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在4G移动网络时代，智能终端更加普及，移动应用APP频频出新，用户更习惯也更愿意使用手机看视频、购物和社交，移动流量随之爆炸式增长。按照业界预测，到2019年，Wi-Fi和移动联网设备将生成67%的IP流量，是固定网络的两倍；2020年的流量需求是目前的7倍；现有网络技术将无法支撑数据洪流。 基于对网络高速率的追求，以及对于网络发展和技术演进的渴望，5G成为业界关注的热点。在5G尚未成熟之前，4.5G作为现阶段衔接在4G和5G之间的技术，将推动移动通信网络的持续演进。为进一步增加系统速率，4.5G在4G的基础上引入了更多的系统带宽，对载波聚合技术做了进一步增强。 载波聚合在3GPP LTE标准中由无到有，持续增强。在 Rel-10版本中，引入载波聚合技术，规定最多聚合5个成员载波，可以为用户在高速移动状态下提供100Mbit/s和低速移动状态下提供1Gbit/s的峰值速率，支持频段内连续载波聚合和频段间载波聚合。 随着上行业务需求的进一步凸显，Rel-11版本对载波聚合技术进行增强，增加了更多的CA配置，对频段间的上行载波聚合技术进行研究和标准化，探讨了可能的载波聚合技术优化方案。考虑到未来网络融合的发展，Rel-12版本支持在TDD和FDD融合组网的情况下，TDD和FDD分别作主载波，并对物理层和MAC层技术进一步增强。为进一步提升用户随时随地的感知，Rel-13版本定义了最多可以支持32个载波的CA（eCA）。 eCA通过汇聚多个载波，提供更大带宽，实现随时随地高速数据传输功能。主要适用于多制式、多层网覆盖的热点区域，满足大数据量用户随时随地高速数据传输的需求，提高用户感知。增加到32载波后，在更多的载波范围内不但可以提升用户速率，同时也可以提升网络的综合性能，比如多小区的协同CA负载均衡、CA动态辅载波选择（载波间节能）、多小区联合接纳等。 载波聚合是目前4G LTE以及4.5G系统的标志性技术。它能把零碎的LTE频段合成一个“虚拟”的更宽的频段，以提高数据传输速率。载波聚合技术可以充分整合利用丰富的LTE频谱资源，有利于进一步发挥LTE技术优势，改善用户感知，并高效实现不同载波间的负载均衡。同时载波聚合技术可以使运营商利用现有的网络硬件资源，实现现有网络上行和下行速率的倍增，以及网络能力和客户感受的提升。 载波聚合技术可以更为通俗的理解为，多个独立的车道（载波）合并成一个车道，从而提高了行车速度。单位时间里，同一方向的车流量（类比用户的上/下载速率）将成倍增加。通过载波聚合，无线系统可以将多个不同的频段进行整合，灵活的使用连续或非连续的频谱，将带宽扩展到100MHz（聚合5个成员载波）甚至更多，峰值速率超过1Gbps。 载波聚合主要分为带内（intra-band）聚合和带间（inter-band）聚合。在带内聚合中，载波聚合一般在连续频谱上实现，但为了更好的利用独立分布的频谱碎片，载波聚合也支持在非连续频谱上实现。由于各运营商拥有的频段资源较复杂，离散的频段较多，载波聚合还支持带间聚合，它将散落在不同频带内的载波合并在一起，当作一个较宽的频带使用，通过统一的基带处理实现离散频带的同时传输。 载波聚合系统中，将同时为一个UE服务的多个成员载波分为主成员载波（Primary Component Carrier, PCC）和辅成员载波（ Secondary Component Carrier, SCC）。PCC对应的小区称为主小区（PCell），继承LTE服务小区的全部功能，UE在其上建立RRC连接，包括初始呼叫建立、RRC重建、切换等。SCC对应的小区称为辅小区（SCell），分配给连接态配置了CA的UE，以便提供额外资源，用于承担数据传输功能。一个成员载波为UE提供服务即成为服务小区（Serving cell）。对于一个连接态配置了CA的UE，服务小区是一个集合，包括了一个Pcell和多个Scells。对于一个未配置CA的UE，则只有一个服务小区，即Pcell。从UE角度来说，UE在哪个小区随机接入，哪个小区就是主小区。如下图所示：  载波聚合技术在MAC层聚合，每个成员载波分别作为一个独立的传输块，拥有独立的HARQ进程和ACK/NACK反馈。各个载波使用独立的链路自适应技术，可以根据自身的链路状况使用不同的调制编码方案。MAC层聚合有诸多方面的优势：首先，每个载波独立设计，维持其原来的物理结构，包括特殊载波的位置、链路自适应和HARQ；其次，可复用LTE系统的结构设计，其链路自适应效果明显，且具有良好的HARQ性能；此外，与LTE系统有较好的后向兼容性，可以支持LTE系统的软硬件设备。 伴随着网络技术的发展，绿色环保越来越引起大家的重视，载波聚合为节省用户的耗电量，提供了SCell的激活/去激活机制。对同一个eNodeB下的不同UE来说，它们的辅小区集合可能是不同的。辅小区可以处于激活或去激活状态，且辅小区之间的状态相互独立。处于激活状态的辅小区参与数据传输，UE会通过该辅小区收发数据，但由于PUCCH资源较少，所有来自辅小区的下行反馈，包括下行HARQ反馈都只能通过主小区的PUCCH来传输。处于去激活状态的辅小区不参与数据传输，UE只对其进行必要的简单测量。 辅小区的激活过程基于MAC控制消息，去激活过程可以基于MAC控制消息，也可以基于去激活定时器。当用户对速率和带宽有需求时，系统根据不同的激活策略（业务速率、QoS、RLC拥塞、PRB利用率、MCS等）激活辅小区，并且能够在用户完成业务后，根据相应的策略实施对辅小区进行去激活，避免资源不必要的浪费，保证资源的最大化利用。当辅小区处于激活状态时会消耗UE更多的电量，恰当地使辅小区处于去激活状态也可以在一定程度上节约UE的功耗，这有利于延长UE的使用时间。 应用载波聚合技术，可以在多方面提升网络性能。首先，提供更高的速率，显著提升用户体验，通过载波聚合，UE可基于实时的业务和QOS需求，在TTI级别上分享各成员载波的无线资源。其次，通过用户的业务特性以及QoS、小区负荷、不同band之间的覆盖差异等因素进行判断，获得最大的增益，负载均衡效率更高，减少切换、降低掉话率。并且当在PCell和SCell上开启频选调度（FSS）功能时，可以实现大约10%的小区平均吞吐量增长。 在当前无线网络中，两载波聚合已普遍应用，三载波以及更多载波的聚合，包括TDD和FDD、LTE和WiFi之间的载波聚合，在未来都将应用于网络中。从各运营商的技术研究和商用发展来看，载波聚合技术的商业价值凸显，未来发展将更猛烈。中国电信在2015年成功商用FDD两载波聚合，下行峰值速率达300Mbps。中国移动2015年在全国范围内，大规模商用下行两载波聚合，下行峰值速率达220Mbps，同时已经开展三载波聚合的试点验证，届时速率将达到330Mbps。 作为运营商的长期合作伙伴，大唐移动始终关注用户需求与技术创新，力求持续为运营商提供专业而全面的服务。在载波聚合技术的研究和现网应用方面，大唐移动做了充分的工作，从上下行载波聚合的现网应用及4.5G未来技术演进等多方面，为运营商提供了整体解决方案。 2015年大唐移动在现网积极部署下行载波聚合，应用效果显著，已在全国多省市开启支持不同频段组合的载波聚合应用。在现网开启载波聚合的站点，峰值速率及拉网速率得到显著提升，有效改善边缘用户感知。目前TD-LTE现网中，下行峰值速率可达220Mbps（单个20MHz载波上，TDD峰值速率为110Mbps），在线视频、实时游戏、下载影片等都将更流畅，大大缩短下行时间，用户体验更佳。 在下行两载波聚合迅猛发展的同时，面对上行需求迫切的情况下，大唐移动已在现网进行规模试点验证，2016年将在全国范围开启商用。上行两载波聚合可有效解决单用户上行速率受限的问题，单用户上行峰值速率提升近100%，拉网容量提升80%以上，小区上行吞吐量得到明显提升。上行CA可基于现网已经部署了下行CA的站点升级，无需增加额外的硬件设备投资。上行速率的提升，对于目前热门的视频分享等社交媒体的应用将提供了更优的用户感知。 伴随着两载波聚合在现网中的规模部署，2016年下行3CC CA的深入研究和试点应用也将成为关注的热点问题。通过聚合3个载波单元，峰值速率可超过330Mbps，配合频选等功能能给网络系统容量带来10%的增益。更灵活的配置和更高效的负载均衡技术带来更优的用户感知。在下行3CC CA的研究进程中，大唐移动始终保持技术的领先性，早在2014年已经通过下行3CC CA功能的实验室验证，计划在2016年上半年开展现网规模试点。 在4.5G的技术演进发展中，大唐移动将持续深入研究，致力于新产品新技术的创新，进一步提高用户感知、提升运营商品牌和市场竞争力。 伴随着载波聚合数的不断增加，网络融合和载波管理都有了新的变化。多层网的组网场景不再局限于同覆盖和共覆盖，交叉覆盖也会逐渐成为一个热点的组网方式。同时载波聚合将不在局限于基站内载波聚合，多个基站间的载波聚合也成为必然。这对于边缘用户感知的提升将是极大的，也使得用户没有了好点和差点的区别，淡化小区边缘的概念。通过eCA的方式，用户无论怎样移动，都处于小区的好点，这将极大地改善网络的组网架构对用户感知的局限性。 更多的载波对于提升用户速率感知有很大的帮助，但同时也给载波的管理和使用带来了复杂度。特别是如何充分利用32个载波的载波资源池，实现多小区的协同管理和联合调度，这对资源管理和协调调度提出了更高要求。同时，随着聚合载波数的增加，不同制式间的聚合将成为可能，制式间的载波聚合不再局限于TD-LTE和FDD LTE之间，和WLAN或者其他接入制式的聚合会成为未来研究的方向。需要综合考虑小区间的干扰协调、负载均衡、拥塞控制以及接纳等策略。这对算法也提出了新的要求，尤其可能涉及到不同接入制式的算法的综合考虑，算法的策略也会更加灵活。 伴随着eCA的提出，从算法研究、多载波之间的融合、网络架构的演进等多方面，均提出了新的课题和新的算法研究方向，同时代表了未来通信技术发展的趋势。 大唐移动一直致力于为运营商提供精品网络，关注用户感知的提升，以及移动通信新技术的研发和商用。在4.5G演进的道路上，仍保持持续发展创新，积极布局，在带宽、时延、网络容量等方面给用户应用及感知带来新的体验。 |
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