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  • 载波聚合

    千次阅读 2019-09-15 20:37:38
    为什么要进行载波聚合? lte中最大带宽是20M(100个PRB),该小区下ue能获得速率是有限的(LTE_FDD上行理想状态下75Mbps左右,而下行理想状态在175Mbps(注:后面我会专门一篇文章计算LTE_TDD,LTE_FDD理想状态下的...

    一.为什么要进行载波聚合?
    lte中最大带宽是20M(100个PRB),该小区下ue能获得速率是有限的(LTE_FDD上行理想状态下75Mbps左右,而下行理想状态在175Mbps(注:后面我会专门一篇文章计算LTE_TDD,LTE_FDD理想状态下的速率)),而lte-a为了实现下行速率1Gbps和上行500Mbps的目标,就需要有100M的带宽,这就需要5个载波单元(cc也就是小区)进行聚合。
    二.载波聚合的方式:
    1.相同或者不同带宽之间的载波聚合。
    比如说:20M小区和15M小区载波聚合。
    在这里插入图片描述
    2.同一频带内,临接或者非临接的载波聚合。
    在这里插入图片描述
    3.不同频带内的载波聚合。
    在这里插入图片描述
    4.说明几个知识点:
    ①频带指针的是什么?

    运营商 TD_LTE频段 LTE_FDD频段
    移动 2320-2370MHZ ,2573-2635MHZ
    联通 2300-2320MHZ , 2555-2575MHZ UL:1955-1980MHZ,DL:2145-2170MHZ
    电信 2370-2390MHZ , 2635-2655MHZ UL:1755-1785MHZ,DL:1750-1880MHZ

    ②:PCC SCC
    PCell(Primary Cell,主小区)是UE进行初始连接建立的小区,
    或进行RRC连接重建的小区,或是在handover过程中指定的主小区。
    PCell负责与UE之间的RRC通信。PCell对应的载波单元称为PCC
    (Primary Component Carrier)。其中,PCell的下行载波称
    为DL PCC,PCell的上行载波称为UL PCC。
    SCell(Secondary Cell,辅小区)是在RRC重配置时添加的,用
    于提供额外的无线资源,SCell与UE之间不存在任何RRC通信。
    SCell对应的载波单元称为SCC(Secondary Component Carrier)。
    其中,SCell的下行载波称为DL SCC,SCell的上行载波称为UL SCC。
    三.CA的工作原理图:
    在这里插入图片描述
    载波聚合的业务数据是在各自小区上传输,但是反馈信息只是在主校区上传输。
    四.载波聚合的反馈信息和普通小区是有差异的:
    这块主要由mac来进行解析。
    我们载波聚合的下行反馈信息在pucch一般使用format 1b或者format 3上反馈,当然也可以使用format4或者format5
    接下来这部分就是参考36.213的10.1.2.12章节
    4.1使用pucch的fmt1b.
    这个图说明了ack对应的小区
    在这里插入图片描述
    接下来的图是不同的A值,使得主校区解出来的ack值映射到各个小区的映射关系:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    这样就实现在主小区反馈,把反馈消息再解析并对应到各个小区。
    4.2在看使用format3的时候是如何反馈的:
    后续继续补充

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  • 载波聚合是LTE-A中的关键技术。为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求,一种最直接的办法就是增加系统传输带宽。因此LTE-Advanced系统引入一项增加传输带宽的技术,也就是CA(Carrier Aggregation,载波聚合)。...

    载波聚合是LTE-A中的关键技术。

    为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求,一种最直接的办法就是增加系统传输带宽。因此LTE-Advanced系统引入一项增加传输带宽的技术,也就是CA(Carrier Aggregation,载波聚合)。

    载波聚合关键技术

    1.辅载波配置去配置方案

    LTE载波聚合中的载波管理功能主要针对辅载波进行,包括辅载波配置、辅载波去配置、辅载波激活和辅载波去激活功能

    CA UE共有三种状态:辅载波配置未激活、辅载波配置并激活、辅载波未配置。

    通过主载波RRC信令和MAC层控制单元进行统一载波管理,常用辅载波配置方案包括盲配置和基于A4测量的辅载波配置,而辅载波去配置通常采用基于A2测量的方式。盲配置的特点是配置时延短,适用于主载波和辅载波同覆盖的场景,可以快速实现LTE载波聚合的功能配置;基于测量的辅载波配置时延长,适用于主载波和辅载波不同覆盖的场景,可以有效避免盲配置中由于不同覆盖下信号质量的差异造成的配置失败。

    2. 辅载波激活去激活方案

    在辅载波配置完成之后,终端虽然工作在载波聚合模式下,但默认处于去激活的状态,并不能够同时调度多个载波的资源进行数据传输,还需要进行辅载波的激活,只有激活之后才能在多个载波上进行资源调度。LTE通过MAC层CE或RRC层下发的sCellDeactivationTimer定时器进行激活和去激活管理。当终端收到激活的CE后便激活辅载波同时启动sCellDeactivationTimer定时器,在收到去激活CE或sCellDeactivationTimer超时之前,终端处于激活状态,可以在辅载波和主载波上同时传输数据;在终端收到去激活CE或sCellDeactivationTimer定时器超时后便去激活辅载波,终端只能在主载波上传输数据。

    SCC激活/去激活根据不同的需求,主要分为三种:

    (1)基于业务量

    即当业务速率、时延等要求达到一定门限时,激活或去激活相应的SCC,以达到增加/减少空口资源,满足业务量的目的。

    (2)基于信道质量

    在激活/去激活SCC,应考虑SCC的频谱效率,也即当SCC的信道质量良好时激活SCC,而当SCC的信道质量下降时,去激活SCC。

    (3)盲激活

    有些厂商支持SCC盲激活,即当SCC配置完成后就激活SCC,尽管这有利于迅速地提高业务速率,但由于UE必须对每个载波都进行PDCCH的盲监测,因此会增加UE的耗电量。

    3.辅载波激活算法主要参数

    (1)数据缓存长度:通过对用户缓存队列中的数据量进行评估,当数据量大于特定门限值之后触发辅载波激活过程。

    (2)RLC首包等待时延:通过对用户缓存队列中的前序数据量进行评估,预估前序数据的传输时长即为首包等待时延,当首包等待时延大于特定门限值之后触发辅载波激活过程。

    (3) 数据传输时长:通过对用户缓存队列中的数据量进行评估并且依据当前系统资源使用情况估算数据的预计传输时长,当时长大于特定门限值后触发辅载波激活过程。

    (4)PRB利用率:一般不单独使用,作为数据缓存长度和等待时延的前置激活条件,即先评估系统PRB利用率,当资源利用率达到一定门限后再评估其他条件,同时满足的情况下触发激活过程。

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  • 载波聚合技术介绍

    2018-08-07 12:19:02
    载波聚合技术的简单介绍,什么是载波聚合载波聚合一般怎么实现都有介绍
  • 话说随着智能手机的普及和移动互联网的发展,各种...那就是“载波聚合”。载波聚合到底是怎样实现速率飙升的呢?双连接技术又是怎样在载波聚合的基础上锦上添花的?下文即将揭晓。1为什么需要载波聚合?一般来说,要...

    话说随着智能手机的普及和移动互联网的发展,各种各样的手机和平板对网速和流量的需求是越来越强烈,甚至到了如饥似渴的地步。

    那么怎样才能满足人民日益增长的网速需求和网络容量有限之间的矛盾呢?

    有一种技术,可以让 5G 的下载速率达到倍增,甚至数倍增的效果。那就是“载波聚合”。

    载波聚合到底是怎样实现速率飙升的呢?

    双连接技术又是怎样在载波聚合的基础上锦上添花的?

    下文即将揭晓。

    1

    为什么需要载波聚合?

    一般来说,要提升网速或者容量,有下面几个思路:

    建更多的基站:这样一来同一个基站下抢资源的人就少了,网速自然就上去了。但缺点是投入太大了,运营商肯定不会做亏本的买卖。

    提升频谱效率:从 2G 到 5G,有多少专家潜心钻研,一头青丝变华发,就是为了提升效率,在每赫兹的频谱上传更多的数据!可见这项工作是真的很艰难。

    增加频谱带宽:这是提升容量最简单粗暴的办法了,从 2G 到 5G,单个载波的带宽不断增长,从 2G 的 200K,再到 3G 的 5M,4G 的 20M,在 5G 时代甚至达到了 100M(Sub6G 频段)乃至 400M(毫米波频段)!

    然而,这一切努力在汹汹流量面前还是杯水车薪,这可怎么办?

    只能再增加频谱带宽了!4G 的做法主要是把 2G 和 3G,乃至 Wifi 的频段抢过来用,5G 的做法主要是扩展新频段,从传统的低频向带宽更大的高频发起冲击。

    频谱千方百计搞到了,但载波的带宽却已经由协议定好了,不容再改,这又咋办?

    说起来要实现也简单,人多力量大是永恒的真理,一个载波容量不够,我就再加一个一起传数据,不信速度上不去。什么,还不够?那就继续增加载波!

    这种技术就叫做:载波聚合。

    话说 LTE 的第一个版本因为容量有限,虽然被广泛宣传为 4G 技术,但实际上达不到国际电联的 4G 标准,业内也就称之为 3.9G。

    后来 LTE 演进到 LTE-Advanced 时,引入了 5 载波聚合,把单用户可用的带宽从 20MHz 扩大到了 100MHz,这才坐稳了 4G 的头把交椅。

    后面的 5G,自然是继承了 4G 的衣钵,把载波聚合作为提升容量的利器。

    2

    载波聚合的分类及发展史

    话说频谱资源是稀缺的,每个频段就那么一小段,因此载波聚合需要支持多种方式,以两载波聚合为例:

    如果两个载波的频段相同,还相互紧挨着,频谱连续,就称作频段内连续的载波聚合。

    如果两个载波的频段相同,但频谱不连续,中间隔了一段,就称作频段内不连续的载波聚合。

    如果两个载波的频段不同,则称作频段间的载波聚合。

    这三种方式包含了所有的情况,可谓任你几路来,都只一路去,再多的载波,也能给拧成一股绳。

    参与载波聚合的每一个载波,又都叫做分量载波(Component Carrier,简称 CC)。因此,3载波聚合也可称之为 3CC。

    这些载波在一起工作,需要相互协同,就总得有个主辅载波之分。

    所谓主载波,就是承载信令,并管理其他载波的载波,也叫 Pcell(Primary cell)。

    辅载波也叫 Scell(Secondary cell),用来扩展带宽增强速率,可由主载波来决定何时增加和删除。

    主辅载波是相对终端来说的,对于不同终端,工作的主辅载波可以不同。并且,参与聚合的多个载波不限于同一个基站,也可以来自相邻的基站。

    从 4G 的 LTE-Advanced 协议引入载波聚合之后,该技术就如脱缰的野马一样狂奔,从最初的 5 载波聚合,总带宽 100MHz,再到后面的 32 载波聚合,总带宽可达 640MHz!

    到了 5G 时代,虽说可聚合的载波数量仅为 16 个,但架不住 5G 的载波带宽大啊。

    Sub6G 的单载波带宽最大 100MHz,16 个载波聚合一共就 1.6GHz 带宽了;毫米波频段更夸张,单载波带宽最大 400MHz,16 个载波聚合一共就有 6.4GHz 带宽!

    时代的车轮就这样滚滚向前。前浪以为自己已经很牛逼了,但回头一看,后浪简直就是滔天巨浪啊,然后还没反应过来就已经被拍在了沙滩上摩擦。

    3

    5G 的载波聚合技术

    话说 5G 的载波聚合,相比 4G 来说更复杂一些。

    首先 5G 的频段分为两类,FR1 和 FR2,也就是俗称的 6GHz 以下的频段(Sub6G),以及高频,也就毫米波(mmWave)。

    FR1 包含了众多从 2G,3G 和 4G 传承下来的频段,有些是 FDD 的,有些是 TDD 的。

    这样一来,在 FR1 内部就存在 FDD+FDD 频段间的载波聚合,FDD+TDD 频段间的载波聚合,以及 TDD+TDD 频段间的载波聚合。

    在上述的每个 FDD 或者 TDD 的频段内部,还可以由多个带内连续的载波聚合而成。3GPP 定义了多种的聚合等级,对应于不同的聚合带宽和连续载波数。

    比如上图中的 FR1 频段内载波聚合等级 C,就表示 2 个带内连续的载波聚合,且总带宽在 100MHz 到 200MHz 之间。

    不同于 FR1,FR2 是全新定义毫米波频段,双工方式全部都是 TDD。

    跟 FR1 类似,3GPP 也为 FR2 频段定义了带内连续的多种的聚合等级,对应于不同的聚合带宽和连续载波数。

    比如上图中的 FR2 频段内载波聚合等级 M,就表示 8 个带内连续的载波聚合,且总带宽在 700MHz 到 800MHz 之间。

    有了上述的定义,我们就可以在 FR1 内部频段内,频段间进行载波聚合,还能和 FR2 进行聚合,并且载波数量,以及每个载波的带宽也都可以不同,它们之间的排列组合非常多。

    举个例子,“CA_n78A-n258M”这个组合,就代表 n78(又称 3.5GHz 或者 C-Band)和 n258(毫米波 26GHz)这两个频段间的聚合,其中 n78 的频段内聚合等级为 A,也就是单载波,n258 的频段内聚合等级为 M,也就是有 8 个载波且总带宽小于 800MHz。

    4

    NSA 组网下的双连接技术

    且说上面的 5G 内部载波聚合已经很强悍了,但这还只是带宽扩展的冰山一角。

    5G 在 NSA 架构下引入了双连接(Dual Connection,简称 DC)技术,手机可以同时连接到 4G 基站和 5G 基站。

    在双连接的基础上,4G 部分和 5G 部分还都可以在其内部进行载波聚合,这就相当于把 4G 的带宽也加进来,可进一步增强下行传输速率!

    在双连接下,手机同时接入 4G 基站和 5G 基站,这两基站也要分个主辅,一般情况下 Option3 系列架构中,4G 基站作为控制面锚点,称之为主节点(Master Node),5G 基站称之为辅节点(Secondary Node)。

    主节点和辅节点都可以进行载波聚合。其中主节点的主载波和辅载波称为 Pcell 和 Scell,辅节点的主载波和辅载波称为 PScell 和 Scell。

    带载波聚合的主节点和辅节点又可以被称作 MCG(Master Cell Group,主小区组)和 SCG(Secondary Cell Group,辅小区组)。

    虽说 NSA 架构的初衷并不是提升速率,而是想着藉由 4G 来做控制面锚点,这样一来不但现网的 4G 核心网 EPC 可以利旧,还能使用成熟的 4G 覆盖来庇护 5G 这个初生的孩童。

    但是客观上来讲,通过双连接技术,手机可同时连接 4G 和 5G 这两张网络,获取到的频谱资源更多,理论上的峰值下载速率可能要高于 SA 组网架构,除非以后把 4G 载波全部重耕到 5G。

    这些双连接加载波聚合的组合,也都是由协议定义的。

    如果看到这串字符:DC_1A_n78A-n257M,我们先按照下划线“_”把它拆解为三个部分,DC,1A,和 n78A-n257M。

    DC 就表示双连接,1A 表示 LTE band1(2100MHz)单载波,后面的 n78A-n257M 见前文的解释,这串字符综合起来就是 5G FR1 和 FR2 多个载波聚合后,在和一个 4G 载波进行了双连接。

    展开全文
  • 载波聚合详解

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    载波聚合技术介绍
  • 载波聚合关键技术

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  • LTE蜂窝载波聚合概念介绍
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    5G

    载波聚合和双连接及提前测量上报技术研究

    李培

    【期刊名称】

    《邮电设计技术》

    【年

    (

    ),

    期】

    2020(000)003

    【摘要】

    在第五代移动通信快速部署的今天

    ,

    大量的新型业务涌现

    ,

    这些新型业务

    对带宽的需求越来越大

    ,

    载波聚合和双连接技术能够有效提升上下行带宽

    ,

    大大提

    高了用户速率

    .

    另外载波聚合和双连接技术可以利用低频段上行覆盖的优势来弥

    补中高频段上行覆盖受限的问题

    .

    载波聚合和双连接在技术上有各自的特点和优

    ,

    载波聚合和双连接增强技术利用提前测量上报技术可以大大降低载波聚合和

    双连接在辅小区添加过程中的时延

    .

    【总页数】

    5

    (23-27)

    【关键词】

    5G;

    载波聚合

    ;

    双连接

    ;

    提前测量上报

    【作者】

    李培

    【作者单位】

    中国联通网络技术研究院

    北京

    100048

    【正文语种】

    中文

    【中图分类】

    TN929.5

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