载波聚合知识点整理.docx
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载波聚合知识点整理
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。
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
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。
场景2：
共站不同覆盖
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。
场景3：
共站补盲
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。
场景4：
共站不同覆盖+RRH
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。
场景5：
共站不同覆盖+直放站
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。
中心频点配置原则：
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：
▪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>ActiveBufferDelayThd
▪eNodeB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▪并且 RLC缓存eNodeB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。
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速率可以有一定提升。
当整网资源全部占用时，CAUE速率与调度策略、位置有关（满负载情况下若CAUE处于小区边缘，激活SCell后可能会降低SCell的总吞吐率；反之，若CAUE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。
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