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近日广州移动联合Qualcomm Technologies和中兴通讯宣布，三方共同合作，联手开展“4G LTEAdvanced Cat.9三载波聚合”技术试验。这种技术大幅提高4G网络的下行速度，理论下行峰值速率将可以达到330Mbps，大幅超过普通4G下行速率（普通4G为100Mbps）。那么什么是LTEAdvanced Cat.9三载波聚合技术？它为什么可以提高4G网络的下行峰值？

知识扫盲 认识三载波聚合技术

载波是一个特定频率的无线电波，它是现在无线通信使用的信息载体，比如现在4G就使用1.4MHz、5MHz、15MHz和20MHz等频段的载波。载波聚合简单的说就是将多个不同频率（或者相同）的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果，而三载波聚合就是把三个载波（可以是相同也可以为不同）聚合在一起。

如果我们把载波比喻成高速公路车道，载波聚合就像是高速公路的扩容，比如把原来四车道更改成八车道，显然现在车道更多，这样可以容纳更多车辆同时通行，提高了高速公路的通行效率。比如这次广州移动测试的4G LTEAdvanced Cat.9三载波聚合就是通过聚合2575MHz～2635MHz频段带宽为60MHz的三个载波（每载波20MHz），现场LTE网络的实际峰值速率达到290Mbps以上，已经非常接近330Mbps的理论极限，三路载波聚合大大提高4G网络的下载速率（图1）。

Mbps即Milionbit pro second（百万位每秒），1Mbps=1000Kbps=1000/8KBps=125KB ps，即1M的带宽下载的速度理论最高值是125KB/s。这里的Mbps即我们常说的100M、50M宽带的单位，现在三载波聚合最高下载速度可以达到450Mbps，即最快下载速度可以达到54.93MB/S（即1S可完成50MB大小文件的下载），也就是说现在3GB大小的Windows 7安装文件，大约1分钟即可完成下载了。

为什么更快 三载波聚合背后的技术

那么为什么将多个频率的载波聚合在一起就可以提高4G网络的下载速率？其实这从香农定理就可以推导得到。香农定理的公式是：C=B ×log2(1+S/N)，其中的C是信道支持的最大速度或者叫信道容量，这里我们也可以把C理解为下载速率；B是信道的带宽，在4G网络中就是载波的带宽，S/N是信噪比。

显然根据公式的定义，如果要提高下载速率，一是提高S/N的值，现在4G网络采用高效的编码方式和高阶的调制方式进行优化，基本上已经将S / N优化到最高值，另一个方法则是对信道的带宽进行提升。实际上无线网络从最初的拨号上网一直到现在的4 G，网络提速的方法也主要是通过提高信道的带宽实现。如通常音频电话连接支持的频率范围为300Hz到3300Hz，即公式中的B=3300Hz－300Hz=3000Hz，而一般链路典型的信噪比是30dB，即S/ N=1000，因此我们可以求出电话拨号的理论下载速率是C=3000×log2(1+ 1000) ≈30Kbps，这就是28.8Kbps调制解调器下行的理论上的最大值。

移动网络技术在不断进步，与之对应的信道带宽也在不断提高。如2 G的G S M每个频点的带宽200kH z，3 G每个用户的可用带宽是5MHz，而现在4G-LTE的可用带宽是20MHz。信道的带宽（即B值）从GSM的20 0kHz提升到现在4GLT E的20MHz，网速也相应的从9.6Kpbs提高到10 0Mbps（理论最高值），其中的幕后功臣就主要是信道带宽的提高（图2）。

不过随着高清电影、视频通话等高带宽需求的普及，用户对移动带宽的要求越来越高，因此运营商就通过载波聚合技术来提高信道的带宽，通过叠加多条的载波来提高香农定理中的B值，从而实现下载速率的提升（即提高C值）。目前载波聚合可以实现频段内连续载波聚合、频段内非连续载波聚合和跨频段非连续载波聚合等多种聚合。比如“20MHz+20MHz+15MHz”三载波聚合，可以将下载速度提高到410 Mbps，而理论上还可以做到“20MHz+20MHz+20MHz”载波聚合，峰值速度更是可以达到惊人的450 Mbps，这个速度已经远远超过我们日常使用的100M有线宽带的速度了（图3）。