为了提供更高的业务速率,3GPP 在 LTE-Advanced 阶段提出了下行 1Gbps的速率要求同时,受限于无线频谱资源紧缺等因素,很多运营商拥有的频谱资源往往都是非连续的,每个单一频段都难以满足 LTE-Advanced 对带宽的需求因此,3GPP 在 Release 10(TR 36.913)阶段引入了 CA(Carrier Aggregation,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 的要求同时载波聚合可以提高离散频谱的利用率根据聚合载波所在的频带,载波聚合可以分为: 频带内载波聚合 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,如 图 2-1 中 Scenario A 与 Scenario B 所示 频带间载波聚合 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如 图 2-1 中 Scenario C 所示图 2-1 同频带与不同频带的载波聚合情况 2.1 定义载波聚合就是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),终端可以同时接入多个载波,并同时在多个载波上进行下行数据传输,终端的数据传输速率得到提高,获得更好的用户感知。
2.2 增益载波聚合功能的增益如下:1. 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 2. 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可以得到充分利用 3. 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%(CA UE 支持 Category 6 的情况下)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2.3 典型场景协议定义场景3GPP Release 10(TS 36.300 AnnexJ)定义了载波聚合的 5 种组网应用场景华为 eNodeB 对这 5 种场景的支持情况如 表 2-1 所示表 2-1 载波聚合组网应用场景及华为 eNodeB 支持情况 载波聚合组网应用场景 华为 eNodeB 是否支持 备注S1:共站同覆盖 是 无S2:共站不同覆盖 是 无S3:共站补盲 否 S3 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 将使天馈系统大大复杂,未见明显增益,暂不支持。
S4:共站不同覆盖+RRH(Remote Radio Head)否 S4 是 HetNet 的应用场景(做载波聚合的HetNet 需要宏微异频组网,且需要共站共框),暂不支持S5:共站不同覆盖+直放站 否 S5 是 HetNet 的应用场景,暂不支持在以下图示中,F1、F2 指载波频率 1、载波频率 2目前协议明确规定载波聚合组网应用场景中,两个不同频率的载波是在同一个 eNodeB 内,即intra-eNodeB S1:共站同覆盖图 2-2 共站同覆盖 S2:共站不同覆盖图 2-3 共站不同覆盖 S3:共站补盲图 2-4 共站补盲 S4:共站不同覆盖+RRH图 2-5 共站不同覆盖+RRH S5:共站不同覆盖+直放站图 2-6 共站不同覆盖+直放站产品应用典型场景普通小区支持载波聚合的场景,根据载波频段可分为: 同频段载波聚合 异频段载波聚合2.4 架构载波聚合下行实现架构如 图 2-7 所示由图中可知: 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。
图 2-7 CA 下行处理架构ROHC:robust header compression3 技术描述 3.1 载波聚合功能简介表 3-1 载波聚合功能简介 特性 ID 特性名称 功能简介TDLAOFD-00100111 Intra-band Carrier Aggregation for 将同频带内的两个载波进行聚合,使一个 CA UE 在同频带的两个载波进行下行数据传输本特性可支特性 ID 特性名称 功能简介Downlink 2CC in 30MHz持的最大总带宽为 30MHzTDLAOFD-00100102 Support for UE Category 6本特性支持 eNodeB 对 CAT 6 终端(R10 版本 3GPP协议中定义)实行载波聚合应用本特性后,在 2x2 MIMO 的情况下,一个 CAT 6终端可达到下行 220Mbit/s 的峰值速率TDLAOFD-00100201 Carrier Aggregation for Downlink 2CC in 40MHz本特性支持将频带内或频带间的两个载波进行聚合,使一个 CA UE 在两个载波进行下行数据传输本特性可支持的最大总带宽为 40MHz。
TDLAOFD-070201(仅用于 Macro eNodeB)CA for Downlink 2 CC From Multiple Carriers在部署多个载波的场景下,本特性支持根据 UE 的载波聚合能力来灵活地选取其中最优的两个载波进行载波聚合3.2 载波聚合业务流程如 图 3-1 所示,载波聚合业务流程主要有以下四步:1. eNodeB 配置 CA 小区集,并配置 CA 特性相关的参数CA 小区集是指在 eNodeB 上将若干小区配置到一个逻辑集合内,只有该集合内的小区才允许聚合 2. CA UE 在 PCell(Primary Cell)建立初始连接PCell 是 CA UE 驻留的小区,即主服务小区 3. 若 SCC 的盲配置开关关闭,eNodeB 将下发 A4 测量,并根据 CA UE上报的测量结果来配置 CA UE 的 SCell(Secondary cell);若SCC 的盲配置开关打开,则 eNodeB 直接启动 CA UE 的 SCell 配置SCell 是指在 PCell 上通过 RRC Connection Reconfiguration 消息配置给 CA UE 的辅小区,可以为 CA UE 提供更多的无线资源。
4. 实时监测 CA UE 数据量,根据结果激活或去激活 SCell图 3-1 载波聚合业务流程3.2.1 配置 CA 小区集配置 CA 小区集:1. 增加 CA 小区集,CA 小区集类型指示 CAGROUP.CaGroupTypeInd选择“TDD” 2. 增加 CA 小区集小区,将聚合的载波所在的小区加入到 CA 小区集中目前 CA 小区集最多支持 6 个小区,小区可以是异频小区,也可以是同频小区3.2.2 UE 呼叫建立相比非载波聚合场景,载波聚合场景下需要选择优先驻留的主小区,即支持 PCC 锚点选择功能,其他的呼叫流程与普通用户的呼叫流程相同,具体请参见《连接管理特性参数描述》如果 eNodeB 的 PCC 锚点开关打开,即 EnodeBAlgoSwitch.CaAlgoSwitch的子开关“PccAnchorSwitch”设置为“ON”时,则当 CA UE 初始连接建立后,若不存在 QCI=1 的承载,eNodeB 需要进行 PCC 锚点选择流程处理,否则无需处理PCC 锚点选择流程如下:eNodeB 判断当前 PCell 的优先驻留主小区优先级CaGroupCell.PreferredPCellPriority 在当前 CA 小区集中是否最高。
如果是最高或所有小区优先级相等,PCC 锚点选择流程结束 如果不是最高,那么搜索 CA 小区集中的其他小区,根据它们的优先驻留主小区优先级 CaGroupCell.PreferredPCellPriority 从高到低处理 1. 如果 CA UE 能力可支持该小区对应的频点,且 UE 支持异频切换,并且当前小区的主基带板不是 LBBPc,那么下发对该小区的 A4 测量 2. 当 eNodeB 收到 CA UE 上报的该小区的 A4 测量报告时, eNodeB 触发异频切换,使 CA UE 切换到该小区;如果 eNodeB未收到 CA UE 上报的该小区的 A4 测量报告或者切换失败,则停止该 A4 测量,同时对下一个低优先级的异频小区,做同样的处理 3. 如果未成功选择到其他的小区,则 CA UE 继续驻留到当前PCell,PCC 锚点选择流程结束说明: CA 小区集中频点不同的小区建议配置不同的优先驻留小区优先级 同频小区建议配置相同的优先驻留主小区优先级如果不相同,则 eNodeB 选择同频小区中优先驻留主小区优先级最高的小区进行优先驻留主小区流程处理 优先驻留主小区流程仅针对初始接入,切换入和重同步不涉及。
3.2.3 SCell 配置SCell 的状态CA UE 的 SCell 有三种状态: SCell 配置未激活:已配置为 CA UE 的 SCell,但没有激活,不能做载波聚合 SCell 配置并激活:已配置并激活为 CA UE 的 SCell,可以做载波聚合 SCell 未配置:未测量到 CA 小区集中有满足 A4 事件的 CA 小区集小区,不配置 SCellSCell 的配置流程eNodeB 遍历以当前接入小区为 PCell 的各个候选 SCell 的候选辅小区优先级 CaGroupSCellCfg.SCellPriority,从高到低进行如下处理SCell 的配置流程受 eNodeB 的 SCC 盲配置开关状态以及候选 SCell 的盲配置标记影响,具体为: 当 SCC 盲配置开关打开,即 ENodeBAlgoSwitch.CaAlgoSwitch 的子开关“SccBlindCfgSwitch”设为“ON”,且该候选 SCell 对应的辅小区盲配置标记 CaGroupSCellCfg.SCellBlindCfgFlag 为“TRUE(是)”时,eNodeB 将进行基于盲配置的 SCell 配置流程。
当 SCC 盲配置开关关闭,即满足如下情况之一时,eNodeB 将进行基于测量的 SCell 配置流程: eNodeB 的辅载波盲配置开关关闭,即ENodeBAlgoSwitch.CaAlgoSwitch 的子开关“SccBlindCfgSwitch”设为“OFF” eNodeB 的辅载波盲配置开关打开,即ENodeBAlgoSwitch.CaAlgoSwitch 的子开关“SccBlindCfgSwitch”设为“ON”,但在 eNodeB 中以当前接入小区为 PCell 的候选 SCell 对应的辅小区盲配置标记CaGroupSCellCfg.SCellBlindCfgFlag 都为“FALSE(否)”基于盲配置的 SCell 配置流程:CA UE 在小区内发起 RRC 连接(包括初始接入、重建、切换入),当SRB2(Signaling Radio Bearer)和 DRB(Data Radio Bearer)建立后,eNodeB 根据 UE 能力上报获知 UE 是否支持 CA、支持载波聚合的频段直接尝试通过 RRC Connection Reconfiguration 将高优先级的小区配置为该 CA UE 的 SCell。
如果具有相同候选辅小区优先级候选 SCell 有多个,则随机选择一个进行上述盲配尝试如果 SCell 盲配置成功,。