载波聚合厉害在哪里?

2015-08-30 20:48:26 来源:爱活网

今年被认为是4G+商用的元年,其中最重要的技术就是载波聚合,通过引入基站覆盖范围内的多个载波服务设备,进一步提高数据传输速度。载波聚合可在 设备上有效结合载波,从而使更多资源支持更广泛的带宽,实现更快的连接速度。增加的带宽还可用于改善智能手机突发通信量、社交媒体程序应用、即时消息传递 和其他方面的性能。然而在4G已经快得惊人的当下,这项技术为什么如此被重视呢?待笔者慢慢道来。

【新技术研习社】载波聚合厉害在哪里

技术层面上载波聚合跟4G的目标有关

2004年12月,3GPP(The 3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)启动LTE研究项目,参考WiMAX定义了LTE的目标,即在20MHz频宽支持100Mbps的速率。不曾想到, 由于智能手机的起步,数据流量指数级增长,短短几年之内翻了几十倍,更有可能在未来面对千倍数据增长的挑战,在此背景下,100Mbps的速率已经无法满 足用户的需求。

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为此,3GPP于2009年提出了LTE技术的增强版本LTE R10,也就是LTE-Advanced技术,实现100MHz支持1Gbit/s的目标。然而一个不容忽视的事实是,公共无线网络资源不是自家的 WIFI,几乎没有任何运营商拥有单一的、连续的100MHz带宽的频谱资源(除中国移动的2.3GHz频段之外),而是拥有零零散散的原用于2G/3G /4G的频率。如果只是单一地使用这些频率,难以保证在一个频段内找到大于20MHz的连续带宽,在频谱资源日益宝贵的市场环境下,载波聚合技术为拥有分 散的、不连续频谱资源的客户带来了福音——可以聚合多个载波,极大提高了频谱利用率降低建网和运营成本。

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在上图中可以看到,即使是带宽宽裕的中国,联通和电信都没有办法拿到超过25MHz的带宽,韩国运营商更是只有10MHz连续带宽。

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载波聚合(Carrier Aggregation),即通过多个连续或者非连续的分量载波聚合获取更大的传输带宽,从而获取更高的峰值速率和吞吐量。为了实现LTE向LTE-A的 平滑升级,降低运营商的建网成本以及保持与LTE系统的良好兼容性,LTE-A在Rel-10中限定进行聚合的每个分量载波完全兼容LTE终端,每个载波 带宽为LTE现有带宽,同时每个分量载波都包含同步和广播等系统信息。参与聚合的载波可以是连续的,可以是非连续的,各个载波可以位于同一频段,也可以位 于不同频段,如下图所示分为带内连续载波聚合,带内非连续载波聚合以及带间非连续载波聚合。通过这三种方式的载波聚合可将实现运营商所有零散载波的联合使 用,实现下行峰值速率1Gbit/s,上行峰值速率500Mbit/s。

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FDD+TDD的载波聚合在3GPP Rel-12版本引入,并在2104Q2功能冻结,所以聚合载波可以是同制式,也可以是不同制式。TD-LTE省资源,适合热点区域覆盖;FDD-LTE速度快,适合广域覆盖,混合制式载波聚合后就能很好利用两者自身的优势。

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中兴通讯FDD+TDD跨制式载波聚合将FDD/TDD LTE融合为类同制式同小区,以FDD-LTE作为主干部署,辅以TDD解决弱覆盖和边缘区域覆盖,小区间负载均衡也更加灵活,减少切换频率。配置方案如 下图所示,结合运营商频段利用情况,可充分利用有效频段资源,降低建网运营成本。

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现实中部署的载波聚合

世界上第一个4G载波聚合的解决方案提出的时候只有两个10Mhz的带宽的载波,但仍然化腐朽为神奇的实现了20Mhz才能做到的150Mbps传 输率(20M带宽2X2MIMO在64QAM情况下,理论下行最大传输速率为201Mbps,除去信令开销后大概为140Mbps,但根据实际组网以及终 端能力限制,一般认为下行峰值速率为100Mbps,上行为50Mbps)。大部分运营商手里的连续频段也只有10MHz到15MHz,载波聚合几乎是当 前提速唯一出路。

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在2013亚洲移动通信博览会期间,华为首次展示了TD-LTE F+4D跨频段载波聚合,实现了D频段(2.6GHz频段)连续四个20M载波与一个F频段(1.9GHz频段)载波的聚合,使峰值下载速率达到1.25Gb/s。

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高通通过与华为、英国运营商EE合作,成功完成了LTE Cat.9 20+20+15MHz三载波聚合试验,下载速度高达410Mbps。此外,高通已经推出了全球首款宣布商用的Cat.10调制解调器——骁龙X12 LTE调制解调器,支持频段宽度最高达60MHz的三载波聚合,且支持最高450 Mbps的下行速率和100 Mbps的上行速率。

国内运营商方面,今年6月,广州移动就联合高通和中兴通讯宣布,三方共同合作开展4G LTE Advanced Cat.9三载波聚合技术试验,下行峰值速率可达到330Mbps,一部2GB的高清电影可以在1分钟内下载完成。中国电信自8月初起也在全国部分重点城 市提供4G+网络服务。

对于广大用户,载波聚合意味着什么

理论上,载波聚合后网络速度会有极大提升,但正如本文开头所说的,20MHz载波的4G已经足够快了,我只是微信发个小视频,150Mbps跟450Mbps有本质区别么? 反正都是秒传嘛。

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区别在于原本很多只有15MHz甚至10MHz载波的地方,载波聚合才能实现我们熟悉的高 速。随着国内尤其是大城市4G的迅速普及(扩容速度赶不上用户增长),一年前的高速已经很难遇到,笔者在上海某新建地铁线路中就明显感觉到一年来速度的落 差,这时候就会想到载波聚合的好了。

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(根据高通的数据,三个10MHz载波可以实现1倍的扩容以及2.5倍的用户体验)

手机的网络传输普遍为爆发式的,传输以外不占开销,接收一个邮件,微信上传一个短视频,微博发组图之类的如果能够瞬间完成,对用户而言是使用体验提升,对运营商而言就意味着扩容。

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对我们用户而言,载波聚合就是网络好的时候各种秒传,只要流量顶得住,网络不好的时候,也能有足够高的速度保证使用体验。

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