自從4G建網(wǎng)后，大家最關(guān)心的就是手機(jī)上網(wǎng)速度，也開始認(rèn)識(shí)到一個(gè)新的名詞—-載波聚合。

那么什么是載波聚合？

技術(shù)宅滾粗，來點(diǎn)一聽就懂的！

載波聚合，即Carrier Aggregation）。

每次被問到這個(gè)問題，我就會(huì)用以下例子說明：

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（對(duì)不起，我畫畫就是這樣…爛）

今天有兩條道路，車流往同一方向，兩條道路分別為5米寬，同一時(shí)間一條道路最多只能有一臺(tái)車通過。（假設(shè)這輛車很寬嘛別找我麻煩�。�

因此兩條道路同一時(shí)間可以有兩臺(tái)車通過。

但是��！人生就是有很多但是，
這兩條道路上的車子不允許切換車道�。。�可能中間是深溝或小溪之類的）


這就是沒有載波聚合的情況！


如果今天其中一條道路A塞滿了車，道路B卻一輛車也沒有，那么同一時(shí)間內(nèi)可以通過的車輛就只有一臺(tái)，道路A上的車子并不允許切換到道路B上去，所以只能繼續(xù)塞在道路A（就是這么蠢）。

這時(shí)載波聚合就發(fā)揮作用了!

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載波聚合就是把兩條道路合并在一起，讓兩條5米寬的道路合并成一條10米寬的道路，

5+5=10

讓原本兩條道路上的車子可以自由的切換車道~（普天同慶~）

那么同一時(shí)間點(diǎn)可以通過的車子數(shù)量就是穩(wěn)定的2臺(tái)了，沒有道路會(huì)被空著而導(dǎo)致浪費(fèi)。

如果非要套用回正常技術(shù)面，

上面說的道路寬度就是頻率帶寬（Bandwidth),而道路就是載波（Carrier）。

既然已經(jīng)回到正常技術(shù)面，
現(xiàn)在，技術(shù)宅又滾回來了！

繼續(xù)談?wù)劄槭裁匆�使用載波聚合？

為什么要用載波聚合？

原因一：

提高峰值速率。LTE R8這種信號(hào)能使用的最大帶寬是20MHz，最低1.4MHz。載波聚合將能使用的所有載波/信道綁在一起，用竟可能大的帶寬達(dá)到更高的峰值速率。

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載波聚合可以使用連續(xù)的帶寬和不連續(xù)的帶寬，帶寬靈活性很大。載波聚合中單個(gè)載波稱為CC（component carrier），每個(gè)CC可以使用LTE R8規(guī)定的任何帶寬 (1.4, 3, 5, 10, 15, 和 20 MHz)。

香農(nóng)定理是載波聚合的理論基礎(chǔ)，香農(nóng)定理告訴我們系統(tǒng)的峰值速率和系統(tǒng)帶寬呈線性關(guān)系，所以最簡單的獲得更高峰值速率的辦法就是增加帶寬。在LTE中，沒有定義更高的系統(tǒng)帶寬去達(dá)到峰值速率的要求，而是采用了CA的方式前向兼容，可以從R8，R9平滑過渡到LTE-A。

原因二：

讓運(yùn)營商在已有的不同帶寬的系統(tǒng)中，提供一個(gè)統(tǒng)一的更高峰值速率的解決方案。例如運(yùn)營商想要重耕2G、3G頻率并使用4G技術(shù)，CA可以靈活的實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

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原因三：

在宏站中部署微站時(shí)管理頻率資源的靈活性。

微站是滿足熱點(diǎn)區(qū)域服務(wù)要求的重要手段，但是在宏站中部署微站有一個(gè)嚴(yán)峻的問題，就是控制信道的干擾問題，如PDCCH。通常的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)都是針對(duì)PDSCH的，但是宏站對(duì)微站PDCCH的干擾更為嚴(yán)重。CA可以很好的解決這個(gè)問題，將宏站和微站的PDCCH放在不同的CC上，數(shù)據(jù)傳輸可以智能合并不同頻率的CA容量，如下圖所示：

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圖 : 跨載波調(diào)度

補(bǔ)腦幾個(gè)基本概念：


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Primary Cell（PCC）：主小區(qū)，是工作在主頻帶上的小區(qū)。UE在該小區(qū)進(jìn)行初始連接建立過程，或開始連接重建立過程。在切換過程中該小區(qū)被指示為主小區(qū)。

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Secondary Cell（SCC）：輔小區(qū)，是工作在輔頻帶上的小區(qū)。一旦RRC連接建立，輔小區(qū)就可能被配置以提供額外的無線資源。

Serving Cell：處于RRC_CONNECTED態(tài)的UE，如果沒有配置CA，則只有一個(gè)Serving Cell，即PCell；如果配置了CA，則Serving Cell集合是由PCell和SCell組成。

CC：Component Carrier；載波單元


載波聚合的應(yīng)用場景

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載波聚合的類型

載波聚合主要分為intra-band 和 inter-band載波聚合，其中intra-band載波聚合又分為連續(xù)(contiguous)和非連續(xù)(non-contiguous)。

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注：協(xié)議規(guī)定，連續(xù)兩個(gè)CC的載波間隔必須為300kHz的整數(shù)倍，以保證子載波的正交性；若非連續(xù)載波，沒有要求。

引入載波聚合后空口協(xié)議的變化

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載波聚合對(duì)網(wǎng)元的要求

Evolved packet core (EPC)

在MIMO 2x2 配置下，核心網(wǎng)需要能夠支持單用戶下行峰值速率300Mbps。

eNodeB

eNodeB要能夠支持一個(gè)獨(dú)立的RLC實(shí)體、每載波各自獨(dú)立的MAC實(shí)體、以及LBBP板間通信。

RRU/RFU

根據(jù)3GPP 36.104 6.5.3要求：

1）intra-band CA (contiguous)兩頻點(diǎn)采用不同RRU/RFU，同步時(shí)延需在130ns以下；

2）intra-band CA (non-contiguous)兩頻點(diǎn)采用不用RRU/RFU，同步時(shí)延需在260ns以下；

3）inter-band CA兩頻點(diǎn)采用不同RRU/RFU，同步時(shí)延需在1.3us以下。

根據(jù)3GPP 36.808 5.7要求，intra-band CA (contiguous)中心頻點(diǎn)間隔要滿足300khz的整數(shù)倍：

連續(xù)的20MHz+20MHz，中心頻點(diǎn)間隔為19.8MHz；20MHz+10MHz，中心頻點(diǎn)間隔為14.4MHz。計(jì)算公式如下：

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以某運(yùn)營商為例，CA演示選用頻段及頻點(diǎn)為：

1.8G：下行頻率——1860MHz 頻點(diǎn)——1750
2.6G：下行頻率——2640MHz 頻點(diǎn)——2950

說明：BWchanne(1)、BWchannel(2)分別為兩個(gè)載波的帶寬。

UE

需要UE支持CA功能，以及相關(guān)的頻段及帶寬組合。3GPP TS 36.306 規(guī)定，如果UE支持CA，需要上報(bào)“supportedBandCombination”，eNodeB根據(jù)UE支持的頻段及帶寬組合進(jìn)行載波聚合。

載波管理

載波聚合狀態(tài)

CA UE共有三種狀態(tài)：SCell（Secondary Cell）配置未激活、SCell配置并激活、SCell未配置。

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通過RRC信令配置或去配置SCC,通過MAC信令激活或去激活SCC。

通常通過A4事件配置SCC,通過A2事件去配置SCC。

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SCell配置

CA UE將滿足A4測量門限值的小區(qū)上報(bào)給eNodeB，如果該小區(qū)與PCell（Primary Cell）屬于同一個(gè)CA Group，那么eNodeB下發(fā) RRC Connection Reconfiguration 將其配置為該CA UE的SCell。

基站會(huì)下發(fā)RRC Connection Reconfiguration消息，下發(fā)A4配置測量，對(duì)SCell進(jìn)行測量。

A4事件下發(fā)信令:
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滿足A4事件時(shí)，UE上報(bào)Meas Report，包含SCell的測量信息�；�站下發(fā)RRC Connection Reconfiguration消息，將其配置為Scell。

RRC重配消息配置SCell：
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SCell去配置

當(dāng)CA UE上報(bào)SCell的CaMgtCfg.CarrAggrA2ThdRsrp，通過 RRC Connection Reconfiguration 將該CA UE的SCell刪除。

基站在配置某個(gè)鄰區(qū)為UE的SCell的同時(shí)，會(huì)下發(fā)針對(duì)該SCell的A2事件，用來監(jiān)控SCell的信號(hào)質(zhì)量，當(dāng)SCell的信號(hào)質(zhì)量小于A2事件的門限，UE上報(bào)A2報(bào)告，基站通過RRC重配通知UE刪除該SCell。

A2事件下發(fā):
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SCell去配置:
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SCell切換

Release 10 引入了一個(gè)新的測量事件：事件A6。當(dāng)相鄰小區(qū)的強(qiáng)度比SCell強(qiáng)一個(gè)偏移量時(shí)，便會(huì)發(fā)生事件A6。

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對(duì)于頻段內(nèi)SCell，此事件沒那么有用，因?yàn)镻Cell 和SCell 的強(qiáng)度通常極為相似。然而，對(duì)于頻段間服務(wù)小區(qū)，相鄰PCell 的強(qiáng)度可能會(huì)與服務(wù)SCell 的大不相同。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況（如流量負(fù)載分布），切換至事件A6 標(biāo)識(shí)的小區(qū)可能會(huì)很有利。

基站在配置某個(gè)鄰區(qū)為UE的SCell的同時(shí)，如果這個(gè)SCell有同頻鄰區(qū)，且該鄰區(qū)與PCell為鄰區(qū)（非同覆蓋關(guān)系）、CA協(xié)同小區(qū)，基站會(huì)下發(fā)用于SCell更新的A6事件，當(dāng)鄰區(qū)信號(hào)質(zhì)量減去SCell信號(hào)質(zhì)量大于A6事件門限，UE上報(bào)A6，基站通過RRC重配通知UE刪除原SCell并添加測量報(bào)告中質(zhì)量更好的鄰區(qū)為SCell。

A6事件下發(fā)：
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A6事件測量報(bào)告：
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更新SCell
RRC重配消息攜帶刪除原SCell、增加新SCell的配置：

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Scell激活與去激活

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SCC激活一般條件：

– RLC buffer長度高于門限
– RLC包時(shí)延超限

SCC去激活一般條件：

– RLC速率低于門限
– RLC buffer長度低于門限

如果打開載波管理開關(guān)CaMgtCfg.CarrierMgtSwitch（亦即設(shè)為ON），在CA UE數(shù)據(jù)量不大的情況下可以去激活SCell從而節(jié)省UE在SCell的盲檢、收發(fā)數(shù)據(jù)的能耗，以及上行CSI反饋。

當(dāng)CA UE數(shù)據(jù)量大于一定門限時(shí)，則可以快速激活SCell，以提升CA UE的數(shù)據(jù)量吞吐能力。如下圖所示。

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業(yè)務(wù)量觸發(fā)的SCell激活：

當(dāng)CA UE已配置SCell但未激活，滿足如下條件：

● RLC緩存數(shù)據(jù)量 > max (RLC出口速率 * CaMgtCfg.ActiveBufferDelayThd, CaMgtCfg.ActiveBufferLenThd)

● 并且RLC 首包時(shí)延 > CaMgtCfg.ActiveBufferDelayThd

eNodeB將下發(fā)MAC CE（MAC Control Element），快速激活該CA UE的SCell：

●如果是GBR承載（此時(shí)業(yè)務(wù)已經(jīng)在PCell上建立了），此時(shí)先判決該GBR業(yè)務(wù)滿意率是否滿足，如果滿足就不激活；如果不滿足則嘗試激活。

●如果是non GBR承載，需要判決當(dāng)前是否已經(jīng)達(dá)到了UE的AMBR，若已達(dá)到就不激活，否則激活該SCell。

為了保持eNodeB和UE側(cè)能夠同步，在UE正確接收到MAC層激活信令之后的第x個(gè)子幀(n為下發(fā)MAC信令時(shí)子幀號(hào)，n+x子幀為真正激活的時(shí)間)上，eNodeB和UE同時(shí)激活；這個(gè)x由物理層協(xié)議來確定（FDD：x為8）。

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業(yè)務(wù)量觸發(fā)的SCell去激活：

當(dāng)CA UE每個(gè)承載都滿足：

●RLC出口速率 < CaMgtCfg.DeactiveThroughputThd

●并且 RLC緩存 < CaMgtCfg.DeactiveBufferLenThd

eNodeB將下發(fā)MAC CE，去激活該CA UE的SCell。

R10/R11/R12中的載波聚合都談了些什么？

R10

• 能夠最多聚合5個(gè)成員載波;

• 支持PDCCH跨載波資源調(diào)度PDSCH和PUSCH資源;

• 主載波的選擇在終端建立RRC連接時(shí)確定,并根據(jù)情況對(duì)輔助載波進(jìn)行增加/刪除;

• 載波聚合只對(duì)處于RRC連接態(tài)的UE有意義,且只對(duì)單個(gè)RRC連接,對(duì)空閑態(tài)沒影響。

R11

R11對(duì)載波聚合主要增強(qiáng):

• 上行發(fā)送提前的調(diào)整:允許不同成員載波上行的發(fā)送提前有不同值;

• 頻段段間TD-LTE聚合能力支持:允許不同頻段的不同時(shí)隙配比的TD-LTE成員載波的聚合;

R11增強(qiáng)后可更好的支持異構(gòu)網(wǎng)（HetNet）場景下的載波聚合(場景4和場景5）。

R12

• R12載波聚合主要研究TDD和FDD的載波聚合,從而實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)資源的融合。

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• 標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)主要討論在TDD和FDD分別作主載波的場景中,對(duì)于R11版本物理層和MAC層的增強(qiáng)。