一文读懂载波聚合（CA）：从技术原理到德思特实操测试方案-电子发烧友网

一、技术介绍

随着4G LTE和5G 通信技术的不断演进，用户对无线数据速率、网络容量以及业务连续性的要求持续提升。然而，在实际商用网络中，运营商可用频谱往往来源多样、分布零散，不同频段、不同带宽的载波长期共存。

受限于频谱资源稀缺且分布碎片化的现实条件，单一载波带宽已难以支撑高速率与大容量并发需求。如何在不依赖连续大带宽频谱的前提下，充分挖掘现有频谱资源价值，成为移动通信系统演进中的关键问题。

在这一背景下，3GPP在LTE-A阶段引入了载波聚合（Carrier Aggregation, CA）技术，使终端能够同时使用多个载波进行通信，为后续4G增强及5G发展奠定了基础。

二、载波聚合定义

载波聚合是LTE‑A及5G演进过程中引入的一项关键技术，其核心思想是：将两个或更多的分量载波（Component carrier, CC）进行聚合，使终端能够同时利用多条频谱资源进行数据收发。在物理层面，各载波仍然保持各自独立；在协议层面，系统通过调度与重组机制，将多载波资源统一服务于同一用户。

在LTE中，每个载波的带宽最高为20 MHz，通过CA最多可聚合5个载波；在5G NR中，CA能力进一步增强，可结合更大的单载波带宽以及更灵活的频谱组合方式，为高速率与大容量通信提供基础。

LTE载波聚合示意图

三、载波聚合类型

1.频段内连续CA（Intra-band contiguous CA）

• 定义：两个载波同属于3GPP协议中的某一频段A内，且其在频域上是连续的。

频段内连续CA示意图

举个通俗易懂的例子，一个频段可代表一条道路，一个载波可代表一条车道。当道路上只有一条车道时，车只能一辆一辆排队依次通过，若车流量很大，此时道路的通行效率将大大降低。换言之，若频段内只有单载波，而需要传输的信息量很大时，信息传输效率很低。

因此，为了提高车辆通行效率，一种方法是在原来道路的基础上，将原先的单车道变成双车道或多车道，且各车道间的距离为0，仅用地上的导流线划分，如图所示。此时，道路上就可以同时容纳两辆或多辆车并排行驶，通行效率大大提升。

“单车道”变“多车道”以提升速率

2.交换频段内不连续CA（Intra-band non-contiguous CA）

• 定义：两个载波同属于3GPP协议中的某一频段A内，但其在频域上不连续。

交单频段内不连续CA示意图

提升车辆通行效率的第二种方法是考虑在各车道间增加隔离带，使得各车道独立开，车辆无法从车道1开到车道2上。

同样用道路和车道来表示：在原来道路的基础上，在其中间挖一条隔离带，使得车道①和车道②相互独立，各车道内的车辆仅能在本车道内行驶。这样车辆在行驶过程中也可有效提升通行效率。

“单车道”增加“隔离带”以提升速率

3.频段间CA（Inter-band CA）

定义：两个载波分属于3GPP协议中不同的频段。

频段间CA示意图

若不在原先的道路上做改变，而是在另外的地盘上新建几条道路，同样也可提升车辆通行效率。简言之，车辆可以选择在不同的道路上行驶，同时每条道路既可设计成单车道，也可设计为双车道或多车道且各车道间可由导流线或隔离带组成，如图所示。

新建“车道”以提升速率

注：针对上面左中右三种情况分别进行解释，其中道路代表频段Band，车道代表载波分量CC，说明如下：

• 左图：不同的Band中只有一个单载波分量（1CC），例如CA_n29A-n66A；

• 中图：Band①中只有单载波分量（1CC）+Band②2中由一个Intra-band contiguous CA（2CCs）组成，例如CA_n1A-n78C；

• 右图：Band①中只有单载波分量（1CC）+Band②2中由一个Intra-band non-contiguous CA（2CCs）组成，例如CA_n1A-n78（2A）；

在参与载波聚合的所有载波分量中，各分量也有区别。其中承担所有核心的控制信令，包括初始接入、RRC连接建立以及大部分调度相关的消息的小区称为主小区Primary Cell（PCell），而PCell对应的载波分量即称为PCC（Primary Component Carrier）；而用于扩展带宽，提高数据吞吐，不承载接入控制信令的小区称为附属小区（辅小区）Secondary Cell（SCell），而SCell对应的载波则称为SCC（Secondary Component Carrier）。

四、载波聚合作用与价值

1.显著提升数据吞吐量与峰值速率

载波聚合通过同时使用多个载波进行数据传输，使终端可获得更大的等效带宽。在单载波带宽受限的情况下，CA能够实现下行和上行速率的叠加提升，是实现高速数据业务（如高清视频、车联网数据回传）的关键技术手段。

2.提高频谱利用效率，释放碎片化频谱价值

在实际网络部署中，运营商频谱资源往往呈碎片化分布，难以形成连续的大带宽载波。CA技术能够将分散在不同频段或不连续频点上的频谱资源进行逻辑整合，有效提升现有频谱的整体利用率，避免频谱资源闲置或浪费。

3.增强网络容量与负载均衡能力

通过在多个载波之间进行动态调度，网络可以根据小区负载情况灵活分配用户数据，避免单一载波拥塞。CA不仅提升单用户体验，也有助于提高整体小区容量和系统稳定性，特别适用于高并发场景。

4.改善覆盖与性能的综合表现

在跨频段载波聚合中，系统可结合低频段的覆盖优势与高频段的容量优势。例如，低频载波用于保障稳定连接，高频载波用于提升速率，从而在覆盖、速率和稳定性之间取得更优平衡，提升用户的整体通信体验。

5.满足高性能终端和行业应用需求

在车载终端、工业模组等应用场景中，终端往往需要在移动、高速或复杂无线环境下保持稳定的数据连接。载波聚合作为高性能无线能力的重要体现，已成为终端能力评估、认证测试和研发验证中的关键指标。

五、德思特ALifecom基站模拟器载波聚合测试

在通信模组或T‑BOX等设备研发过程中，通常需要验证终端是否支持特定CA组合，以及在不同载波配置下的吞吐性能表现，德思特ALifecom基站模拟器可有效提供网络模拟环境。

德思特ALifecom基站模拟器可支持4G/5G蜂窝网络下的CA测试。其中，NE6600 4G基站模拟器单机支持LTE 2CC载波聚合。如图1所示，用户仅需在软件端配置主小区PCell的载波分量（1CC-PCC），指定其工作频段和带宽以及发射信号功率后，点击开启载波聚合选项，并选择载波聚合类型（例如频段内连续CA、频段内不连续CA或频段间CA），从而配置一个附属小区SCell的载波分量（1CC-SCC），最终形成LTE 2CC载波聚合。测试时首先终端与基站模拟器间完成网络附着，此时仅建立PCell连接，之后在RRC重配置时添加SCell和SCC，触发CA建立。

图1. 4G LTE架构下的载波聚合图2. 5G NR NSA架构下的载波聚合