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随着移动通信技术的快速发展,用户数据量及业务类型不断增加,ITU-R组织对下一代无线通信系统提出了更高的性能要求。为了满足该需求,3GPP组织启动了LTE-Advanced研究项目,作为LTE系统的进一步增强和演进。载波聚合技术是LTE-Advanced的关键技术之一,能够将多个成员载波聚合成一个更宽的频段,用户能够在多个载波上同时进行数据传输及接收,以满足下一代移动通信系统对大带宽和高速率的要求,并同时保持与LTE系统的后向兼容性。
本文首先介绍了LTE-Advanced系统的演进过程,性能需求和关键技术,然后对载波聚合的技术基础进行了详细的阐述。在动态场景中,多载波的无线资源管理技术是3GPP会议讨论的热点,本文对主要的RRM机制进行了研究分析。
本文分析了多载波中的资源调度模型,包括独立队列调度和联合队列调度。根据载波间是否共享用户信息,后者还可分为独立载波调度和联合载波调度。
辅小区激活/反激活机制,会导致边缘用户的性能进一步下降。本文提出了Balanced PF算法,针对辅小区处于反激活状态的用户,在资源调度时增加其优先级指标,提升吞吐量,改善用户之间的公平性。
支持单载波的LTE用户和支持多载波的LTE-A用户可同时在载波聚合系统中进行通信。本文提出了两种负载均衡算法,平衡多个成员载波上的负载。
为了评估系统的性能,我们搭建了载波聚合LTE-Advanced系统的动态仿真平台,实现了测量、切换、辅小区激活/反激活等无线资源管理机制。首先,在载波聚合场景1和场景3中,对独立队列调度和联合队列调度算法进行仿真,对其性能进行了评估。在动态仿真场景中,从小区平均吞吐量和用户公平性等方面,对联合载波调度和Balanced PF算法进行了分析和比较。在LTE用户和LTE-A用户共存的场景中,评估了两种负载均衡算法。从仿真结果分析,可以得到不同算法的优劣,这对LTE-Advanced系统设计有一定的指导意义。