什麼是5G高低頻組網
發布時間：2020-10-22 責任編輯：lina
【導讀】目前，全球5G網絡建設正處於如火如荼的階段。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。
目前，全球5G網絡建設正處於如火如荼的階段。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的製式。
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。
FDD頻分雙工，是采用兩個不同的頻段，分別用於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，相對於FDD獨占“車道”的方式，TDD要考慮上下行時隙分配與幹擾抑製，技術實現上更為複雜。
但是，FDD的頻譜資源利用率並不如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，資源分配並不靈活，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。
4G時代，全球範圍內FDD LTE網絡的數量要多於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，對於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。
於是，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”。
▊ 什麼是高低頻組網
到了這裏，故事就結束了嗎？當然沒有。
5G采用TDD高頻，意味著它必須麵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，一般都不會有什麼問題。
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，限製了手機和基站的通信距離（即限製了基站的覆蓋範圍）。
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。
那麼，該怎麼解決這個問題呢？
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！
中低頻穿透衰耗更小，傳播距離更遠，可以有效幫助5G提升覆蓋範圍。
雖然中低頻的帶寬更小，無法滿足Gbps的大帶寬業務需求，但是對於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，但是屬於頻段重耕的首選。
電信和聯通2.1GHz頻率範圍
我們不可能采取一刀切的方式，直接將這些資源用於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。
這麼一來，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。
傳統SUL輔助上行
那麼，這就意味著，在大部分的時間裏（中近距離下），輔助上行是空閑的。
於是，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。
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”的限製。
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，區別於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。
廣播信道窄波束技術
TDD係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。
廣播信道智能尋優技術
▊ 標準製定與終端支持
“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並沒有被標準製定者遺忘。
2020年7月3日，3GPP R16版本標準凍結。該版本針對5G的2C和2B場景進行了全麵增強，其中就包括FDD NR增強。
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，處於積極推進的狀態。
終端方麵，目前包括華為、高通在內的主流芯片均已全麵支持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室分係統的投資。
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。
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。
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