浅析载波聚合技术及其应用

黄伟程 王建锋



浅析载波聚合技术及其应用

黄伟程 王建锋

华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014

主要研究的是载波聚合技术，从技术原理和实际应用两个维度来说明载波聚合技术目前的研究方向，网络应用，并提出了网络实施建议，对工程建设具有较强的指导意义。

载波聚合；异频互助；合路。

1 技术原理

随着4G LTE技术的不断普及和演化，各种新鲜的名词也不断走入人们的视野，比如载波聚合（Carrier Aggregation）。

1.1 概况

LTE载波聚合是一项重要的新技术，具备在频段内及跨频段整合无线信道的基本特性，用以提升用户的数据传输速率，并减少延迟。虽然目前的LTE移动终端能够支持多个LTE射频信道，但每次只能通过一个信道进行下载；而LTE载波聚合可以实现同时在两个或多个LTE射频信道上的下载，有助于充分利用芯片组的额定LTE数据速率组。[1]

1.2 CA终端的RRC连接态和空闲态管理

工作于多载波聚合下的CA终端始终只有一个RRC连接，由主小区维护，主小区载波称为该CA终端的主载波，其他被聚合的载波称为该CA终端的辅载波，对应小区称为辅小区。具体说来，CA具有如下特点：

（1）目前系统实现只能将CA终端发起RRC连接请求的小区作为主小区，即CA终端空闲态驻留的小区，在CA终端RRC建立后将被系统默认配置为主小区。

（2）主小区负责对CA终端进行多载波管理，包括在RRC层增加/删除辅载波、MAC层激活/去激活辅载波和CA切换。

（3）上行PUCCH仅在主小区中进行传输。

（4）只有主小区发生无线链路失败，才会发起无线链路重建。

（5）主小区只能通过切换的方式变更。

1.3 CA多载波管理

CA终端的多载波状态是由系统控制的。系统可以通过RRC信令改变CA终端的辅载波配置，增加辅载波或删除辅载波。RRC层配置增加辅载波后，系统还可以通过MAC层指示，激活或去激活CA终端的辅载波。

1.3.1 增加和删除辅载波

增加辅载波有两种实现方式：盲增加辅载波和基于测量增加辅载波。

如果采用盲增加辅载波的方式，当CA终端在主载波完成RRC连接建立后，系统不需测量辅载波的信号强度，直接通过下发RRC重配置消息将配置聚合关系的其他载波添加为辅载波。盲增加辅载波可能会增加信号强度不满足基本要求的辅载波，导致辅载波链路质量差，利用效率低。

如果采用基于测量增加辅载波的方式，当CA终端在主载波完成RRC连接建立后，系统通过RRC重配消息下发增加辅载波的A4事件门限，当CA终端测量到某个载波信号高于A4门限并上报A4事件后，系统再通过RRC重配消息该载波增加为辅载波。基于测量增加辅载波较为可靠，适合所有场景。

1.3.2 激活和去激活辅载波

激活和去激活辅载波机制的引入，使得CA终端可不监听去激活辅载波的PDCCH，在一定程度上利于CA终端省电，可以快速相应业务对多载波传输的需求，提高调度效率。

1.3.3 CA切换

系统根据CA终端上报主载波的RSRP/RSRQ进行切换管理，切换方式分为两种：带辅载波切换和不带辅载波切换。

2 载波聚合的应用方案

以某运营商为例。现网是1.8G频段，第二载波是2.1G频段。

一般来说，考虑室内外新建一个站点，在资源富裕的情况下，比如有独立的天面空间，有独立的机房等情况下，可以直接采用新建方案。即室外新建双频微基站，单模块支持1.8G+2.1G频段，实现载波聚合功能，并且天面采用最简单的方案即可完成。同样的，室内可以采用定制的双频微基站来予以实现。

在资源不富裕的情况下，我们把现网天馈情况分成2T4R和2T2R来讨论。

现网2T4R改造优选方案：异频互助模块方案实现载波聚合功能。如下图所示，可选方式一：新建2.1G异频互助模块，1.8G网络实现4R，2.1G网络实现2R。这种方式优点是保证1.8G网络性能不变，工程实施比较简单；缺点是2.1G网络采用2R，覆盖不如4R。可选方式二是1.8G和2.1G网络都新建异频互助模块，实现双4R网络。这样实施，优点是网络性能好，缺点是现网1.8G模块要替换，工程量大。

现网 方案一 方案二

现网2T2R改造优选方案：合路或更换天面或增天面，互助方案实现覆盖增强。其中，应用异频互助模块实现方式与2T4R改造方案一致，在此不做赘述。

现网 合路 更换天面 新增天面

而通过合路或更换天面或增天面的方案，对RRU模块要求低，但合路将降低原有1.8G网络覆盖或增加天面。

综上所述，在1.8G作为主载波，基础覆盖层，建议性能要保持不变，并且尽量减少合路方案。

3 结束语

载波聚合直接扩展了终端的工作频谱带宽，带来用户体验速率的城北提升，同时也具有一定的统计复用增益。根据运营商可用频率情况，可尽量将多频段载波聚合，有效提高网络竞争力和系统工作效率。

[1]达尔曼.4G移动通信技术权威指南[M].北京人民邮电出版社,2012.

Analysis of the carrier aggregation technology and application

Huang Weicheng，Wang Jianfeng

Huaxin Consulting and Design Co.，Ltd.，Zhejiang Hangzhou 310014

This article studies the carrier from two dimensions of technology principle and practical application to illustrate the research direction of carrier aggregation technology at present，network applications，and network implementation suggestion，has strong guiding significance in engineering construction.

Carrier aggregation；Pilot frequency of mutual；Combiner

TN929.5

A

1009-6434（2016）11-0117-02

黄伟程，男，华信咨询设计研究院高级工程师，负责多期GSM工程和CDMA工程的无线网络规划、工程设计和网络评估工作。王建锋，男，华信咨询设计研究院高级工程师，现从事通信网络的规划咨询、工程设计工作。