LTE的载波聚合技术之马矢奏春创作人们对数据速率的要求越来越高,载波聚合（Carrier Aggregation ,CA) 成为运营商面向未来的肯定选择.什么是载波聚合？简单一点说,就是把零碎的LTE频段合并成一个“虚拟”的更宽的频段,以提高数据速率.我们先来看看全球CA发展历程.1）,韩国SK电信首次商用CA,其将800MHZ频段和1.8GHZ频段聚合为一个20MHZ频段,以获得下行峰值速率150Mbps.LGU+一个月后跟进.2）11月,英国运营商EE宣布完成interband 40 MHz载波聚合,理论速率可达300Mpbs.3）12月,澳年夜利亚运营商Optus首次完成在TDLTE上载波聚合.紧随其后,日本软银、香港CSL、澳年夜利亚Telstra等也相继布置或商用载波聚合.刚开始,载波聚合布置仅限于2载波.,韩国SK电信、LGU+胜利演示了3载波聚合.随着技术的不竭演进,相信未来还有更多CC的载波聚合.固然还包括TDD和FDD、LTE和WiFi之间的载波聚合.中国电信在9月胜利演示了FDD和TDD的载波聚合,这也是载波聚合路上一个新的里程碑.为了说清楚载波聚合,我们首先来了解一下LTE的频段分配.载波聚合的分类载波聚合主要分为intraband 和 interband载波聚合,其中intraband载波聚合又分为连续(contiguous)和非连续(noncontiguous).对intraband CA (contiguous)中心频点间隔要满足300kHz的整数倍,即Nx300 kHz.对intraband 非连续载波聚合,该间隔为一个或多个GAP（s）.3GPP关于载波聚合的界说下图是3GPP关于载波聚合从Re10到Re12的界说历程.3GPP Rel10界说了bands 1 (FDD) 和 band 40 (TDD)的intraband 连续载波,分别命名为CA_1C 和CA_40C.同时还界说band1和5的interband载波聚合,命名为CA_1A5A.3GPP Rel11界说了更多CA配置,如下图：3GPP Rel12包括了TDD和FDD的载波聚合,同时还界说了支持上行2CC和下行3CC载波聚合等等.连续CA带宽品级和呵护带宽对频段内连续载波聚合,CA 带宽品级根据其支持的CC 数量和物理资源块(Physical Resource Blocks ,PRBs)) 的数量来界说.CA 带宽品级暗示最年夜ATBC和最年夜CC 数量.ATBC,即Aggregated Transmission Bandwidth Configuration,指聚合的PRB的总数量.呵护带宽（Guard bands）专门界说于连续CA,指连续CC之间需有一定的呵护带宽.下表列出了CA带宽品级和相应呵护带宽.另外,对带内连续CA,PCell和SCell频段相同,频点间隔为300kHz整数倍,且满足如下公式：明白了上面关于带宽品级的界说,我们就很容易理解载波聚合的命名规则了.比如,以CA_1C 为例,它暗示在band1上的intraband连续载波聚合,2个CC,带宽品级为C,即最年夜200 RBs.对应于带宽品级为C,每CC的RB分配也可以是分歧的组合,不外范围在100200 RBs之间.带内连续intraband（contiguous）载波聚合有两种方案：● 一种可能的方案是F1 和F2 小区位置相同而且重叠,提供几乎完全相同的覆盖范围.两层都提供重复的覆盖,并在两层都支持移动性.相似的方案是F1 和F2 位于拥有相似路径损失配置文件的同一频段上.● 另一方案是F1 和F2 位置相同而实现分歧覆盖范围：F2 天线导向至F1 的小区鸿沟或者F1 覆盖空洞中,以便改善覆盖范围和/或提高小区边缘吞吐量.频段间非连续● 当F1（较低频率）提供广覆盖而且F2 上的RRH F2（较高频率）用于改善热点上的吞吐量时,可以考虑射频拉远(RRH) 方案.移动性根据F1 覆盖来执行.F1 和F2 处于分歧频段时考虑类似的方案.● 在HetNet 方案中,有望看到许多小型小区和中继在各种频段上工作.PCell / SCell / Serving Cell 概念每个CC对应一个自力的Cell.配置了CA的UE与1个PCell和至多4个SCell相连.某UE的PCell和所有SCell组成了该UE的Serving Cell集合.Serving Cell可指代PCell也可以指代SCell.PCell是UE初始接入时的cell,负责与UE之间的RRC通信.SCell 是在RRC重配置时添加的,用于提供额外的无线资源.PCell是在连接建立（connection establishment）时确定的；SCell是在初始平安激活流程（initial security activation procedure）之后,通过RRC连接重配置消息RRCConnectionReconfiguration添加/修改/释放的.每个CC都有一个对应的索引,primary CC索引固定为0,而每个UE的secondary CC索引是通过UE特定的RRC信令发给UE的.某个UE聚合的CC通常来自同一个eNodeB且这些CC是同步的.当配置了CA的UE在所有的Serving Cell内使用相同的CRNTI. CA是UE级的特性,分歧的UE可能有分歧的PCell以及Serving Cell集合.Pcell是UE与之通信的主要小区,被界说为用来传输RRC信令的小区,或者相当于存在物理上行控制信道（PUCCH）的小区,这个信道在一个指定的UE中只能有一个.一个PCell 始终在RRC_CONNECTED 模式中处于活动状态,同时可能有一个或多个SCell 处于活动状态.其他的SCells 仅可在连接建立后配置为CONNECTED 模式,以提供额外的无线资源.所有PCell 和SCell 统称为服务小区.PCell 和SCell 以此为基础的分量载波分别为主分量载波(PCC) 和辅助分量载波(SCC).● 一个PCell 配有一个物理下行控制信道(PDCCH) 和一个物理上行控制信道(PUCCH).丈量和移动性过程基于PCell随机接入过程在PCell 上进行PCell 不成被去激活.● 一个SCell 可能配有一个物理下行控制信道(PDCCH),也可能不,具体取决于UE 功能.SCell 绝没有PUCCH.SCell 支持以MAC 层为基础的激活/去激活过程,以便UE节省电池电量.简单地做个比力：还以上面的运输做类比,PCell相当于主干道,主干道只有一条,不单运输货物,还负责与接收端进行交流,根据接收真个能力（UE Capability）以及有几多货物要发（负载）等告诉接收端要在哪几条干道上收货以及这些干道的基本情况等（PCell负责RRC连接）.SCell相当于辅干道,只负责运输货物.接收端需要告诉发货端自己的能力,比如能不能同时从多条干道接收货物,在每条干道上一次能接收几多货物等（UE Capability）.发货端（eNodeB）才好依照对端（UE）的能力调度发货,否则接收端处置不外来也是白费！（这里只是以下行为例,UE也可能为发货端）.因为分歧的干道还可能运输另一批货物（其它UE的数据）,分歧的货物需要区分开,所以在分歧的干道上传输的同一批货物（属于同一个UE）有一个相同的标识表记标帜（CRNTI）.跨载波调度跨载波调度是Release 10 中为UE 引入的可选功能,它可以在UE 能力传输过程中通过RRC 激活.此功能的目的是减少使用了年夜型小区、小型小区和中继的异构网络(HetNet) 方案中对载波聚合的干扰.跨载波调度仅用于在没有PDCCH 的SCell 上调度资源.负责在跨载波调度上下文中提供调度信息的载波通过下行控制信息(DCI) 中的载波指示符字段(CIF) 指明.此调度也支持HetNet 和分歧毛病称配置.激活与去激活为了更好地管理配置了CA的UE的电池消耗,LTE提供了SCell的激活/去激活机制（不支持PCell的激活/去激活）.当SCell激活时,UE在该CC内1）发送SRS；2）上报CQI/PMI/RI/PTI；3）检测用于该SCell和在该SCell上传输的PDCCH.当SCell去激活时,UE在该CC内 1）不发送SRS；2）不上报CQI/PMI/RI/PTI；3）不传输上行数据（包括pending的重传数据）；4）不检测用于该SCell和在该SCell上传输的PDCCH；5）可以用于pathloss reference for measurements for uplink power control,可是丈量的频率降低,以便降低功率消耗.重配消息中不带mobility控制信息时,新添加到serving cell的SCell初始为“deactivated”；而原本就在serving cell集合中SCell（未变动或重配置）,不改变他们原有的激活状态.重配消息中带mobility控制信息时（例如handover）,所有的SCell均为“deactivated”态.UE的激活/去激活机制基于MAC control element和deactivation timers的结合.基于MAC CE的SCell激活/去激活把持是由eNodeB控制的,基于deactivation timer的SCell激活/去激活把持是由UE控制.AC CE的格式：LCID为11011,见下图：Bit设置为1,暗示对应的SCell被激活；设置为0,暗示对应的SCell被去激活.每个SCell有一个deactivation timer,可是对应某个UE的所有SCell,deactivation timer是相同的,并通过sCellDeactivationTimer字段配置（由eNodeB配置）.该值可以配置成“infinity”,即去使能基于timer的deactivation.当在deactivation timer指定的时间内,UE没有在某个CC上收到数据或PDCCH消息,则对应的SCell将去激活.这也是UE可以自动将某SCell去激活的唯一情况.当UE在子帧n收到激活命令时,对应的把持将在n+8子帧启动.当UE在子帧n收到去激活命令或某个SCell的deactivation timer超时,除CSI陈说对应的把持（停止上报）在n+8子帧完成外,其它把持必需在n+8子帧内完成.SCell 添加与删除载波聚合新增SCell 无法在RRC 建立时立即激活.因此,RRC 连接设置过程中没有针对SCell 的配置.SCell 通过RRC 连接重新配置过程在服务小区集合中添加和删除.请注意,由于LTE 间切换视为RRC 连接重新配置,SCell“切换”受到支持.SCell添加与删除,涉及A4、A2事件的具体原理和计算公式. SCell添加添加SCell的预置条件基站目前仅仅支持同一基站的小区作为CA小区,即主辅小区必需属于同一基站.UE接入或者切入后的服务小区即为PCell,要将某小区配置为SCell需满足如下条件：1>UE的CA能力及协议界说的频段组合,支持PCell与该小区之间进行CA；2>该小区与PCell互为邻区；3>该小区与PCell互为CA协同小区；两种SCell添加方式1）附着或切入后基站主动为UE添加SCell2）基站收到添加辅载波的A4陈说后为UE添加两种添加方式都需满足上述配置SCell的3个预置条件,分歧仅在邻区关系,邻区关系在网管可配,若为“同覆盖”或“邻区包括本小区”则基站主动添加,其它邻区关系基站会在初始接入下发针对该邻区所在频点的A4丈量,UE上报A4陈说后,基站配置该邻区为UE的SCell.A4事件下发信令添加SCellRRC重配消息配置SCell：SCell删除基站在配置某个邻区为UE的SCell的同时,会下发针对该SCell 的A2事件,用来监控SCell的信号质量,当SCell的信号质量小于A2事件的门限,UE上报A2陈说,基站通过RRC重配通知UE删除该SCell.A2事件下发删除SCell切换Release 10 引入了一个新的丈量事件：事件A6.当相邻小区的强度比SCell强一个偏移量时,便会发生事件A6.对频段内SCell,此事件没那么有用,因为PCell 和SCell 的强度通常极为相似.然而,对频段间服务小区,相邻PCell 的强度可能会与服务SCell 的年夜不相同.根据网络状况（如流量负载分布）,切换至事件A6 标识的小区可能会很有利.基站在配置某个邻区为UE的SCell的同时,如果这个SCell有同频邻区,且该邻区与PCell为邻区（非同覆盖关系）、CA协同小区,基站会下发用于SCell更新的A6事件,当邻区信号质量减去SCell信号质量年夜于A6事件门限,UE上报A6,基站通过RRC重配通知UE删除原SCell并添加丈量陈说中质量更好的邻区为SCell.A6事件下发更新SCellRRC重配消息携带删除原辅小区、增加新辅小区的配置：。
