTA)支持&&& 目前LTE-Advanced中所支持的载波聚合方案中，终端发送各个分量载波所用的定时提前都必须是相同的。这个要求限制了载波聚合技术在一些典型场景的应用，比如对于宏基站提供覆盖、RRH提供热点容量增强的场景，终端要想上行聚合多个分量载波，同时向宏基站和RRH发送数据，其上行发送到宏基站和RRH所采用的分量载波采用不同的定时提前是非常必要的。其他场景如部署有频率选择性中继以扩展宏基站覆盖的网络，终端在发送多个分量载波时也需要针对不同分量采用不同的定时提前。考虑到上述场景应用非常广泛，上行载波聚合多定时提前技术将是未来载波聚合技术研究的一个热点[6]。
&&& (2)新增载波类型&&& 目前LTE-Advanced中所支持的载波类型都是兼容LTE的载波。在LTE-Advanced载波聚合技术标准化过程中，曾对非后向兼容LTE的载波类型，如扩展载波、分片载波等载波类型进行了一些初步研究。后来由于时间关系，这些载波类型没有得到充分讨论。但是，考虑到非后向兼容载波在频谱效率提高、异构网络下的干扰抑制、能量节省等方面的独特优势，关于非后向兼容载波的新应用场景及详细设计方案将在LTE-Advanced Release-11阶段得到进一步研究。
&&& (3)TDD系统载波聚合技术增强&&& 对于支持载波聚合的LTE-TDD系统，目前要求每个分量载波的上下行子帧配置是完全相同的。这种限制虽然简化了系统设计，但是却非常不利TDD系统发挥其特殊优势，例如在宏基站提供基本覆盖、RRH提供热点容量增强的场景。对于宏基站，其上下行业务比较比较均衡，相应地，分量载波的上下行子帧配置为1:1比较合适；而对于RRH，其下行业务通常远大于上行业务，分量载波的上下行子帧配置为3:1可能要远比1:1效率高。可以预见，不同上下行子帧配置的载波聚合，特别是跨频段的不同上下行子帧配置的载波聚合将会是未来LTE-TDD系统载波聚合技术研究的一个重要方向。
4 参考文献[1] 3GPP TR36.913. Requirements for Evolved UTRA (E-UTRA) and Evolved UTRAN (EUTRAN) [S]. 2011.[2] 3GPP TR36.814. Further advancements for E-UTRA physical layer aspects [S]. 2011.[3] Motorola. PCFICH in carrier aggregation [C]//3GPP TDocs (written contributions) at Meeting: R1-60, Feb 22-26, 2010, San Francisco, CA,USA. 111.[4] 3GPP TS 36.213. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures [S]. 2011.[5] CMCC, CATT, CATR, et al. WF on supporting ACK/NAK payload larger than 11 bits in Rel-10 TDD [C]//3GPP TDocs (written contributions) at Meeting: R1-62b, Oct 11-15, 2010, Xi’an, China. 2010: R1-105776.[6] Nokia, Siemens. LTE carrier aggregation enhancements [C]//3GPP TSG RAN WG4 #59 Meeting, Jun 26-Jul 1,2011, Barcelona, Spain. 2011:RP-110451.
收稿日期：
&&& 在LTE-Advanced载波聚合技术中，这种主从分量载波机制得到了充分应用，在下面章节的讨论中，主/辅分量载波的应用还会多次出现。
&夏树强，南京理工大学硕士毕业；中兴通讯股份有限公司资深技术预研工程师、项目经理；主要研究领域包括载波聚合、MIMO、网络节能、高级接收机设计等；已申请专利230件，向IEEE、3GPP等国际通信组织输出提案70篇。
戴博，哈尔滨工业大学硕士毕业；中兴通讯股份有限公司高级技术预研工程师；主要研究领域包括帧结构、HARQ过程、功率控制、多天线、载波聚合等；已申请专利150件，向3GPP输出LTE提案50篇。
梁春丽，厦门大学硕士毕业；中兴通讯股份有限公司高级技术预研工程师；主要研究领域包括帧结构、下行同步，上行控制信道、载波聚合等；已申请专利50件，向3GPP输出LTE提案50篇。
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