基于載波聚合場景下多點協作及多天線技術的分析

張海云 南京貝龍通信科技有限公司

基于載波聚合場景下多點協作及多天線技術的分析

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載波聚合技術的發展與現階段LTE技術的結合是通信技術發展過程中具有里程碑意義的跨越，該技術中完整的頻譜聚合可以實現系統帶寬的增大。本文在對目前載波聚合技術進行研究后，對載波聚合技術的使用場景中應用多用戶下行的多點協作方式進行了分析和討論，并結合空間子信道技術，對載波聚合的多天線技術應用進行了總結。

載波聚合 通信技術 多用戶下行 多點協作

在通信技術的應用領域，通常采用ICI抑制技術進行功率控制和軟頻率復用，其目的在于通過覆蓋范圍實現小區間干擾隨機化和干擾取消，提升小區邊緣UE的服務質量。但是隨著技術的發展，UE吞吐量和頻譜效率的要求逐漸提升，ICI抑制技術逐漸難以勝任服務質量提升的工作，因此在載波聚合的場景之下，LTE提出了多點協作，其目的在于通過小區間的協作將同頻干擾進行轉化，使其成為有用信號。

1 載波聚合場景下多點協作技術分析

1.1 碰撞避免波形成束

在載波聚合場景當中，實現LTE所面臨的主要難點在于多用戶下行。在以往的下行方式當中，常見的具有應用價值的下行方式有協同調度、協同波束賦形、聯合處理，其中，協同調度下行方式主要通過不同的UE來降低小區間的干擾，不進行空域處理，在載波聚合場景下，協同調度很難實現應用[1]。協同波束賦形則是利用信息交互選擇的方式將波束間干擾最小的用戶進行集合，相比于聯合處理方法，協同波束賦形下行方法可以在相同的時頻資源上完成本小區的UE服務提升，更加適合載波聚合場景。避免碰撞波束成形使協同波束賦形的重要方式之一，在服務小區當中，避免碰撞波束成形方式能夠通過UE反饋來對干擾信道的響應方式進行判斷，從而形成最小干擾的預編碼碼本，由于采用最小干擾預編碼碼本的方式，使得小區協作中能夠最大程度抑制兩個UE之間的干擾，完成多點協作。

1.2 PMI協同技術

PMI協同技術由避免碰撞波束成形發展而來。在波束成形過程中，其所進行的最小干擾預編碼碼本需要具備碼本索引的功能，告知協作小區。而PMI協同技術則充當了碼本索引。協作小區會在接收到碼本后，通過選擇方式將PMI的反饋內容進行分析，從而選擇與其最為相近的UE。協作小區在進行多點協作的過程中，可以根據PMI的反饋進行多內容參考，相較于前者，具有更高的調度靈活性。

1.3 載波聚合場景在多點協作中所解決的問題

載波聚合場景主要目的在于對傳統ICI進行有效抑制，提升邊緣UE性能。因此在實際的網絡應用中，載波聚合場景首先應當通過基站間的回路鏈路的方式提升帶寬和時延，從而使協作小區能夠處理大量交互信息；其次，載波聚合場景需要依靠預編碼實現功能，因此在編碼過程中需要著重注意碼本的匹配程度。

2 載波聚合場景下多天線技術分析

2.1 MIMO空域發掘

在載波聚合場景之下，為了能夠提升頻譜效率，提高系統的吞吐量，通常會選擇利用MIMO技術對空域進行發掘。在MIMO技術的信道使用過程中，其所具有的空間子信道能夠實現對信道相應矩陣的代表，從而反映出獨立成災數據流。在不同的空間子信道中，由于其所承載的數據流相同，因此可以實現空間內部的分集增益。在實際應用過程中，多天線由于接收端和發射端間距過小所引發的信道相應矩陣中行向量和列向量具有了相關性[2]，則可以運用MIMO的空間子信道來減少數量，達到理想信道數，避免相關向量出現無法獨立承載數據流的現象。

2.2 MIMO秩自適應

在目前的研究進展當中，為了可以使系統當中的天仙配置達到理想狀態，研究者提出了MIMO秩自適應的研究方案，使MIMO的傳輸模式能夠跟隨實際的無線傳輸環境進行自我調整，從而完成在無線時變環境中的重配置。例如載波的實際傳輸特性能夠決定UE的MIMO傳輸模式，因此MIMO秩自適應應當能夠對傳輸模式所具有的周期性進行判斷，從而完成符合實際需求的重配置。隨著發展，MIMO的秩自適應技術也在逐漸完善。以往的MIMO由于受到收發端天仙配置、用戶端反饋、復雜度等因素的影響，支持傳輸的方式十分有限。因此研究者提出了空域擴展比例公平調度的算法，使MIMO技術能夠應用到載波聚合場景之中，但是在載波聚合場景下的三維比例公平調度仍然是尚未攻克的難題。

3 結論

載波聚合是現階段重要的通信技術和通信手段，相較于傳統技術，載波聚合技術的應用能夠大幅度拓展系統帶寬，因此在目前LTE的研究當中，載波聚合受到了廣泛的關注。在今后的設計和發展當中，載波聚合技術的系統設計如何對不通頻帶的分散載波進行處理，從而使非連續載波聚合實現穩定工作，仍然是研究者考慮并亟待解決的問題。

[1]林敏. LTE-A系統中的載波管理技術性能研究[J/OL]. 機電工程技術,2017,(S2):232-234(2017-08-07).

[2]曹津平,劉建明,李祥珍. 基于230MHz電力專用頻譜的載波聚合技術[J]. 電力系統自動化,2013,37(12):63-68.