003 《中兴通讯5G上行增强技术白皮书》-5G 载波聚合 (CA) 技术

文摘   2024-11-07 22:00   江苏  

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继续中兴通讯5G上行增强技术白皮书的内容。

5G 载波聚合 (CA) 技术

技术原理
由于每个运营商获取到的频段有限,且不一定连续,如果每个终端都只能用其中一部分频段的话,那么资源将不能被充分使用。CACarrier Aggregation,载波聚合)技术就是针对这类情况,把相同频段或者不同频段的频谱资源聚合起来给终端使用,从而提升整网资源利用率,改善用户体验。
CA 在 3GPP 发布的 4G 标准 Release 10 阶段就已经引入,并在全球成熟商用。5G 时代载波聚合的需求和作用将会更明显。
CA 技术按照聚合载波所在的频段,可以进一步区分为带内载波聚合和带外载波聚合。
带内载波聚合(Intra-Band CA
带内载波聚合是聚合同一频段内的多个载波,在标准中定义了多种频段的带内载波聚合,包括 n77、n78、n79 等。
在上行方向,尽管通过带内载波聚合不会提升覆盖,但是由于两个载波可以共用相同的发射通道,所以针对单用户来说吞吐量有所提升。
例如 3.5GHz 频段内两个相同带宽的载波聚合后,单个用户的数据速率约 100% 提升。

带外载波聚合(Inter-Band CA)
带外载波聚合是聚合不同频段的载波。在 3GPP Rel-15 中定义的 FR1 带外载波聚合包括 13 种频段组合,例如 CA_n3-n78、CA_n28-n78 等。
针对同时存在多个 NR 载波并且覆盖都比较好的区域,可以采用 UL CA 提升频谱利用率,但是由于受到终端普遍支持 2Tx的限制,需要两个 Tx 分别支持两个频段,因此采用 UL CA 会使得在 TDD-NR 上的上行双流能力被限制,容量可能会有损失。
应用场景

在区域 A:在两个载波都覆盖的区域可以利用 UL CA 进行频段聚合;
在区域 B:由于只有单载波的覆盖,所以上行链路仅使用 NR Carrier2 进行通信。
在区域 A 和 B,终端的上行链路的工作模式:

性能分析
吞吐量
由于 UL CA 不能使用上行双流,所以可能会对容量会产生负面影响,例如采用 2.1GHz(20MHz 带宽)和 3.5GHz(100MHz 带宽)进行载波聚合时,单用户的上行峰值下降到 SA 模式单载波峰值的80%。在这种情况下系统侧将采用单载波的资源分配方式以保持单用户的峰值不下降。
但是,UL CA 并非在所有情况下都会对容量产生负面影响。载波聚合后的容量和聚合的两个载波(CC1 和 CC2)的带宽、上行占空比等都相关,当 CC2 的吞吐量不低于 CC1 单流的吞吐量时,UL CA会提升上行容量。
例如,CC1 是 TDD-NR 载波(带宽 50MHz),CC2 是 FDD-NR 载波(带宽 20MHz),在采用 2.5ms 双周期的帧结构情况下,采用 UL CA 的上行峰值相比于 TDD-NR 单载波双流的上行峰值提升了约 8%。
覆盖
FDD-NR 一般都采用中低频段,上行覆盖好于 TDD-NR。所以超出TDD-NR 覆盖区域时,主要是利用 FDD-NR 来提供覆盖,对于单用户来说用户体验有提升。
例如,在密集城区、上行链路的边缘速率为 2Mbps的情况下,如果采用 FDD-NR 2.1GHz(带宽 20MHz) 和 TDD-NR 3.5GHz(带宽100MHz)组网,其覆盖相比基于 SA 架构采用 TDD-NR 单载波的情况提升 17.8%。
载波聚合技术从 4G 时代引入,并已经在全球多个 LTE 网络中成功部署和商用。3GPP Rel-15 中已经包括载波聚合的内容。
频段内的载波聚合技术可以达到聚合多个频段并改善用户峰值速率体验的目标,但是频段间的载波聚合技术却受限于终端的发射通道限制,在某些场景下对吞吐量有负面影响。
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阿米尔C,2016年CSDN博客之星。予人玫瑰,手留余香。
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