CA-谈谈载波聚合

1、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-band载波聚合

2、，其中intra-band载波聚合又分为连续（contiguous kn'tgjs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-b

3、and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

4、需要有一定的保护带宽。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：l 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

5、层都提供重复的覆盖，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。l 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l 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。l 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

6、个独立的Cell。配置了CA的UE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 Rec

7、onfiguration）添加/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以及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

8、_CONNECTED模式中处于激活状态，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）。l 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l 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

9、的激活/去激活过程，以便UE节省电池电量简单的做个比较：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）以及以及有多少货物要发（负载）等告诉接收端要在那几条干道上收货以及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）。

10、因为不同的干道还可能运输另一批货物（其他UE的数据），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

11、池消耗，LTE提供了SCell的激活/去激活机制（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 c

12、ontrol，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 Ti

13、mer的SCell激活/去激活操作由UE控制。MAC CE的格式：LCID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SC

14、ell将去激活。这也是UE可以自动将某个SCell去激活的唯一情况。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。Ø 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

15、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CA能力及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

16、UE都SCell。A4事件下发信令：添加SCellRRC重配置消息配置SCell：Ø SCell删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