载波聚合知识点整理

1、载波聚合知识点介绍 2 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3

2、GPP 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。 3 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

3、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。 4 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Ref

4、arming 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。 5 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

5、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

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。 6 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

7、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。 7 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。 8 载波聚合特性对于网元的要

8、求 名称对网元的要求 EPC 在双流场景下（MIMO 2x2），核心网需要能够支持单用户下行峰值速率 224Mbps。 eNodeB eNodeB要能够支持一个独立的RLC实体、每载波各自独立的MAC实 体、以及LBBP板间通信。 RRU 根据3GPP 36.104 6.5.3要求： l intra-band CA (contiguous)两频点采用不同RRU，同步时延需在130ns 以下； l intra-band CA (non-contiguous)两频点采用不同RRU/RFU，同步时延需 在260ns以下； l inter-band CA两频点采用不同RRU/RFU，同步时延需在1.3

9、us以下。 l 根据3GPP 36.808 5.7要求，intra-band CA (contiguous)中心频点间隔 要满足300khz的整数倍：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。 UE 需要UE支持CA功能，以及相关的频段及带宽组合。 3GPP TS 36.306 规定，如果UE支持CA，需要上报 “supportedBandCombination”，eNodeB根据UE支持的频段及带宽组合 进行载波聚合。 9 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

10、 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。 3 . 0 6 . 0 1 . 0 spacingchannelNominal )2()1()2()1( ChannelChannelChannelChannel BWBWBWBW 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

11、为14.4MHz； 20MHz+15MHz，中心频点间隔为17.1MHz。 10 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

12、 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。 11 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： l RLC缓存数据量 max (RLC出口速率 * ActiveBufferD

13、elayThd,ActiveBufferLenThd) l 并且RLC 首包时延 ActiveBufferDelayThd eNodeB将下发MAC CE，快速激活该CA UE的SCell： l 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。 l 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+

14、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： l RLC出口速率 DeactiveThroughputThd l 并且 RLC缓存 DeactiveBufferLenThd eNodeB将下发MAC CE，去激活该CA UE的SCell。 12 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。 l CA UE在小区内发起RRC连接建立成功后，该小区就作为PCell (Primary Cel

15、l)，并提 供NAS层消息，PCell对应的CC叫作PCC (Primary Component Carrier)。 l RRC负责将SCell配置给UE。SCell对应的CC叫作SCC（Secondary Component Carrier）。 l DL SCC 数量必须要大于等于UL SCC。 l 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。 l SCell可以去激活，PCell不能。 l PCell出现RLF（Radio L

16、ink Failure），需要触发RRC Reestablishment。 l PCell的变更需要采用切换流程。 l SCell的去激活、删除只能由eNodeB控制。 13 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。 l 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）。 l 如果CA UE不需要启动Gap，则eNodeB跳过测量G

17、ap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

18、接管理的特殊流程 14 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 l 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。 l 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。 15 系统容量影响 l RRC连