载波聚合技术对LTE-Advanced空口协议带来的挑战

4  系统信息

系统信息可分为两类：一类信息与成员载波无关，即这些信息在不同的成员载波上是相同的，也就是成员载波的共有信息，如图4中"S"所示的信息；另一类信息与成员载波相关，即这些信息在不同的成员载波上具有不同的值，也就是成员载波得专有信息，如图4中"A/B/C"所示的信息。对于成员载波共有信息，由于UE可能在任一成员载波上驻留，其需要在所有成员载波上都发送；对于成员载波专有信息，那就有两种设计方案：一种是在任一成员载波上都广播所有成员载波的专有信息，如图4（a）所示；另一种则是在每一个成员载波上都只广播自己成员载波的专有信息，如图4（b）所示。方案（a）的优点是当系统要为UE增加一个成员载波时，其已经获得了所要增加成员载波的系统信息，不再需要额外的方法来获得所要增加成员载波的系统信息；而当系统信息改变时，其也可以重用LTE中获取系统信息改变的流程；但其缺点是在每个成员载波上都需要更多的资源来传输系统信息，而且成员载波聚合的越多，所需要的资源越多。方案（b）则正好相反。经过讨论，鉴于方案（a）会显著增大传输系统信息所需要的资源，LTE-Advanced最终采用了方案（b）。

图4  系统信息设计

基于上述结论，当为UE配置新的成员载波时，UE获得新成员载波系统消息的方法有两种：一种是如图5（a）所示像LTE那样到新配置的成员载波上去监听系统消息，但此方法会导致较大的时间延迟；另一种是如图5（b）所示那样通过专门的RRC信令告知UE新配置成员载波的系统消息，此方法的时间延迟小，但会增大信令的开销。经过分析认为，由于此时UE正处于数据传输的状态，对延迟更加敏感；而方案（b）所导致的信令增加的开销是有限的，因为传输的只是成员载波专有的系统消息，因此LTE-Advanced最终采用了方案（b）。为了进一步减小信令开销，3GPP认为在成员载波专有的系统消息中，只考虑传送那些对于载波聚合传输来说最紧急的系统消息，其他系统信息的获得仍然通过LTE的流程来获得。至于哪些系统信息被认为是最紧急的，仍然在3GPP的讨论中。

图5  获取新配置成员载波系统消息

图4方案（b）设计带来的另一个问题是当系统信息改变时，UE如何获取新的系统信息。在LTE中，UE要么周期性地检查寻呼信息中的系统信息改变指示，要么周期性地检查SIB1，来发现系统信息是否发生了改变。在LTE-Advanced 中，如果UE还像LTE那样去周期性地检查每个成员载波上系统信息的改变，将会显著增加UE的复杂度。因此，3GPP首先排除了在载波聚合场景下周期性检查所有配置成员载波的寻呼信息或者周期性阅读所有配置成员载波的SIB1来发现系统信息改变的方案。经过讨论，在LTE-Advanced中，对于主成员载波上系统信息的改变，UE仍然采用LTE的方法去发现，但对于辅成员载波，系统则通过专门的信令来告知UE系统信息的改变。不过值得注意的是，对于其他方法，3GPP并不排除，仍然可以继续研究。

5  无线链路失败（RLF）

在LTE中，以下三起事件会触发UE的RLF：

（1）1> T310计时器满期

UE通过无线链路监测并与相应设定门限Qout和Qin的比较来确定无线链路的质量，并向高层发送"in-sync"与"out-of-sync"指示。当从低层接收到N310个连续的 "out-of-sync"指示，同时T300/301/304/311都没有运行，则UE将会启动T310计时器；当从低层接收到N310个连续的"in-sync"指示，同时T310计时器在运行，则UE将停止T310计时器。

（2）2> MAC层的随机接入问题指示。

（3）3> RLC层的最大重传次数已达到指示。

当UE宣布RLF后，就可以发起RRC连接重建了。

对于第三起事件，由于多个成员载波对于RLC层是不可见的，因此LTE-Advanced RLC层的触发应该与LTE保持一致。

对于第一起事件，首先要注意：对于LTE来说，一个成员载波的链路失败就意味着这个UE的无线链路失败了，但在LTE-Advanced系统中，一个成员载波的链路失败并不意味着一定要宣布整个UE的RLF。那是不是只有当所有配置成员载波的链路都失败了才能触发RLF呢？在初始讨论时确定所有含有下行物理控制信道（PDCCH）的成员载波链路失败时会触发RRC连接重建（由于引入跨载波调度，并不是UE使用的所有成员载波都会含有PDCCH）。但随着主成员载波的引入，3GPP重新做出结论：当下行主成员载波产生RLF时会触发RRC连接重建，但在辅成员载波产生RLF时并不会触发RRC连接重建。那么在辅成员载波上是否还有必要执行无线链路监测？如果不需要，那么依靠什么测量来判断辅成员载波上的链路质量？如果判断出辅成员载波上的链路有问题，UE该如何处理？如何上报UE？这些目前都还在3GPP的讨论中。

对于第二起事件，由于系统可能为UE在多个成员载波上配置随机接入资源，那么UE可以在所有成员载波上的随机接入都失败的情况下才触发RRC连接重建，也可以在任一成员载波上的随机接入失败的情况下就触发RRC连接重建，或者在主成员载波上的随机接入失败的情况下触发RRC连接重建。至于采用哪种方法，目前3GPP还没有结论。

6  结束语

3GPP对于LTE-Advanced的研究目前已经进入了Work Item阶段，讨论的技术点越来越收敛。与上、下行多天线传输技术的"锦上添花"相比，载波聚合技术更多的是"雪中送炭"，其是LTE-Advanced系统大带宽运行的基础，而且能将以前分配给运营商的多个较小的离散频带有效地整合起来，真正利用不同频带的传输特性，做到"物尽其用"。为了实现载波聚合，不但要在LTE系统基础上对物理层技术进行相应的优化，也要对空口协议进行多方面的增强。随着3GPP讨论的深入，相应的增强方案也将会越来越清晰。