5G高低频组网,到底是什么意思?

目前 , 全球5G网络建设正处于如火如荼的阶段 。 根据数据统计 , 截止2020年8月 , 全球已有92个5G商用网络 , 覆盖38个国家和地区 。
这些5G网络 , 基本上都采用了TDD的制式 。
相信大家一定知道 , 4G LTE网络 , 就分为 FDD LTE和TDD LTE两种 。
所谓的FDD和TDD , 分别是指频分双工和时分双工 。
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FDD频分双工 , 是采用两个不同的频段 , 分别用于手机到基站的上行链路 , 以及基站到手机的下行链路 。
TDD时分双工 , 则是上行与下行使用相同的频段传输 。 通过传输时间节点的不同 , 进行区分 。
很显然 , 相对于FDD独占“车道”的方式 , TDD要考虑上下行时隙分配与干扰抑制 , 技术实现上更为复杂 。
但是 , FDD的频谱资源利用率并不如TDD 。
移动通信业务具有上下行数据流量不均衡的特点 。 例如 , 观看视频时 , 下行数据量很大 , 但上行很小 。 如果采用FDD , 资源分配并不灵活 , 上行所占用的频段基本空闲 。
而TDD支持上下行时隙灵活分配 , 下行流量大的场景 , 就下行时隙多一点 , 反之亦然 。
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4G时代 , 全球范围内FDD LTE网络的数量要多于TDD LTE 。
到了5G时代 , 情况发生了变化 。
5G实现高速率需要更大的频率带宽 。 在高频段 , 想要再像FDD一样 , 找两个对称大小的大频宽频段资源 , 实在是太难了 。 FDD较低的频率资源利用率 , 完全无法忍受 。
而且 , 对于5G采用的大规模天线技术(Massive MIMO)来说 , TDD拥有更好的信号互易性 , 更容易设计 。
于是 , 综合种种因素 , 各大运营商在部署自己的5G网络时 , 纷纷转投了TDD的怀抱 。 真是应验了那句老话:“三十年河东 , 三十年河西” 。
什么是高低频组网到了这里 , 故事就结束了吗?当然没有 。
5G采用TDD高频 , 意味着它必须面对一个比较棘手的问题——网络覆盖能力不足 。
网络覆盖能力不足 , 主要是上行能力不足带来的 。
下行 , 基站到手机 , 因为基站有更高的发射功率 , 加上波束赋形等技术的支持 , 一般都不会有什么问题 。
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上行 , 手机到基站 , 手机的天线功率很低 , “嗓门小” , 自然信号传播的距离就近 , 限制了手机和基站的通信距离(即限制了基站的覆盖范围) 。
现在5G使用的都是比4G更高的频段 , 例如3.5GHz、4.9GHz频段等 , 穿透损耗更大 , 信号衰减更快 。 采用TDD , 对覆盖能力的影响更加明显 。
那么 , 该怎么解决这个问题呢?
专家们想到了上下行解耦 , SUL(Supplementary Uplink , 辅助上行)技术 。
这个技术的思路非常简单 , 不是高频上行不足吗?那我们就从中低频“借点”频段资源 , 作为上行通道呗!
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中低频穿透衰耗更小 , 传播距离更远 , 可以有效帮助5G提升覆盖范围 。
虽然中低频的带宽更小 , 无法满足Gbps的大带宽业务需求 , 但是对于包括手机通信在内的大部分场景 , 完全可以应付 。
再继续往下想 , 哪些中低频频段资源是适合“借用”的呢?
以2.1GHz为例 , 目前联通和电信在这个频段分别有25MHz、20MHz的频谱资源 。 这些资源暂时被4G LTE网络占用 , 但是属于频段重耕的首选 。
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电信和联通2.1GHz频率范围
我们不可能采取一刀切的方式 , 直接将这些资源用于5G NR , 否则会对现在的4G网络用户体验造成影响 。 但是 , 可以通过动态频谱共享(DSS)技术 , 让4G/5G网络共享这段频谱资源 。
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这么一来 , 我们就形成了“中低频FDD NR+高频TDD NR”的组网方式 , 可以称之为“高低频组网” 。
传统的SUL辅助上行 , 在中近距离使用3.5GHz进行上下行 , 当距离越来越远 , 3.5GHz上行“够不着”的时候 , 激活SUL , 由2.1GHz替代3.5GHz , 负责上行 。
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传统SUL辅助上行
那么 , 这就意味着 , 在大部分的时间里(中近距离下) , 辅助上行是空闲的 。