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5G的手機信號,真是讓人操碎了心

2021 年 3 月 12 日 Lynda时尚日记

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

爲了在達到5G的高速率的同時也能兼顧上行覆蓋,各路專家們是傷透了腦筋。最終也確實提出了一些切實可行的方案。

一、EN-DC雙連接

在5G初期,優先在熱點部署,必然是點狀覆蓋的。爲了保證用戶體驗的連續性,最容易想到的方法就是借用4G完善的覆蓋,手機同時連接4G和5G兩條腿走路。5G這條腿一旦沒信號了,因爲4G那條腿還在,業務也能正常進行。

這就是5G的非獨立組網(NSA)模式,最常用的是選項3x(Option3x),4G負責控制面,5G作爲容量的補充。這種方式也叫EN-DC(EnodeB NR Dual Connectify)雙連接。

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一旦手機移動出了5G的覆蓋範圍(遠點),手機就只能斷開5G,只用4G了。雖然不再能享受到5G,但4G的容量和覆蓋也還是可以保證的。

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FDD模式的曆史悠久,一般頻段較低,帶寬較窄,700M,800M,900M,1800M,2100M等主流頻段都是FDD的;而TDD的頻段相對較高一些,但是帶寬大,比如2.3GHz,2.6GHz,3.5GHz,4.9GHz等等。

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

三、從輔助上行到超級上行

所謂輔助上行,就是拿出一段低頻和主力的中頻(比如3.5GHz)小區綁定,低頻只做上行,不能獨立工作,只能作爲上行的補充存在。

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

從上圖可以看出,在小區近中點,5G的上下行還是使用3.5GHz,畢竟帶寬大速率高;到了遠點,3.5GHz不堪使用的時候,才會激活輔助上行,把上行任務從3.5GHz交接到2.1GHz。

這個方案有沒有改進的余地呢?

在TDD頻段,上下行是在不同的時間發送信息的。由于下載需求遠大于上傳,因此TDD上下行時間的分配是偏向下行的,主流的上下行時隙配比爲3:7。

也就是說,在70%的時間裏,上行就這麽空著不發送任何數據。可是我們有用于上行增強的輔助上行啊,在小區近中點有這樣的資源不用,白白浪費多可惜。

于是,電信和華爲對輔助上行的這個缺點進行了修正:在近中點把輔助上行也用起來,在主載波TDD的間隙上傳數據! 這就是“超級上行”解決方案。

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

這樣一來,TDD主載波和SUL輔助上行進行輪發,在近中點所有的時間都可以進行上行發送,不但上行速率得以提升,由于還降低了下行數據反饋的時延,間接提升了下行速率!

四、從載波聚合到時頻雙聚合

所謂載波聚合,就是把兩個完全獨立的載波捆綁在一起共同爲一部手機服務。上行和下行的聚合需要同步進行。

因此,如果一個中頻TDD載波和一個低頻FDD載波聚合的話,就可以天然支持上行覆蓋的增強。

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

上行在基站近中點,手機可以使用兩個頻段的載波共享23dBm的功率同時發送數據,在遠點,自然有FDD的上行來保底。

這個方案在遠點沒有問題,但在近中點,TDD和FDD各占用手機的一路天線並行發送數據是不經濟的。

因爲TDD載波有100MHz的大帶寬,而FDD載波通常也就跟4G一樣只有20MHz,容量誰大誰小一目了然,還是讓TDD在自己的上行時隙盡量雙發來得劃算。

並且,由于TDD下行信道估計依賴于上行的SRS輪發,如果單天線發射就沒法輪發,也會對下行的波束賦形性能産生影響。

爲了解決這兩個問題,電信聯合中興在載波聚合的框架下提出了“時頻雙聚合”方案,上行不但支持TDD和FDD並發,還支持了和超級上行類似的雙載波輪發,保證了近中點的容量。

依然以TDD 3.5GHz加FDD 2.1GHz爲例,無論是在基站的近中點還是遠點,下行依然可以通過雙載波聚合來進行容量增強。

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

2. 下行TDD+FDD載波聚合,上行雙天線TDD並發,爲小區近中點有交調或者諧波幹擾的用戶提供最佳性能;

5G的手機信號,真是讓人操碎了心

五、各種方案的優劣勢對比

對于NSA組網下EN-DC的上行覆蓋主要取決于4G,現階段4G已完成連續覆蓋,在此就不進行贅述了。

下面著重進行超級上行和時頻雙聚合的優劣勢對比。

1、覆蓋:這兩個方案性能類似,均取決于低頻載波的上行覆蓋能力。

2、容量:兩者都可增強近中點的上行容量,性能類似;但超級上行只增強上行,對下行沒有任何容量增強,時頻雙聚合可同時增強上行和下行。

3、時延:兩個方案均可以讓上行數據幾時發送,下行數據及時確認,上行和下行時延均得以降低。

4、頻譜:輔助上行/超級上行需要一段專用的頻譜,而低頻段一般都被2/3/4G占據,完全重耕比較困難;載波聚合/時頻雙聚合的低頻段5G可以使用DSS(動態頻譜共享)技術跟4G共享,頻譜相對容易獲取。

5、複雜度:輔助上行/超級上行爲小區內上行增強技術,實現簡單,無額外信令開銷;載波聚合/時頻雙聚合是小區間協調技術,涉及到輔載波的測量,增刪,切換等操作,靈活但是複雜度高,增加了額外信令開銷。

6、標准化:R15協議已支持輔助上行和下行載波聚合,對于超級上行以及時頻雙聚合所需的上行時分載波聚合仍在標准化討論中,在R16版本凍結。

7、芯片:華爲海思芯片必然是要支持輔助上行/超級上行的,高通芯片明確支持載波聚合,後續是否能完全支持時頻雙聚合的所有功能還有待多方推動。

總體而言這兩個流派的上行增強技術各有千秋,具體誰能勝出就看後面雙方對于標准,芯片和終端的産業鏈推動了。

好了,本期的介紹就到這裏,希望對大家有所幫助。

非常感謝能堅持看到最後。

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