畅谈LTE载波聚合中高级面试材料.docx
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畅谈LTE载波聚合中高级面试材料
畅谈LTE载波聚合原理
1、载波聚合思想
载波聚合,即CarrierAggregation)。
无载波聚合情况:
如两条道路,车流往同一方向,两条道路分别为5米宽,同一时间一条道路最多只能有一台车通过。
因此两条道路同一时间可以有两台车通过。
这两条道路上的车子不允许切换车道。
如果今天其中一条道路A塞满了车,道路B却一辆车也没有,那么同一时间内可以通过的车辆就只有一台,道路A上的车子并不允许切换到道路B上去,所以只能继续塞在道路A。
有载波聚合情况:
载波聚合就是把两条道路合并在一起,让两条5米宽的道路合并成一条10米宽的道路,让原本两条道路上的车子可以自由的切换车道。
那么同一时间点可以通过的车子数量就是稳定的2台了,没有道路会被空着而导致浪费。
因此,当2个20M带宽的LTE频段资源使用载波聚合,意味着它们的资源利用率更高了。
注:
上面说的道路宽度就是频率带宽(Bandwidth),而道路就是载波(Carrier)。
2、为什么要用载波聚合?
2.1原因一
提高峰值速率。
LTER8这种信号能使用的最大带宽是20MHz,最低1.4MHz。
载波聚合将能使用的所有载波/信道绑在一起,用竟可能大的带宽达到更高的峰值速率。
载波聚合可以使用连续的带宽和不连续的带宽,带宽灵活性很大。
载波聚合中单个载波称为CC(componentcarrier),每个CC可以使用LTER8规定的任何带宽(1.4,3,5,10,15,和20MHz)。
香农定理是载波聚合的理论基础,香农定理告诉我们系统的峰值速率和系统带宽呈线性关系,所以最简单的获得更高峰值速率的办法就是增加带宽。
在LTE中,没有定义更高的系统带宽去达到峰值速率的要求,而是采用了CA的方式前向兼容,可以从R8,R9平滑过渡到LTE-A。
2.2原因二
让运营商在已有的不同带宽的系统中,提供一个统一的更高峰值速率的解决方案。
例如运营商想要重耕2G、3G频率并使用4G技术,CA可以灵活的实现这一目标。
2.3原因三
在宏站中部署微站时管理频率资源的灵活性。
微站是满足热点区域服务要求的重要手段,但是在宏站中部署微站有一个严峻的问题,就是控制信道的干扰问题,如PDCCH。
通常的小区间干扰协调都是针对PDSCH的,但是宏站对微站PDCCH的干扰更为严重。
CA可以很好的解决这个问题,将宏站和微站的PDCCH放在不同的CC上,数据传输可以智能合并不同频率的CA容量,如下图所示:
图:
跨载波调度
3、几个基本概念
PrimaryCell(PCC):
主小区,是工作在主频带上的小区。
UE在该小区进行初始连接建立过程,或开始连接重建立过程。
在切换过程中该小区被指示为主小区。
SecondaryCell(SCC):
辅小区,是工作在辅频带上的小区。
一旦RRC连接建立,辅小区就可能被配置以提供额外的无线资源。
ServingCell:
处于RRC_CONNECTED态的UE,如果没有配置CA,则只有一个ServingCell,即PCell;如果配置了CA,则ServingCell集合是由PCell和SCell组成。
CC:
ComponentCarrier;载波单元
4、载波聚合的应用场景
5、载波聚合的类型
载波聚合主要分为intra-band和inter-band载波聚合,其中intra-band载波聚合又分为连续(contiguous)和非连续(non-contiguous)。
注:
协议规定,连续两个CC的载波间隔必须为300kHz的整数倍,以保证子载波的正交性;若非连续载波,没有要求。
6、引入载波聚合后空口协议的变化
引入载波聚合后空口协议的变化如下图所示:
7载波聚合对网元的要求
7.1Evolvedpacketcore(EPC)
在MIMO2x2配置下,核心网需要能够支持单用户下行峰值速率300Mbps。
7.2eNodeB
eNodeB要能够支持一个独立的RLC实体、每载波各自独立的MAC实体、以及LBBP板间通信。
7.3RRU/RFU
根据3GPP36.1046.5.3要求:
1)intra-bandCA(contiguous)两频点采用不同RRU/RFU,同步时延需在130ns以下;
2)intra-bandCA(non-contiguous)两频点采用不用RRU/RFU,同步时延需在260ns以下;
3)inter-bandCA两频点采用不同RRU/RFU,同步时延需在1.3us以下。
根据3GPP36.8085.7要求,intra-bandCA(contiguous)中心频点间隔要满足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。
计算公式如下:
以某运营商为例,CA演示选用频段及频点为:
1.8G:
下行频率——1860MHz频点——1750
2.6G:
下行频率——2640MHz频点——2950
说明:
BWchanne
(1)、BWchannel
(2)分别为两个载波的带宽。
7.4UE
需要UE支持CA功能,以及相关的频段及带宽组合。
3GPPTS36.306规定,如果UE支持CA,需要上报“supportedBandCombination”,eNodeB根据UE支持的频段及带宽组合进行载波聚合。
8.载波管理
8.1载波聚合状态
CAUE共有三种状态:
SCell(SecondaryCell)配置未激活、SCell配置并激活、SCell未配置。
通过RRC信令配置或去配置SCC,通过MAC信令激活或去激活SCC。
通常通过A4事件配置SCC,通过A2事件去配置SCC。
8.2SCell配置
CAUE将满足A4测量门限值的小区上报给eNodeB,如果该小区与PCell(PrimaryCell)属于同一个CAGroup,那么eNodeB下发RRCConnectionReconfiguration将其配置为该CAUE的SCell。
基站会下发RRCConnectionReconfiguration消息,下发A4配置测量,对SCell进行测量。
A4事件下发信令:
满足A4事件时,UE上报MeasReport,包含SCell的测量信息。
基站下发RRCConnectionReconfiguration消息,将其配置为Scell。
8.3RRC重配消息配置SCell
8.4SCell去配置
当CAUE上报SCell的CaMgtCfg.CarrAggrA2ThdRsrp,通过RRCConnectionReconfiguration将该CAUE的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报告,基站通过RRC重配通知UE删除该SCell。
A2事件下发:
8.5SCell去配置:
8.6SCell切换
Release10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。
对于频段内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的大不相同。
根据网络状况(如流量负载分布),切换至事件A6标识的小区可能会很有利。
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事件门限,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:
A6事件测量报告:
8.7更新SCell
RRC重配消息携带删除原SCell、增加新SCell的配置:
9.9Scell激活与去激活
SCC激活一般条件:
–RLCbuffer长度高于门限
–RLC包时延超限
SCC去激活一般条件:
–RLC速率低于门限
–RLCbuffer长度低于门限
如果打开载波管理开关CaMgtCfg.CarrierMgtSwitch(亦即设为ON),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。
如下图所示。
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*CaMgtCfg.ActiveBufferDelayThd,CaMgtCfg.ActiveBufferLenThd)
●并且RLC首包时延>CaMgtCfg.ActiveBufferDelayThd
eNodeB将下发MACCE(MACControlElement),快速激活该CAUE的SCell:
●如果是GBR承载(此时业务已经在PCell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(FDD:
x为8)。
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。 9、R10/R11/R12中的载波聚合都谈了些什么? 9.1R10 •能够最多聚合5个成员载波; •支持PDCCH跨载波资源调度PDSCH和PUSCH资源; •主载波的选择在终端建立RRC连接时确定,并根据情况对辅助载波进行增加/删除; •载波聚合只对处于RRC连接态的UE有意义,且只对单个RRC连接,对空闲态没影响。 9.2R11 R11对载波聚合主要增强: •上行发送提前的调整: 允许不同成员载波上行的发送提前有不同值; •频段段间TD-LTE聚合能力支持: 允许不同频段的不同时隙配比的TD-LTE成员载波的聚合; R11增强后可更好的支持异构网(HetNet)场景下的载波聚合(场景4和场景5)。 9.3R12 •R12载波聚合主要研究TDD和FDD的载波聚合,从而实现两网资源的融合。 •标准增强主要讨论在TDD和FDD分别作主载波的场景中,对于R11版本物理层和MAC层的增强。
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