基于230 MHz頻段的WiMAX網(wǎng)絡(luò)中的載波聚合技術(shù)研究

李斌+陳彬+李虹+劉涵+張曉燕

摘 要：基于230MHz的WiMAX技術(shù)，提供了一種構(gòu)建面向智能用電領(lǐng)域的低成本、高速、高可靠性的新型無線通信網(wǎng)絡(luò)，很好的解決了電網(wǎng)用電采集系統(tǒng)需求。本文詳細闡述了基于230MHz的WiMAX技術(shù)使用的載波聚合技術(shù)。

關(guān)鍵詞：用電采集 WiMAX技術(shù) 230MHz

隨著智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)應(yīng)用的進一步深入，用電信息采集系統(tǒng)、95598互動網(wǎng)站、一體化繳費平臺、電動汽車智能充放電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運營管理系統(tǒng)應(yīng)用的逐步上線，對智能通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、帶寬、可靠性和安全性提出了更高的要求。但是目前包括光纖通信、電力線載波通信、GPRS/CDMA和230MHz無線通信等方式都不完全滿足要求。

基于230MHz的WiMAX技術(shù)，提供了一種構(gòu)建面向智能用電領(lǐng)域的低成本、高速、高可靠性的新型無線通信網(wǎng)絡(luò)，很好的解決了電網(wǎng)用電采集系統(tǒng)需求。載波聚合技術(shù)非常適合解決離散頻譜的高速傳輸，非常適合應(yīng)用到基于230MHz的WiMAX網(wǎng)絡(luò)中來提高數(shù)據(jù)傳輸能力?；?30 MHz 頻段WiMAX 的新型通信技術(shù)。

1、載波聚合概念

載波聚合就是將相鄰的數(shù)個較小的載波整合為一個較大的載波。將離散的多載波聚合起來，當(dāng)作一個較寬的頻帶使用，通過統(tǒng)一的基帶處理實現(xiàn)離散的頻帶同時的傳輸。載波聚合分為連續(xù)載波聚合和非連續(xù)載波聚合。

2、載波聚合工作原理

載波聚合的上行控制信息（UCI）：包括HARQ 反饋，信道狀態(tài)信息（CSI）反饋和調(diào)度要求信息。載波聚合的方法：1，利用OFDM 系統(tǒng)的帶寬易擴展性，在聚合后大的帶寬上使用較大的IFFT/FFT 發(fā)射和接收，但是此聚合方式只適合在同一個頻帶里的載波聚合，因為IFFT 的大小不能太大。2，每個聚合基本載波上分別進行IFFT/FFT，最后在射頻RF 上進行聚合。

3、載波聚合技術(shù)優(yōu)勢

隨著無線技術(shù)的大量應(yīng)用，連續(xù)的大帶寬頻譜越來越難以得到，這為大帶寬的無線傳輸帶來了困難，為了解決這一問題3GPP 提出了載波聚合技術(shù)。載波聚合技術(shù)是指，對于某一個終端來說，可以通過基站的調(diào)度，為其分配和使用多個離散的載波，用于其數(shù)據(jù)的傳輸。3GPP 提出的載波聚合技術(shù)，可以根據(jù)不同的用戶需求和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，將多個不同的分量載波（Component Carrier： CC） 整合使用， 能夠靈活地將頻譜帶寬擴展到最多100MHz的帶寬。具體示意見圖1-1所示：

引入載波聚合技術(shù)，可以根據(jù)不同用戶的不同需求，為其不同業(yè)務(wù)分配不同的帶寬。這樣的話，可以增加用戶的上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率，減少傳輸時延，增強用戶的體驗。

4、載波聚合在電力系統(tǒng)應(yīng)用

電力系統(tǒng)所分配的40 個頻點，均為離散頻點，不能按照上述連續(xù)載波聚合方法實現(xiàn)連續(xù)頻譜應(yīng)用。但可以考慮將每個離散的信道看做一個成員載波，將不連續(xù)分配的成員載波通過軟件無線電方式，進行虛擬連續(xù)聚合，并統(tǒng)一分配給一個用戶使用，這樣可以產(chǎn)生大于原來窄帶系統(tǒng)幾倍的傳輸帶寬，從而達到寬帶傳輸?shù)男Ч?/p>

載波聚合技術(shù)這一思想非常適合解決離散頻譜的高速傳輸，因此非常適合應(yīng)用到基于230MHz的WiMAX網(wǎng)絡(luò)中來提高數(shù)據(jù)傳輸能力。

當(dāng)頻譜是離散的窄帶的時候，可以將每個離散的信道看做一個成員載波，將不連續(xù)分配的成員載波進行聚合，并統(tǒng)一分配給一個用戶使用，這樣可以產(chǎn)生大于原來窄帶系統(tǒng)幾倍的傳輸帶寬，從而達到寬帶傳輸?shù)男Ч?。結(jié)合高階調(diào)制等其他通信技術(shù)，單個UE 的最大上行速率可以達到1.5Mbps。

隨著數(shù)字中頻技術(shù)的成熟，整個聚合的過程可以在中頻通過數(shù)字電路來實現(xiàn)這使硬件成本得到了控制，實現(xiàn)的可靠性得到了提高。

如圖1-3所示，是載波聚合的發(fā)送原理，圖中可以看出來，每一個處理支路對應(yīng)一個分量載波的生成。每一路分量載波在完成了串并轉(zhuǎn)換，符號映射，資源映射，IFFT 插入CP 后，便完成了一個分量載波數(shù)據(jù)的處理，產(chǎn)生了每個頻點的基帶信號。接下來為了能夠?qū)⒍嗦窋?shù)據(jù)合并為一路，又做了上采樣和數(shù)字混頻，上采樣的目的是將每個頻點鏡像干擾拉遠，數(shù)字混頻可以將每個頻點的基帶信號搬移到它對應(yīng)的頻點。最后和路也就完成最后信號的生成。通過載波聚合技術(shù)，離散的頻點可以統(tǒng)一的調(diào)度和供給終端使用。endprint