2.5 多技术载波聚合
在4G移动网络时代，智能终端更加普及，移动应用APP频频出新，用户更习惯也更愿意使用手机看视频、购物和社交，移动流量随之爆炸式增长。现有网络技术将无法支撑数据洪流。
1.载波聚合的发展过程
载波聚合在3GPP LTE标准中从无到有，持续增强。在Rel-10版本中，引入载波聚合技术，规定最多聚合5个成员载波，可以为用户在高速移动状态下提供100 Mbit/s和低速移动状态下提供1 Gbit/s的峰值速率，支持频段内连续载波聚合和频段间载波聚合。
随着上行业务需求的进一步凸显，Rel-11版本对载波聚合技术进行增强，增加了更多的CA配置，对频段间的上行载波聚合技术进行研究和标准化，探讨了可能的载波聚合技术优化方案。考虑到未来网络融合的发展，Rel-12版本支持在TDD和FDD融合组网的情况下，TDD和FDD分别作主载波，并对物理层和MAC层技术进一步增强。为进一步提升用户随时随地的感知，Rel-13版本定义了最多可以支持32个载波的CA（eCA）。
eCA通过汇聚多个载波，提供更大带宽，实现随时随地高速数据传输功能。主要适用于多制式、多层网覆盖的热点区域，满足大数据量用户随时随地高速数据传输的需求，提高用户感知。增加到32个载波后，在更多的载波范围内不但可以提升用户速率，同时也可以提升网络的综合性能，比如多小区的协同CA负载均衡、CA动态辅载波选择（载波间节能）、多小区联合接纳等。
载波聚合是目前4G LTE以及4.5G系统的标志性技术。它能把零碎的LTE（长期演进技术）频段合成一个“虚拟”的更宽的频段，以提高数据传输速率。载波聚合技术可以充分整合利用丰富的LTE频谱资源，有利于进一步发挥LTE的技术优势，改善用户感知，并高效实现不同载波间的负载均衡。同时载波聚合技术可以使运营商利用现有的网络硬件资源，实现现有网络上行和下行速率的倍增，以及网络能力和客户感受的提升。
载波聚合技术可以更为通俗地理解为，多个独立的车道（载波）合并成一个车道，从而提高了行车速度。在单位时间里，同一方向的车流量（类比用户的上/下载速率）将成倍增加。通过载波聚合，无线系统可以将多个不同的频段进行整合，灵活地使用连续或非连续的频谱，将带宽扩展到100 MHz（聚合5个成员载波）甚至更多，峰值速率超过1 Gbit/s。
2.载波聚合的类型
载波聚合主要分为带内（intra-band）聚合和带间（inter-band）聚合。在带内聚合中，载波聚合一般在连续频谱上实现，但为了更好地利用独立分布的频谱碎片，载波聚合也支持在非连续频谱上实现。由于各运营商拥有的频段资源较复杂，离散的频段较多，载波聚合还支持带间聚合，它将散落在不同频带内的载波合并在一起，当作一个较宽的频带使用，通过统一的基带处理实现离散频带的同时传输。
3.载波聚合的设计方案
载波聚合系统中，将同时为一个UE（用户设备）服务的多个成员载波分为主成员载波（Primary Component Carrier，PCC）和辅成员载波（Secondary Component Carrier，SCC）。PCC对应的小区称为主小区（PCell），继承LTE服务小区的全部功能，UE在其上建立RRC（无线资源控制）连接，包括初始呼叫建立、RRC重建、切换等。SCC对应的小区称为辅小区（SCell），分配给连接态配置了CA的UE，以便提供额外资源，用于承担数据传输功能。一个成员载波为UE提供服务即成为服务小区（Serving cell）。对于一个连接态配置了CA的UE，服务小区是一个集合，包括了一个Pcell和多个Scells。对于一个未配置CA的UE，则只有一个服务小区，即Pcell。从UE角度来说，UE在哪个小区随机接入，哪个小区就是主小区，如图2-14所示。
图2-14 载波聚合系统
载波聚合技术在MAC层聚合，每个成员载波分别作为一个独立的传输块，拥有独立的HARQ（混合自动重传请求）进程和ACK/NACK反馈。各个载波使用独立的链路自适应技术，可以根据自身的链路状况使用不同的调制编码方案。MAC层聚合有诸多方面的优势：首先，每个载波独立设计，维持其原来的物理结构，包括特殊载波的位置、链路自适应和HARQ；其次，可复用LTE系统的结构设计，其链路自适应效果明显，且具有良好的HARQ性能；此外，与LTE系统有较好的后向兼容性，可以支持LTE系统的软硬件设备。
4.载波聚合的省电机制
伴随着网络技术的发展，绿色环保越来越引起大家的重视，载波聚合为节省用户的耗电量，提供了SCell的激活/去激活机制。对同一个g NB下的不同UE来说，它们的辅小区集合可能是不同的。辅小区可以处于激活或去激活状态，且辅小区之间的状态相互独立。处于激活状态的辅小区参与数据传输，UE会通过该辅小区收发数据，但由于PUCCH资源较少，所有来自辅小区的下行反馈，包括下行HARQ反馈都只能通过主小区的PUCCH来传输。处于去激活状态的辅小区不参与数据传输，UE只对其进行必要的简单测量。
辅小区的激活过程基于MAC控制消息，去激活过程可以基于MAC控制消息，也可以基于去激活定时器。当用户对速率和带宽有需求时，系统根据不同的激活策略（业务速率、QoS、RLC拥塞、PRB利用率、MCS等）激活辅小区，并且能够在用户完成业务后，根据相应的策略实施对辅小区进行去激活，避免资源不必要的浪费，保证资源的最大化利用。当辅小区处于激活状态时会消耗UE更多的电量，恰当地使辅小区处于去激活状态也可以在一定程度上节约UE的功耗，这有利于延长UE的使用时间。
5.载波聚合对网络性能的提升
应用载波聚合技术，可以在多方面提升网络性能。首先，提供更高的速率，显著提升用户体验，通过载波聚合，UE可基于实时的业务和QOS需求，在TTI级别上分享各成员载波的无线资源。其次，通过用户的业务特性以及QoS、小区负荷、不同band之间的覆盖差异等因素进行判断，获得最大的增益，负载均衡效率更高，减少切换、降低掉话率。并且当在PCell和SCell上开启频选调度（FSS）功能时，可以实现大约10%的小区平均吞吐量增长。
未来的网络是一个融合的网络，载波聚合技术不但要实现LTE内载波间的聚合，还要扩展到与移动通信、WIFI等网络的融合。
多技术载波聚合技术与Het Net一起，终将实现万物之间的无缝连接。