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科普知識
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電阻加熱器

5G高低頻組網,到底是什么意思?

發布日期:2022-10-18 點擊率:36

本文來自 鮮棗課堂
 
目前,全球5G網絡建設正處于如火如荼的階段。根據數據統計,截止2020年8月,全球已有92個5G商用網絡,覆蓋38個國家和地區。
 
這些5G網絡,基本上都采用了TDD的制式。
 
相信大家一定知道,4G LTE網絡,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分雙工。
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FDD頻分雙工,是采用兩個不同的頻段,分別用于手機到基站的上行鏈路,以及基站到手機的下行鏈路。
 
TDD時分雙工,則是上行與下行使用相同的頻段傳輸。通過傳輸時間節點的不同,進行區分。
 
很顯然,相對于FDD獨占“車道”的方式,TDD要考慮上下行時隙分配與干擾抑制,技術實現上更為復雜。
 
但是,FDD的頻譜資源利用率并不如TDD。
 
移動通信業務具有上下行數據流量不均衡的特點。例如,觀看視頻時,下行數據量很大,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支持上下行時隙靈活分配,下行流量大的場景,就下行時隙多一點,反之亦然。
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4G時代,全球范圍內FDD LTE網絡的數量要多于TDD LTE。
 
到了5G時代,情況發生了變化。
 
5G實現高速率需要更大的頻率帶寬。在高頻段,想要再像FDD一樣,找兩個對稱大小的大頻寬頻段資源,實在是太難了。FDD較低的頻率資源利用率,完全無法忍受。
 
而且,對于5G采用的大規模天線技術(Massive MIMO)來說,TDD擁有更好的信號互易性,更容易設計。
 
于是,綜合種種因素,各大運營商在部署自己的5G網絡時,紛紛轉投了TDD的懷抱。真是應驗了那句老話:“三十年河東,三十年河西”。
 
▊ 什么是高低頻組網
 
到了這里,故事就結束了嗎?當然沒有。
 
5G采用TDD高頻,意味著它必須面對一個比較棘手的問題——網絡覆蓋能力不足。
 
網絡覆蓋能力不足,主要是上行能力不足帶來的。
 
下行,基站到手機,因為基站有更高的發射功率,加上波束賦形等技術的支持,一般都不會有什么問題。
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上行,手機到基站,手機的天線功率很低,“嗓門小”,自然信號傳播的距離就近,限制了手機和基站的通信距離(即限制了基站的覆蓋范圍)。
 
現在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,信號衰減更快。采用TDD,對覆蓋能力的影響更加明顯。
 
那么,該怎么解決這個問題呢?
 
專家們想到了上下行解耦,SUL(Supplementary Uplink,輔助上行)技術。
 
這個技術的思路非常簡單,不是高頻上行不足嗎?那我們就從中低頻“借點”頻段資源,作為上行通道唄!
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中低頻穿透衰耗更小,傳播距離更遠,可以有效幫助5G提升覆蓋范圍。
 
雖然中低頻的帶寬更小,無法滿足Gbps的大帶寬業務需求,但是對于包括手機通信在內的大部分場景,完全可以應付。
 
再繼續往下想,哪些中低頻頻段資源是適合“借用”的呢?
 
以2.1GHz為例,目前聯通和電信在這個頻段分別有25MHz、20MHz的頻譜資源。這些資源暫時被4G LTE網絡占用,但是屬于頻段重耕的首選。
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電信和聯通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,否則會對現在的4G網絡用戶體驗造成影響。但是,可以通過動態頻譜共享(DSS)技術,讓4G/5G網絡共享這段頻譜資源。
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這么一來,我們就形成了“中低頻FDD NR+高頻TDD NR”的組網方式,可以稱之為“高低頻組網”。
 
傳統的SUL輔助上行,在中近距離使用3.5GHz進行上下行,當距離越來越遠,3.5GHz上行“夠不著”的時候,激活SUL,由2.1GHz替代3.5GHz,負責上行。
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傳統SUL輔助上行
 
那么,這就意味著,在大部分的時間里(中近距離下),輔助上行是空閑的。
 
于是,華為就提出了“超級上行”。也就是說,在中近距離下,也使用輔助上行資源,與TDD主載波進行配合,輪發上行數據,增強上行能力。
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超級上行
 
這無疑是一個很實用的idea,打破了載波聚合必須頻譜“捆綁”的限制。
 
此外,華為還獨創性地推出了FDD 5G廣播信道窄波束技術,以及TDD 5G廣播信道智能尋優技術。
 
FDD 5G廣播信道窄波束技術,區別于傳統的一個廣播寬波束,而是采用了兩個廣播窄波束輪詢,可以增加3dB的覆蓋,提升VoNR業務深度和廣度覆蓋。
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廣播信道窄波束技術
 
TDD系統廣播信道智能尋優,主要是將廣播信道進行波束賦形,輪詢掃描,通過AI智能識別覆蓋場景和用戶分布情況,提供多種波束組合進行智能匹配,使用戶體驗和頻譜效率達到最優。
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廣播信道智能尋優技術
 
▊ 標準制定與終端支持
 
“中低頻FDD NR+高頻TDD NR”的組網方式是否能夠落地,還要看標準是否允許,終端是否支持。
 
雖然一直以來TDD NR都是運營商和設備商的優先選項,但FDD NR并沒有被標準制定者遺忘。
 
2020年7月3日,3GPP R16版本標準凍結。該版本針對5G的2C和2B場景進行了全面增強,其中就包括FDD NR增強。
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目前,NR/DSS FDD大帶寬的標準化工作已經完成,其中就包括2.1GHz NR FDD和700MHz NR FDD。
 
此外,FDD大帶寬下行載波聚合(CA)和輔助上行(SUL)目前已經立項,處于積極推進的狀態。
 
終端方面,目前包括華為、高通在內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芯片對大帶寬FDD NR和大帶寬SUL的支持也將實現。
 
▊ 高低頻組網的作用
 
未來,針對城區和郊縣等不同需求場景,5G網絡最為合理部署方式,就是通過TDD NR實現大帶寬,通過FDD NR實現補充覆蓋和上行增強。
 
5G FDD NR除了彌補TDD NR的上行短板,增強農村地區覆蓋等作用之外,還有增強城區深度覆蓋的作用。
 
城區宏站采用高低頻結合,可以提升室外覆蓋率。更強的穿透能力,可以幫助覆蓋室內,節省5G室分系統的投資。
 
甚至說,通過協同運維,可以在夜晚或者負荷較小的時間段,在網絡KPI保證穩定的前提下,通過休眠部分網絡,實現能耗節約目標。
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總而言之,高低頻組網充分結合了TDD大帶寬和FDD遠覆蓋的優勢,是一個非常“接地氣”的5G組網策略。
 
好啦,以上就是關于5G高低頻組網的內容。感謝大家的耐心閱讀!

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