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载波聚合知识点介绍,载波聚合定义,载波聚合是LTE-A的一个关键特性，3GPP在Release 10（TR 36.913）阶段引入了载波聚合，通过将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽（最大100MHz），以满足3GPP的要求。3GPP Release 10（TS 36.300）对于LTE-Advanced载波聚合，有以下原则：CA UE最多可以聚合（发送/接收）5个分量载波，每载波最大20MHz。CA UE支持非对称载波聚合，即下行链路和上行链路聚合的分量载波数目可以不同，但是上行分量载波数不能大于下行。每个CC（Component Carrier）即分量载波的帧结构与3GPP Release 8相同，实现向下兼容。基于3GPP Release 10，当前允许聚合的载波是与R8/9兼容的载波，亦即R8/9终端可以在其中一个载波上发送/接收数据。,载波聚合是LTE-A的一个关键特性，通过将同频带和不同频带的“子”载波聚合，从而为用户成倍提升峰值速率。,载波聚合定义,CA载波聚合方案,未打开载波聚合与打开载波聚合功能对比：未打开载波聚合功能前，一个终端只能同时接入某一个载波，在该载波上进行上下行数据传输，传输速率受到单载波带宽的约束。打开载波聚合功能后，支持载波聚合的终端可以同时接入两个载波，并同时在两个载波上进行上下行数据传输，使数据传输速率大大提高。,根据聚合载波所在的频带，载波聚合可以分为：Intra-band CA将同频带内的两个载波聚合，使一个用户在同频带的两个载波进行下行数据传输。同频带内的载波聚合分为连续和非连续的载波聚合。Inter-band CA将不同频带的两个载波聚合，使一个用户在不同频带的两个载波进行下行数据传输。,载波聚合功能的增益,载波聚合功能的增益如下：资源利用率最大化：通过载波聚合，CA UE可以同时利用两载波上的空闲RB（Resource Block），以实现资源利用率最大化，避免整体资源利用率的浪费。有效利用离散频谱：通过载波聚合，运营商的一些离散的频谱（尤其是Refarming之后）可以得到充分利用。更好的用户体验：通过下行载波聚合，CA UE相对非CA UE下行峰值速率可以提升100%。在实际商用网的多用户场景下，CA UE激活SCell（Secondary Cell）后可以更好利用空闲资源，提升整网非满负载时CA UE的吞吐量，给用户带来更好的体验。,载波聚合典型部署场景,场景1：共站同覆盖,场景2：共站不同覆盖,场景3：共站补盲,F1 和F2 共站并覆盖区域重叠，并且F1和F2提供近似相同的覆盖。F1和F2都提供对移动性的支持。可能的场景是F1 和F2在相同的频段内，比如1900MHz等。对于F1和F2小区覆盖重叠的区域可以进行载波聚合。,F1 和F2 共站并覆盖区域重叠，但由于较大的路径损耗F2的覆盖区域较小。只有F1提供足够的覆盖，F2用来提高吞吐量。移动性基于F1覆盖。可能的场景是F1 和F2在不同的频段，例如F1=1900 MHz,2 GHz and F2=2.6 GHz等。对于F1和F2小区覆盖重叠的区域可以进行载波聚合。,F1 和F2 共站，但是F2天线指向F1覆盖边界来提供小区边缘的吞吐量。F1提供足够的覆盖，但F2由于较大的路径损耗可能会有覆盖盲区。移动性基于F1覆盖。可能的场景是F1 和F2在不同的频段，例如F1=1900 MHz,2 GHz and F2=2.6 GHz。同一个基站的F1和F2小区在覆盖重叠区域可以进行载波聚合。,载波聚合典型部署场景,场景4：共站不同覆盖+RRH,场景5：共站不同覆盖+直放站,F1提供宏小区覆盖，F2为RRH用来提高热点区域的吞吐量。移动性基于F1覆盖。可能的场景是F1 和F2在不同的频段，例如F1=1900 MHz,2 GHz and F2=2.6 GHz。对于F2 RRH小区覆盖内可以进行载波聚合。,该场景和场景2相似，频率选择性直放站用来提供额外的覆盖。同一个基站的F1和F2小区在覆盖重叠区域可以进行载波聚合。,备注：F1、F2指载波频率1、载波频率2。目前协议明确规定CA典型场景中，两个不同频率的载波是在同一个eNodeB内，即intra-eNodeB。场景3的组网方式对于移动性管理、准入拥塞控制、负载平衡、载波管理等特性带来更高的算法复杂度，而且S3场景将使天馈系统大大复杂，未见明显增益。场景4、5是HetNet的应用场景。,协议栈架构,载波聚合下的协议栈架构有如下特点：每个无线承载只有一个PDCP和RLC实体，RLC层上看不到物理层有多少个分量载波。各个分量载波上MAC层的数据面独立调度。每个分量载波有各自独立的传输信道，每TTI一个TB（Transport Block）以及独立的HARQ实体和重传进程。,载波聚合特性对于网元的要求,主副载波和中心频点配置原则,新扩容或翻频载波，需继续优化,现网已存在优化时间较长载波做为锚点,主副载波配置建议：D+D载波聚合：配置优化较为成熟的载波为主载波，保障整体性能最优。F+D载波聚合：现网为了增加D频段话务吸收能力，配置D频段载波做为主载波有利于CA占比，即速率提升。,3GPP标准TS 36.104要求：带宽内连续两载波的中心频点间隔要求满足300kHz的整数倍：,中心频点配置原则,连续的20MHz+20MHz，中心频点间隔为19.8MHz；20MHz+10MHz，中心频点间隔为14.4MHz；20MHz+15MHz，中心频点间隔为17.1MHz。,载波管理,CA UE共有三种状态：SCell配置未激活、SCell配置并激活、SCell未配置。说明：Pcell和Scell是针对CA用户的用户级概念，用户初始接入的载波就是该CA用户的Pcell，如果测量的小区集中的另一个小区满足A4事件，为该CA用户配置Scell。当CA UE上报 SCell的CarrAggrA4ThdRsrp，通过 RRC Connection Reconfiguration 将其配置为该CA UE的SCell。当CA UE上报SCell的CarrAggrA2ThdRsrp，通过 RRC Connection Reconfiguration 将该CAUE的SCell删除。如果打开载波管理开关CarrierMgtSwitch，在CA UE数据量不大的情况下可以去激活SCell从而节省UE在SCell的盲检、收发数据的能耗，以及上行CSI反馈。当CA UE数据量大于一定门限时，则可以快速激活SCell，以提升CA UE的数据量吞吐能力。,CA UE 业务量触发的SCell 激活和去激活,CA UE 业务量触发的SCell 激活,当CA UE已配置SCell但未激活，满足如下条件：RLC缓存数据量 max(RLC出口速率*ActiveBufferDelayThd,ActiveBufferLenThd)并且RLC 首包时延 ActiveBufferDelayThdeNodeB将下发MAC CE，快速激活该CA UE的SCell：如果是GBR承载（此时业务已经在PCell（Primary Cell）上建立了），此时先判决该GBR业务满意率是否满足，如果满足就不激活；如果不满足则尝试激活。如果是non GBR承载，需要判决当前是否已经达到了UE的AMBR，若已达到就不激活，否则激活该SCell。为了保持eNodeB和UE侧能够同步，在UE正确接收到MAC层激活信令之后的第x个子帧(n为下发MAC信令时子帧号，n+x子帧为真正激活的时间)上，eNodeB和UE同时激活；这个x由物理层协议来确定（x为8）。,CA UE 业务量触发的Scell 去激活,当CA UE每个承载都满足：RLC出口速率 DeactiveThroughputThd并且 RLC缓存 DeactiveBufferLenThdeNodeB将下发MAC CE，去激活该CA UE的SCell。,载波聚合下的连接管理,载波聚合场景下的连接管理特点：CA配置后，UE和网络之间只有一条RRC连接，每个UE只分配一个C-RNTI。CA UE在小区内发起RRC连接建立成功后，该小区就作为PCell(Primary Cell)，并提供NAS层消息，PCell对应的CC叫作PCC(Primary Component Carrier)。RRC负责将SCell配置给UE。SCell对应的CC叫作SCC（Secondary Component Carrier）。DL SCC 数量必须要大于等于UL SCC。PUCCH（Physical Uplink Control Channel）只在PCell上承载L1的上行控制信息，如下行数据的ACK/NACK、调度请求以及周期性CSI信息。其他信道均独立存在于各载波中。SCell可以去激活，PCell不能。PCell出现RLF（Radio Link Failure），需要触发RRC Reestablishment。PCell的变更需要采用切换流程。SCell的去激活、删除只能由eNodeB控制。,SCell的建立流程主要包括两个步骤：1.CA UE在驻留小区发起RRC连接流程，当建完SRB2和DRB后，eNodeB根据CA UE上报的“是否需要启动Gap做测量”的能力来判决是否要配置测量Gap。如果CA UE需要启动Gap，则eNodeB配置测量Gap并下发测量控制（本eNodeB内另一个频点的频点信息、频率偏置、测量带宽、测量参数等）。如果CA UE不需要启动Gap，则eNodeB跳过测量Gap的配置，直接下发测量控制。2.当CA UE上报A4事件（用于CA的A4事件的参数取值可以与异频切换的A4事件的参数取值不同）后，eNodeB将检测UE上报的满足A4测量条件的小区，如果有同一小区集内的，就下发RRC Reconfiguration Request消息给UE，将其配置为该CA UE的SCell。当eNodeB在SCell上收到UE上报的A2事件，eNodeB在PCell上直接下发RRC Reconfiguration信令将其删除。则该CA UE回退到单载波状态。其他上行失步检测、上行无线链路检测、RRC连接重建、无线承载管理等都与原流程相同。,载波聚合场景下连接管理的特殊流程,载波聚合下的移动性管理,由RRC连接管理可知，当PCell要变更时，需要走切换流程。而SCell删除时，只需通过RRC Reconfiguration即可。,载波聚合下的测量控制,在载波聚合场景中，eNodeB在PCell上下发的测量控制相对连接管理中的测量控制，A2/A4事件的门限值可以配成不同。一般情况下，A4门限略高于异频切换中A4的取值，以保证不会在异频邻区覆盖较差的区域配置CA。,载波聚合下移动性管理的主要场景,当CA UE在PCell上报A3事件（同频/异频邻区质量高于服务小区质量），此时PCell下发RRC Connection Reconfiguration message信令，删除该UE当前的SCell。然后，执行同频切换流程。如果新接入的目标小区也是可聚合的小区，那么eNodeB在UE完成RRC连接建立后重新下发测量控制。如果UE上报A4且是该小区集内的，eNodeB将其配置为该UE的SCell。当CA UE在PCell上报A2事件，此时PCell下发测量控制触发异频测量。UE上报A4事件后，PCell进行异频切换（无论目标小区是否是小区集内的），亦即可能会出现PCell向SCell做异频切换的情况。,系统容量影响,RRC连接用户数一个支持载波聚合的终端配置了SCell后，那么该终端在PCell和SCell中各算一个RRC连接用户。极限场景下，如果网络中所有终端都支持载波聚合，那么整网实际可接入的物理终端数量减少一半。为了保证能让更多的终端接入网络，当小区或基带板RRC连接用户数达到极限时，准入与拥塞控制算法会优先释放掉本小区内做SCell的CA UE。PUCCH开销由于辅载波的上行ACK/NACK、周期性CQI都在PCell的PUCCH上反馈，PCell的PUCCH开销翻倍，因此PCell上需要将更多的RB配置成PUCCH。整网总吞吐量CA特性本身不会给网络带来容量改变。但当整网资源未全部占用时，打开载波聚合特性后，可以提升整网资源利用率，总吞吐量可以有效提升。CA UE速率当整网资源未全部占用时，打开载波聚合特性后，CA UE速率可以有一定提升。当整网资源全部占用时，CA UE速率与调度策略、位置有关（满负载情况下若CA UE处于小区边缘，激活SCell后可能会降低SCell的总吞吐率；反之，若CA UE处于小区近中点，激活SCell后就可能提升SCell的总吞吐率）。PRB利用率在商用网络中，业务类型以Burst为主，很少出现两载波上PRB资源同时用满的情况。打开CA特性后，通过载波管理及灵活调度，可以有效利用网络中的空闲资源，整网的PRB利用率有所提升。,F+D CA需共框建设原因,谢谢！,
