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R&S:载波聚合 LTE向前看
http://www.ccidcom.com 通信产业网_中国通信第一产经门户 2014-06-17 16:03 官方微博

  【通信产业网讯】(罗德与施瓦茨(中国)科技有限公司)搭建一条高速可靠的无线通信公路,一直是无线通信发展的目标。随着近些年移动通信用户数量的指数增长以及对网络吞吐量的井喷式需求,第三代移动通信系统已经无法为用户提供所需的吞吐量和服务。

  为了应对并解决这一难题,国际电信联盟(ITU)早在2008年3月就已经基本完成LTE的标准化工作。同年,3GPP开始开展一个在LTE基础上持续演进的项目LTE-Advanced的研究工作。

  LTE-A的提出和研究工作旨在提供具有更强大能力的移动通信网络,更快的网络吞吐量。

  在LTE系统中,传输带宽最大支持20MHz,但是这样的带宽已经无法满足LTE-A的技术指标。由于近些年的频谱资源越来越紧张,频谱碎片化也逐渐显现,为了能够达到LTE-A的高能力要求,最直接的方式是增加传输带宽,因此载波聚合(Carrier Aggregation,CA)作为一种增加传输带宽的全新技术方案被提出。

  载波聚合原理

  载波聚合技术的核心思想是:将多个连续或者离散的带宽较窄的载波聚合在一起,形成一个更宽的频谱。这种技术既满足了LTE-A系统对大带宽的需求,又可以有效地利用碎片化的频谱资源。

  LTE系统中支持的最大传输带宽为20MHz,LTE-A要求可以最大100MHz带宽的载波聚合。为了在LTE-A商用初期有效地利用系统和终端,LTE-A通过聚合多个后向兼容的LTE载波,最多支持5个载波同时聚合,达到支持100MHz的传输带宽。LTE-A的终端设备,既可以接入多个载波,也可以正常接入一个LTE载波进行工作。

  由于考虑到各个国家及运营商的频谱资源现状,LTE-A的载波聚合技术支持多种聚合方式。按照频带跨度载波聚合可以分为带内的载波聚合和频带间的载波聚合,按照载波聚合中所使用的成分载波的连续性,载波聚合分为连续载波聚合与非连续载波聚合。

  ●MAC层载波聚合

  在LTE-A系统中,每个子载波对应一个独立的数据流,子载波之间数据流的聚合方式是子载波的数据流在MAC层聚合。

  MAC层的聚合技术为每个子载波分配一个独立的传输块。在MIMO的应用场景下,每个子载波可以分配两个或者更多的独立传输块。因为每个子载波对应于独立的传输块,所以各个子载波都使用独立的链路自适应技术,聚合子载波根据无线链路质量选择不同的编码及调制方式,数据最终在MAC层聚合。

  因为每个子载波具有自己独立的HARQ机制,所以每个RLC实体都可以使用LTE中定义的PDU。这样就可以在不改变LTE的物理层、MAC层以及RLC层的情况下,既为用户提供了更大带宽的传输,同时保持了对现有LTE系统的兼容,保护运营商对现有网络的投资。

  ●主副载波设计

  载波聚合技术中聚合多个成分载波,其中的一对上下行成分载波为主上下行成分载波。其他成分载波为辅成分载波。主成分载波必须同时具有上下行成分载波,辅成分载波根据网络需求,可以只配置一个下行辅成分载波。

  主成分载波除了同时配置有上下行载波之外,还承担了更多的接入层与非接入层的任务。比如终端的随机过程只会在主成分载波上去开展,同时一些非接入层的移动性管理信息以及安全参数等也只会在主成分载波上发送,并且主成分载波会一直处于激活状态,而辅载波可以通过信令激活。

  ●非对称载波聚合

  由于无线通信系统的用户使用习惯,网络更长时间工作在非对称状态。LTE-A的载波聚合技术在设计时,也考虑到这样的场景,允许对称载波聚合,也允许非对称载波聚合。

  非对称载波聚合技术可以为下行传输提供更大的传输带宽,提高下行峰值吞吐量。同时也可以降低上行的峰均比,降低终端的功耗。

  载波聚合测试

  载波聚合技术极大地提升传输带宽,从而提高LTE-A系统的吞吐量。但是载波聚合技术在终端设备上的应用,也对终端设备的设计提出了更高地要求和挑战。为了能够使得载波聚合技术在LTE-A系统中发挥应有的作用,3GPP对具有载波聚合技术的终端设备也提出了更加严格的测试要求,防止终端设备的性能成为系统吞吐量的一个瓶颈,浪费宝贵的频谱资源。

  ●研发及产线测试

  罗德与施瓦茨公司提出针对载波聚合的一整套完善的测试解决方案。其中的综合测试仪R&SRCMW500单台仪表支持Category 6的终端设备,测试下行峰值吞吐量。在两个20MHz成分载波聚合结合MIMO的应用场景中,可以进行300Mbps的下行吞吐量测试,支持手动关闭辅载波的测试。

  在传输速率越来越高的设备终端测试中,从物理层一直到应用层的测试成为一种测试趋势和要求,罗德与施瓦茨公司的综合测试仪R&SRCMW500提供的数据应用测试功能可以对具有载波聚合技术的终端设备进行应用层的吞吐量测试,更加接近用户实际使用,保障终端设备的性能。

  ●测试系统

  2013年3月,全球认证论坛开始着手制定用于认证具有LTE-A CA功能的终端用户设备的相关测试用例。最后完成的工作将包括射频测试用例、RRM测试用例以及协议测试用例。虽然细节有待确定,但罗德与施瓦茨公司已经根据3GPP RAN5规范,在公司的R&SRTS8980测试系统上首次实现了测试用例。

  由于技术复杂性增加,领先的运营商都已针对实验室手机测试制定了他们自己的基于模拟器的互操作性测试要求。基于实验室IOT设备测试的重点已经从单纯一致性测试转移到满足定义的最低性能。这允许快速和灵活提交适合引入诸如载波聚合等新技术的测试解决方案;然而,单独的投资和资源是必要的。一致性测试(例如,GCF)、运营商IOT测试和现场测试相得益彰。它们需要根据运营商要求和它们特定的业务模式进行平衡。凭借公司在行业内的丰富经验,罗德与施瓦茨公司帮助运营商建立他们自己的IOT测试方案并协助其将方案成功投入运行。

  载波聚合技术在终端设备中的设计与实现成为主流,保障终端设备良好性能的测试也成为了终端设备在研发与生产阶段必不可少的一个重要环节,作为无线通信行业测试和测量解决方案顶级提供商,罗德与施瓦茨公司现在已经提供全面的测试解决方案,指导设计工程师赢得这些挑战,保障了LTE-A系统的快速商用,提供广阔前景。

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    作者:通文来源:通信产业网
    责任编辑:婉蓉
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