Агрегация частотных полос

.Агрегация (присоединение) частотных полос является наряду с пространственным мультиплексированием основным способом увеличения скорости передачи данных. В LTE Rel. 8/9 максимальная ширина частотного канала 20 МГц. Дальнейшее расширение канала технологически затруднено, так как сложно обеспечить необходимую точность синхронизации при когерентном приеме сигналов на поднесущих с большими номерами.

Для увеличения ширины полосы в Rel. 10 предложена технология агрегация полос. Это означает, что одновременно с передачей в базовой полосе частот появляется возможность вести одновременно передачу еще в нескольких полосах. При этом в каждой новой полосе формируют индивидуальный сигнал OFDM, где поднесущие номеруют от 1 до максимальной. Это означает, что передают несколько независимых сигналов, которые могут принимать как один так и группа терминалов. Повторную передачу непринятых пакетов также осуществляют независимо в каждой полосе.

Агрегировать можно полосы разной ширины (5, 10, 20 МГц), причем число присоединенных полос вниз и вверх может быть разным (асимметричный трафик), но число полос вверх не может быть больше их числа вниз. Общее число агрегируемых полос вниз может достигать 5. Оператор может выбирать полосы из одного диапазона (подряд или с промежутками) или из разных диапазонов (рис. 2.23). Частотные диапазоны, выделенные для сетей LTE с частотным дуплексом, приведены в табл. 2.5, c временным дуплексом в табл.2.6.

Рис.2.23. Варианты выделения полос при агрегации

Мобильные терминалы, начиная с Rel.10, должны поддерживать такие режимы.

Таблица 2.5

Номер диапазона	Частоты передачи вверх () UE → eNB (МГц)	Частоты передачи вниз () eNB → UE (МГц)	Разнос частот между каналами вверх и вниз (МГц)
F мин – F макс	F мин – F макс	F – F
	1920 – 1980	2110 – 2170
	1850 – 1910	1930 – 1990
	1710 – 1785	1805 – 1880
	1710 – 1755	2110 – 2155
	824 – 849	869 – 894
	2500 – 2570	2620 – 2690
	880 – 915	925 – 960
	1749.9 – 1784.9	1844.9 – 1879.9
	1710 – 1770	2110 – 2170
	1427,9 – 1452,9	1475,9 – 1500,9
	698 – 716	728 – 746
	777 – 787	746 – 756	-31
	788 – 798	758 – 768	-30
	704 – 726	734 – 746
	815 – 830	860 – 875
	830 – 845	875 – 890
	832 – 862	791 – 821	-41
	1447,9 – 1462,9	1495,9 – 1510,9
	2000 – 2020	2180 – 2200
	1626,5 – 1660,5	1525 – 1559	- 101,5
	1850 – 1915	1930 – 1995
	814 - 849	859 - 894
	807 - 824	852 – 869
	703 - 748	758 – 803
	2305 - 2315	2350 - 2360–
	452.5 – 457,5	462,5 – 467,5

Таблица 2.6

Номер диапазона
Частоты передачи (МГц)	1900 - 1920	2010 - 2025	1850 - 1910	1930 - 1990	1910 - 1930	2570 - 2620	1880 - 1920	2300 - 2400	2496 - 2690	3400 - 3600	3600 - 3800	703 –

Спецификации LTE предлагают 5 сценариев использования технологии агрегации полос. В сценарии 1 (рис. 2.24,а) рабочие полосы F₁ и F₂ взяты из одного диапазона, покрытие сот в полосах практически одинаковое, в обеих полосах может быть обеспечена мобильность абонента.

В сценарии 2 (рис.2.24б) полосы F₁ и F₂ взяты из разных, далеко отстоящих по частоте диапазонов, например, F₁ из диапазона 17, а F₂ из диапазона 7. В этом случае каналы F₂ покрывают меньшую территорию, в зонах повышенного трафика, и мобильность абонента обеспечивается только в полосе F₁. Аналогичная ситуация возникает, когда полосы F₁ и F₂ находятся в одном диапазоне, но в полосе F₂ работают с пониженной мощностью.

а) б)

в)

Рис.2.24. Сценарии применения технологии агрегации полос

В сценарии 3 (рис.2.24в) полосы F₁ и F₂ взяты из одного диапазона, но диаграммы направленности антенн в полосе F₂ смещены так, чтобы улучшить покрытие по границам сот полосы F₁. Как следует из рис. 2.11в, лучшее покрытие и мобильность абонентов обеспечивает полоса F₁. Остальные 2 сценария относятся к неоднородным сетям LTE с использованием вынесенных радиоголовок и релейных станций.

Применяя совместно технологии агрегации полос и MIMO, можно получить сквозные скорости передачи данных порядка 1 Гбит/с. При полосе радиоканала в 20 МГц и использовании модуляции 64-КАМ сквозная скорость в канале достигает 70 Мбит/с. При агрегации 4 полос по 20 МГц, мультиплексируя 4 потока данных, получим сквозную скорость в радиоканале 4×4×70 ≈ 1 Гбит/с

[1] В режиме высокоскоростной передачи данных возможен переход на 16-КАМ.

[2] При высокоскоростной передаче данных возможно формирование каналов вверх с SF=2.

[3] Фактически при передаче используют дискретное быстрое обратное преобразование Фурье, а при приеме дискретное быстрое прямое преобразование Фурье.

[4] ECM – EPS (Evolved Packet System) Connection Management

[5] Подробные сведения о каналах на радиоинтерфейсе приведены в [1, гл.3].