到底什么是载波聚合（CA）？

[导读]一文了解载波聚合的分类，以及发展史。

为什么需要载波聚合？

一般来说，要提升网速或者容量，有下面几个思路： 建更多的基站 ：这样一来同一个基站下抢资源的人就少了，网速自然就上去了。但缺点是投入太大了，运营商肯定不会做亏本的买卖。 提升频谱效率 ：从2G到5G，有多少专家潜心钻研，一头青丝变华发，就是为了提升效率，在每赫兹的频谱上传更多的数据！可见这项工作是真的很艰难。 增加频谱带宽 ：这是提升容量最简单粗暴的办法了，从2G到5G，单个载波的带宽不断增长，从2G的200K，再到3G的5M，4G的20M，在5G时代甚至达到了100M（Sub6G频段）乃至400M（毫米波频段）！然而，这一切努力在汹汹流量面前还是杯水车薪，这可怎么办？
只能再增加频谱带宽了！4G的做法主要是把2G和3G，乃至Wifi的频段抢过来用，5G的做法主要是扩展新频段，从传统的低频向带宽更大的高频发起冲击。
频谱千方百计搞到了，但载波的带宽却已经由协议定好了，不容再改，这又咋办？
说起来要实现也简单，人多力量大是永恒的真理，一个载波容量不够，我就再加一个一起传数据，不信速度上不去。什么，还不够？那就继续增加载波！这种技术就叫做： 载波聚合 。话说LTE的第一个版本因为容量有限，虽然被广泛宣传为4G技术，但实际上达不到国际电联的4G标准，业内也就称之为3.9G。后来LTE演进到LTE-Advanced时，引入了5载波聚合，把单用户可用的带宽从20MHz扩大到了100MHz，这才坐稳了4G的头把交椅。到底什么是载波聚合（CA）？后面的5G，自然是继承了4G的衣钵，把载波聚合作为提升容量的利器。

载波聚合的分类及发展史

话说频谱资源是稀缺的，每个频段就那么一小段，因此载波聚合需要支持多种方式，以两载波聚合为例：如果两个载波的频段相同，还相互紧挨着，频谱连续，就称作频段内连续的载波聚合。
如果两个载波的频段相同，但频谱不连续，中间隔了一段，就称作频段内不连续的载波聚合。如果两个载波的频段不同，则称作频段间的载波聚合。到底什么是载波聚合（CA）？这三种方式包含了所有的情况，可谓任你几路来，都只一路去，再多的载波，也能给拧成一股绳。参与载波聚合的每一个载波，又都叫做分量载波（Component Carrier，简称CC）。因此，3载波聚合也可称之为3CC。这些载波在一起工作，需要相互协同，就总得有个主辅载波之分。所谓主载波，就是承载信令，并管理其他载波的载波，也叫Pcell（Primary cell）。辅载波也叫Scell（Secondary cell），用来扩展带宽增强速率，可由主载波来决定何时增加和删除。到底什么是载波聚合（CA）？主辅载波是相对终端来说的，对于不同终端，工作的主辅载波可以不同。并且，参与聚合的多个载波不限于同一个基站，也可以来自相邻的基站。从4G的LTE-Advanced协议引入载波聚合之后，该技术就如脱缰的野马一样狂奔，从最初的5载波聚合，总带宽100MHz，再到后面的32载波聚合，总带宽可达640MHz！到了5G时代，虽说可聚合的载波数量仅为16个，但架不住5G的载波带宽大啊。 Sub6G的单载波带宽最大100MHz，16个载波聚合一共就1.6GHz带宽了；毫米波频段更夸张，单载波带宽最大400MHz，16个载波聚合一共就有6.4GHz带宽！到底什么是载波聚合（CA）？时代的车轮就这样滚滚向前。前浪以为自己已经很牛逼了，但回头一看，后浪简直就是滔天巨浪啊，然后还没反应过来就已经被拍在了沙滩上摩擦。

5G的载波聚合技术

话说5G的载波聚合，相比4G来说更复杂一些。首先5G的频段分为两类，FR1和FR2，也就是俗称的6GHz以下的频段（Sub6G），以及高频，也就毫米波（mmWave）。到底什么是载波聚合（CA）？ FR1包含了众多从2G，3G和4G传承下来的频段，有些是FDD的，有些是TDD的。这样一来，在FR1内部就存在FDD+FDD频段间的载波聚合，FDD+TDD频段间的载波聚合，以及TDD+TDD频段间的载波聚合。在上述的每个FDD或者TDD的频段内部，还可以由多个带内连续的载波聚合而成。3GPP定义了多种的聚合等级，对应于不同的聚合带宽和连续载波数。到底什么是载波聚合（CA）？比如上图中的FR1频段内载波聚合等级C，就表示2个带内连续的载波聚合，且总带宽在100MHz到200MHz之间。

不同于FR1，FR2是全新定义毫米波频段，双工方式全部都是TDD。到底什么是载波聚合（CA）？跟FR1类似，3GPP也为FR2频段定义了带内连续的多种的聚合等级，对应于不同的聚合带宽和连续载波数。

到底什么是载波聚合（CA）？比如上图中的FR2频段内载波聚合等级M，就表示8个带内连续的载波聚合，且总带宽在700MHz到800MHz之间。有了上述的定义，我们就可以在FR1内部频段内，频段间进行载波聚合，还能和FR2进行聚合，并且载波数量，以及每个载波的带宽也都可以不同，它们之间的排列组合非常多。举个例子，“CA_n78A-n258M”这个组合，就代表n78（又称3.5GHz或者C-Band）和n258（毫米波26GHz）这两个频段间的聚合，其中n78的频段内聚合等级为A，也就是单载波，n258的频段内聚合等级为M，也就是有8个载波且总带宽小于800MHz。

NSA组网下的双连接技术

且说上面的5G内部载波聚合已经很强悍了，但这还只是带宽扩展的冰山一角。 5G在NSA架构下引入了双连接（Dual Connection，简称DC）技术，手机可以同时连接到4G基站和5G基站。到底什么是载波聚合（CA）？在双连接的基础上， 4 G部分和5G部分还都可以在其内部进行载波聚合，这就相当于把4G的带宽也加进来，可进一步增强下行传输速率！

到底什么是载波聚合（CA）？在双连接下，手机同时接入4G基站和5G基站，这两基站也要分个主辅，一般情况下Option3系列架构中，4G基站作为控制面锚点，称之为主节点（Master Node），5G基站称之为辅节点（Secondary Node）。主节点和辅节点都可以进行载波聚合。其中主节点的主载波和辅载波称为Pcell和Scell，辅节点的主载波和辅载波称为PScell和Scell。带载波聚合的主节点和辅节点又可以被称作MCG（Master Cell Group，主小区组）和SCG（Secondary Cell Group，辅小区组）。

到底什么是载波聚合（CA）？

虽说NSA架构的初衷并不是提升速率，而是想着藉由4G来做控制面锚点，这样一来不但现网的4G核心网EPC可以利旧，还能使用成熟的4G覆盖来庇护5G这个初生的孩童。但是客观上来讲，通过双连接技术，手机可同时连接4G和5G这两张网络，获取到的频谱资源更多，理论上的峰值下载速率可能要高于SA组网架构，除非以后把4G载波全部重耕到5G。
这些双连接加载波聚合的组合，也都是由协议定义的。如果看到这串字符：DC_1A_n78A-n257M，我们先按照下划线“_”把它拆解为三个部分，DC，1A，和n78A-n257M。 DC就表示双连接，1A表示LTE band1（2100MHz）单载波，后面的n78A-n257M见前文的解释，这串字符综合起来就是5G FR1和FR2多个载波聚合后，在和一个4G载波进行了双连接。

高通骁龙888集成的X60基带，下载速率是怎样达到7.5Gbps的？

话说近期高通发布了骁龙888芯片，这个名字确实非常吉利，其内部集成的X60基带也是非常牛逼的，号称能达到7.5Gbps的最大下载速度。我们且先看看X60主要都支持哪些高级能力：
频段支持： Sub6G（FR1）和mmWave（FR2）都支持，在Sub6G还支持4G和5G的动态频谱共享（Dynamic Spectrum Sharing，简称DSS）。 Sub6G能力： 支持200M带宽，4x4 MIMO。也就是说，可以在这200M带宽（2个100M载波）上，同时接收4路不同的下载数据，也叫做4流。 mmWave能力： 支持800M带宽，8个载波，2x2 MIMO。也就是说，这800M带宽被划分为了8个载波，每个100M，它们可聚合起来，同时接收2路不同的下载数据，也叫做2流。 载波聚合能力： Sub6G载波聚合（FDD+TDD，FDD+FDD，TDD+TDD），以及Sub6G和mmWave之间的载波聚合。那么，7.5Gbps的下载速率是怎么实现的呢？
由于没有详细资料，蜉蝣君大概通过各种组合的拼凑，大概猜测了一下，这个速率可能是在 NSA模式下，由一个5G Sub6G 100M载波加上7个mmWave 100M载波聚合起来，再和4G的一个20MHz载波做了双连接而得来的。到底什么是载波聚合（CA）？当然，这只是芯片的上限能力，具体能把这些潜能发挥到多少，还要看手机厂家的具体实现。让我们拭目以待。好了，本期的内容就到这里，希望对大家有所帮助。