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怎麽用通俗易懂的話闡述 5G 超級上行技術?

2021-06-22知識

排隊的時候人太多了,一個通道隊伍很長,人多。於是在開一條通道進行排隊。

5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均采用TDD模式。 [1]

FDD叫頻分雙工,上行和下行分別在兩個獨立的、對稱的頻率通道上傳送。這就好像是雙向車道,兩個方向的車輛各行其道,互不幹擾;

TDD叫時分雙工,上行和下行在同一頻率通道上傳送,兩者透過時間間隔來分離。這就好像是潮汐車道,需要分時段來控制車輛通行方向。

5G初期,3.5G上下行時槽配比主要針對eMBB場景設計,典型采用7:3或8:2等,即整體資源70%的時間用於下行,30%的時間用於上行,因此下行單使用者速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時槽到來才能發送,因此造成7:3配比下最大時延約4.2ms,平均時延約2.5ms。

隨著5G 2B業務發展,下行體驗不變的情況下大幅提升上行體驗並縮短時延,是對網絡提出的新的需求和挑戰。

上行覆蓋的挑戰

無線網絡覆蓋的短板在上行。基站功率可達200W,基站向手機發送訊號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射訊號時,上行覆蓋距離有限。

這就好比基站發射訊號像用高音大喇叭喊話可以傳幾公裏,手機發射訊號像靠嘴喊只能傳幾百米,雙方通訊的距離就只能以手機發射訊號的距離為準。

而且頻段越高,覆蓋距離越短,3.5G頻段相比4G主力頻段1.8G/2.1G頻段覆蓋少50%。

怎麽辦?

目前業界主要的解決方案有兩種,一種是采用TDD +FDD的載波聚合技術(CA),一種是將FDD低頻的上行頻段做補充的技術(SUL)。其中:

上行CA:在3.5G基礎上增開低頻通道做上行,讓流量同時承載於高頻段+低頻段,提升覆蓋和體驗。但CA技術存在兩大問題:一是兩個頻段上行只能各占一個通道,導致3.5G頻段無法充分發揮雙鍊結大頻寬優勢,同時每個通道功率小於20dbm,導致上行收縮3dB,二是終端產業發展緩慢,目前無TDD+FDD上行載波聚合的終端並無任何實作路標。

SUL:在遠點3.5G上行無覆蓋的地方增開低頻做上行,高頻段上傳輸5G下行,在低頻上傳輸5G上行,從而提升5G上行覆蓋。SUL雖然解決了上行覆蓋問題,但使用者在近中點依然只使用3.5G的上下行頻譜,對於近中點使用者體驗和時延無任何改善。

還有沒有更好辦法?幾天前,中國電信和華為在MWC2019上海展釋出會上聯合提出了一種新的解決方案,叫5G超級上行。

超級上行,光聽名字就讓人感覺很牛掰的樣子,它的背後到底是啥原理?

啥叫超級上行?

提升上行頻寬

縮短網絡時延

5G TDD 3.5G上行頻寬不夠,就用FDD上行頻寬來補充,透過TDD+FDD的方式合力提升上行吞吐率,並縮短時延。

這就相當於加開了一條FDD上行車道,從此上行車輛不用分時段限行,全時段暢通無阻。

與上行CA和SUL不同的是,當3.5G頻段傳送上行數據時,FDD上行不傳送數據。這樣可以充分利用3.5G 100M大頻寬和終端雙鍊結發射的優勢提升上行吞吐率(3.5G 100Mhz+終端雙鍊結發射 VS FDD 20Mhz+終端單鍊結發射),同時確保每個通道最大發射功率達到23dBm,提升3dB覆蓋。

當3.5G傳送下行數據時,FDD傳送上行數據,從而實作了FDD和TDD時槽級的轉換,保證全時槽均有上行數據傳送。

從時域圖上來看,它們就是這樣子的:

從速率上分析,3.5G 64QAM上行峰值約為280Mbps,2.1G 64QAM上行速率約為90Mbps。超級上行開啟後,理論上行峰值速率可達到280+0.7*90=343Mbps,速率提升20%。

從時延上分析,筆者從釋出會上的資訊了解到,由於ACK/NACK反饋更加及時,可以使TDD的時延從最大4.2ms降低到2ms以內,時延降低60%。

增強上行覆蓋

3.5G上行覆蓋受限,當終端遠離基站,離開3.5G上行覆蓋範圍時,超級上行可以使用FDD低頻段,來補齊TDD上行覆蓋短板,從而擴大覆蓋範圍。

超級上行在提升上行速率的同時,也會更及時準確的對下行數據進行反饋,帶來下行速率的提升。

從釋出會現場展示的數據來看,采用超級上行後,手機在覆蓋邊緣的上行速率提升高達4-5倍。

簡單的講,所謂超級上行,就是將TDD和FDD協同、高頻和低頻互補、時域和頻域聚合,充分發揮3.5G大頻寬能力和FDD頻段低、穿透能力強的特點,既提升了上行頻寬,又提升了上行覆蓋,同時縮短網絡時延。它是無線通訊首個時頻結合的技術,是面向2B/2C市場的最優速率/時延解決方案,是無線通訊又一個裏程碑式的創新,具有跨時代的意義。

附:幾種上行增強技術關鍵指標對比

面向5G時代,遠端控制、遠端醫療、智慧安防、智能工廠、影片直播等各種各樣的5G套用都需上行低時延、大頻寬能力來支撐。毫不誇張的講,只有提升網絡上行能力,才能真正實作「5G改變社會「的夢想。

當前超級上行解決方案需要從芯片、終端、基站等端到端能力支持,為此,中國電信在MWC上呼籲全產業鏈的合作夥伴共同參與技術驗證、部署和套用,全力支持超級上行技術落地。

參考

  1. ^ 轉載自網優僱用軍 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1639219216439094598&wfr=spider&for=pc