基于230 MHz频段的WiMAX网络中的载波聚合技术研究

李斌+陈彬+李虹+刘涵+张晓燕

摘 要：基于230MHz的WiMAX技术，提供了一种构建面向智能用电领域的低成本、高速、高可靠性的新型无线通信网络，很好的解决了电网用电采集系统需求。本文详细阐述了基于230MHz的WiMAX技术使用的载波聚合技术。

关键词：用电采集 WiMAX技术 230MHz

随着智能电网用电环节应用的进一步深入，用电信息采集系统、95598互动网站、一体化缴费平台、电动汽车智能充放电服务网络运营管理系统应用的逐步上线，对智能通信网络的网络覆盖、带宽、可靠性和安全性提出了更高的要求。但是目前包括光纤通信、电力线載波通信、GPRS/CDMA和230MHz无线通信等方式都不完全满足要求。

基于230MHz的WiMAX技术，提供了一种构建面向智能用电领域的低成本、高速、高可靠性的新型无线通信网络，很好的解决了电网用电采集系统需求。载波聚合技术非常适合解决离散频谱的高速传输，非常适合应用到基于230MHz的WiMAX网络中来提高数据传输能力。基于230 MHz 频段WiMAX 的新型通信技术。

1、载波聚合概念

载波聚合就是将相邻的数个较小的载波整合为一个较大的载波。将离散的多载波聚合起来，当作一个较宽的频带使用，通过统一的基带处理实现离散的频带同时的传输。载波聚合分为连续载波聚合和非连续载波聚合。

2、载波聚合工作原理

载波聚合的上行控制信息（UCI）：包括HARQ 反馈，信道状态信息（CSI）反馈和调度要求信息。载波聚合的方法：1，利用OFDM 系统的带宽易扩展性，在聚合后大的带宽上使用较大的IFFT/FFT 发射和接收，但是此聚合方式只适合在同一个频带里的载波聚合，因为IFFT 的大小不能太大。2，每个聚合基本载波上分别进行IFFT/FFT，最后在射频RF 上进行聚合。

3、载波聚合技术优势

随着无线技术的大量应用，连续的大带宽频谱越来越难以得到，这为大带宽的无线传输带来了困难，为了解决这一问题3GPP 提出了载波聚合技术。载波聚合技术是指，对于某一个终端来说，可以通过基站的调度，为其分配和使用多个离散的载波，用于其数据的传输。3GPP 提出的载波聚合技术，可以根据不同的用户需求和网络规划，将多个不同的分量载波（Component Carrier： CC） 整合使用， 能够灵活地将频谱带宽扩展到最多100MHz的带宽。具体示意见图1-1所示：

引入载波聚合技术，可以根据不同用户的不同需求，为其不同业务分配不同的带宽。这样的话，可以增加用户的上/下行数据传输速率，减少传输时延，增强用户的体验。

4、载波聚合在电力系统应用

电力系统所分配的40 个频点，均为离散频点，不能按照上述连续载波聚合方法实现连续频谱应用。但可以考虑将每个离散的信道看做一个成员载波，将不连续分配的成员载波通过软件无线电方式，进行虚拟连续聚合，并统一分配给一个用户使用，这样可以产生大于原来窄带系统几倍的传输带宽，从而达到宽带传输的效果。

载波聚合技术这一思想非常适合解决离散频谱的高速传输，因此非常适合应用到基于230MHz的WiMAX网络中来提高数据传输能力。

当频谱是离散的窄带的时候，可以将每个离散的信道看做一个成员载波，将不连续分配的成员载波进行聚合，并统一分配给一个用户使用，这样可以产生大于原来窄带系统几倍的传输带宽，从而达到宽带传输的效果。结合高阶调制等其他通信技术，单个UE 的最大上行速率可以达到1.5Mbps。

随着数字中频技术的成熟，整个聚合的过程可以在中频通过数字电路来实现这使硬件成本得到了控制，实现的可靠性得到了提高。

如图1-3所示，是载波聚合的发送原理，图中可以看出来，每一个处理支路对应一个分量载波的生成。每一路分量载波在完成了串并转换，符号映射，资源映射，IFFT 插入CP 后，便完成了一个分量载波数据的处理，产生了每个频点的基带信号。接下来为了能够将多路数据合并为一路，又做了上采样和数字混频，上采样的目的是将每个频点镜像干扰拉远，数字混频可以将每个频点的基带信号搬移到它对应的频点。最后和路也就完成最后信号的生成。通过载波聚合技术，离散的频点可以统一的调度和供给终端使用。endprint