5G高低頻組網(wǎng)到底是什么意思？

目前，全球 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正處于如火如荼的階段。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止 2020 年 8 月，全球已有 92 個(gè) 5G 商用網(wǎng)絡(luò)，覆蓋 38 個(gè)國家和地區(qū)。

這些 5G 網(wǎng)絡(luò)，基本上都采用了 TDD 的制式。

相信大家一定知道，4G LTE 網(wǎng)絡(luò)，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(shí)分雙工。

FDD 頻分雙工，是采用兩個(gè)不同的頻段，分別用于手機(jī)到基站的上行鏈路，以及基站到手機(jī)的下行鏈路。

TDD 時(shí)分雙工，則是上行與下行使用相同的頻段傳輸。通過傳輸時(shí)間節(jié)點(diǎn)的不同，進(jìn)行區(qū)分。

很顯然，相對于 FDD 獨(dú)占“車道”的方式，TDD 要考慮上下行時(shí)隙分配與干擾抑制，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上更為復(fù)雜。

但是，F(xiàn)DD 的頻譜資源利用率并不如 TDD。

移動(dòng)通信業(yè)務(wù)具有上下行數(shù)據(jù)流量不均衡的特點(diǎn)。例如，觀看視頻時(shí)，下行數(shù)據(jù)量很大，但上行很小。如果采用 FDD，資源分配并不靈活，上行所占用的頻段基本空閑。

而 TDD 支持上下行時(shí)隙靈活分配，下行流量大的場景，就下行時(shí)隙多一點(diǎn)，反之亦然。

4G 時(shí)代，全球范圍內(nèi) FDD LTE 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量要多于 TDD LTE。

到了 5G 時(shí)代，情況發(fā)生了變化。

5G 實(shí)現(xiàn)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(gè)對稱大小的大頻寬頻段資源，實(shí)在是太難了。FDD 較低的頻率資源利用率，完全無法忍受。

而且，對于 5G 采用的大規(guī)模天線技術(shù)（Massive MIMO）來說，TDD 擁有更好的信號互易性，更容易設(shè)計(jì)。

于是，綜合種種因素，各大運(yùn)營商在部署自己的 5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，紛紛轉(zhuǎn)投了 TDD 的懷抱。真是應(yīng)驗(yàn)了那句老話：“三十年河?xùn)|，三十年河西”。

什么是高低頻組網(wǎng)

到了這里，故事就結(jié)束了嗎？當(dāng)然沒有。

5G 采用 TDD 高頻，意味著它必須面對一個(gè)比較棘手的問題——網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力不足。

網(wǎng)絡(luò)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(jī)，因?yàn)榛居懈叩陌l(fā)射功率，加上波束賦形等技術(shù)的支持，一般都不會(huì)有什么問題。

上行，手機(jī)到基站，手機(jī)的天線功率很低，“嗓門小”，自然信號傳播的距離就近，限制了手機(jī)和基站的通信距離（即限制了基站的覆蓋范圍）。

現(xiàn)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。

那么，該怎么解決這個(gè)問題呢？

專家們想到了上下行解耦，SUL（Supplementary Uplink，輔助上行）技術(shù)。

這個(gè)技術(shù)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(diǎn)”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(yuǎn)，可以有效幫助 5G 提升覆蓋范圍。

雖然中低頻的帶寬更小，無法滿足 Gbps 的大帶寬業(yè)務(wù)需求，但是對于包括手機(jī)通信在內(nèi)的大部分場景，完全可以應(yīng)付。

再繼續(xù)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(lián)通和電信在這個(gè)頻段分別有 25MHz、20MHz 的頻譜資源。這些資源暫時(shí)被 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)占用，但是屬于頻段重耕的首選。

電信和聯(lián)通 2.1GHz 頻率范圍

我們不可能采取一刀切的方式，直接將這些資源用于 5G NR，否則會(huì)對現(xiàn)在的 4G 網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)造成影響。但是，可以通過動(dòng)態(tài)頻譜共享（DSS）技術(shù)，讓 4G/5G 網(wǎng)絡(luò)共享這段頻譜資源。

這么一來，我們就形成了“中低頻 FDD NR+高頻 TDD NR”的組網(wǎng)方式，可以稱之為“高低頻組網(wǎng)”。 傳統(tǒng)的 SUL 輔助上行，在中近距離使用 3.5GHz 進(jìn)行上下行，當(dāng)距離越來越遠(yuǎn)，3.5GHz 上行“夠不著”的時(shí)候，激活 SUL，由 2.1GHz 替代 3.5GHz，負(fù)責(zé)上行。

傳統(tǒng) SUL 輔助上行

那么，這就意味著，在大部分的時(shí)間里（中近距離下），輔助上行是空閑的。 于是，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(jìn)行配合，輪發(fā)上行數(shù)據(jù)，增強(qiáng)上行能力。

超級上行

這無疑是一個(gè)很實(shí)用的 idea，打破了載波聚合必須頻譜“捆綁”的限制。

此外，華為還獨(dú)創(chuàng)性地推出了 FDD 5G 廣播信道窄波束技術(shù)，以及 TDD 5G 廣播信道智能尋優(yōu)技術(shù)。

FDD 5G 廣播信道窄波束技術(shù)，區(qū)別于傳統(tǒng)的一個(gè)廣播寬波束，而是采用了兩個(gè)廣播窄波束輪詢，可以增加 3dB 的覆蓋，提升 VoNR 業(yè)務(wù)深度和廣度覆蓋。

廣播信道窄波束技術(shù)

TDD 系統(tǒng)廣播信道智能尋優(yōu)，主要是將廣播信道進(jìn)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(jìn)行智能匹配，使用戶體驗(yàn)和頻譜效率達(dá)到最優(yōu)。

廣播信道智能尋優(yōu)技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)制定與終端支持

“中低頻 FDD NR+高頻 TDD NR”的組網(wǎng)方式是否能夠落地，還要看標(biāo)準(zhǔn)是否允許，終端是否支持。

雖然一直以來 TDD NR 都是運(yùn)營商和設(shè)備商的優(yōu)先選項(xiàng)，但 FDD NR 并沒有被標(biāo)準(zhǔn)制定者遺忘。

2020 年 7 月 3 日，3GPP R16 版本標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)。該版本針對 5G 的 2C 和 2B 場景進(jìn)行了全面增強(qiáng)，其中就包括 FDD NR 增強(qiáng)。

目前，NR/DSS FDD 大帶寬的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成，其中就包括 2.1GHz NR FDD 和 700MHz NR FDD。

此外，F(xiàn)DD 大帶寬下行載波聚合（CA）和輔助上行（SUL）目前已經(jīng)立項(xiàng)，處于積極推進(jìn)的狀態(tài)。

終端方面，目前包括華為、高通在內(nèi)的主流芯片均已全面支持 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(shí)現(xiàn)。

高低頻組網(wǎng)的作用

未來，針對城區(qū)和郊縣等不同需求場景，5G 網(wǎng)絡(luò)最為合理部署方式，就是通過 TDD NR 實(shí)現(xiàn)大帶寬，通過 FDD NR 實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充覆蓋和上行增強(qiáng)。

5G FDD NR 除了彌補(bǔ) TDD NR 的上行短板，增強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)覆蓋等作用之外，還有增強(qiáng)城區(qū)深度覆蓋的作用。

城區(qū)宏站采用高低頻結(jié)合，可以提升室外覆蓋率。更強(qiáng)的穿透能力，可以幫助覆蓋室內(nèi)，節(jié)省 5G 室分系統(tǒng)的投資。

甚至說，通過協(xié)同運(yùn)維，可以在夜晚或者負(fù)荷較小的時(shí)間段，在網(wǎng)絡(luò) KPI 保證穩(wěn)定的前提下，通過休眠部分網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能耗節(jié)約目標(biāo)。

總而言之，高低頻組網(wǎng)充分結(jié)合了 TDD 大帶寬和 FDD 遠(yuǎn)覆蓋的優(yōu)勢，是一個(gè)非常“接地氣”的 5G 組網(wǎng)策略。

好啦，以上就是關(guān)于 5G 高低頻組網(wǎng)的內(nèi)容。感謝大家的耐心閱讀！

審核編輯 黃昊宇