1、蜂窝网络中载波聚合的资源分配

蜂窝网络中载波聚合的资源分配

1 引言

近年来，移动用户数量及其流量迅速增长。移动用户在智能手机上同时运行多个应用程序，这些应用需要更高的带宽，导致用户对运营商资源的需求极为迫切。据思科可视化网络指数（VNI）预测，到 2020 年，数据流量将达到 2010 年的 1000 倍，即面临“1000 倍数据挑战”。随着数据流量的增加，对频谱的需求也日益增长。然而，由于频谱稀缺和碎片化，仅依靠单一频段难以提供所需资源。因此，需要对不同运营商的频段进行聚合，以利用多个载波的无线电资源，扩大传输到用户终端的有效带宽，从而实现带间非连续载波聚合。

2 动机与背景

载波聚合（CA）是包括 LTE - Advanced 在内的 4G 系统的显著特征之一。由于 LTE 需要如 10 和 20 MHz 这样的宽载波带宽，在系统设计时必须考虑 CA 以应对频谱稀缺挑战。根据相关定义，两个或多个相同或不同带宽的分量载波（CC）可以聚合，以实现演进节点 B（eNodeB）与用户设备（UE）之间更宽的传输带宽。这一特性使 LTE - Advanced 能够满足国际电信联盟（ITU）定义的第四代标准的国际移动通信（IMT）要求。许多运营商愿意在宏蜂窝和小蜂窝的混合网络中引入 CA 功能，这将在小蜂窝覆盖区域提供容量和性能优势，同时使网络运营商能够在宏蜂窝网络上提供强大的移动性管理。

非连续载波聚合面临着硬件实现和联合最优资源分配两方面的挑战。硬件实现方面，需要多个振荡器、多个射频链、更强大的信号处理能力和更长的电池续航。

提高现有频谱的利用率可以显著提升网络容量、数据速率和用户体验。一些频谱持有者（如政府用户）在其地理范围内的部分区域并非一直使用全部分配的频谱。因此