LTE 載波聚合技術介紹

在 2008 年 12 月提出的 3GPP LTE-Advanced 標準， LTE-Advanced 期 望技術與效能上的表現，能夠在未來滿足 IMT-Advanced 系統要求，使行 動用戶可以得到更高的傳輸速率，並且在高速移動的情況下能夠達到 1Gbit/s 的傳輸速率；在靜止或是行走的情形下能夠達到 100Mbit/s 的傳輸 速率[1]。

LTE-Advanced 系統可以完全兼容先前所提出的 LTE 系統，更重要的 是，LTE-Advanced 的峰值數據傳輸、傳輸頻寬、峰值平均的頻譜效率和延 遲表現在控制、使用者和行動裝置的設定中都能夠完全滿足，甚至超過 IMT-Advanced 的綜合要求。下列圖表將會將峰值頻譜效率(Peak spectrum efficiency)、平均頻譜效率(Average spectrum efficiency)、基地台邊緣頻譜效 率(Cell-edge spectrum efficiency)和操作的頻寬(Operating bandwidth)四個項 目在 IMT-Advanced、LTE 及 LTE-Advanced 做個比較。

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為了要達到高速資料傳輸速率，在 LTE-A 中使用了載波聚合(Carrier Aggregation , CA)技術，載波聚合使用兩個或兩個以上的分量載波

(Component Carriers)進行傳輸，最高可以達到傳輸頻寬 100MHz。

載波聚合分為三種，第一種，為同頻段內連續性的載波聚合(Intra-band, contiguous CA)，第二種，為同頻段內不連續性的載波聚合(Intra-band, non- contiguous CA)，第三種，為不同頻段不連續性的載波聚合(Inter-band, non-contiguous)，如圖所示。

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果。

從實際使用上探討上述所說的 CA 種類都能夠給 LTE-A 的用戶裝置 (User Equipment)使用，考量到用戶裝置本身的複雜度、成本、自身能力以 及功率消耗，可發現連續性的載波聚合能夠輕易地被用戶裝置所使用，而 且不用改變 LTE-A 實體層的架構。

LTE-A 的用戶裝置能使用單一的快速傅立葉轉換(FFT)模組與射頻(RF) 元件去實現連續性的載波聚合，並且同時能相容 LTE 系統。相較於非連續 性載波聚合，連續性載波聚合也更容易能夠執行資源分配與管理的演算 法。

根據現有的頻譜分配方針和實際情況，在 4GHz 以下的低頻帶是非常 稀有且珍貴的，所以很難分配一個連續 100MHz 的頻寬給行動網路使用。

因此非連續性的載波聚合技術提供了一個非常實際的方法，去充分利用現 有的頻譜資源，將沒有被使用的分散頻寬重新利用。但是可以很明顯地發 覺，若要使用非連續性載波聚合，必須要在 LTE 的用戶裝置上設置多個的 射頻接收器以及快速傅立葉轉換模組才能有效的運作。

非連續性載波聚合可以支援大範圍頻寬內分散的分量載波，但每個頻 段所擁有的通道特性和傳輸表現不同，像是傳播路徑損耗(Propagation path loss)以及都普勒位移(Doppler shift)等，而這些因素都將是未來在發展演算 法中需要特別考量的重點。

LTE-Advanced 系統中載波聚合的實現將使用兩種資料聚合方案(Data Aggregation Schemes)，可分為 MAC 層與實體層聚合兩種。在 MAC 層中，

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每個分量載波都有一個傳輸塊(Transmission Blocks, TBs)，和獨立 HARQ 實體，各個載波使用各自獨立的設置參數，能夠依據自身的狀況使用不同 的編碼方案。而實體層則是所有分量載波共享一個 HARQ 實體，所使用的 調變編碼方式都是相同的，如圖所示。

Data Aggregation

MAC HARQ

Physical layer Physical layer Physical layer

Component carrier 1

Component carrier 2

Component carrier 3 Data

Aggregation

MAC

HARQ MAC

HARQ MAC

HARQ

Physical layer Physical layer Physical layer

Component carrier 1

Component carrier 2

Component carrier 3

圖 2-15、在 LTE-Advanced 系統中載波聚合支架構圖[1]

分量載波在分配上會分成兩種，主要分量載波(Primary Component Carrier, PCC)與次要分量載波(Secondary Component Carrier, SCC)。主要分量載波 用於乘載控制訊號，而次要分量載波則乘載用戶資料，如圖所示

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f

Band 1 Band 2

Inter-band, non-contiguous

Primary Serving Cell (PSC), Primary Component Carrier (PCC), RRC connection and data Secondary Serving Cell (SSC), Secondary Component Carrier (SCC), user data

Secondary Serving Cell (SSC), Secondary Component Carrier (SCC), user data

圖 2-16、服務細胞與載波示意圖[20]

服務細胞(Serving Cell)種類由所分配到的載波種類決定，若是此細胞 提供主要分量載波則稱為主要服務細胞(Primary Serving Cell, PSC)，此細胞 的任務為提供 RRC(Radio Resource Control)的連結以及資料傳送，而次要 服務細胞(Secondary Serving Cell, SSC)則服務次要分量載波，當 RRC 連結 建立後便可以提供額外的無線資源傳輸資料。

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