LTE-Advanced中的载波聚合技术研究

2.4 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。

2.5 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]。