CDMA/LTE手機支持載波聚合問題分析及方案建議

劉吉雯，戴國華，王朝暉

（中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630）

1 引言

隨著移動互聯網的高速發展和智能手機的普及，移動用戶數據使用量大幅提升，用戶對數據速率的要求越來越高，與此同時頻譜資源緊缺的問題日益嚴重。如何滿足更大帶寬需求成為LTE向LTE-Advanced演進的重要考慮因素之一。載波聚合作為L T EAdvanced的一項重要功能，可以將多個連續或離散的載波聚合在一起，形成一個更寬的頻譜，這種技術可為運營商提供一種低成本的解決方案，既增加現有網絡的吞吐量和容量，又可以提高頻譜碎片的利用率。

2013年下半年以來，載波聚合成為LTE運營商網絡演進的重點方向，至2015年1月，全球共有107個運營商已商用或部署、準備部署載波聚合。已商用運營商現階段均支持兩載波聚合，韓國SKT已支持cat6終端三載波聚合，可達到300Mbps理論極限速率。此外，部分先行的運營商正在進行cat9終端三載波聚合試驗，預期可達到450Mbps理論極限速率。目前已商用載波聚合的主流CDMA運營商情況如表1所示。

從CDMA/LTE載波聚合終端現狀來看，數據終端由于不需要支持CDMA語音，終端改造復雜度較小，商用情況已比較成熟。而對于手機終端，支持CDMA語音帶來了一定的實現復雜度及其他一系列問題。本文將從技術角度出發，介紹CDMA/LTE手機終端支持載波聚合存在的關鍵問題，并給出解決方案建議。

2 CDMA/LTE手機終端支持載波聚合關鍵問題分析

2.1 終端形態問題

CDMA運營商在向LTE演進過程中，可采用不同的方案解決語音連續性，如1xCSFB/e1xCSFB、Dual Rx Dual Tx（SVLTE）、Dual Rx（SRLTE）、SRVCC/VoLTE等。如考慮增加CA功能支持，運營商需根據終端產業鏈發展情況選擇合適的終端形態和語音解決方案。

載波聚合要求終端同時支持多頻段并發，這意味著終端需升級基帶芯片能力和增加支持相應頻段的射頻芯片，因此終端支持載波聚合能力主要涉及基帶和射頻芯片，不同的基帶與射頻芯片組合帶來了多種終端形態選擇。傳統的射頻芯片只支持單一載波工作，2014年最新的射頻芯片可支持2個載波同時工作。而現階段主流基帶芯片最多只能支持4條接收通路，目前已有芯片廠家著手研發支持6條接收通路的基帶芯片方案，預計2015年下半年可投入市場。根據基帶和射頻芯片現狀，CDMA/LTE載波聚合終端有2種形態：單通載波聚合終端（SRLTE+CA、1xCSFB+CA、VoLTE+CA）和雙通載波聚合終端（SVLTE or CA、SVLTE+CA）。

單通載波聚合終端無法支持LTE數據與CDMA語音的并發，終端在進行載波聚合數據業務時需監聽CDMA語音，當終端處理CDMA語音時，載波聚合數據會被中斷。傳統射頻芯片只支持單一載波對應一個射頻芯片，當終端需同時處理多個載波時，必須增加射頻芯片數量，因此引入載波聚合能力將對傳統單通終端帶來成本的增加。但隨著新型射頻芯片的推出，載波聚合終端需要的射頻芯片數量可相應減少。 單通載波聚合終端解決方案架構圖如圖1所示：

圖1 單通載波聚合終端解決方案架構圖

雙通載波聚合終端可實現LTE數據語音并發特性，但由于現階段基帶芯片最多只支持4條接收通路，終端無法支持載波聚合與CDMA語音的并發。終端進行載波聚合數據業務傳輸時需同時監聽CDMA語音，當終端需處理CDMA語音時，終端將回退為僅在單個載波上發送/接收數據。隨著支持6條接收通路的新型基帶芯片的推出，載波聚合與CDMA語音的并發問題將可得到解決，屆時將可支持SVLTE+CA終端。雙通載波聚合終端解決方案架構圖如圖2所示：

表1 主流CDMA運營商的載波聚合部署及終端支持情況

圖2 雙通載波聚合終端解決方案架構圖

2.2 終端性能問題

考慮到產業鏈現狀及成本限制，運營商在載波聚合部署初期可能會選擇單通形態終端。但如果在CDMA/LTE SRLTE單通終端上引入載波聚合技術，可能會造成終端數據性能、呼叫成功率、返回時延性能下降等問題。

由于SRLTE終端同時只支持CDMA或LTE一種制式下進行信號發送，當終端處于LTE連接態時，終端仍需要周期監聽CDMA尋呼，當前射頻芯片有4種周期監聽的方式：

◆占用主小區和輔小區4路接收進行1x尋呼監聽；

◆占用主小區分集1路接收及輔小區2路接收進行1x尋呼監聽；

◆僅占用輔小區2路接收進行1x尋呼監聽；

◆主輔小區4路接收與1x尋呼監聽并發。

圖3 射頻芯片1x周期監聽解決方案

射頻芯片1x周期監聽解決方案如圖3所示。方案一要求雙天線離開進行監聽，因此導致LTE數據傳輸短暫中斷，待監聽完成后恢復數據傳輸，這種方案對終端數據性能將產生較大影響；方案二、方案三要求單天線離開進行監聽，終端可繼續使用單天線進行數據傳輸，這種方案與方案一相比對終端數據性能影響較小；方案四對性能影響更小，但對射頻及基帶芯片要求較高，需同時處理5路接收。由于CDMA相關的業務優先級較高，當需要處理CDMA相關的業務（例如語音呼叫、短信收發、位置更新流程等）時，假如終端正在LTE連接態下進行數據接收，終端必須中斷當前數據傳輸，待CDMA業務處理結束后再恢復，這也將對終端數據性能帶來較大影響。

此外，單通形態載波聚合終端在多業務融合的情況下同樣也存在性能問題，例如當單通形態載波聚合終端支持eMBMS，由于終端需要周期監聽CDMA尋呼消息，即使不考慮上層應用及其它傳輸模塊和網元處的丟包問題，并采用FEC（前向糾錯碼），需要增加糾錯的冗余仍較多，開銷較大，可能導致eMBMS尋呼成功率性能下降。

2.3 終端測試系統及標準不完善問題

終端支持載波聚合會增加射頻復雜度，還需要進行底層協議擴展，因此運營商要對終端功能及性能進行嚴格評估，以確保用戶感知符合用戶預期。

3 G P P已形成載波聚合相關的一致性測試規范，包括3GPP TS36.521-1（射頻一致性）、3GPP TS36.521-3（無線資源管理）、3GPP TS36.523-1（協議一致性），但針對國內CDMA/LTE運營商載波聚合可能采用的B1、B3和B41頻段，除B41帶內連續載波聚合外，GCF均未進行統一認證。這也為部分運營商進行終端載波聚合測試帶來困難。國內CDMA運營商可能采用的頻段組合用例認證情況如表2所示：

表2 國內CDMA運營商可能采用的頻段組合用例認證情況

3 CDMA/LTE手機終端支持載波聚合解決方案建議

考慮到產業鏈現狀及成本限制，為了盡量減少對用戶的影響，建議CDMA運營商部署載波聚合初期采用單通方案（SRLTE+CA、1xCSFB+CA）；待基帶芯片支持載波聚合與CDMA語音并發能力后，建議采用雙通方案（SVLTE or CA、SVLTE+CA）以提升用戶體驗。后續待LTE全面覆蓋且VoLTE成熟后，可采用基于VoLTE+CA方案，以適應移動終端及網絡未來演進方向。

其次，載波聚合終端數據速率是吸引用戶的亮點，為了保障優質的數據業務體驗，運營商需要對載波聚合終端的功能及數據性能進行嚴格測試，特別需要關注以下幾點：

◆單載波和雙載波在不同信道環境下的上下行吞吐量測試；

◆載波間調度對吞吐量的影響；

◆不同信道環境下對吞吐量的影響；

◆單通終端引入載波聚合后的呼叫成功率；

◆單通終端引入載波聚合后的呼叫返回時延。

最后，運營商應根據網絡頻段部署情況推進GCF一致性用例立項，從而推動載波聚合測試用例的標準化進程。

4 結束語

目前CDMA/LTE手機終端支持載波聚合的相關技術和標準仍在更新和完善中，相信隨著更多基帶芯片、射頻模塊等技術的改進以及相關測試和商用實踐的開展，CDMA/LTE終端將在讓用戶體驗載波聚合技術帶來的高速數據速率的同時，保證用戶全面良好的使用體驗。

[1]3GPP. 3GPP TS36.523-1 User Equipment(UE)conformance specification; Part1: Protocol conformance specification(Release 12)[S]. 2014.

[2]3GPP. 3GPP TS36.521-1 User Equipment(UE)conformance specification Radio transmission and reception Part 1: Conformance testing(Release 12)[S].2014.

[3]3GPP. 3GPP TS36.521-3 User Equipment(UE)conformance specification; Radio transmission and reception; Part 3: Radio Resource Management(RRM)conformance testing(Release 12)[S]. 2014.

[4]3GPP. 3GPP TS36.101 User Equipment(UE)radio transmission and reception(Release 12)[S]. 2014.

[5]3GPP. 3GPP TS 36.321 Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Medium Access Control(MAC)protocol specification(Release 12)[S]. 2014.