許元斌

摘要：采用正交頻分復(fù)用技術(shù)的WiMAX系統(tǒng)，能夠顯著提高頻譜利用率。為了支持更高的數(shù)據(jù)速率，需要擴展傳輸帶寬。載波聚合技術(shù)通過將多個成員載波連接在一起，能夠提供更大的傳輸帶寬。本文針對230 MHz的WiMAX系統(tǒng)，在對頻譜使用情況進行測試的基礎(chǔ)上，采用連續(xù)載波聚合方法，擴展傳輸帶寬。相比離散載波聚合方法，連續(xù)載波聚合方法具有更低的系統(tǒng)復(fù)雜度，便于實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：WiMAX ?正交頻分復(fù)用 ?載波聚合

中圖分類號：TN929.5 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）09-0021-03

Abstract： Spectrum efficiency can be significantly improved by using orthogonal frequency division multiplexing technology in WiMAX system. In order to support a higher data rate， transmission bandwidth needs to be extended. Multiple component carriers are connected together by adopting carrier aggregation technology， which can provide wider transmission bandwidth. In this paper， on the basis of testing result on spectrum utilization， continuous carrier aggregation method is used to broaden the transmission bandwidth in 230 MHz WiMAX system. Compared with discrete carrier aggregation method， continuous carrier aggregation method has a lower systematic complexity， which is convenient for application.

Key Words： WiMAX ?orthogonal frequency division multiplexing ?carrier aggregation

1 引言

全球微波接入互操作性（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）寬帶無線通信系統(tǒng)采用了一系列關(guān)鍵技術(shù)，如正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）、混合自動重傳請求（Hybrid Automatic Repeat Request，HARQ）、自適應(yīng)調(diào)制編碼（Adaptive Modulation and Coding，AMC）、多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）、服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）機制、睡眠模式、切換技術(shù)等等[1]，能夠有效保證通信系統(tǒng)的可靠性。

OFDM技術(shù)抗衰落性能好，且具有頻譜利用率高、系統(tǒng)實現(xiàn)簡單以及子載波調(diào)度靈活等優(yōu)點[2]。在大傳輸帶寬下使用OFDM技術(shù)，需要引入載波聚合技術(shù)。載波聚合技術(shù)的實現(xiàn)方案包括連續(xù)載波聚合、離散載波聚合、對稱載波聚合和不對稱載波聚合等方式[3]。相對于離散載波聚合，連續(xù)載波聚合實現(xiàn)較為容易，信令開銷小，用戶設(shè)備需要檢測的頻點也較少[4]。因此，本文重點對230 MHz WiMAX系統(tǒng)的連續(xù)載波聚合進行探討。

2 移動通信的發(fā)展

移動通信是指通信雙方或至少一方處于運動中進行信息交換的通信方式。用戶可以在任何時間和地點，快速而可靠地進行多種信息交換。隨著用戶對業(yè)務(wù)多樣性的需求，移動通信運營商除了提供語音業(yè)務(wù)以外，數(shù)據(jù)、視頻等非語音業(yè)務(wù)，同樣也被納入到其服務(wù)范圍。從移動通信的發(fā)展歷程，可以體現(xiàn)出業(yè)務(wù)變化的特點。

第一代移動通信系統(tǒng)是模擬蜂窩通信系統(tǒng)，在20世紀70年代末開始進入商用化，采用頻分多址（Frequency Division Multiple Access，F(xiàn)DMA）接入方式。由于早期的大區(qū)制的通信系統(tǒng)很快達到飽和，無法滿足要求。因此，采用小區(qū)制蜂窩式的系統(tǒng)設(shè)計和頻率規(guī)劃，可以擴大覆蓋范圍，提升系統(tǒng)容量。在這個階段，使用最為廣泛的是美國的先進移動電話系統(tǒng)（Advanced Mobile Phone System，AMPS）和歐洲的全接入通信系統(tǒng)（Total Access Communication System，TACS）。

第二代移動通信系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)，在20世紀90年代開始走向商用，具有更大的系統(tǒng)容量和更高的服務(wù)質(zhì)量。這個階段具有代表性的系統(tǒng)有很多，例如歐洲的全球移動通信系統(tǒng)GSM（Global System for Mobile Communications）和美國的IS-95等。GSM和IS-95分別采用時分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）和碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）方式區(qū)分用戶。第二代移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)為語音服務(wù)，雙工模式為頻分雙工（Frequency Division Duplexing，F(xiàn)DD）。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，在第三代移動通信系統(tǒng)投入運營之前，出現(xiàn)一些中間過渡系統(tǒng)，如通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）系統(tǒng)。

第三代移動通信系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)速率。國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）于2000年確定寬帶碼分多址（Wideband Code Division Multiple Access，W-CDMA）、CDMA2000和時分同步碼分多址（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）為第三代（The 3rd Generation，3G）移動通信技術(shù)標準，三種標準都以 CDMA技術(shù)為多址技術(shù)。在2007年，又增補WiMAX為3G標準。

第四代移動通信系統(tǒng)由3G系統(tǒng)演進而來。針對W-CDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)，第三代合作伙伴計劃（The 3rd Generation Partnership Project，3GPP）在2004年啟動長期演進（Long Term Evolution，LTE）項目。針對CDMA2000系統(tǒng)，第三代合作伙伴計劃2（The 3rd Generation Partnership Project 2，3GPP2）于2005年啟動空中接口演進項目。電氣和電子工程師協(xié)會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）在2006年啟動802.16m研究項目，是對WiMAX系統(tǒng)的演進。在2012年，ITU確定LTE-Advanced和802.16m為第四代（The 4th Generation，4G）移動通信國際標準。OFDM技術(shù)是LTE系統(tǒng)和4G系統(tǒng)物理層的重要技術(shù)，能夠顯著提高新一代移動通信系統(tǒng)的性能。

3 OFDM的基本原理

3.1 OFDM技術(shù)概述

OFDM是一種多載波調(diào)制方式，它的基本原理是將高速數(shù)據(jù)信號通過串并轉(zhuǎn)換，調(diào)制到傳輸速率比較低的若干個子信道上進行傳輸。由于信道的相干帶寬大于每一個子信道的信號帶寬，將每個子信道看成平坦性衰落。通過在OFDM符號之間加入保護間隔，只要保證無線信道的最大時延擴展小于保護間隔，就可以最大限度地消除符號間干擾（Inter Symbol Interference，ISI）。為了避免插入的空閑保護間隔在多徑效應(yīng)下造成子載波間干擾（Inter Carrier Interference，ICI），將每個OFDM符號尾部的信號復(fù)制到頭部，形成循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP）。此外，OFDM系統(tǒng)中各個子載波是相互正交的，不僅避免子載波之間的相互干擾，而且由于相鄰子載波的頻譜相互重疊，可以大幅度提高頻譜利用率。

3.2 OFDM的參數(shù)選擇

在OFDM系統(tǒng)中，需要確定保護間隔、符號周期和子載波的數(shù)量等參數(shù)。對于這些參數(shù)的選擇，取決于給定信道的帶寬、時延擴展以及所要求的信息傳輸速率，通常按照以下標準來確定OFDM系統(tǒng)的各參數(shù)：

確定保護間隔。根據(jù)經(jīng)驗，保護間隔的時間長度一般為時延擴展均方根的2到4倍。

選擇符號周期?？紤]到保護間隔所帶來的信息傳輸效率的損失、系統(tǒng)的實現(xiàn)復(fù)雜度和系統(tǒng)的峰值平均功率比等因素，在實際系統(tǒng)中通常符號周期長度至少是保護間隔長度的5倍。

確定子載波的數(shù)量。子載波的數(shù)量可以直接利用-3dB帶寬除以子載波間隔，即通過去掉保護間隔之后的符號周期的倒數(shù)來得到。另外，利用所要求的比特速率除以每個子載波上的比特速率也可以確定在子載波的數(shù)量。每個子載波上傳輸?shù)谋忍芈视烧{(diào)制方式、編碼速率和符號速率來確定。

3.3 OFDM的關(guān)鍵技術(shù)

在實際應(yīng)用中，OFDM系統(tǒng)需要解決同步、峰均比、信道估計和信道時變性影響等關(guān)鍵問題，具體技術(shù)介紹如下：

同步技術(shù)。同步性能的好壞極大影響OFDM系統(tǒng)性能，OFDM系統(tǒng)的同步包括載波同步、樣值同步與符號同步三個方面。與單載波系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)對同步精確度的要求更高，同步偏差會在OFDM系統(tǒng)中引起ISI和ICI。

峰均比。在時域中，N路正交子載波信號的疊加組成OFDM信號，當這N路信號按相同極性同時取得最大值時，將產(chǎn)生最大的峰值。將該峰值信號的功率與信號的平均功率之比，稱為峰值平均功率比，簡稱峰均比（Peak-to-Average Ratio，PAR）。在OFDM系統(tǒng)中，N越大，PAR的值越大。較高的PAR對發(fā)射機功率放大器的線性度要求更高，如何降低PAR，對OFDM系統(tǒng)的性能和成本都有很大影響。

信道估計。對于加入循環(huán)前綴的OFDM系統(tǒng)，可以將其等效為若干個獨立的并行子信道。在不考慮信道噪聲的情況下，各個子信道上的發(fā)送信號與信道頻譜特性的乘積等于每個子信道上的接收信號。通過信道估計可以得到信道狀態(tài)信息，信道估計包括導(dǎo)頻輔助信道估計、盲信道估計和半盲信道估計三種類型。

信道時變性的影響。信道的時變性能夠引起接收信號的多普勒擴展，使得OFDM信號的正交性遭到破壞，從而引起子載波之間的干擾，造成系統(tǒng)性能下降。為了抵抗信道性能的下降，傳統(tǒng)方法是采用信道編碼加交織技術(shù)。此外，較新的方法是利用多普勒分集技術(shù)將多普勒擴展變害為利，從而提高系統(tǒng)性能。

3.4 OFDM的優(yōu)點

與單載波調(diào)制系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)具有頻譜效率高、系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、子載波調(diào)度靈活、抗多徑衰落性能好以及均衡簡單等諸多優(yōu)點：

頻譜效率高。在OFDM系統(tǒng)中，由于各個子載波之間存在正交性質(zhì)，允許子載波的頻譜相互重疊，可以最大程度地利用頻譜資源。

系統(tǒng)實現(xiàn)簡單。OFDM系統(tǒng)可以通過快速傅里葉逆變換/快速傅里葉變換（Inverse Fast Fourier Transform/Fast Fourier Transform，IFFT/FFT）來實現(xiàn)子載波的調(diào)制和解調(diào)，大幅度簡化了系統(tǒng)實現(xiàn)。

子載波調(diào)度靈活。OFDM系統(tǒng)通過子載波化可以實現(xiàn)頻域資源的靈活分配，這種分配的靈活性可以帶來很多好處。OFDM系統(tǒng)通過調(diào)整子載波的數(shù)量，可以擴展帶寬，這是傳統(tǒng)單載波技術(shù)無法比擬的;終端也可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)情況，調(diào)整子載波分配，以便使用小功率功放;基站還可以根據(jù)不同用戶的信道情況，調(diào)整子載波位置，避免頻率選擇性衰落和窄帶干擾。

抗多徑衰落性能好。多徑效應(yīng)產(chǎn)生的衰落嚴重影響無線通信系統(tǒng)性能，加入循環(huán)前綴的OFDM系統(tǒng)具有很好的抗多徑衰落性能。

均衡簡單。串并轉(zhuǎn)換使得高速數(shù)據(jù)流中的符號持續(xù)周期增加，每個子載波信道被看作平坦衰落信道，可以簡化均衡操作。

4 WiMAX系統(tǒng)的載波聚合方法

4.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與頻率復(fù)用

230 MHz WiMAX系統(tǒng)工作在點到多點（Point to Multipoint，PMP）模式，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)為蜂窩結(jié)構(gòu)，可在不同區(qū)域內(nèi)采用頻率復(fù)用來提高頻譜利用率。為了方便安排頻率的復(fù)用，引入小區(qū)簇的概念。小區(qū)簇是可以使用全部可用頻率的最小小區(qū)集合，在該集合內(nèi)的小區(qū)使用不同的頻率，而在該集合之外的小區(qū)可以使用對應(yīng)的相同頻率。小區(qū)簇中小區(qū)的個數(shù)為頻率復(fù)用系數(shù)。如圖1所示，由于頻率資源有限，系統(tǒng)可采用頻率復(fù)用系數(shù)3進行組網(wǎng)。

4.2 頻譜使用情況

目前國內(nèi)可使用的230MHz頻段的范圍為223-235MHz，為了更好的掌握230MHz頻段的頻譜使用情況，在某大型城市進行頻譜測試。在某棟建筑物六層進行測試，采用八木天線，進行一系列下行發(fā)射測試。

第一種測設(shè)。參數(shù)配置如下，中心頻點設(shè)置為224.1MHz，掃描帶寬1MHz，RBW 5.1KHz。測試結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯鲈趻呙鑾拑?nèi)有若干25KHz的窄帶干擾存在。這些窄帶干擾不是以常發(fā)的方式存在，而是以一定的時間間隔出現(xiàn)。

第二種測試。分別采用平均能量方法和MaxHold方法，測試223-235MHz頻帶范圍內(nèi)的平均功率，測試結(jié)果如圖3和圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)干擾的平均功率較低，某些干擾為持續(xù)1-2秒的短暫信號。當干擾信號存在時，如果干擾信號的頻段與230 MHz WiMAX通信系統(tǒng)工作頻段相同時，這些干擾信號的功率雖然較低，但還是會影響本系統(tǒng)的通信性能。

4.3 載波聚合方法

230MHz WiMAX無線寬帶通信系統(tǒng)工作在223.025-235.000MHz頻段，連續(xù)帶寬12 MHz。為有效發(fā)揮OFDM技術(shù)優(yōu)勢，采用載波聚合方法提高傳輸速率及帶寬的利用率[5]。

載波聚合的基本原理：利用OFDM系統(tǒng)的帶寬易擴展性，在聚合后的大帶寬上使用較大的IFFT/FFT發(fā)射和接收，但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;在每個聚合基本載波上分別進行IFFT/FFT，最后在射頻上進行聚合，該方案有較大的靈活性[6， 7]。載波聚合需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制信道設(shè)計和資源調(diào)度分配等因素。

230MHz WiMAX的無線寬帶通信系統(tǒng)采用連續(xù)頻帶聚合方案。通過綜合考慮傳輸執(zhí)行能力和系統(tǒng)復(fù)雜度，決定采用連續(xù)頻帶聚合，這是因為載波段頻譜連續(xù)，系統(tǒng)實現(xiàn)頻帶聚合相對容易，并且信令開銷與用戶終端需要檢測的頻點也相對較小[8，9]。對比于離散頻帶聚合而言，用戶終端更容易使用一套射頻設(shè)備和FFT設(shè)備去完成多個頻帶數(shù)據(jù)的連續(xù)接收，從而可以節(jié)省傳輸設(shè)備成本。230MHz WiMAX采用12MHz有效帶寬傳輸數(shù)據(jù)，如圖5所示。此方案將8個 ?1.4MHz的成員載波進行聚合，每個成員載波包含128個子載波，成員載波和成員載波之間留出100KHz的保護間隔。

5 結(jié)語

為了支持大帶寬傳輸，WiMAX系統(tǒng)引入載波聚合技術(shù)增加傳輸帶寬。本文介紹了載波聚合技術(shù)的基本原理，在對230MHz WiMAX系統(tǒng)頻譜使用情況進行實際測試的基礎(chǔ)上，采用一種連續(xù)載波聚合技術(shù)，擴展單個用戶的傳輸帶寬，可以大幅度提高WiMAX終端的峰值速率。與另一種離散載波聚合技術(shù)相比，連續(xù)載波聚合技術(shù)具有復(fù)雜度低、易于實際應(yīng)用的突出優(yōu)點。

參考文獻：

[1]尹長川，羅濤，樂光新.多載波寬帶無線通信技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004.

[2]楊大成.移動傳播環(huán)境理論基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[3]龔凌，曹華孝.LTE-A中載波聚合技術(shù)研究進展[J].數(shù)據(jù)通信，2010，29-32.

[4]張翔，王文博，彭木根.頻帶聚合技術(shù)在LTE-Advanced系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中興通訊技術(shù)，2010，16（6）：44-48.

[5]R1-082468，“Carrier Aggregation in LTE-Advanced”，Ericsson， 2008.

[6]R1-083678，“Update Views on Support of Wider Bandwidth in LTE-Advanced”，NTT DoCoMo，2008.

[7]R1-083193，“Carrier Aggregation Operation in LTE-A”， Qualcomm Europe，2008.

[8]R1-082575，“Requirements for Further Advancements for E-UTRA，NTT DoCoMo，2008.

[9]R1-082448，“Carrier aggregation in Advanced E-UTRA，” Huawei，2008.

子載波調(diào)度靈活。OFDM系統(tǒng)通過子載波化可以實現(xiàn)頻域資源的靈活分配，這種分配的靈活性可以帶來很多好處。OFDM系統(tǒng)通過調(diào)整子載波的數(shù)量，可以擴展帶寬，這是傳統(tǒng)單載波技術(shù)無法比擬的;終端也可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)情況，調(diào)整子載波分配，以便使用小功率功放;基站還可以根據(jù)不同用戶的信道情況，調(diào)整子載波位置，避免頻率選擇性衰落和窄帶干擾。

抗多徑衰落性能好。多徑效應(yīng)產(chǎn)生的衰落嚴重影響無線通信系統(tǒng)性能，加入循環(huán)前綴的OFDM系統(tǒng)具有很好的抗多徑衰落性能。

均衡簡單。串并轉(zhuǎn)換使得高速數(shù)據(jù)流中的符號持續(xù)周期增加，每個子載波信道被看作平坦衰落信道，可以簡化均衡操作。

4 WiMAX系統(tǒng)的載波聚合方法

4.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與頻率復(fù)用

230 MHz WiMAX系統(tǒng)工作在點到多點（Point to Multipoint，PMP）模式，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)為蜂窩結(jié)構(gòu)，可在不同區(qū)域內(nèi)采用頻率復(fù)用來提高頻譜利用率。為了方便安排頻率的復(fù)用，引入小區(qū)簇的概念。小區(qū)簇是可以使用全部可用頻率的最小小區(qū)集合，在該集合內(nèi)的小區(qū)使用不同的頻率，而在該集合之外的小區(qū)可以使用對應(yīng)的相同頻率。小區(qū)簇中小區(qū)的個數(shù)為頻率復(fù)用系數(shù)。如圖1所示，由于頻率資源有限，系統(tǒng)可采用頻率復(fù)用系數(shù)3進行組網(wǎng)。

4.2 頻譜使用情況

目前國內(nèi)可使用的230MHz頻段的范圍為223-235MHz，為了更好的掌握230MHz頻段的頻譜使用情況，在某大型城市進行頻譜測試。在某棟建筑物六層進行測試，采用八木天線，進行一系列下行發(fā)射測試。

第一種測設(shè)。參數(shù)配置如下，中心頻點設(shè)置為224.1MHz，掃描帶寬1MHz，RBW 5.1KHz。測試結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯鲈趻呙鑾拑?nèi)有若干25KHz的窄帶干擾存在。這些窄帶干擾不是以常發(fā)的方式存在，而是以一定的時間間隔出現(xiàn)。

第二種測試。分別采用平均能量方法和MaxHold方法，測試223-235MHz頻帶范圍內(nèi)的平均功率，測試結(jié)果如圖3和圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)干擾的平均功率較低，某些干擾為持續(xù)1-2秒的短暫信號。當干擾信號存在時，如果干擾信號的頻段與230 MHz WiMAX通信系統(tǒng)工作頻段相同時，這些干擾信號的功率雖然較低，但還是會影響本系統(tǒng)的通信性能。

4.3 載波聚合方法

230MHz WiMAX無線寬帶通信系統(tǒng)工作在223.025-235.000MHz頻段，連續(xù)帶寬12 MHz。為有效發(fā)揮OFDM技術(shù)優(yōu)勢，采用載波聚合方法提高傳輸速率及帶寬的利用率[5]。

載波聚合的基本原理：利用OFDM系統(tǒng)的帶寬易擴展性，在聚合后的大帶寬上使用較大的IFFT/FFT發(fā)射和接收，但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;在每個聚合基本載波上分別進行IFFT/FFT，最后在射頻上進行聚合，該方案有較大的靈活性[6， 7]。載波聚合需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制信道設(shè)計和資源調(diào)度分配等因素。

230MHz WiMAX的無線寬帶通信系統(tǒng)采用連續(xù)頻帶聚合方案。通過綜合考慮傳輸執(zhí)行能力和系統(tǒng)復(fù)雜度，決定采用連續(xù)頻帶聚合，這是因為載波段頻譜連續(xù)，系統(tǒng)實現(xiàn)頻帶聚合相對容易，并且信令開銷與用戶終端需要檢測的頻點也相對較小[8，9]。對比于離散頻帶聚合而言，用戶終端更容易使用一套射頻設(shè)備和FFT設(shè)備去完成多個頻帶數(shù)據(jù)的連續(xù)接收，從而可以節(jié)省傳輸設(shè)備成本。230MHz WiMAX采用12MHz有效帶寬傳輸數(shù)據(jù)，如圖5所示。此方案將8個 ?1.4MHz的成員載波進行聚合，每個成員載波包含128個子載波，成員載波和成員載波之間留出100KHz的保護間隔。

5 結(jié)語

為了支持大帶寬傳輸，WiMAX系統(tǒng)引入載波聚合技術(shù)增加傳輸帶寬。本文介紹了載波聚合技術(shù)的基本原理，在對230MHz WiMAX系統(tǒng)頻譜使用情況進行實際測試的基礎(chǔ)上，采用一種連續(xù)載波聚合技術(shù)，擴展單個用戶的傳輸帶寬，可以大幅度提高WiMAX終端的峰值速率。與另一種離散載波聚合技術(shù)相比，連續(xù)載波聚合技術(shù)具有復(fù)雜度低、易于實際應(yīng)用的突出優(yōu)點。

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[9]R1-082448，“Carrier aggregation in Advanced E-UTRA，” Huawei，2008.

子載波調(diào)度靈活。OFDM系統(tǒng)通過子載波化可以實現(xiàn)頻域資源的靈活分配，這種分配的靈活性可以帶來很多好處。OFDM系統(tǒng)通過調(diào)整子載波的數(shù)量，可以擴展帶寬，這是傳統(tǒng)單載波技術(shù)無法比擬的;終端也可以根據(jù)自身業(yè)務(wù)情況，調(diào)整子載波分配，以便使用小功率功放;基站還可以根據(jù)不同用戶的信道情況，調(diào)整子載波位置，避免頻率選擇性衰落和窄帶干擾。

抗多徑衰落性能好。多徑效應(yīng)產(chǎn)生的衰落嚴重影響無線通信系統(tǒng)性能，加入循環(huán)前綴的OFDM系統(tǒng)具有很好的抗多徑衰落性能。

均衡簡單。串并轉(zhuǎn)換使得高速數(shù)據(jù)流中的符號持續(xù)周期增加，每個子載波信道被看作平坦衰落信道，可以簡化均衡操作。

4 WiMAX系統(tǒng)的載波聚合方法

4.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與頻率復(fù)用

230 MHz WiMAX系統(tǒng)工作在點到多點（Point to Multipoint，PMP）模式，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)為蜂窩結(jié)構(gòu)，可在不同區(qū)域內(nèi)采用頻率復(fù)用來提高頻譜利用率。為了方便安排頻率的復(fù)用，引入小區(qū)簇的概念。小區(qū)簇是可以使用全部可用頻率的最小小區(qū)集合，在該集合內(nèi)的小區(qū)使用不同的頻率，而在該集合之外的小區(qū)可以使用對應(yīng)的相同頻率。小區(qū)簇中小區(qū)的個數(shù)為頻率復(fù)用系數(shù)。如圖1所示，由于頻率資源有限，系統(tǒng)可采用頻率復(fù)用系數(shù)3進行組網(wǎng)。

4.2 頻譜使用情況

目前國內(nèi)可使用的230MHz頻段的范圍為223-235MHz，為了更好的掌握230MHz頻段的頻譜使用情況，在某大型城市進行頻譜測試。在某棟建筑物六層進行測試，采用八木天線，進行一系列下行發(fā)射測試。

第一種測設(shè)。參數(shù)配置如下，中心頻點設(shè)置為224.1MHz，掃描帶寬1MHz，RBW 5.1KHz。測試結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯鲈趻呙鑾拑?nèi)有若干25KHz的窄帶干擾存在。這些窄帶干擾不是以常發(fā)的方式存在，而是以一定的時間間隔出現(xiàn)。

第二種測試。分別采用平均能量方法和MaxHold方法，測試223-235MHz頻帶范圍內(nèi)的平均功率，測試結(jié)果如圖3和圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)干擾的平均功率較低，某些干擾為持續(xù)1-2秒的短暫信號。當干擾信號存在時，如果干擾信號的頻段與230 MHz WiMAX通信系統(tǒng)工作頻段相同時，這些干擾信號的功率雖然較低，但還是會影響本系統(tǒng)的通信性能。

4.3 載波聚合方法

230MHz WiMAX無線寬帶通信系統(tǒng)工作在223.025-235.000MHz頻段，連續(xù)帶寬12 MHz。為有效發(fā)揮OFDM技術(shù)優(yōu)勢，采用載波聚合方法提高傳輸速率及帶寬的利用率[5]。

載波聚合的基本原理：利用OFDM系統(tǒng)的帶寬易擴展性，在聚合后的大帶寬上使用較大的IFFT/FFT發(fā)射和接收，但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;在每個聚合基本載波上分別進行IFFT/FFT，最后在射頻上進行聚合，該方案有較大的靈活性[6， 7]。載波聚合需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制信道設(shè)計和資源調(diào)度分配等因素。

230MHz WiMAX的無線寬帶通信系統(tǒng)采用連續(xù)頻帶聚合方案。通過綜合考慮傳輸執(zhí)行能力和系統(tǒng)復(fù)雜度，決定采用連續(xù)頻帶聚合，這是因為載波段頻譜連續(xù)，系統(tǒng)實現(xiàn)頻帶聚合相對容易，并且信令開銷與用戶終端需要檢測的頻點也相對較小[8，9]。對比于離散頻帶聚合而言，用戶終端更容易使用一套射頻設(shè)備和FFT設(shè)備去完成多個頻帶數(shù)據(jù)的連續(xù)接收，從而可以節(jié)省傳輸設(shè)備成本。230MHz WiMAX采用12MHz有效帶寬傳輸數(shù)據(jù)，如圖5所示。此方案將8個 ?1.4MHz的成員載波進行聚合，每個成員載波包含128個子載波，成員載波和成員載波之間留出100KHz的保護間隔。

5 結(jié)語

為了支持大帶寬傳輸，WiMAX系統(tǒng)引入載波聚合技術(shù)增加傳輸帶寬。本文介紹了載波聚合技術(shù)的基本原理，在對230MHz WiMAX系統(tǒng)頻譜使用情況進行實際測試的基礎(chǔ)上，采用一種連續(xù)載波聚合技術(shù)，擴展單個用戶的傳輸帶寬，可以大幅度提高WiMAX終端的峰值速率。與另一種離散載波聚合技術(shù)相比，連續(xù)載波聚合技術(shù)具有復(fù)雜度低、易于實際應(yīng)用的突出優(yōu)點。

參考文獻：

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[3]龔凌，曹華孝.LTE-A中載波聚合技術(shù)研究進展[J].數(shù)據(jù)通信，2010，29-32.

[4]張翔，王文博，彭木根.頻帶聚合技術(shù)在LTE-Advanced系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中興通訊技術(shù)，2010，16（6）：44-48.

[5]R1-082468，“Carrier Aggregation in LTE-Advanced”，Ericsson， 2008.

[6]R1-083678，“Update Views on Support of Wider Bandwidth in LTE-Advanced”，NTT DoCoMo，2008.

[7]R1-083193，“Carrier Aggregation Operation in LTE-A”， Qualcomm Europe，2008.

[8]R1-082575，“Requirements for Further Advancements for E-UTRA，NTT DoCoMo，2008.

[9]R1-082448，“Carrier aggregation in Advanced E-UTRA，” Huawei，2008.