LTE载波聚合简介

首先介绍几个基本概念
Primary Cell（PCell）：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（见36.331的3.1节）
Secondary Cell（SCell）：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（见36.331的3.1节）
Serving Cell：处于RRC_CONNECTED态的UE，如果没有配置CA，则只有一个Serving Cell，即PCell；如果配置了CA，则ServingCell集合是由PCell和SCell组成（见36.331的3.1节）CC：Component Carrier；载波单元
DL PCC：Downlink Primary Component Carrier；下行主载波单元
UL PCC：Uplink Primary ComponentCarrier；上行主载波单元
DL SCC：Downlink SecondaryComponent Carrier；下行辅载波单元
UL SCC：Uplink SecondaryComponent Carrier；上行辅载波单元
为了满足LTE-A下行峰速1 Gbps，上行峰速500 Mbps的要求，需要提供最大100 MHz的传输带宽，但由于这么大带宽的连续频谱的稀缺，LTE-A提出了载波聚合的解决方案。

载波聚合（Carrier Aggregation, CA）是将2个或更多的载波单元（Component Carrier, CC）聚合在一起以支持更大的传输带宽（最大为100MHz）。

每个CC的最大带宽为20 MHz。

为了高效地利用零碎的频谱，CA支持不同CC之间的聚合,如下图：
∙相同或不同带宽的CCs
∙同一频带内，邻接或非邻接的CCs
∙不同频带内的CCs
从基带(baseband)实现角度来看，这几种情况是没有区别的。

这主要影响RF实现的复杂性。

CA的另一个动力来自与对异构网络HetNet（heterogeneous network）的支持。

后续会在跨承载调度(cross-carrierscheduling)中对异构网络进行介绍。

∙Rel-10中的所有CC都是后向兼容的（backward-compatible），即同时支持Rel-8的UE。

∙R10版本UE支持CA，能够同时发送和接收来自多个CC（对应多个serving cell）的数据R8版本UE只支持在一个serving cell内，从一个CC接收数据以及在一个CC发送数据。

简单地做个比较：原本只能在一条大道（cell或cc）上运输的某批货物（某UE的数据），
现在通过CA能够在多条大道上同时运输。

这样，某个时刻可以运输的货物量（throughput）就得到了明显提升。

每条大道的路况可能不同（频点、带宽等），路况好的就多运点，路况差的就少运点。

每个CC对应一个独立的Cell。

配置了CA的UE与1个PCell和至多4个SCell相连（见36.331的6.4节的maxSCell-r10）。

某UE的PCell和所有SCell组成了该UE的Serving Cell集合（至多5个，见36.331的6.4节的maxServCell-r10）。

Serving Cell可指代PCell也可以指代SCell。

PCell是UE初始接入时的cell，负责与UE之间的RRC通信。

SCell是在RRC重配置时添加的，用于提供额外的无线资源。

PCell是在连接建立（connectionestablishment）时确定的；SCell是在初始安全激活流程（initial security activationprocedure）之后，通过RRC连接重配置消息
RRCConnectionReconfiguration添加/修改/释放的。

每个CC都有一个对应的索引，primary CC索引固定为0，而每个UE的secondary CC索引是通过UE特定的RRC信令发给UE的（见36.331的6.2.2节的sCellIndex-r10）。

∙某个UE聚合的CC通常来自同一个eNodeB且这些CC是同步的。

∙当配置了CA的UE在所有的Serving Cell内使用相同的C-RNTI。

∙CA是UE级的特性，不同的UE可能有不同的PCell以及Serving Cell集合
与非CA的场景类似，通过SystemInformationBlockType2的ul-CarrierFreq和ul-Bandwidth 字段，可以指定下行primarycarrier对应的上行primarycarrier（仅FDD需配置该字段）。

这样做的目的是无需明确指定，就知道通过下行传输的某个ULgrant与哪个一上行CC相关。

CC的配置需要满足如下要求：
∙DL CCs的个数根据该UE的DL聚合能力来配置
∙UL CCs的个数根据该UE的UL聚合能力来配置
∙对于某个UE而言，配置的UL CCs数不能大于DL CCs数
∙在典型的TDD部署中，UL和DL的CC个数是一样的，并且不同的CC之间的uplink-downlink configuration也应该是一样的。

但是特殊帧配置（special subframe configuration）可以不同。

(见36.211的4.2节)
连续的CCs之间的中心频率间隔必须是300kHz的整数倍。

这是为了兼容Rel-8的100 kHzfrequency raster，并保证子载波的15kHz spacing，从而取的最小公倍数（详见36.300的5.5节）。

还是简单地做个比较：还以上面的运输做类比，PCell相当于主干道，主干道只有一条，不仅运输货物，还负责与接收端进行交流，根据接收端的能力（UE Capability）以及有多少货物要发（负载）等告诉接收端要在哪几条干道上收货以及这些干道的基本情况等（PCell 负责RRC连接）。

SCell相当于辅干道，只负责运输货物。

接收端需要告诉发货端自己的能力，比如能不能同时从多条干道接收货物，在每条干道上一次能接收多少货物等（UE Capability）。

发货端（eNodeB）才好按照对端（UE）的能力调度发货，否则接收端处理不过来也是白费！（这里只是以下行为例，UE也可能为发货端）。

因为不同的干道还可能运输另一批货物（其它UE的数据），不同的货物需要区分开，所以在不同的干道上传输的同一批货物（属于同一个UE）有一个相同的标记（C-RNTI）
跨承载调度的典型应用场景
在LTE-A中，跨承载调度的主要作用是在异构网络中为PDCCH提供ICIC （Inter-CellInterference Coordination）支持。

一个典型异构网络场景如下：
一个macro cell和一个small cell共享2个下行CC：CC1和CC2。

small cell的2个CC都在低传输功率下工作，macro cell的CC1在高传输功率工作，CC2在低传输功率工作。

macro cell在CC1上的传输对small cell的CC1有很大的干扰。

因此，在small cell上，使用CC2上的PDCCH来跨承载调度传输在CC1上的数据是有好处的。

激活/去激活机制
为了更好地管理配置了CA的UE的电池消耗，LTE提供了SCell的激活/去激活机制（不支持PCell的激活/去激活）。

当SCell激活时，UE在该CC内1）发送SRS；2）上报CQI/PMI/RI/PTI；3）检测用于该SCell和在该SCell上传输的PDCCH。

当SCell去激活时，UE在该CC内1）不发送SRS；2）不上报CQI/PMI/RI/PTI；3）不传输上行数据（包含pending的重传数据）；4）不检测用于该SCell和在该SCell上传输的PDCCH；5）可以用于path-loss reference for measurements for uplink powercontrol，但是测量的频率降低，以便降低功率消耗。

重配消息中不带mobility控制信息时，新添加到serving cell的SCell初始为“deactivated”；而原本就在serving cell集合中SCell（未变化或重配置），不改变他们原有的激活状态。

重配消息中带mobility控制信息时（例如handover），所有的SCell均为“deactivated”态。

UE的激活/去激活机制基于MAC control element和deactivation timers的结合。

基于MAC CE的SCell激活/去激活操作是由eNodeB控制的，基于deactivation timer的SCell 激活/去激活操作是由UE控制。

Bit设置为1，表示对应的SCell被激活；设置为0，表示对应的SCell被去激活。

每个SCell有一个deactivation timer，但是对应某个UE的所有SCell，deactivation timer 是相同的，并通过sCellDeactivationTimer字段配置（由eNodeB配置）。

该值可以配置成“infinity”，即去使能基于timer的deactivation。

当在deactivation timer指定的时间内，UE没有在某个CC上收到数据或PDCCH消息，则对应的SCell将去激活。

这也是UE可以自动将某SCell去激活的唯一情况。