一、載波聚合啟用

載波聚合(Carrier aggregation)啟用自LTE-Advanced，用于增加帶寬從而增加比特率的技術(shù)。通過載波聚合終端(UE)可以在由兩個(gè)或更多分量載波(CC)組成的聚合資源上分配下行(DL)和上行(UL)資源，R8/R9版本中終端(UE)可以在任何一個(gè)分量載波(CC)上分配資源，每個(gè)分量載波(CC)可以有不同的帶寬。

1.1 R8和R9對(duì)載波聚合支持

由于保持與R8和R9 終端(UE)的向后兼容，因此可聚合基于R8/R9的載波。載波聚合可用于FDD和TDD，其中FDD使用的示例參見圖1。

                                       圖 1. 載波聚合(FDD)示意圖

參加聚合中每個(gè)載波稱為分量載波(CC-component carrier)。分量載波的帶寬可以是1.4、3、5、10、15或20MHz，聚合最多可以5個(gè)分量載波，因此聚合的最大帶寬為100MHz。

1.2 FDD和TDD載波聚合

在FDD中下行(DL)和上行(UL)中聚合載波的數(shù)量可以不同。但是上行(UL)分量載波的數(shù)量總是等于或小于下行(DL)分量載波的數(shù)量。各個(gè)分量載波也可以具有不同的帶寬。對(duì)于TDD對(duì)于的下行(DL)和上行(UL)，CC的數(shù)量以及每個(gè)CC的帶寬通常是相同的。

聚合配置的最簡單方法是在相同的工作頻段(如同為LTE或NR)內(nèi)使用連續(xù)的分量載波，即所謂的帶內(nèi)連續(xù)。由于運(yùn)營商頻率分配情況，這可能并不總是可行的。對(duì)于非連續(xù)分配，它可以是帶內(nèi)分配，即分量載波屬于相同的工作頻帶，但它們之間有一個(gè)或多個(gè)間隙，也可以是帶間分配；在這種情況下分量載波屬于不同的工作頻段(見圖2)。

                                              圖 2. 帶內(nèi)和帶間載波聚合

1.3 分量載波中心頻率要求

支持載波聚合兩個(gè)相鄰分量載波(CC)的中心頻率之間的間隔為Nx300 kHz，N=整數(shù)。對(duì)于非連續(xù)情況CC由一個(gè)或多個(gè)頻率間隙分隔。

1.4 載波聚合參數(shù)定義

出于實(shí)際原因最初僅針對(duì)E-UTRA操作頻段和CC數(shù)量的幾種組合指定了CA。為了指定不同的CA組合，使用了一些新定義：

• ATBC(Aggregated Transmission Bandwidth Configuration)聚合傳輸帶寬配置：聚合載波物理資源塊 (PRB) 的總數(shù)。

• CA(CA bandwidth class)帶寬等級(jí)：表示最大ATBC和最大CC數(shù)的組合。在 R10和R11中定義了三個(gè)類：

•     A類:ATBC≤100，CC最大數(shù)量=1

•     B類:ATBC≤100，CC最大數(shù)量=2

•     C類:100<ATBC≤ 200，CC最大數(shù)量=2

• CA配置:表示E-UTRA操作頻段和CA帶寬等級(jí)的組合，以配置為例CA_1C表示E-UTRA操作頻段1上的帶內(nèi)連續(xù)CA和CA帶寬等級(jí)C，CA_1A_1A，表示頻段1上的帶內(nèi)非連續(xù)CA，帶內(nèi)帶隙的每一側(cè)都有一個(gè)CC，最后CA_1A-5B表示帶間CA，在帶寬等級(jí)A的工作頻段1和帶寬等級(jí)B的工作頻段5上。

二、R10和R11版本載波聚合定義

3GPP在R10和R11版本對(duì)載波聚合支持載波分量及帶寬定義如下：

                                                               表1.R10版本載波聚合定義  

在R11版本中定義了大量額外CA配置(見表2),最大聚合帶寬仍為40MHz，最大CC數(shù)量為2。

                                               表2.R11版本載波聚合定義 

對(duì)于R10和R11,任何UL CC將具有相同帶寬對(duì)應(yīng)的DL CC;同樣對(duì)于帶間CA將只有一個(gè)UL CC，即沒有UL CA。

在以后版本中添加了更多配置,例如在R12配置中將引入U(xiǎn)L帶間CA配置。

三、載波聚合使用

當(dāng)終端(UE)使用載波聚合時(shí)涉及多個(gè)服務(wù)小區(qū)，每個(gè)分量載波服務(wù)小區(qū)的覆蓋范圍可能不同，例如由于不同頻段上的CC將經(jīng)歷不同的路徑損耗，見圖 3。RRC的連接僅由一個(gè)小區(qū)處理，即主服務(wù)小區(qū)；由主分量載波提供服務(wù)(DL和UL PCC)。終端(UE)在DL PCC上接收NAS信息(如安全參數(shù))。在空閑模式下，UE偵聽DL PCC上的系統(tǒng)信息,在UL PCC上發(fā)送PUCCH。其他分量載波都稱為輔分量載波(DL 和UL SCC),為輔服務(wù)小區(qū)服務(wù)(見圖3)。終端(UE)根據(jù)需要添加和刪除SCC，而PCC僅在切換時(shí)更改。

                          圖 3. 載波聚合(主要PCC和次要服務(wù)SCC小區(qū))

載波聚合中每個(gè)分量載波對(duì)應(yīng)一個(gè)服務(wù)小區(qū)，不同的服務(wù)小區(qū)可能具有不同的覆蓋范圍?？梢砸?guī)劃不同的分量載波以提供不同的覆蓋范圍，即不同的小區(qū)大小。在帶間載波聚合的情況下，分量載波將經(jīng)歷不同的路徑損耗，隨著頻率的增加而增加。在圖3所示的例子中，所有三個(gè)分量載波上的載波聚合只能用于黑色UE，白色UE不在紅色分量載波的覆蓋范圍內(nèi)。

        *注，對(duì)于使用同一組CC的UE可以具有不同的 PCC。

四、載波聚合對(duì)層三結(jié)構(gòu)影響

載波聚合的引入主要影響MAC和物理層協(xié)議，但也引入了一些新RRC消息。為了保持R8/R9 兼容性，協(xié)議更改將保持在最低限度?；旧厦總€(gè)分量載波都被視為一個(gè)R8載波。進(jìn)行了一些更改例如新的RRC消息以處理SCC，并且MAC必須能夠處理多個(gè)CC上的調(diào)度。

物理層的主要變化是必須在DL上提供關(guān)于CC上調(diào)度的信令信息，并且必須在UL 和DL上提供每個(gè)CC的HARQ ACK/NACK(見圖4)。

                                 圖 4. 無線接口引入CA主要變化

五、載波聚合中的調(diào)度

關(guān)于調(diào)度CA有兩種主要備選方案，要么在收到授權(quán)時(shí)在同一載波上調(diào)度資源，要么可以使用所謂的跨載波調(diào)度(見圖5)。

                                     圖 5. CA調(diào)度(FDD)方案

跨載波調(diào)度僅用于在沒有PDCCH的情況下調(diào)度SCC上的資源。PDCCH(紅色區(qū)域表示)上的CIF(Carrier Indicator Field)指示調(diào)度資源位于哪個(gè)載波上。

對(duì)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,使用例如遠(yuǎn)程無線電頭端(RRH)很重要。從R11開始可以使用需要不同定時(shí)提前(TA)的CC來處理CA，例如將來自eNB的CC與來自RRH的 CC結(jié)合(見圖6)。

                                                圖 6.載波聚合中TA

在R11中可以支持具有不同定時(shí)提前(TA)的服務(wù)小區(qū);具有相同TA的服務(wù)小區(qū)屬于同一個(gè)TA組(TAG)。