（重慶郵電大學(xué)，重慶 400065）

一種提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的成分載波選擇算法

李瑞杰

（重慶郵電大學(xué)，重慶 400065）

載波聚合是LTE-Advanced的關(guān)鍵技術(shù)之一，它能有效地解決LTE-A系統(tǒng)帶寬擴展問題。合理的選擇成分載波將使得數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在傳輸時具有高的可靠性。本文提出了一種提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的成分載波選擇算法，綜合考慮成分載波信道質(zhì)量和負(fù)載均衡兩方面，對成分載波進行選擇。通過仿真表明，該算法可以有效地選擇成分載波進行聚合，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`比特率和誤塊率，減少平均傳輸次數(shù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕档拖到y(tǒng)開銷。

載波聚合；負(fù)載均衡；誤比特率；誤塊率

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，用戶對數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，與此同時頻譜資源緊缺的問題日益嚴(yán)重。為了滿足LTE-Advanced系統(tǒng)對帶寬的需求而提出載波聚合技術(shù)。載波聚合技術(shù)就是聚合兩個或兩個以上的成分載波，使其能夠接收更高頻率的成分載波，并且使用了聚合載波技術(shù)的通信系統(tǒng)仍可接收其中的一個成分載波。

載波的聚合分為連續(xù)的和非連續(xù)的兩種技術(shù)，連續(xù)頻譜的載波聚合技術(shù)可以使基站和終端的配置更為簡捷方便，適用于3.4～3.8 GHz頻段的頻率范圍；非連續(xù)頻譜的聚合載波具有更高的頻譜聚合的靈活性，并需要確定頻譜聚合可支持的終端的能力，以便設(shè)計出最低的成本和功率損耗。

聚合成分載波的選擇將直接決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，成分載波的信道質(zhì)量狀況以及負(fù)載均衡狀況將直接影響聚合后數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

基于以上背景，本文提出了一種提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的成分載波選擇算法，通過對成分載波合理的選擇，可以有效地降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`比特率、誤塊率，減少數(shù)據(jù)平均傳輸次數(shù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，降低系統(tǒng)開銷。

1 成分載波選擇算法

假定在系統(tǒng)中，可用的成分載波數(shù)量是M，表示為集合：

CCj表示成分載波中的第j (1≤j≤M)個成分載波， 由于每一個成分載波處在不同的頻帶，則需要多種多樣的RF（射頻）鏈和用于非連續(xù)成分載波聚合的FFTs（快速傅立葉變換）。當(dāng)頻率相差較大的成分載波聚合時，對于終端問題的復(fù)雜度將變得很嚴(yán)重且存在較大的干擾。所以，選擇成分載波時，盡量選擇頻譜特性相近的成分載波。

1.1 信道質(zhì)量最優(yōu)

在考慮當(dāng)前成分載波信道情況優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，同時考慮成分載波小范圍歷史信道質(zhì)量的信息，即成分載波的歷史信道狀況，有：

其中， α為當(dāng)前成分載波的等效信噪比加權(quán)因子；β為該成分載波的累計等效SINR值的加權(quán)；權(quán)重因子α和β取值如表1所示。

表1 不同情況下權(quán)重因子α和β取值參數(shù)配置

由于當(dāng)前成員載波等效信噪比從較大程度上反映了當(dāng)前每個成員載波的信道質(zhì)量情況，故為主要因素。主要權(quán)重因子為當(dāng)前成員載波的等效信噪比比值的因子α。目標(biāo)是主要因素占75%的權(quán)重下考慮不同的情況。兩個權(quán)重因子組合如表1所示。本文僅對表中不同情況下的權(quán)重因子進行仿真，其它情況暫不分析。通過仿真結(jié)果最終確定權(quán)重因子的系數(shù)。仿真中，權(quán)重因子變化步長設(shè)置為0.05時，對曲線有略微影響，而設(shè)置為0.01～0.03時，幾乎沒有影響。故設(shè)置兩個權(quán)重因子步長變化范圍為[0.00～0.25]。

1.2 負(fù)載均衡思想

選定信道質(zhì)量最優(yōu)的成分載波后，再根據(jù)該成分載波上負(fù)載波動情況選擇負(fù)載均衡的成分載波。

考慮一個時段T個周期，每一個周期M個成分載波的負(fù)載表示為集合：

其中Ij，t表示第j個成分載波在第t個周期時的負(fù)載，表達(dá)為：

這里Ij，t，PCC， Ij，t，SCC分別表示在第t個周期時，第 j個成分載波被一個UE用作PCC（主成分載波）時，也被另一個UE用作SCC（次成分載波）。

2 仿真參數(shù)設(shè)置及性能分析

2.1 參數(shù)設(shè)置

通過Matlab2010a對上述方案進行仿真分析，仿真環(huán)境與參數(shù)設(shè)置如表2所示。通過對CC-x、CC-y以及CC-z 3組成分載波的仿真對比，通過設(shè)置不同的權(quán)重因子，對影響系統(tǒng)性能的兩個權(quán)重因子，采用Case1～Case6不同參數(shù)配置進行仿真，圖1和圖2中為CC-x組的Case4，對比CC-y組和CC-z組，CC-x組有較為明顯的下降，在低信噪比時，由于信道質(zhì)量較差，發(fā)生重傳的可能性較大，平均傳輸次數(shù)也就可能會增加，對比CC-y組，CC-x組能夠有效降低重傳次數(shù)，從圖2中可以看出CC-x組針對SNR較低的情況有所改善。

表2 仿真環(huán)境與參數(shù)設(shè)置

2.2 仿真分析

圖1 3個CC組的BLER

結(jié)合圖1和圖3可以看出，隨著信噪比SNR的增大，CC-x組和CC-y組的BER和BLER也越來越小，表明在頻譜聚合的時候，應(yīng)該選擇CC-x組和CC-y組用來聚合。通過圖2可以看出，在載波聚合完成之后，各成分載波上數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄螖?shù)也各不相同，相比于CC-y組和CC-z組而言，在相同信噪比的情況下，CC-x組的平均傳輸次數(shù)是最少的。仿真表明，選擇使用CC-x組進行載波聚合，降低了數(shù)據(jù)的平均傳輸次數(shù)，從而有效地提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性，也降低了系統(tǒng)開銷。

圖2 3個CC組的平均傳輸次數(shù)

圖3 3個CC組的BER

3 結(jié)束語

本文在考慮載波聚合中成員載波當(dāng)前信道質(zhì)量和歷史信道情況的前提下，對聚合的成分載波進行信道質(zhì)量最優(yōu)的選擇，再結(jié)合成分載波負(fù)載均衡的思想，提出算法，并仿真了不同權(quán)重因子影響下系統(tǒng)的誤比特率和誤塊率。最后，通過仿真結(jié)果得出，該方案在載波聚合中可以有效地降低數(shù)據(jù)的平均傳輸次數(shù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，也降低了系統(tǒng)開銷。

[1] 陳霞， 曹璞． LTE和LTE-Advanced關(guān)鍵技術(shù)研究[J]． 科技廣場，2014(01)：137-140．

[2] Zukang Shen， Papasakellariou A， Montojo J， et al． Overview of 3GPP LTE-Advanced Carrier Aggregation for 4G Wireless Communications[J]．Communications Magazine， IEEE，2012(2)：122-130．

[3] Al-Shibly， M A M， Kuala Lumpur， Malaysia， et al． Carrier Aggregation in Long Term Evolution-Advanced[J]． Control and System Graduate Research Colloquium (ICSGRC)， IEEE， 2012(7)：154-159．

[4] 3GPP TR 36．808 V10．1．0(2013-07) Technical Specification Group Radio Access Network， Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA)， Carrier Aggregation； Base Station (BS) radio transmission and reception[S]．

News

諾基亞通信與高通聯(lián)合展示高至300Mbit/s的LTE-Advanced三頻段載波聚合

近日，諾基亞通信和Qualcomm Technologies， Inc.（Qualcomm Incorporated的一家全資子公司）共同完成了對LTE-Advanced三頻段載波聚合的互操作性測試，支持更多運營商在其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)高至300Mbit/s的用戶數(shù)據(jù)速率。

測試采用了諾基亞Flexi Multiradio 10基站和高通驍龍810處理器，支持SK Telecom 等運營商使用3種頻率(20MHz+10MHz+10MHz) 網(wǎng)絡(luò)向其用戶提供高至300Mbit/s的數(shù)據(jù)速率。3xCA還向運營商提供了實現(xiàn)40MHz載波聚合的替代方案，該方案之前僅可用于擁有至少2個頻段（每頻段20MHz）的運營商。

Component carrier selection algorithm to improve the reliability of data transmission

LI Rui-jie

(Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

Carrier aggregation technology is one of the key technologies in LTE-A system, which can effectively solve the bandwidth extension problem in LTE-A system. Carrier aggregation select proper the component carrier during transmission will make the data with high reliability. This paper presents a component carrier selection algorithm to improve the reliability of data transmission, considering both component carrier channels quality and load balancing, then select the component carrier. The simulation results show that this algorithm can eff ciently aggregate the component carrier and decrease bit error rate and block error rate of data transmission, reducing the average number of transmission, thereby increasing the reliability of data transmission, reducing system overhead.

carrier aggregation; load balancing; BER; BLER

TN929.5

A

1008-5599（2014）12-0070-04

2014-09-22