1、CA谈谈载波聚合CACarrier Aggregation人们对数据速率的要求越来越高,载波聚合成为运营商面向未来的必然选择。什么是载波聚合?简单一点说,就是把零碎的LTE频段合成一个“虚拟”的更宽的频段,以提高数据速率。刚开始,载波聚合部署仅限于二载波。2014年,韩国SK电信、LGU+成功演示了3载波聚合。随着技术的不断演进,相信未来还有更多CC的载波聚合。当然还包括TDD和FDD、LTE和WiFi之间的载波聚合。中国电信在2014年9月成功演示了FDD和TDD的载波聚合,这也是载波聚合路上一个新的里程碑。1.LTE的频段分配2.载波聚合的分类主要分为intra-band和inter-ba
2、nd载波聚合,其中intra-band载波聚合又分为连续(contiguouskntgjs邻近,连续的)和非连续(non-contiguous)。对于intra-band CA(contiguous)中心频点间隔要满足300kHz的整数倍,即N*300kHz。对于intra-band非连续载波聚合,改间隔为一个或多个GAP(s)。3.3GPP关于载波聚合的定义3GPP关于载波聚合从R10到R12的定义过程:P R10定义了bands 1(FDD)和band 40(TDD)的intra-band连续载波,分别命名为CA_1C和CA_40C。同时还定义了band1和band5的inter-band
3、载波聚合,命名为CA_1A-5A。3GPP R11定义了更多CA配置,如下图:3GPP R12包含了TDD和FDD的载波聚合,同时还定义了支持上行2CC和下行3CC载波聚合等等。4.连续CA带宽等级和保护带宽对于频段内续载波聚合,CA带宽等级根据其支持的CC数量和物理资源块(Physical Resource Blocks,PRBs)的数量来定义。CA带宽等级表示最大ATBC和最大CC数量。ATBC,即Aggregated Transmission Bandwidth Configuration,指聚合的PRB总数量。保护带宽(Guard bands)专门定义于连续CA,指连续CC之间需要有一
4、定的保护带宽。下表列出了CA带宽等级和相应保护带宽:另外,对于带内连续CA,PCell和SCell频段相同,频点间隔为300kHz整数倍,切满足如下公式:明白了上面关于带宽等级的定义,我们就很容易理解载波聚合的命名规则了。比如,以CA_1C为例,他表示在band1上的intra-band连续载波聚合,2个CC,带宽等级为C,即最大200 RBs。对于带宽等级为C,每CC的RB分配也可以是不同的组合,不过范围在100-200之间。5.带内连续intra-band(contguous)载波聚合有两种方案:一种可能的方案是F1和F2小区位置相同并且重叠,提供几乎完全相同的覆盖范围。两层都提供重复的覆
5、盖,并在两层都支持移动性。相似的方案是F1和F2位于拥有相似路径损失配置文件的同意频段上。另一种方案是F1和F2位置相同而实现不同的覆盖范围:F2天线导向至F1的小区边界或者F1覆盖空洞以便改善覆盖范围和/或提高小区边缘吞吐量。6.频段间非连续当F1(较低频率)提供广覆盖并且F2上的RRH F2(较高频率)用于改善热点上的吞吐量时,可以考虑射频拉远(RRH)方案。移动性根据F1覆盖来执行。F1和F2处于不同频段时考虑类似的方案。在HetNet方案中,有望看到许多小型小区和中继在各种频段上工作。7.PCell/SCell/Serving Cell概念每个CC对应一个独立的Cell。配置了CA的U
6、E与一个PCell和最多4个SCell相连。某UE的PCell和所有SCell组成了改UE的Serving Cell集合。Serving Cell可指代PCell也可以指代SCell。PCell是UE初始接入时的Cell,负责与UE之间的RRC通信。SCell是在RRC重配置时添加的,用于提供额外的无线资源。PCell是在连接建立(Connection Establishment)时确定的;SCell是在初始安全激活流程(Initial Security Activation Procedure)之后,通过RRC连接重配置消息(RRC Connetion Reconfiguration)添加/
7、修改/释放的。每个CC都有一个对应的索引,Primary CC索引固定为0,而每个UE的Secondary Cell索引是通过UE特定的RRC信令发给UE的。某个UE聚合的CC通常来自同一个eNodeB且这些CC都是同步的。当配置了CA的UE在所有的Serving Cell内使用相同的C-RNTI。CA是UE级的特性,不同的UE可能有不同的PCell以和Serving Cell。PCell是UE与之通信的主要小区,被定义为用来传输RRC信令的小区,或者相当于存在物理上行控制信道(PUCCH)的小区,这个信道在一个指定的UE中只能有一个。一个PCell始终在RRC_CONNECTED模式中处于激
8、活状态,同时可能有一个或者多个SCell处于激活状态。其他的SCells仅可在连接建立后配置为CONNECTED模式,以提供额外的无线资源。所有PCell和SCell统称为服务小区。PCell和SCell以此为基础的分量载波为别为主分量载波(PCC)和辅助分量载波(SCC)。一个PCell配有一个PDCCH和一个PUCCH。(1)测量和移动性过程基于PCell(2)随即接入过程在PCell上进行(3)PCell不可被去激活一个SCell可能配有一个PDCCH,也可能不,具体取决于UE功能。SCell绝对没用PUCCH。SCell支持以MAC层为基础的激活/去激活过程,以便UE节省电池电量简单的
9、做个比较:PCell相当于主干道,主干道只有一条,不仅运输货物,还负责与接收端进行交流,根据接收端的能力(UE Capability)以和以和有多少货物要发(负载)等告诉接收端要在那几条干道上收货以和这些干道的基本情况等(PCell负责RRC连接)。SCell相当于辅干道,只负责运输货物。接收端需要告诉发货端子机的能力,比如能不能同时从多条干道上接收货物,在没跳干道上一次能接收多少货物等(UE Capability)。发货端(eNodeB)才好按照对端的能力调度发货,否则接收端(UE)处理不过来也是白费!(这里只是以下行为例,UE也可能未发货端)。因为不同的干道还可能运输另一批货物(其他UE的
10、数据),不同货物需要区分开,所以再不同的干道上传输的同一批货物(属于同一个UE)有一个相同的标记(C-RNTI)。8.跨载波调度跨载波调度是R10中为UE引入的可选功能,它可以再UE能力传输中通过RRC激活。此功能的目的是减少使用了大型小区、小型小区和中继的异构网络(HetNet)方案中对载波聚合的干扰。跨载波调度仅用于没有PDCCH的SCell上调度资源。负责在跨载波调度上下文中提供调度信息的载波通过下行控制信息(DCI)中的载波指示符字段(CIF)指明。此调度也支持HetNet和不对称配置。9.激活与去激活为了更好地管理配置了CA的UE的电池消耗,LTE提供了SCell的激活/去激活机制(
11、不支持PCell的激活/去激活)。当SCell激活时,UE在该CC内:(1)发送SRS;(2)上报CQI/PMI/RI/PTI;(3)检测用于该SCell和在该SCell上传输的PDCCH。当SCell去激活时,UE在该CC内(1)不发送SRS;(2).不上报CQI/PMI/RI/PTI;(3)不检测用于该SCell和在该SCell上传输的PDCCH;(4)不传输上行数据(包含pending的重传数据);(5)可以用于path-loss reference for measurements for uplink power control,但是测量的频率降低,一遍降低功率消耗。重配置消息中不带
12、有mobility控制信息时,新添加到Serving Cell的SCell初始为“Deactivated”;而原本就在Serving Cell集合中的SCell(未变化或重配置),不改变他们原有的状态。重配置消息中带有mobility控制信息时(例如handover),所有的SCell均为“Deactivated”。UE的激活/去激活机制基于MAC Control Element和Deactivation Timers的结合。基于MAC CE的SCell激活/去激活操作是由eNodeB控制的,基于Deactivation Timer的SCell激活/去激活操作由UE控制。MAC CE的格式:L
13、CID为11011,见下图:Bit设置为1,表示对应的SCell被激活;设置为0,表示对应的SCell被去激活。每个SCell有一个Deactivation Timer,但是对应某个UE的所用SCell,Deactivation Timer是相同的,并通过sCellDeactivation Timer字段配置(由eNodeB配置)。该值可以配置为”Infinity”,即去使能基于timer的Deactivation。当在Deactivation Timer指定时间内,UE没有在某个CC上收到数据或者PDCCH消息,则对应的SCell将去激活。这也是UE可以自动将某个SCell去激活的唯一情况。
14、当UE在子帧n收到激活命令时,对应的操作将在n+8子帧启动。10.SCeel添加与删除载波聚合新增SCell无法在RRC建立时立即激活。因此,RRC连接设置过程中没有针对SCell的配置。SCell通过RRC连接重配置过程在服务小区集合中添加和删除。请注意,由于LTE间切换视为RRC连接重配置,SCell“切换”收到支持。SCell添加与删除,设计A4、A2时事件的具体原理和计算公式。SCell添加添加SCell的预置条件基站目前仅仅支持统一基站的小区作为CA小区,即主辅小区必须属于统一基站。UE接入或者切入后的服务小区记为PCell,要将某小区配置为SCell需要满足如下条件:(1)UE的C
15、A能力和协议定义的频段组合,支持PCell与该小区之间进行CA。(2)该小区与PCell互为邻区;(3)该小区与PCell互为CA协同小区。两种SCell添加方式:(1)附着或者切入后基站主动为UE添加SCell;(2)基站收到添加辅助载波的A4报告后为UE添加。两种添加方式都需要满足上述配置SCell的3个预置条件,差别仅在邻区关系,邻区关系在网管可配,若为“同覆盖”或“邻区包含本小区”则基站主动添加,其他邻区关系基站会在初始接入下发针对该邻区所在频点的A4测量,UE上报A4报告后,基站配置改邻区为UE都SCell。A4事件下发信令:添加SCellRRC重配置消息配置SCell:SCell删
16、除基站在配置某个邻区为UE的SCell的同时,会下发针对该SCell的A2事件,用来监控SCell的信号质量,当SCell的信号质量小于A2事件的门限,UE上报A2小区,基站通过RRC重配置通知UE删除该SCell。A2事件下发删除SCell11.切换R10引入了一个新的测量事件:事件A6。当相邻小区的强度比SCell强一个偏移量时,便会发生事件A6。对于频带内SCell,此事件没那么有用,因为PCell和SCell的强度通常极为相似。然而,对于频段间服务小区,相邻PCell的强度可能会与服务SCell的打不相同。根据网络状况(如何流量负载分布),切换至事件A6表示的系群殴可能会很有利。基站在配置某个邻区为UE的SCell的同时,如果这个SCell有同频邻区,且该邻区与PCell为邻区(非同覆盖关系)、CA协同小区,基站会下发用于SCell更新的A6事件,当邻区信号质量减去SCell信号质量大于A6门限,UE上报A6,基站通过RRC重配通知UE删除原SCell并添加测量报告中质量更好的邻区为SCell。A6事件下发:更新SCellRRC重配消息携带删除原辅小区、增加新辅小区的配置:
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