《掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
66/100 📌 第 7 周：頻譜與無線資源管理 - 分配頻率與時槽以提升容量和效率。
66. 載波聚合 🧩
把多條小路合成高速公路！
________________________________________
🎯 單元導讀
在 4G LTE 與 5G 網路中，頻譜就是道路。
如果只靠單一載波（頻段），就像一條小路，車子一多就塞車。
👉 解法：載波聚合（Carrier Aggregation, CA），把多條「小路」組合成「高速公路」，大幅提升網速與容量。
________________________________________
🧠 一、載波聚合的核心概念
• 定義：同時使用多個載波頻段，合併為一條「邏輯頻寬」，讓 UE 與基地台並行傳輸。
• 目的：提升單用戶速率（peak rate）、增加整體容量。
• 類比：原本只有一條單行道，現在多開幾條車道，讓車輛同時行駛，速度更快。
________________________________________
🧠 二、載波聚合的組合方式
1. 同頻段內聚合（Intra-band CA）
o 在同一頻段內，把多個連續或非連續的載波聚合。
o 類比：原本單行道 → 拓寬成多車道。
2. 跨頻段聚合（Inter-band CA）
o 把不同頻段的載波合併，例如 1800 MHz + 2600 MHz。
o 類比：兩條不同道路打通，變成更大的高速公路網。
3. 上下行聚合（UL/DL CA）
o 下行頻寬較多，上行也可聚合載波，改善回傳速率。
o 類比：不只下山車道拓寬，上山車道也擴建。
________________________________________
🧠 三、載波聚合的優勢與挑戰
優勢
• 提升單用戶峰值速率（例如從 150 Mbps → 450 Mbps）。
• 提高頻譜利用率，把零散頻段「拼圖」組合起來。
• 支援差異化服務，讓 VIP 用戶更快。
挑戰
• 手機與基地台需同時支援多頻段收發器。
• 訊號同步與干擾管理更複雜。
• 功耗增加，需更精密的電源管理。
________________________________________
💻 四、ASCII 示意圖
📶 載波聚合示意
[10MHz LTE] + [20MHz LTE] + [20MHz LTE]
│ │ │
└───── 合併成 50MHz 高速通道 ────┘
│
📱 UE
在 4G LTE 與 5G 網路中，頻譜往往被分割成多個零散頻段。載波聚合 技術能將這些分散的頻段（例如 10MHz、20MHz、20MHz）同時合併成一條更寬的「虛擬高速通道」，讓用戶設備（UE）一次接收多個頻率的資料。
這種技術就像把三條普通車道併成一條高速公路，能同時傳送更多資料，大幅提升下載速度與頻寬利用率。
👉 一句話總結：
載波聚合就是把多段頻譜「拼接」成寬頻高速道，
讓 UE 一次跑在多車道上，實現更快的行動網速。
👉 沒有 CA：只有 10MHz → 車道窄，速度有限。
👉 有了 CA：50MHz → 高速公路，流量更快。
________________________________________
🧩 五、模擬題
1️⃣ 專業題
載波聚合原理：
載波聚合（Carrier Aggregation, CA）讓 UE 可同時使用多個載波頻段進行傳輸，
就像把多條「頻寬道路」合併成一條高速公路，大幅提升資料速率與頻譜利用率。
主載波（PCell）負責控制與連線管理，次載波（SCell）用於資料傳輸。
同頻段 vs. 跨頻段差別：
• 同頻段聚合（Intra-band CA）：在同一頻段內聚合多條載波，訊號一致、架構簡單。
• 跨頻段聚合（Inter-band CA）：跨不同頻段聚合，如 1800MHz + 2600MHz，頻譜利用更靈活，但需多模收發器與更複雜天線設計。
________________________________________
2️⃣ 應用題
若營運商擁有三段零散頻譜（10MHz、15MHz、20MHz），
可利用 CA 技術將其聚合成 45MHz 總頻寬，讓 UE 同時在多載波上傳輸資料。
如此可有效提升下行速率（約為原本單載波速率的三倍）、分散壅塞風險，
並最大化頻譜資源的使用效率。
________________________________________
3️⃣ 情境題
在演唱會現場，因人潮密集導致干擾嚴重、速度變慢。
營運商可採用載波聚合 + 干擾管理雙策略：
• CA 部分：啟用多頻段聚合（例如 B3+B7+B8），給 VIP 用戶高階 CA 組合。
• 干擾管理部分：透過 ICIC/eICIC 或 ABS 機制，協調鄰區時序減少干擾。
最終可同時提升 VIP 的速度、穩定度與整體用戶體驗。
_______________________________________
✅ 六、小結與啟示
• 載波聚合 = 多頻段拼圖技術，讓多條小路變成一條高速公路。
• 優勢：大幅提升網速、提高頻譜利用率、支援高需求服務。
• 限制：終端與設備需支援、多頻段干擾需控制、功耗增加。
• 意義：載波聚合是 4G LTE-A 與 5G 初期的 關鍵技術，為大頻寬體驗鋪路。
👉 一句話總結：載波聚合就是「拼頻譜拼圖」，把零碎的頻段合成一條高速大道，讓用戶享受更快、更穩的網路！
