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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Release10 TR36 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 3GPPRelease10 TS36 300 对于LTE Advanced载波聚合 有以下原则 CAUE最多可以聚合 发送 接收 5个分量载波 每载波最大20MHz CAUE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 ComponentCarrier 即分量载波的帧结构与3GPPRelease8相同 实现向下兼容 基于3GPPRelease10 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 bandCA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 bandCA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 CAUE可以同时利用两载波上的空闲RB ResourceBlock 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 CAUE相对非CAUE下行峰值速率可以提升100 在实际商用网的多用户场景下 CAUE激活SCell SecondaryCell 后可以更好利用空闲资源 提升整网非满负载时CAUE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 1900MHz 2GHz andF2 2 6GHz 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 1900MHz 2GHz andF2 2 6GHz 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 1900MHz 2GHz andF2 2 6GHz 对于F2RRH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 TransportBlock 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TS36 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 CAUE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CAUE上报SCell的CarrAggrA4ThdRsrp 通过RRCConnectionReconfiguration将其配置为该CAUE的SCell 当CAUE上报SCell的CarrAggrA2ThdRsrp 通过RRCConnectionReconfiguration将该CAUE的SCell删除 如果打开载波管理开关CarrierMgtSwitch 在CAUE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CAUE数据量大于一定门限时 则可以快速激活SCell 以提升CAUE的数据量吞吐能力 CAUE业务量触发的SCell激活和去激活 CAUE业务量触发的SCell激活 当CAUE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MACCE 快速激活该CAUE的SCell 如果是GBR承载 此时业务已经在PCell PrimaryCell 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nonGBR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 CAUE业务量触发的Scell去激活 当CAUE每个承载都满足 RLC出口速率 DeactiveThroughputThd并且RLC缓存 DeactiveBufferLenThdeNodeB将下发MACCE 去激活该CAUE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 CAUE在小区内发起RRC连接建立成功后 该小区就作为PCell PrimaryCell 并提供NAS层消息 PCell对应的CC叫作PCC PrimaryComponentCarrier RRC负责将SCell配置给UE SCell对应的CC叫作SCC SecondaryComponentCarrier DLSCC数量必须要大于等于ULSCC PUCCH PhysicalUplinkControlChannel 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 RadioLinkFailure 需要触发RRCReestablishment 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 CAUE在驻留小区发起RRC连接流程 当建完SRB2和DRB后 eNodeB根据CAUE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CAUE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CAUE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CAUE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RRCReconfigurationRequest消息给UE 将其配置为该CAUE的SCell 当eNodeB在SCell上收到UE上报的A2事件 eNodeB在PCell上直接下发RRCReconfiguration信令将其删除 则该CAUE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RRCReconfiguration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CAUE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RRCConnectionReconfigurationmessage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CAUE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CAUE 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 CAUE速率当整网资源未全部占用时 打开载波聚合特性后 CAUE速率可以