Skip to content

Carrier Aggregation

Carrier Aggregation (CA) là kỹ thuật gộp nhiều sóng mang (component carrier, CC) để một UE dùng đồng thời nhiều khối phổ, nhờ đó tăng băng thông và tốc độ. Trang này trình bày ý tưởng và các kiểu CA, cách hoạt động ở mức giao thức, cách đọc ký hiệu tổ hợp band, rồi các ràng buộc về RF. Dual Connectivity, kỹ thuật gộp tài nguyên giữa hai node, nằm ở Dual Connectivity. Các band được nhắc tới có trong Frequency Bands.

Về số liệu

Nội dung tổng hợp ở mức tổng quan từ các đặc tả 3GPP nêu ở cuối trang, chưa đối chiếu từng điều khoản. Danh sách tổ hợp band được hỗ trợ thay đổi theo release, nên tra TS 38.101-1, TS 38.101-3 và TS 36.101 bản mới nhất khi cần con số chính xác.

Mục đích

Mỗi CC có băng thông giới hạn: tối đa 20 MHz với LTE, tối đa 100 MHz ở FR1 và 400 MHz ở FR2 với NR. Khối phổ liền kề đủ rộng thường không có sẵn, nhất là ở low-band và mid-band, và nhà mạng thường sở hữu nhiều khối nhỏ nằm ở nhiều band. CA cho phép gộp các khối này lại. Lợi ích chính:

  • Tốc độ đỉnh tăng gần như tỷ lệ với tổng băng thông được gộp.
  • Có thể kết hợp vùng phủ của low-band với dung lượng của mid-band, vì các CC có thể ở các band có đặc tính truyền sóng khác nhau.
  • Tận dụng được các khối phổ rời rạc mà không phải chờ có một khối liền kề rộng.

Các kiểu CA

Ba kiểu Carrier Aggregation: intra-band liền kề, intra-band không liền kề và inter-band

Ba kiểu gộp sóng mang trên trục tần số. Mỗi khối là một component carrier.

Kiểu Mô tả Ghi chú về RF
Intra-band liền kề (contiguous) Các CC nằm sát nhau trong cùng một band Có thể dùng một chuỗi RF và một bộ khuếch đại chung, đơn giản nhất cho UE và trạm
Intra-band không liền kề (non-contiguous) Các CC cùng band nhưng có khoảng trống giữa chúng Thường cần nhiều chuỗi RF hoặc băng thông tức thời lớn hơn
Inter-band Các CC thuộc các band khác nhau Cần nhiều chuỗi RF, bộ lọc và anten tương ứng từng band

CA có thể gộp cả sóng mang FDD và TDD, và các CC có thể có băng thông, numerology (khoảng cách subcarrier) khác nhau trong NR. Số lượng CC tối đa phụ thuộc release và khả năng UE: LTE bắt đầu với 5 CC ở Rel-10 và mở rộng tới 32 CC ở Rel-13, NR hỗ trợ tới 16 CC.

Cách hoạt động

CA hoạt động ở tầng MAC. Các lớp trên MAC (PDCP, RLC) vẫn thấy một luồng dữ liệu duy nhất, còn MAC chia dữ liệu thành các transport block gửi trên từng CC, mỗi CC có một thực thể HARQ riêng.

Khái niệm Ý nghĩa
PCell (Primary Cell) Cell mà UE thiết lập kết nối RRC và nhận báo hiệu NAS. Có vai trò chính trong điều khiển và mobility
SCell (Secondary Cell) Cell bổ sung, được thêm hoặc bớt bằng báo hiệu RRC để cung cấp thêm tài nguyên
Kích hoạt SCell SCell được cấu hình trước, rồi bật hoặc tắt nhanh bằng MAC để tiết kiệm năng lượng UE khi không cần
Cross-carrier scheduling Lịch cấp phát cho một CC có thể được gửi qua PDCCH của CC khác
Timing advance group Các CC có độ trễ lan truyền khác nhau (ví dụ inter-band, repeater) được nhóm để căn thời gian uplink riêng

Vì thường dùng low-band hoặc band có vùng phủ tốt làm PCell, UE giữ được kết nối ổn định ngay cả khi SCell ở mid-band chỉ phủ một phần.

Ký hiệu tổ hợp band

Đặc tả 3GPP liệt kê từng tổ hợp CA được hỗ trợ. Mỗi band đi kèm một chữ cái chỉ lớp băng thông tổng hợp (bandwidth class), chữ A là một CC đơn. Các tổ hợp ghép bằng dấu gạch ngang.

Ký hiệu Cách đọc
CA_3A-7A LTE: gộp band 3 và band 7, mỗi band một CC (inter-band)
CA_n1A-n78A NR: gộp n1 và n78, mỗi band một CC (inter-band)
CA_n78(2A) NR: hai CC trong cùng band n78 (intra-band)

Các ký hiệu trên chỉ minh họa cách đọc. Tổ hợp nào được hỗ trợ, với băng thông tối đa bao nhiêu, do TS 36.101 (LTE), TS 38.101-1 (FR1), TS 38.101-2 (FR2) quy định. Tổ hợp kết hợp LTE và NR thuộc về Dual Connectivity và nằm ở TS 38.101-3.

Ràng buộc về RF

  • Băng thông tức thời (IBW) của RU: CA intra-band liền kề đòi hỏi RU phát và thu được trọn khối băng thông gộp, còn inter-band thường cần các nhánh RF riêng. Khái niệm IBW nằm ở RF Bandwidth.
  • Công suất uplink: UE chia công suất phát giữa các CC, và UL CA thường khó hơn DL CA nên ít được hỗ trợ hơn.
  • Nhiễu nội UE: khi phát trên hai band, hài và sản phẩm intermodulation có thể rơi vào băng thu của một band khác. Đặc tả cho phép giảm độ nhạy thu có kiểm soát (MSD, Maximum Sensitivity Degradation) cho các tổ hợp bị ảnh hưởng.
  • Khả năng UE: mỗi UE công bố các tổ hợp mình hỗ trợ, nên một tổ hợp được cấu hình ở mạng chỉ có tác dụng với UE tương ứng.

Liên quan

  • Dual Connectivity: gộp tài nguyên giữa hai node, khác CA ở tầng thực hiện.
  • Frequency Bands: bảng band và đặc tính truyền sóng cần để chọn tổ hợp.
  • RF Bandwidth: IBW và OBW của RU, giới hạn khối phổ gộp được trên một RU.
  • Synchronization: TDD intra-band và inter-band cần đồng pha giữa các trạm.

Tài liệu tham khảo