تجمیع فرکانسی در فناوری 5G
/ 14 مارس 21تجمیع فرکانسی یا )Carrier Aggregation(CA تکنیکی است که در ارتباطات بی سیم به دلیل افزایش نرخ داده برای هر کاربر استفاده می شود، به طریقی که چند بلاک فرکانسی که به آن Carrier Component گویند برای یک کاربر با هم ادغام می شوند و با این کار می توانیم از طیف فرکانسی موجود بهتر استفاده کنیم.
فناوری 5G آماده است تا برای کاربران تجربه ی اتصال بدون قطعی را فراهم کند، این موضوع با توجه به پیشرفت صنعت در همه ی حوزه از جمله آموزش، درمان و غیره بسیار حائز اهمیت است و از طرفی انتظار داریم این فناوری نرخ داده ی در حد Gb/s را پشتیبانی کند که بسیار از فناوری قبلی(4G) سریع تر است؛ به همین دلیل باید ارتباطات به گونه ای که در گذشته آن را در فیلم های تخیلی مشاهده می کردیم، رشد کنند.
ظرفیت شبکه برای کاربر انتهایی بحرانی است به عنوان مثال در خودروهای خودران و جراحی های از راه دور بسیار مهم است تا ارتباط شما دچار مشکل نشود و با سرعت خوبی برقرار باشد، CA این امکان را فراهم می کند، به عبارتی دیگر از CA برای تقویت ظرفیت شبکه که در نهایت سبب افزایش سرعت می شود، استفاده می کنیم.
در CA دو یا چند Carrier Component را با هم ترکیب می کنیم که این Component ها می توانند از باند فرکانسی یکسان یا متفاوت، پیوسته یا نا پیوسته باشند. با توجه به هرکدام از این خصوصیات، طراحی متفاوتی پیشنهاد شده که در ادامه به معرفی و توضیح مختصری درباره ی هر یک می پردازیم.
CA هم در TDD و FDD به صورت جداگانه و هم در ترکیب این دو فناوری قابل استفاده است. در فناوری TDD، در ابتدا برای استفاده از CA لازم بود تا همه ی Carrier Component ها نرخ Downlink و Uplink یکسانی را ارائه دهند اما در Release
11این محدودیت برطرف شد و امروزه در فناوری TDD می توان Carrier Component ها با نرخ Downlink و Uplink های متفاوت را با هم ادغام کرد.
CA به اپراتورها این امکان را می دهد که بدون نیاز به هزینه و نصب تجهیزات، بتوانند به کاربران سرعت دانلود و آپلود بیشتری ارائه دهند.
هنگامی که CA نداشته باشید دستگاه شما با برج مخابراتی تنها یک ارتباط برقرار خواهد کرد که به اطلاح می گویند تنها یک
Serving Cell به ارتباط شما اختصاص داده شده است اما هنگامی که CA داشته باشید، دستگاه شما با برج مخابراتی به جهت ارائه پنای باند بیشتر، هم زمان دو یا چند ارتباط برقرار خواهد کرد. اولین ارتباط برقرار شده که توسط کاربر انجام می شود، به اصطلاح Primary Cell گفته می شود که پس از برقراری دیگر غیر فعال و یا حذف نمی شود. ارتباطات دیگر را Secondary Cell گویند که بر اساس نیاز اضافه و یا حذف می شوند. Primary Cell همه ی RC ها و توابع NaS و حرکت کاربر را مدیریت می کند در صورتی که Secondary Cell ها در صورت نیاز برای فراهم کردن منابع رادیویی اضافه استفاده می شوند.
در واقع زمانی که CA داشته باشیم، Serving Cell، عبارت است مجموعه ای از یک یا چند سلول. به طور کل تا حداکثر پنج Component Carrier را می توان با هم تجمیع کرد که به این معناست که ما حداکثر چهار Secondary Cell می توانیم داشته باشیم. در ادامه الگوی هایی از CA را مشاهده می کنیم:
- Intra-band Contiguous
در این نوع ترکیب، Carrier Component ها به صورت پیوسته در یک باند فرکانسی یکسان هستند. این طراحی، پیاده سازی ساده ای دارد اما به دلیل این که معمولا طیف فرکانسی که به اپراتورها داده می شود، یکپارچه نمی باشد، استفاده از این طراحی خیلی مرسوم نیست. از دیدگاه کاربر، این چند بلاک ادغام شده مانند یک بلاک فرکانسی بزرگ در نظر گرفته می شوند به همین جهت در سمت کاربر یک گیرنده داریم؛ در صورتی که CA شامل بلاک های ناپیوسته باشد، به بیش از یک گیرنده نیاز خواهیم داشت. لازم به ذکر است که هرگاه فرکانس رادیویی (RF) افزایش می یابد، باید مطمئن شویم که کاربر در سمت دیگر توانایی کار با این پهنای باند را بدون کاهش بازدهی داشته باشد.
- Intra-band Non-contiguous
در این نوع ترکیب، Carrier Component ها به صورت ناپیوسته اما همچنان از یک باند فرکانسی یکسان هستند. این نوع نسبت به طراحی قبلی که بلاک ها پیوسته و مجاور بودند، پیچیده تر است. در این طراحی دیگر نمی توان سیگنال شامل چند Carrier Component را مانند یک سیگنال یکپارچه در نظر گرفت؛ بنابراین در سمت دیگر به دو گیرنده نیاز خواهیم داشت، به همین دلیل پیچیدگی زیادی به سمت کاربر(UE) که هزینه، توان و فضا از اولین مسائلی هستند که مورد توجه واقع می شوند، اضافه خواهد شد.
- Inter-band Non-contiguous
در این طراحی از Carrier Component های ناپیوسته و در باندهای فرکانسی متفاوت استفاده خواهد شد. در این نوع به دلیل این که باندهای فرکانسی قطعه قطعه هستند (عرض بعضی از آن ها فقط 10 مگاهرتز است) کاربردهای خاصی دارد. در این طراحی در سمت کاربر نیاز به چندین گیرنده در خصوص یک آیتم نیازمندیم.
استاندار کنونی امکان ترکیب پنج Carrier Component با عرض تا 20 مگاهرتز را فراهم می کند.
