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什么是5G高低頻組網(wǎng)

發(fā)布時(shí)間:2020-10-22 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】目前,全球5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正處于如火如荼的階段。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截止2020年8月,全球已有92個(gè)5G商用網(wǎng)絡(luò),覆蓋38個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
  
目前,全球5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正處于如火如荼的階段。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截止2020年8月,全球已有92個(gè)5G商用網(wǎng)絡(luò),覆蓋38個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

這些5G網(wǎng)絡(luò),基本上都采用了TDD的制式。

相信大家一定知道,4G LTE網(wǎng)絡(luò),就分為 FDD LTE和TDD LTE兩種。

所謂的FDD和TDD,分別是指頻分雙工和時(shí)分雙工。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

FDD頻分雙工,是采用兩個(gè)不同的頻段,分別用于手機(jī)到基站的上行鏈路,以及基站到手機(jī)的下行鏈路。

TDD時(shí)分雙工,則是上行與下行使用相同的頻段傳輸。通過(guò)傳輸時(shí)間節(jié)點(diǎn)的不同,進(jìn)行區(qū)分。

很顯然,相對(duì)于FDD獨(dú)占“車(chē)道”的方式,TDD要考慮上下行時(shí)隙分配與干擾抑制,技術(shù)實(shí)現(xiàn)上更為復(fù)雜。

但是,F(xiàn)DD的頻譜資源利用率并不如TDD。

移動(dòng)通信業(yè)務(wù)具有上下行數(shù)據(jù)流量不均衡的特點(diǎn)。例如,觀(guān)看視頻時(shí),下行數(shù)據(jù)量很大,但上行很小。如果采用FDD,資源分配并不靈活,上行所占用的頻段基本空閑。

而TDD支持上下行時(shí)隙靈活分配,下行流量大的場(chǎng)景,就下行時(shí)隙多一點(diǎn),反之亦然。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

4G時(shí)代,全球范圍內(nèi)FDD LTE網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量要多于TDD LTE。

到了5G時(shí)代,情況發(fā)生了變化。

5G實(shí)現(xiàn)高速率需要更大的頻率帶寬。在高頻段,想要再像FDD一樣,找兩個(gè)對(duì)稱(chēng)大小的大頻寬頻段資源,實(shí)在是太難了。FDD較低的頻率資源利用率,完全無(wú)法忍受。

而且,對(duì)于5G采用的大規(guī)模天線(xiàn)技術(shù)(Massive MIMO)來(lái)說(shuō),TDD擁有更好的信號(hào)互易性,更容易設(shè)計(jì)。

于是,綜合種種因素,各大運(yùn)營(yíng)商在部署自己的5G網(wǎng)絡(luò)時(shí),紛紛轉(zhuǎn)投了TDD的懷抱。真是應(yīng)驗(yàn)了那句老話(huà):“三十年河?xùn)|,三十年河西”。

▊ 什么是高低頻組網(wǎng)

到了這里,故事就結(jié)束了嗎?當(dāng)然沒(méi)有。

5G采用TDD高頻,意味著它必須面對(duì)一個(gè)比較棘手的問(wèn)題——網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力不足。

網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力不足,主要是上行能力不足帶來(lái)的。

下行,基站到手機(jī),因?yàn)榛居懈叩陌l(fā)射功率,加上波束賦形等技術(shù)的支持,一般都不會(huì)有什么問(wèn)題。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

上行,手機(jī)到基站,手機(jī)的天線(xiàn)功率很低,“嗓門(mén)小”,自然信號(hào)傳播的距離就近,限制了手機(jī)和基站的通信距離(即限制了基站的覆蓋范圍)。

現(xiàn)在5G使用的都是比4G更高的頻段,例如3.5GHz、4.9GHz頻段等,穿透損耗更大,信號(hào)衰減更快。采用TDD,對(duì)覆蓋能力的影響更加明顯。

那么,該怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢?

專(zhuān)家們想到了上下行解耦,SUL(Supplementary Uplink,輔助上行)技術(shù)。

這個(gè)技術(shù)的思路非常簡(jiǎn)單,不是高頻上行不足嗎?那我們就從中低頻“借點(diǎn)”頻段資源,作為上行通道唄!

什么是5G高低頻組網(wǎng)

中低頻穿透衰耗更小,傳播距離更遠(yuǎn),可以有效幫助5G提升覆蓋范圍。

雖然中低頻的帶寬更小,無(wú)法滿(mǎn)足Gbps的大帶寬業(yè)務(wù)需求,但是對(duì)于包括手機(jī)通信在內(nèi)的大部分場(chǎng)景,完全可以應(yīng)付。

再繼續(xù)往下想,哪些中低頻頻段資源是適合“借用”的呢?

以2.1GHz為例,目前聯(lián)通和電信在這個(gè)頻段分別有25MHz、20MHz的頻譜資源。這些資源暫時(shí)被4G LTE網(wǎng)絡(luò)占用,但是屬于頻段重耕的首選。

 什么是5G高低頻組網(wǎng)

電信和聯(lián)通2.1GHz頻率范圍

我們不可能采取一刀切的方式,直接將這些資源用于5G NR,否則會(huì)對(duì)現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)體驗(yàn)造成影響。但是,可以通過(guò)動(dòng)態(tài)頻譜共享(DSS)技術(shù),讓4G/5G網(wǎng)絡(luò)共享這段頻譜資源。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

這么一來(lái),我們就形成了“中低頻FDD NR+高頻TDD NR”的組網(wǎng)方式,可以稱(chēng)之為“高低頻組網(wǎng)”。

傳統(tǒng)的SUL輔助上行,在中近距離使用3.5GHz進(jìn)行上下行,當(dāng)距離越來(lái)越遠(yuǎn),3.5GHz上行“夠不著”的時(shí)候,激活SUL,由2.1GHz替代3.5GHz,負(fù)責(zé)上行。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

傳統(tǒng)SUL輔助上行

那么,這就意味著,在大部分的時(shí)間里(中近距離下),輔助上行是空閑的。

于是,華為就提出了“超級(jí)上行”。也就是說(shuō),在中近距離下,也使用輔助上行資源,與TDD主載波進(jìn)行配合,輪發(fā)上行數(shù)據(jù),增強(qiáng)上行能力。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

超級(jí)上行

這無(wú)疑是一個(gè)很實(shí)用的idea,打破了載波聚合必須頻譜“捆綁”的限制。

此外,華為還獨(dú)創(chuàng)性地推出了FDD 5G廣播信道窄波束技術(shù),以及TDD 5G廣播信道智能尋優(yōu)技術(shù)。

FDD 5G廣播信道窄波束技術(shù),區(qū)別于傳統(tǒng)的一個(gè)廣播寬波束,而是采用了兩個(gè)廣播窄波束輪詢(xún),可以增加3dB的覆蓋,提升VoNR業(yè)務(wù)深度和廣度覆蓋。

 什么是5G高低頻組網(wǎng)

廣播信道窄波束技術(shù)

TDD系統(tǒng)廣播信道智能尋優(yōu),主要是將廣播信道進(jìn)行波束賦形,輪詢(xún)掃描,通過(guò)AI智能識(shí)別覆蓋場(chǎng)景和用戶(hù)分布情況,提供多種波束組合進(jìn)行智能匹配,使用戶(hù)體驗(yàn)和頻譜效率達(dá)到最優(yōu)。 

 什么是5G高低頻組網(wǎng)

廣播信道智能尋優(yōu)技術(shù)

▊ 標(biāo)準(zhǔn)制定與終端支持

“中低頻FDD NR+高頻TDD NR”的組網(wǎng)方式是否能夠落地,還要看標(biāo)準(zhǔn)是否允許,終端是否支持。

雖然一直以來(lái)TDD NR都是運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商的優(yōu)先選項(xiàng),但FDD NR并沒(méi)有被標(biāo)準(zhǔn)制定者遺忘。

2020年7月3日,3GPP R16版本標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)。該版本針對(duì)5G的2C和2B場(chǎng)景進(jìn)行了全面增強(qiáng),其中就包括FDD NR增強(qiáng)。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

目前,NR/DSS FDD大帶寬的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成,其中就包括2.1GHz NR FDD和700MHz NR FDD。

此外,F(xiàn)DD大帶寬下行載波聚合(CA)和輔助上行(SUL)目前已經(jīng)立項(xiàng),處于積極推進(jìn)的狀態(tài)。

終端方面,目前包括華為、高通在內(nèi)的主流芯片均已全面支持3.5G/2.6G/2.1G/1.8G NR,部分支持700MHz NR。到2021年,5G芯片對(duì)大帶寬FDD NR和大帶寬SUL的支持也將實(shí)現(xiàn)。

▊ 高低頻組網(wǎng)的作用

未來(lái),針對(duì)城區(qū)和郊縣等不同需求場(chǎng)景,5G網(wǎng)絡(luò)最為合理部署方式,就是通過(guò)TDD NR實(shí)現(xiàn)大帶寬,通過(guò)FDD NR實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充覆蓋和上行增強(qiáng)。

5G FDD NR除了彌補(bǔ)TDD NR的上行短板,增強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)覆蓋等作用之外,還有增強(qiáng)城區(qū)深度覆蓋的作用。

城區(qū)宏站采用高低頻結(jié)合,可以提升室外覆蓋率。更強(qiáng)的穿透能力,可以幫助覆蓋室內(nèi),節(jié)省5G室分系統(tǒng)的投資。

甚至說(shuō),通過(guò)協(xié)同運(yùn)維,可以在夜晚或者負(fù)荷較小的時(shí)間段,在網(wǎng)絡(luò)KPI保證穩(wěn)定的前提下,通過(guò)休眠部分網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)能耗節(jié)約目標(biāo)。

什么是5G高低頻組網(wǎng)

總而言之,高低頻組網(wǎng)充分結(jié)合了TDD大帶寬和FDD遠(yuǎn)覆蓋的優(yōu)勢(shì),是一個(gè)非常“接地氣”的5G組網(wǎng)策略。
 
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