載波聚合，5G速率飆升的利器！

來源：無線深海（wuxian_shenhai）

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載波聚合到底是怎樣實現(xiàn)速率飆升的呢？

雙連接技術又是怎樣在載波聚合的基礎上錦上添花的？

高通驍龍888芯片又到底怎樣達到下行7.5Gbps的速率呢？

話說隨著智能手機的普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各種各樣的手機和平板對網(wǎng)速和流量的需求是越來越強烈，甚至到了如饑似渴的地步。

那么怎樣才能滿足人民日益增長的網(wǎng)速需求和網(wǎng)絡容量有限之間的矛盾呢？

有一種技術，可以讓5G的下載速率達到倍增，甚至數(shù)倍增的效果。那就是“載波聚合”。

載波聚合到底是怎樣實現(xiàn)速率飆升的呢？?

雙連接技術又是怎樣在載波聚合的基礎上錦上添花的？

高通驍龍888芯片又到底怎樣達到下行7.5Gbps的速率呢？

下文即將揭曉。

01

為什么需要載波聚合？

一般來說，要提升網(wǎng)速或者容量，有下面幾個思路：

建更多的基站：這樣一來同一個基站下?lián)屬Y源的人就少了，網(wǎng)速自然就上去了。但缺點是投入太大了，運營商肯定不會做虧本的買賣。

提升頻譜效率：從2G到5G，有多少專家潛心鉆研，一頭青絲變?nèi)A發(fā)，就是為了提升效率，在每赫茲的頻譜上傳更多的數(shù)據(jù)！可見這項工作是真的很艱難。

增加頻譜帶寬：這是提升容量最簡單粗暴的辦法了，從2G到5G，單個載波的帶寬不斷增長，從2G的200K，再到3G的5M，4G的20M，在5G時代甚至達到了100M（Sub6G頻段）乃至400M（毫米波頻段）！

然而，這一切努力在洶洶流量面前還是杯水車薪，這可怎么辦？

只能再增加頻譜帶寬了！4G的做法主要是把2G和3G，乃至Wifi的頻段搶過來用，5G的做法主要是擴展新頻段，從傳統(tǒng)的低頻向帶寬更大的高頻發(fā)起沖擊。

頻譜千方百計搞到了，但載波的帶寬卻已經(jīng)由協(xié)議定好了，不容再改，這又咋辦？

說起來要實現(xiàn)也簡單，人多力量大是永恒的真理，一個載波容量不夠，我就再加一個一起傳數(shù)據(jù)，不信速度上不去。什么，還不夠？那就繼續(xù)增加載波！

這種技術就叫做：載波聚合。

話說LTE的第一個版本因為容量有限，雖然被廣泛宣傳為4G技術，但實際上達不到國際電聯(lián)的4G標準，業(yè)內(nèi)也就稱之為3.9G。

后來LTE演進到LTE-Advanced時，引入了5載波聚合，把單用戶可用的帶寬從20MHz擴大到了100MHz，這才坐穩(wěn)了4G的頭把交椅。

后面的5G，自然是繼承了4G的衣缽，把載波聚合作為提升容量的利器。

02

載波聚合的分類及發(fā)展史

話說頻譜資源是稀缺的，每個頻段就那么一小段，因此載波聚合需要支持多種方式，以兩載波聚合為例：

如果兩個載波的頻段相同，還相互緊挨著，頻譜連續(xù)，就稱作頻段內(nèi)連續(xù)的載波聚合。

如果兩個載波的頻段相同，但頻譜不連續(xù)，中間隔了一段，就稱作頻段內(nèi)不連續(xù)的載波聚合。

如果兩個載波的頻段不同，則稱作頻段間的載波聚合。

這三種方式包含了所有的情況，可謂任你幾路來，都只一路去，再多的載波，也能給擰成一股繩。

參與載波聚合的每一個載波，又都叫做分量載波（Component Carrier，簡稱CC）。因此，3載波聚合也可稱之為3CC。

這些載波在一起工作，需要相互協(xié)同，就總得有個主輔載波之分。

所謂主載波，就是承載信令，并管理其他載波的載波，也叫Pcell（Primary cell）。

輔載波也叫Scell（Secondary cell），用來擴展帶寬增強速率，可由主載波來決定何時增加和刪除。

主輔載波是相對終端來說的，對于不同終端，工作的主輔載波可以不同。并且，參與聚合的多個載波不限于同一個基站，也可以來自相鄰的基站。

從4G的LTE-Advanced協(xié)議引入載波聚合之后，該技術就如脫韁的野馬一樣狂奔，從最初的5載波聚合，總帶寬100MHz，再到后面的32載波聚合，總帶寬可達640MHz！

到了5G時代，雖說可聚合的載波數(shù)量僅為16個，但架不住5G的載波帶寬大啊。

Sub6G的單載波帶寬最大100MHz，16個載波聚合一共就1.6GHz帶寬了；毫米波頻段更夸張，單載波帶寬最大400MHz，16個載波聚合一共就有6.4GHz帶寬！

時代的車輪就這樣滾滾向前。前浪以為自己已經(jīng)很牛逼了，但回頭一看，后浪簡直就是滔天巨浪啊，然后還沒反應過來就已經(jīng)被拍在了沙灘上摩擦。

03

5G的載波聚合技術

話說5G的載波聚合，相比4G來說更復雜一些。

首先5G的頻段分為兩類，F(xiàn)R1和FR2，也就是俗稱的6GHz以下的頻段（Sub6G），以及高頻，也就毫米波（mmWave）。

FR1包含了眾多從2G，3G和4G傳承下來的頻段，有些是FDD的，有些是TDD的。

這樣一來，在FR1內(nèi)部就存在FDD+FDD頻段間的載波聚合，F(xiàn)DD+TDD頻段間的載波聚合，以及TDD+TDD頻段間的載波聚合。

在上述的每個FDD或者TDD的頻段內(nèi)部，還可以由多個帶內(nèi)連續(xù)的載波聚合而成。3GPP定義了多種的聚合等級，對應于不同的聚合帶寬和連續(xù)載波數(shù)。

比如上圖中的FR1頻段內(nèi)載波聚合等級C，就表示2個帶內(nèi)連續(xù)的載波聚合，且總帶寬在100MHz到200MHz之間。

不同于FR1，F(xiàn)R2是全新定義毫米波頻段，雙工方式全部都是TDD。

跟FR1類似，3GPP也為FR2頻段定義了帶內(nèi)連續(xù)的多種的聚合等級，對應于不同的聚合帶寬和連續(xù)載波數(shù)。

比如上圖中的FR2頻段內(nèi)載波聚合等級M，就表示8個帶內(nèi)連續(xù)的載波聚合，且總帶寬在700MHz到800MHz之間。

有了上述的定義，我們就可以在FR1內(nèi)部頻段內(nèi)，頻段間進行載波聚合，還能和FR2進行聚合，并且載波數(shù)量，以及每個載波的帶寬也都可以不同，它們之間的排列組合非常多。

舉個例子，“CA_n78A-n258M”這個組合，就代表n78（又稱3.5GHz或者C-Band）和n258（毫米波26GHz）這兩個頻段間的聚合，其中n78的頻段內(nèi)聚合等級為A，也就是單載波，n258的頻段內(nèi)聚合等級為M，也就是有8個載波且總帶寬小于800MHz。

04

NSA組網(wǎng)下的雙連接技術

且說上面的5G內(nèi)部載波聚合已經(jīng)很強悍了，但這還只是帶寬擴展的冰山一角。

5G在NSA架構下引入了雙連接（Dual Connection，簡稱DC）技術，手機可以同時連接到4G基站和5G基站。

在雙連接的基礎上，4G部分和5G部分還都可以在其內(nèi)部進行載波聚合，這就相當于把4G的帶寬也加進來，可進一步增強下行傳輸速率！

在雙連接下，手機同時接入4G基站和5G基站，這兩基站也要分個主輔，一般情況下Option3系列架構中，4G基站作為控制面錨點，稱之為主節(jié)點（Master Node），5G基站稱之為輔節(jié)點（Secondary Node）。

主節(jié)點和輔節(jié)點都可以進行載波聚合。其中主節(jié)點的主載波和輔載波稱為Pcell和Scell，輔節(jié)點的主載波和輔載波稱為PScell和Scell。

帶載波聚合的主節(jié)點和輔節(jié)點又可以被稱作MCG（Master Cell Group，主小區(qū)組）和SCG（Secondary Cell Group，輔小區(qū)組）。

雖說NSA架構的初衷并不是提升速率，而是想著藉由4G來做控制面錨點，這樣一來不但現(xiàn)網(wǎng)的4G核心網(wǎng)EPC可以利舊，還能使用成熟的4G覆蓋來庇護5G這個初生的孩童。

但是客觀上來講，通過雙連接技術，手機可同時連接4G和5G這兩張網(wǎng)絡，獲取到的頻譜資源更多，理論上的峰值下載速率可能要高于SA組網(wǎng)架構，除非以后把4G載波全部重耕到5G。

這些雙連接加載波聚合的組合，也都是由協(xié)議定義的。

如果看到這串字符：DC_1A_n78A-n257M，我們先按照下劃線“_”把它拆解為三個部分，DC，1A，和n78A-n257M。

DC就表示雙連接，1A表示LTE band1（2100MHz）單載波，后面的n78A-n257M見前文的解釋，這串字符綜合起來就是5G FR1和FR2多個載波聚合后，在和一個4G載波進行了雙連接。

05

高通驍龍888集成的X60基帶，下載速率是怎樣達到7.5Gbps的？

話說近期高通發(fā)布了驍龍888芯片，這個名字確實非常吉利，其內(nèi)部集成的X60基帶也是非常牛逼的，號稱能達到7.5Gbps的最大下載速度。

我們且先看看X60主要都支持哪些高級能力：

頻段支持：Sub6G（FR1）和mmWave（FR2）都支持，在Sub6G還支持4G和5G的動態(tài)頻譜共享（Dynamic Spectrum Sharing，簡稱DSS）。

Sub6G能力：支持200M帶寬，4x4 MIMO。也就是說，可以在這200M帶寬（2個100M載波）上，同時接收4路不同的下載數(shù)據(jù)，也叫做4流。

mmWave能力：支持800M帶寬，8個載波，2x2 MIMO。也就是說，這800M帶寬被劃分為了8個載波，每個100M，它們可聚合起來，同時接收2路不同的下載數(shù)據(jù)，也叫做2流。

載波聚合能力：Sub6G載波聚合（FDD+TDD，F(xiàn)DD+FDD，TDD+TDD），以及Sub6G和mmWave之間的載波聚合。

那么，7.5Gbps的下載速率是怎么實現(xiàn)的呢？

由于沒有詳細資料，蜉蝣君大概通過各種組合的拼湊，大概猜測了一下，這個速率可能是在NSA模式下，由一個5G Sub6G 100M載波加上7個mmWave 100M載波聚合起來， 再和4G的一個20MHz載波做了雙連接而得來的。

當然，這只是芯片的上限能力，具體能把這些潛能發(fā)揮到多少，還要看手機廠家的具體實現(xiàn)。讓我們拭目以待。

好了，本期的內(nèi)容就到這里，希望對大家有所幫助。

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