C114通信網  |  通信人家園

技術
2020/6/10 11:21

5G時頻雙聚合,應對3.5GHz網絡部署挑戰

C114通信網  

3.5GHz頻譜分析與挑戰

頻譜是移動通信領域的核心資源。5G頻譜分散在多個頻段,不同頻段各有優劣。全球第一波商用5G網絡主要使用了更高的3.5GHz(3.3~3.8GHz,band n78)和毫米波頻段,以及2.6GHz(2.496~2.69GHz,band n41)頻段。3.5GHz頻段采用TDD模式,與當前4G網絡普遍使用的1.8GHz(band 3)等FDD頻段相比,3.5GHz不僅穿透損耗較高,而且上行可用時隙占比也較少,在滿足5G業務需求方面,存在上行帶寬、上行覆蓋、傳輸時延三大挑戰。

上行帶寬

TDD模式上行和下行使用相同的頻率,采用時分雙工方式傳輸。中國3.5GHz頻段的上下行占比配置為3:7,即30%時隙用于上行,70%時隙用于下行。以100MHz帶寬為例,上行方向實際可用折算下來也只有30MHz帶寬,僅為4G單載波的1.5倍。

上行覆蓋

頻率越高,空間傳播損耗越大,覆蓋距離越短。上行采用3.5GHz相比2.1GHz頻段路徑損耗多5dB。此外,頻率越高,穿透損耗也越大,導致覆蓋距離縮短。

傳輸時延

由于TDD模式上行和下行時分傳輸,終端在接收下行數據時不能發上行數據,這導致上行傳輸過程中額外增加了等待時延。對于上行占比30%的3.5GHz頻段,會額外等待0~2ms,平均等待0.8ms。同理,在下行方向,額外等待0~1ms,平均等待0.2ms。

時頻雙聚合,提升5G網絡容量和覆蓋性能

結合頻譜特性及行業現狀,如何利用2.1GHz和700MHz等低頻段提升5G上行性能成為業界關注熱點。中興通訊提出5G時頻雙聚合方案,幫助運營商有效提升5G網絡性能。

該技術以載波聚合為基礎,利用FDD和TDD各自優勢形成互補,從而提升5G上下行性能。FDD頻段頻率較低,覆蓋能力強,頻分雙工方式傳輸時無額外等待時延,但帶寬通常較;TDD頻段帶寬大,而且上下行均成熟應用MIMO技術,但覆蓋和時延方面比FDD弱。而在運用5G時頻雙聚合技術后,如圖1所示,終端在小區中心(近點)可以利用FDD+TDD頻譜同時進行上下行傳輸,獲得大帶寬和低時延能力;終端在小區邊緣(遠點)則把上行切換到FDD提升覆蓋,下行保持FDD+TDD聚合,業務體驗速率得到提升。

圖1  5G時頻雙聚合終端上下行傳輸示意

5G時頻雙聚合技術把FDD和TDD頻譜在時域和頻域巧妙地協同起來,在充分利用成熟技術和不對終端增加額外成本的基礎上,引入創新性的載波間協同與調度技術,化解3.5GHz單頻組網面臨的三大挑戰,實現容量、覆蓋和時延三方面性能的提升。

1)提升5G容量

3.5GHz網絡引入5G時頻雙聚合技術后,借助2.1GHz頻段,終端上行帶寬可以提升23%,下行帶寬可以提升28%。如果運營商在2.1GHz頻段未來能夠使用50MHz帶寬,則上下行提升空間進一步擴大到58%和71%,容量提升顯著。

5G終端上行發射通道數普遍為最大2發,在TDD頻段可以使用上行2x2 MIMO傳輸,等效帶寬翻倍。但如果終端使用傳統上行載波聚合技術連接FDD+TDD雙載波,則其中FDD和TDD各只能使用1發,TDD上行無法使用2x2 MIMO傳輸,聚合后的上行容量可能反而不如不激活載波聚合,得不償失。針對這個問題,5G時頻雙聚合技術上行采用輪發方式,確保FDD+TDD載波聚合時其中TDD載波上行的2x2 MIMO能力。具體來說,就是在TDD上行時隙終端雙發全部用于TDD 2x2 MIMO傳輸,而在TDD下行時隙則立即切換到使用FDD進行上行傳輸,這種快速切換機制使得上行方向不但可用時隙提升到接近100%,而且不犧牲TDD 2x2 MIMO能力。

圖2  5G時頻雙聚合時終端的上下行時隙關系以及上行輪發機制

2)提升5G覆蓋

利用3.5GHz頻段部署5G,覆蓋瓶頸會先出現在上行方向,即便此時網絡的下行覆蓋還可以。這種上下行“不對稱”制約了3.5GHz“覆蓋”范圍,降低了網絡利用率。通過5G時頻雙聚合技術,終端能夠同時連接FDD和TDD兩個載波,在小區邊緣時繼續享受TDD載波下行大帶寬,而上行傳輸則可以切換到覆蓋更好的FDD載波上,不再因為上行受限脫離5G網絡服務。

雙載波優勢互補比單TDD載波服務范圍更大,比單FDD載波下行速率也更高。同樣以2.1GHz和3.5GHz雙載波為例,終端到達3.5GHz上行覆蓋邊緣時可切換到2.1GHz,上行傳輸時隙比單3.5GHz增加2.3倍,而下行可用帶寬比單2.1GHz多2.5倍。協同后產生了1加1大于2的收益。

3)降低5G時延

5G時頻雙聚合時終端可利用FDD和TDD兩個載波選擇性收發,任何時刻都有可用的發送時隙,無需額外等待,降低傳輸時延。以上行為例,3.5GHz TDD單載波的上行平均傳輸時延約為2.2ms,采用時頻雙聚合技術后可降低到1.5ms,降幅達31%。

4)組網靈活、部署容易

時頻雙聚合技術可應用于扇區間和站間,組網上具有很大的靈活性。運營商無需強制要求FDD和TDD共站建設。網絡側的每一個FDD載波都可以與多個TDD載波同時進行時頻雙聚合,反過來一個TDD載波也可以與多個FDD載波同時進行時頻雙聚合,每一個聚合組合都是為特定終端動態建立的。

針對一些運營商FDD和TDD不共站部署,或者扇區覆蓋不完全重疊的場景,中興通訊提出靈活調度技術來放松要求,以便運營商更易應用時頻雙聚合,這些技術包括采用靜態碼本和Two PUCCH group等。

2019年11月,中興通訊完成了業界首個基于2.1GHz和3.5GHz頻段的5G時頻雙聚合方案驗證。驗證結果表明,在信道良好的環境下,單用戶上行速率相對3.5GHz單載波提升最大可達40%。5G時頻雙聚合技術正在3GPP標準化過程中,有望R16完成。

給作者點贊
0 VS 0
寫得不太好

免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與C114通信網無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。

熱門文章
    最新視頻
    為您推薦

      C114簡介 | 聯系我們 | 網站地圖 | 手機版

      Copyright©1999-2020 c114 All Rights Reserved | 滬ICP備12002291號

      C114 通信網 版權所有 舉報電話:021-54451141

      开心棋牌手机游戏安卓版 陕西百宝福彩快乐十分 全球股票指数 上海时时乐形态走势图 幸运赛车投注 江西快3电视走势图 上证指数年线是多少点上证指数5年走势图 好彩1历史开奖结果福彩网 a股指数 上证指数 广西快三开奖结果历史 福彩排列5计划软件