LTE聚合带宽技术如何提升网速？-晟辉智能制造

什么是载波聚合？

核心思想： 将多个不连续的、较小的LTE频段（称为“分量载波”或 Component Carrier, CC）“捆绑”在一起，形成一个逻辑上更宽的频谱，从而为单个用户提供更高的数据传输速率。

（图片来源网络，侵删）

您可以把它想象成多车道高速公路：

传统LTE（无CA）： 用户车辆只能在一个车道上行驶（使用一个频段），车道宽度有限，车速（速率）也有限。
LTE载波聚合： 运营商将多条不连续的“车道”（多个频段）通过“立交桥”（CA技术）连接起来，允许用户的车辆同时占用多条车道行驶，总的通行能力（带宽）和车速（速率）都得到了极大的提升。

随着智能手机的普及,高清视频、在线游戏、云办公等高带宽业务对网络提出了越来越高的要求，运营商拥有的频谱资源是有限的，并且通常是零散地分布在不同的频段上（低频段的700MHz，中频段的2.6GHz，高频段的3.5GHz等）。

CA技术完美地解决了两个核心问题：

为了更好地理解CA,我们需要了解几个关键术语：

（图片来源网络，侵删）

构成聚合的每一个独立的LTE频段,就是一个分量载波，每个CC都有自己的中心频率、带宽和PCI（物理小区标识）。

指一个终端设备最多可以同时聚合多少个分量载波。

LTE-Advanced (Release 10): 最高支持 CA Level 3，即最多聚合 3个CC。
LTE-Advanced Pro (Release 13, 即4.5G/Pre-5G): 最高支持 CA Level 5，即最多聚合 5个CC。
5G NR: 进一步提升，可以聚合更多CC。

根据CC之间的频率关系,CA可以分为三种主要类型：

类型	描述	优点	缺点	典型应用场景
intra-band, contiguous (带内连续)	所有CC都在同一个频段内，并且是连续的。	实现简单，终端设计相对容易，干扰控制简单。	对运营商的频谱资源要求高，需要有大块连续频谱。	运营商拥有连续大带宽频谱时，如2.6GHz的40MHz或20MHz+20MHz连续聚合。
intra-band, non-contiguous (带内非连续)	所有CC都在同一个频段内，但不连续，中间有间隔。	频谱利用率更高，可以利用频段内的零散频谱。	终端需要同时在一个频段内处理多个不连续的信道，实现更复杂，对射频前端要求更高。	在一个频段（如2.6GHz）内有多个被其他业务占用的零散频谱。
inter-band (带间聚合)	CC分布在不同的频段上（如低频段700MHz + 中频段2.6GHz）。	最灵活，可以聚合不同特性的频谱（覆盖和容量），是实现“广覆盖+高容量”的关键。	终端需要支持多个不同频段的射频收发，硬件成本和复杂度最高，对天线性能要求也高。	主流方案，用700MHz提供广覆盖和深度覆盖，用2.6GHz/3.5GHz提供高容量、高速率。

网络侧配置： 运营商会配置好哪些CC可以用于CA，以及它们之间的聚合关系（CA Combination）。
终端能力上报： 手机开机后，会向网络报告自己支持的CA能力，比如它支持哪些频段、最多能聚合几个CC、支持哪些聚合组合等。
网络分配资源： 网络根据终端的能力、当前网络负载、用户所在的地理位置等信息，决定为该用户分配一个或多个CC。
数据分流与聚合：
- 下行: 网络侧的数据包会根据特定的算法（如基于数据流的负载均衡）分发到不同的CC上进行传输，然后在终端侧重新组合起来，交给上层应用。
- 上行: 终端的数据可以在一个CC上发送（主载波），也可以根据网络调度在多个CC上同时发送（上行聚合），进一步提升上行速率。
无缝切换： 当用户移动，或者某个CC的信号质量变差时，网络可以无缝地将用户的业务从当前CC切换到另一个CC，或者增加/减少聚合的CC数量，整个过程用户几乎无感知。

假设一个运营商有以下频谱资源：

（图片来源网络，侵删）

没有CA时： 一个用户只能使用其中一个频段，最高速率受限于该频段的带宽（如20MHz）。

使用CA后：

下行速率提升： 网络可以为一个手机同时分配 6GHz的20MHz 和 8GHz的10MHz，形成一个30MHz的逻辑信道，如果采用256QAM等高阶调制，下行峰值速率可以大幅提升。
覆盖与容量结合： 网络可以为手机同时分配 8GHz的10MHz 和 700MHz的5MHz，700MHz信号穿透性好，覆盖广，保证了连接的稳定性；1.8MHz提供容量，保证了高速率，实现“鱼与熊掌兼得”。

CA技术在5G NR（New Radio）中得到了进一步的继承和增强，成为5G性能提升的基础。

5G CA:
- 聚合能力更强： 可以聚合更多的CC（如5个甚至更多）。
- 跨技术聚合： 最关键的一点是，5G NR支持 EN-DC (E-UTRA-NR Dual Connectivity)，即可以同时连接LTE和5G网络，并将它们的带宽进行聚合，用户的手机可以同时使用 5G的100MHz NR载波 和 LTE的20MHz CA载波，从而获得超过1Gbps的峰值速率，这极大地平滑了5G网络的部署，在5G覆盖不完善的区域，可以利用LTE作为补充。

LTE载波聚合是一项革命性的技术，它通过“化零为整”的方式，巧妙地解决了运营商频谱碎片化的问题，在不增加新频谱资源的前提下，显著提升了网络的峰值速率、容量和用户体验，它是从4G迈向4.5G/4.9G，并为5G NR铺平道路的关键基石，至今仍然是移动通信领域一项不可或缺的核心技术。