載波聚合技術(shù)(Carrier Aggregation)

1、LTE載波聚合簡介首先介紹幾個基本概念Primary Cell（PCell）：主小區(qū)是工作在主頻帶上的小區(qū)。UE在該小區(qū)進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)（見36.331的3.1節(jié)）Secondary Cell（SCell）：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（見36.331的3.1節(jié)）Serving Cell：處于RRC_CONNECTED態(tài)的UE，如果沒有配置CA，則只有一個Serving Cell，即PCell；如果配置了CA，則ServingCell集合是由PCell和SCell組成（見36

2、.331的3.1節(jié)）CC：Component Carrier；載波單元DL PCC：Downlink  Primary  Component Carrier；下行主載波單元UL PCC：Uplink  Primary  ComponentCarrier；上行主載波單元DL SCC：Downlink  SecondaryComponent Carrier；下行輔載波單元UL SCC：Uplink  SecondaryComponent Carrier；上行輔載波單元為了滿足LT

3、E-A下行峰速1 Gbps，上行峰速500 Mbps的要求，需要提供最大100 MHz的傳輸帶寬，但由于這么大帶寬的連續(xù)頻譜的稀缺，LTE-A提出了載波聚合的解決方案。載波聚合（Carrier Aggregation, CA）是將2個或更多的載波單元（Component Carrier, CC）聚合在一起以支持更大的傳輸帶寬（最大為100MHz）。每個CC的最大帶寬為20 MHz。為了高效地利用零碎的頻譜，CA支持不同CC之間的聚合,如下圖：· 相同或不同帶寬的CCs· 同一頻帶內(nèi)，鄰接或非鄰接的CCs· 不同頻帶內(nèi)的CCs從基帶(baseband)實現(xiàn)角度來看，

4、這幾種情況是沒有區(qū)別的。這主要影響RF實現(xiàn)的復(fù)雜性。CA的另一個動力來自與對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)HetNet（heterogeneous network）的支持。后續(xù)會在跨承載調(diào)度(cross-carrierscheduling)中對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進行介紹。· Rel-10中的所有CC都是后向兼容的（backward-compatible），即同時支持Rel-8的UE。· R10版本UE支持CA，能夠同時發(fā)送和接收來自多個CC（對應(yīng)多個serving cell）的數(shù)據(jù)R8版本UE只支持在一個serving cell內(nèi)，從一個CC接收數(shù)據(jù)以及在一個CC發(fā)送數(shù)據(jù)。簡單地做個比較：原本只能在一條大

5、道（cell或cc）上運輸?shù)哪撑浳铮砋E的數(shù)據(jù)），現(xiàn)在通過CA能夠在多條大道上同時運輸。這樣，某個時刻可以運輸?shù)呢浳锪浚╰hroughput）就得到了明顯提升。每條大道的路況可能不同（頻點、帶寬等），路況好的就多運點，路況差的就少運點。每個CC對應(yīng)一個獨立的Cell。配置了CA的UE與1個PCell和至多4個SCell相連（見36.331的6.4節(jié)的maxSCell-r10）。某UE的PCell和所有SCell組成了該UE的Serving Cell集合（至多5個，見36.331的6.4節(jié)的maxServCell-r10）。Serving Cell可指代PCell也可以指代SCell。PCe

6、ll是UE初始接入時的cell，負責(zé)與UE之間的RRC通信。SCell是在RRC重配置時添加的，用于提供額外的無線資源。PCell是在連接建立（connectionestablishment）時確定的；SCell是在初始安全激活流程（initial security activationprocedure）之后，通過RRC連接重配置消息RRCConnectionReconfiguration添加/修改/釋放的。每個CC都有一個對應(yīng)的索引，primary CC索引固定為0，而每個UE的secondary CC索引是通過UE特定的RRC信令發(fā)給UE的（見36.331的6.2.2節(jié)的sCellInd

7、ex-r10）。· 某個UE聚合的CC通常來自同一個eNodeB且這些CC是同步的。· 當(dāng)配置了CA的UE在所有的Serving Cell內(nèi)使用相同的C-RNTI。· CA是UE級的特性，不同的UE可能有不同的PCell以及Serving Cell集合與非CA的場景類似，通過SystemInformationBlockType2的ul-CarrierFreq和ul-Bandwidth字段，可以指定下行primarycarrier對應(yīng)的上行primarycarrier（僅FDD需配置該字段）。這樣做的目的是無需明確指定，就知道通過下行傳輸?shù)哪硞€ULgrant與哪個一

8、上行CC相關(guān)。CC的配置需要滿足如下要求：· DL CCs的個數(shù)根據(jù)該UE的DL聚合能力來配置· UL CCs的個數(shù)根據(jù)該UE的UL聚合能力來配置· 對于某個UE而言，配置的UL CCs數(shù)不能大于DL CCs數(shù)· 在典型的TDD部署中，UL和DL的CC個數(shù)是一樣的，并且不同的CC之間的uplink-downlink configuration也應(yīng)該是一樣的。但是特殊幀配置（special subframe configuration）可以不同。(見36.211的4.2節(jié))連續(xù)的CCs之間的中心頻率間隔必須是300kHz的整數(shù)倍。這是為了兼容Rel-8的1

9、00 kHzfrequency raster，并保證子載波的15kHz spacing，從而取的最小公倍數(shù)（詳見36.300的5.5節(jié)）。還是簡單地做個比較：還以上面的運輸做類比，PCell相當(dāng)于主干道，主干道只有一條，不僅運輸貨物，還負責(zé)與接收端進行交流，根據(jù)接收端的能力（UE Capability）以及有多少貨物要發(fā)（負載）等告訴接收端要在哪幾條干道上收貨以及這些干道的基本情況等（PCell負責(zé)RRC連接）。SCell相當(dāng)于輔干道，只負責(zé)運輸貨物。接收端需要告訴發(fā)貨端自己的能力，比如能不能同時從多條干道接收貨物，在每條干道上一次能接收多少貨物等（UE Capability）。發(fā)貨端（eNo

10、deB）才好按照對端（UE）的能力調(diào)度發(fā)貨，否則接收端處理不過來也是白費?。ㄟ@里只是以下行為例，UE也可能為發(fā)貨端）。    因為不同的干道還可能運輸另一批貨物（其它UE的數(shù)據(jù)），不同的貨物需要區(qū)分開，所以在不同的干道上傳輸?shù)耐慌浳铮▽儆谕粋€UE）有一個相同的標記（C-RNTI）跨承載調(diào)度的典型應(yīng)用場景在LTE-A中，跨承載調(diào)度的主要作用是在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中為PDCCH提供ICIC（Inter-CellInterference Coordination）支持。一個典型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場景如下：一個macro cell和一個small cell共享2個下行CC：CC1和CC2。sma

11、ll cell的2個CC都在低傳輸功率下工作，macro cell的CC1在高傳輸功率工作，CC2在低傳輸功率工作。macro cell在CC1上的傳輸對small cell的CC1有很大的干擾。因此，在small cell上，使用CC2上的PDCCH來跨承載調(diào)度傳輸在CC1上的數(shù)據(jù)是有好處的。激活/去激活機制為了更好地管理配置了CA的UE的電池消耗，LTE提供了SCell的激活/去激活機制（不支持PCell的激活/去激活）。當(dāng)SCell激活時，UE在該CC內(nèi)1）發(fā)送SRS；2）上報CQI/PMI/RI/PTI；3）檢測用于該SCell和在該SCell上傳輸?shù)腜DCCH。當(dāng)SCell去激活時，

12、UE在該CC內(nèi)1）不發(fā)送SRS；2）不上報CQI/PMI/RI/PTI；3）不傳輸上行數(shù)據(jù)（包含pending的重傳數(shù)據(jù)）；4）不檢測用于該SCell和在該SCell上傳輸?shù)腜DCCH；5）可以用于path-loss reference for measurements for uplink powercontrol，但是測量的頻率降低，以便降低功率消耗。重配消息中不帶mobility控制信息時，新添加到serving cell的SCell初始為“deactivated”；而原本就在serving cell集合中SCell（未變化或重配置），不改變他們原有的激活狀態(tài)。重配消息中帶mobilit

13、y控制信息時（例如handover），所有的SCell均為“deactivated”態(tài)。UE的激活/去激活機制基于MAC control element和deactivation timers的結(jié)合?；贛AC CE的SCell激活/去激活操作是由eNodeB控制的，基于deactivation timer的SCell激活/去激活操作是由UE控制。Bit設(shè)置為1，表示對應(yīng)的SCell被激活；設(shè)置為0，表示對應(yīng)的SCell被去激活。每個SCell有一個deactivation timer，但是對應(yīng)某個UE的所有SCell，deactivation timer是相同的，并通過sCellDeacti

14、vationTimer字段配置（由eNodeB配置）。該值可以配置成“infinity”，即去使能基于timer的deactivation。當(dāng)在deactivation timer指定的時間內(nèi)，UE沒有在某個CC上收到數(shù)據(jù)或PDCCH消息，則對應(yīng)的SCell將去激活。這也是UE可以自動將某SCell去激活的唯一情況。CA（Carrier Aggregation，載波聚合）為3GPP在Release 10（TR 36.913）階段引入，是將多個連續(xù)或非連續(xù)的載波聚合成更大的帶寬，以便當(dāng)整網(wǎng)資源未全部占用時，可大幅提升整網(wǎng)資源利用率，改善用戶峰值速率體驗；同時載波聚合可以提高離散頻譜的利用率。近期

15、，通過對T市CA實驗片區(qū)133160宏站（D1+D2）和酒店室分143348(E1+E2)進行實地勘察、測試，對CA信令流程以及涉及參數(shù)、門限在室分宏站方面的差異進行了總結(jié)分析，具體如下：LTE載波聚合CA的優(yōu)化1. CA軟硬件結(jié)構(gòu)變化硬件變化通過對133160宏站（D1+D2）機房內(nèi)勘察，CA后硬件以及覆蓋變化如下：可見，D1+D2進行CA情況下，在單D1情況下機框內(nèi)2號槽位新增了一塊LBBPd4單板，共用原UMPT主控板、RRU以及天饋系統(tǒng)，為共站同覆蓋模式，硬件變動較小。軟件變化目前，華為eRAN7.0支持CA，下行最多支持兩個載波聚合（最大40MHZ），仍為2×2 MIMO,

16、上行不支持CA,因此，eNodeB軟件版本需升級至eRAN7.0及以上。通過LST ENODEBALGOSWITCH指令可以看出,T市CA算法對宏站打開PDCCH交疊搜索空間開關(guān)、切換時配置輔載波開關(guān)、CA業(yè)務(wù)觸發(fā)開關(guān)；對室分除上述三個開關(guān)外，還打開基于A2刪除輔載波開關(guān)和GbrAmbr判斷開關(guān)，當(dāng)輔載波電平低于A2門限時，可刪除輔載波。1. CA信令流程分析目前，cat6終端支持CA,市面上已知終端為華為Mate7手機，本次測試采用Mate7+probe3.14進行。CA業(yè)務(wù)流程如下（包括切換）：1. eNodeB配置CA小區(qū)集，并配置CA特性相關(guān)的參數(shù)。 CA 小區(qū)集是

17、指在eNodeB上將若干小區(qū)配置到一個邏輯集合內(nèi)，只有該集合內(nèi)的小區(qū)才允許聚合；133160宏站（D1+D2）CA小區(qū)集配置如下：        可見，CA小區(qū)0、1、2分別對應(yīng)本地小區(qū)（0、3）、（1、4）、（2、5），均為TDD相同子幀配比。1. CA UE在PCell（ Primary Cell）建立完成初始連接建立。 PCell是CA UE駐留的小區(qū)，即主服務(wù)小區(qū)；2. 根據(jù)CA UE上報的測量結(jié)果， eNodeB配置CA UE的SCell（ Secondary cell）。 

18、SCell是指在PCell上通過RRC Connection Reconfiguration 消息配置給CA UE的輔小區(qū)，可以為CA UE提供更多的無線資源；3. 實時監(jiān)測CA UE數(shù)據(jù)量，根據(jù)結(jié)果激活或去激活Scell（基于A2刪除輔載波開關(guān)打開時）；4. 當(dāng)PCELL電平降低到一定門限時，觸發(fā)A2事件，進行切換判決；5. 若CA UE已配置了 SCell，則下發(fā)A5測量事件(該事件相關(guān)參數(shù)所屬的MO為InterFreqHoGroup)；若未配置SCell，則下發(fā)A4測量事件(該事件相關(guān)參數(shù)所屬的MO為(InterFreqHoGroup)。對應(yīng)信令流程如下：1. att

19、ach建立在UE能力上報時，可看出是否為具備CA能力終端，進而為系統(tǒng)是否下發(fā)CA相關(guān)測量控制及切換（信令上主要體現(xiàn)為RRC Connection Reconfiguration）提供判斷依據(jù)。華為MATE7開啟CA功能后終端能力上報信息如下：1. 下發(fā)RRC Connection Reconfiguration消息，主要攜帶同頻A3、異頻A1/A2（亦為CA系統(tǒng)間切換、Pcell向SCell切換時異頻A2事件）、異系統(tǒng)A1/A2、盲A2事件的門限值及相關(guān)遲滯、測量間隔、上報小區(qū)個數(shù)等參數(shù)。該條信令與非CA場景下發(fā)內(nèi)容相同，但該站A1/A2門限值間隔較普通非CA基站較小，具體信令截圖如下：可以看

20、出，異頻切換A1/A2門限為-91/-92dbm，間隔僅為1db（普通小區(qū)為5db），即使加上偏置（2db），測量區(qū)間也僅為3db，遠小于普通小區(qū)下的7db，極易發(fā)生乒乓切換；異系統(tǒng)A1/A2門限為-115/120dbm，起測門限略高于普通小區(qū)（-100dbm），判決門限相同。2. 下發(fā)RRC Connection Reconfiguration消息，下發(fā)A4配置，用來通知UE起GAP，并對輔載波進行測量。1. 滿足A4事件時，UE上報Meas Report，包含對輔小區(qū)的測量信息。2. 下發(fā)RRC Connection Reconfiguration消息，包含輔載波配置信息，告訴UE配置輔載波。3. 下發(fā)RRC Connection Reconfiguration消息，停止A4 GAP，室分站點143348(E1+E2)還下發(fā)刪除Scell的A2配置。4. 路測時，隨著Pcell電平下降，達到A2觸發(fā)門限后，U