CDMA/LTE手机支持载波聚合问题分析及方案建议

刘吉雯，戴国华，王朝晖

（中国电信股份有限公司广州研究院，广东 广州 510630）

1 引言

随着移动互联网的高速发展和智能手机的普及，移动用户数据使用量大幅提升，用户对数据速率的要求越来越高，与此同时频谱资源紧缺的问题日益严重。如何满足更大带宽需求成为LTE向LTE-Advanced演进的重要考虑因素之一。载波聚合作为L T EAdvanced的一项重要功能，可以将多个连续或离散的载波聚合在一起，形成一个更宽的频谱，这种技术可为运营商提供一种低成本的解决方案，既增加现有网络的吞吐量和容量，又可以提高频谱碎片的利用率。

2013年下半年以来，载波聚合成为LTE运营商网络演进的重点方向，至2015年1月，全球共有107个运营商已商用或部署、准备部署载波聚合。已商用运营商现阶段均支持两载波聚合，韩国SKT已支持cat6终端三载波聚合，可达到300Mbps理论极限速率。此外，部分先行的运营商正在进行cat9终端三载波聚合试验，预期可达到450Mbps理论极限速率。目前已商用载波聚合的主流CDMA运营商情况如表1所示。

从CDMA/LTE载波聚合终端现状来看，数据终端由于不需要支持CDMA语音，终端改造复杂度较小，商用情况已比较成熟。而对于手机终端，支持CDMA语音带来了一定的实现复杂度及其他一系列问题。本文将从技术角度出发，介绍CDMA/LTE手机终端支持载波聚合存在的关键问题，并给出解决方案建议。

2 CDMA/LTE手机终端支持载波聚合关键问题分析

2.1 终端形态问题

CDMA运营商在向LTE演进过程中，可采用不同的方案解决语音连续性，如1xCSFB/e1xCSFB、Dual Rx Dual Tx（SVLTE）、Dual Rx（SRLTE）、SRVCC/VoLTE等。如考虑增加CA功能支持，运营商需根据终端产业链发展情况选择合适的终端形态和语音解决方案。

载波聚合要求终端同时支持多频段并发，这意味着终端需升级基带芯片能力和增加支持相应频段的射频芯片，因此终端支持载波聚合能力主要涉及基带和射频芯片，不同的基带与射频芯片组合带来了多种终端形态选择。传统的射频芯片只支持单一载波工作，2014年最新的射频芯片可支持2个载波同时工作。而现阶段主流基带芯片最多只能支持4条接收通路，目前已有芯片厂家着手研发支持6条接收通路的基带芯片方案，预计2015年下半年可投入市场。根据基带和射频芯片现状，CDMA/LTE载波聚合终端有2种形态：单通载波聚合终端（SRLTE+CA、1xCSFB+CA、VoLTE+CA）和双通载波聚合终端（SVLTE or CA、SVLTE+CA）。

单通载波聚合终端无法支持LTE数据与CDMA语音的并发，终端在进行载波聚合数据业务时需监听CDMA语音，当终端处理CDMA语音时，载波聚合数据会被中断。传统射频芯片只支持单一载波对应一个射频芯片，当终端需同时处理多个载波时，必须增加射频芯片数量，因此引入载波聚合能力将对传统单通终端带来成本的增加。但随着新型射频芯片的推出，载波聚合终端需要的射频芯片数量可相应减少。 单通载波聚合终端解决方案架构图如图1所示：

图1 单通载波聚合终端解决方案架构图

双通载波聚合终端可实现LTE数据语音并发特性，但由于现阶段基带芯片最多只支持4条接收通路，终端无法支持载波聚合与CDMA语音的并发。终端进行载波聚合数据业务传输时需同时监听CDMA语音，当终端需处理CDMA语音时，终端将回退为仅在单个载波上发送/接收数据。随着支持6条接收通路的新型基带芯片的推出，载波聚合与CDMA语音的并发问题将可得到解决，届时将可支持SVLTE+CA终端。双通载波聚合终端解决方案架构图如图2所示：

表1 主流CDMA运营商的载波聚合部署及终端支持情况

图2 双通载波聚合终端解决方案架构图

2.2 终端性能问题

考虑到产业链现状及成本限制，运营商在载波聚合部署初期可能会选择单通形态终端。但如果在CDMA/LTE SRLTE单通终端上引入载波聚合技术，可能会造成终端数据性能、呼叫成功率、返回时延性能下降等问题。

由于SRLTE终端同时只支持CDMA或LTE一种制式下进行信号发送，当终端处于LTE连接态时，终端仍需要周期监听CDMA寻呼，当前射频芯片有4种周期监听的方式：

◆占用主小区和辅小区4路接收进行1x寻呼监听；

◆占用主小区分集1路接收及辅小区2路接收进行1x寻呼监听；

◆仅占用辅小区2路接收进行1x寻呼监听；

◆主辅小区4路接收与1x寻呼监听并发。

图3 射频芯片1x周期监听解决方案

射频芯片1x周期监听解决方案如图3所示。方案一要求双天线离开进行监听，因此导致LTE数据传输短暂中断，待监听完成后恢复数据传输，这种方案对终端数据性能将产生较大影响；方案二、方案三要求单天线离开进行监听，终端可继续使用单天线进行数据传输，这种方案与方案一相比对终端数据性能影响较小；方案四对性能影响更小，但对射频及基带芯片要求较高，需同时处理5路接收。由于CDMA相关的业务优先级较高，当需要处理CDMA相关的业务（例如语音呼叫、短信收发、位置更新流程等）时，假如终端正在LTE连接态下进行数据接收，终端必须中断当前数据传输，待CDMA业务处理结束后再恢复，这也将对终端数据性能带来较大影响。

此外，单通形态载波聚合终端在多业务融合的情况下同样也存在性能问题，例如当单通形态载波聚合终端支持eMBMS，由于终端需要周期监听CDMA寻呼消息，即使不考虑上层应用及其它传输模块和网元处的丢包问题，并采用FEC（前向纠错码），需要增加纠错的冗余仍较多，开销较大，可能导致eMBMS寻呼成功率性能下降。

2.3 终端测试系统及标准不完善问题

终端支持载波聚合会增加射频复杂度，还需要进行底层协议扩展，因此运营商要对终端功能及性能进行严格评估，以确保用户感知符合用户预期。

3 G P P已形成载波聚合相关的一致性测试规范，包括3GPP TS36.521-1（射频一致性）、3GPP TS36.521-3（无线资源管理）、3GPP TS36.523-1（协议一致性），但针对国内CDMA/LTE运营商载波聚合可能采用的B1、B3和B41频段，除B41带内连续载波聚合外，GCF均未进行统一认证。这也为部分运营商进行终端载波聚合测试带来困难。国内CDMA运营商可能采用的频段组合用例认证情况如表2所示：

表2 国内CDMA运营商可能采用的频段组合用例认证情况

3 CDMA/LTE手机终端支持载波聚合解决方案建议

考虑到产业链现状及成本限制，为了尽量减少对用户的影响，建议CDMA运营商部署载波聚合初期采用单通方案（SRLTE+CA、1xCSFB+CA）；待基带芯片支持载波聚合与CDMA语音并发能力后，建议采用双通方案（SVLTE or CA、SVLTE+CA）以提升用户体验。后续待LTE全面覆盖且VoLTE成熟后，可采用基于VoLTE+CA方案，以适应移动终端及网络未来演进方向。

其次，载波聚合终端数据速率是吸引用户的亮点，为了保障优质的数据业务体验，运营商需要对载波聚合终端的功能及数据性能进行严格测试，特别需要关注以下几点：

◆单载波和双载波在不同信道环境下的上下行吞吐量测试；

◆载波间调度对吞吐量的影响；

◆不同信道环境下对吞吐量的影响；

◆单通终端引入载波聚合后的呼叫成功率；

◆单通终端引入载波聚合后的呼叫返回时延。

最后，运营商应根据网络频段部署情况推进GCF一致性用例立项，从而推动载波聚合测试用例的标准化进程。

4 结束语

目前CDMA/LTE手机终端支持载波聚合的相关技术和标准仍在更新和完善中，相信随着更多基带芯片、射频模块等技术的改进以及相关测试和商用实践的开展，CDMA/LTE终端将在让用户体验载波聚合技术带来的高速数据速率的同时，保证用户全面良好的使用体验。

[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.