LTE-Advanced中的载波聚合技术研究

    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。

2.3 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。