传送门：LTE合集
5G系列，以ZTE中兴通讯的技术白皮书开篇。这篇白皮书干活不少，分享给大家。
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概述
5G 具有更大的传输容量、更高的可靠性、更低的时延，不但可以满足 ToC 持续增长的大带宽移动互联网需求，还能够与垂直行业的多种业务融合，满足工业制造、交通、能源、医疗等 ToB 行业应用需求，因此 5G 作为新一代数字化基础设施，正在成为经济社会发展的新动能。同时随着移动互联网、物联网、云存储、智能监控等业务的多元化发展，海量数据的上传要求也快速增长，包括超高清视频通信、大数据采集、智能监控、AR/VR 视频直播等都对 5G 的性能，特别是上行容量、上行覆盖等提出了高要求。目前主流的 5G 商用部署频段主要为 3.5GHz/2.6GHz 等 TDD-NR 频段，这些频段的主要特点是带宽大、容量高，但由于穿透损耗相对较高、上行占空比较低等原因其上行覆盖、容量等方面都存在不足。因此为了保障多元化业务的发展、提升用户体验和降低部署成本，亟需提升 5G 网络的上行性能。业界已经提出了多种 5G 上行增强技术。本白皮书按照标准的发展和演进，详细阐述了双连接、载波聚合和补充上行链路等技术的原理，进行了详细的对比分析，并展望了上行增强技术演进和发展。5G 时代对上行性能提出高要求
无线通信在过去 30 年经历了突飞猛进的发展，从以话音为主的 2G 时代，发展到以数据为主的 3G/4G 时代，目前正在步入万物互联的 5G 时代。5G，作为新一代的移动通信技术，已经成为赋能各行各业的通用技术，呈现出不同于以往的新特点。5G 技术可以提供10 倍于4G 的峰值速率及用户体验速率、百万的连接数以及超低的空口时延。在 5G 商用初期主要聚焦于 eMBB 业务，满足大带宽移动互联网应用需求，如超高清视频、沉浸式游戏、全息视频、下一代社交网络等业务。其中，视频类业务图像分辨率发展到 4K、8K 等超高清技术，观看方式由单一平面视角向 VR 和自由视角发展，对通信网络带宽提出更高的要求；交互类业务的发展对通信网络的时延带来了更大的挑战。例如超高清视频类业务，从标清视频要求的几兆比特每秒的数据速率逐步提高到上百兆级别，时延要求降低到 20ms、甚至 10ms 以下。随着用户体验要求的提高、清晰度的提升、内容的丰富化、用户群体的扩大等呈逐步提升，带宽和时延等网络能力的需求还在不断提升。同时 5G 商用进程的全面开启和网络建设的加速推进，进一步推动 5G 从 ToC 领域持续向 ToB延伸。5G 与垂直行业的进一步融合应用，从更宽范围的业务需求、更丰富的功能、更可靠的性能等方面又对 5G通信网络提出更高、更严格的要求。无论是 ToC 还是 ToB 业务，都要满足上行数据发送需求，例如高清视频通信、网络游戏、大数据采集、智能监控、AR/VR 视频直播等海量数据的上传，而且这些业务的带宽、时延等要求随着移动互联网、物联网、云存储、智能监控等业务的多元化发展而不断提升。所以建设高质量的 5G商用网络，持续满足上行方向的大容量、低时延特性是商用部署的重点关注点之一。频谱是移动通信领域的核心资源。根据 3GPP 的划分，5G NR 主要包括了两大频谱范围：FR1 (410MHz-7125MHz) , 即 Sub-6GHz，和 FR2（24250MHz-52600MHz） 即毫米波。按照已经商用的 5G 商用网络部署情况来看，主流 Sub-6G 频段包括 3.5GHz、2.6GHz 等。这些频段在 3GPP 的定义如下：![]()
5G 的主流商用频段有以下特点：
1.频段相对较高
目前低于 3GHz的大部分频段都已经分配给2G/3G/4G移动通信网络或者其他系统使用，因此5G商用网络主要采用中高频段。
5G 采用更高的频谱以获取更多带宽资源，然而无线信号的传播特性是频率越高在空间传播的空间损耗越大，这将影响其覆盖能力。根据传播模型测算，相同距离下：3.5GHz 比 1.8GHz 路径损耗高 5.8dB 左右；3.5GHz 比 2.1GHz 路径损耗高 4.4dB 左右。频段高，穿透损耗较高（室外覆盖室内场景）
当无线信号要穿透建筑物提供无线覆盖时，穿透损耗和建筑物材质、频段直接相关。主流通信频段对建筑物材质的穿透损耗测试数据如下表所示：![]()
虽然 5G 网络中引入了 Massive MIMO 等先进技术，可以部分缩小与中低频段在传播损耗上的差异，中高频段的覆盖能力仍弱于传统低频段。5G 的主流商用频段（例如 3.5GHz、2.6GHz 等）在 3GPP 中定义为时分双工模式（TDD），即基站与终端之间的数据收发采用相同的频点来进行通信，但是通过时间来区分上下行的收发。在 3GPP 中通过帧结构中上下行时隙来定义上下行数据的发送时间，目前三种主流的帧结构如下：![]()
可以看出，不同的帧结构中上行时隙的占比是不同的。例如针对 2.5ms 双周期的帧结构，其特点是每 5 ms 里面包含 5 个全下行时隙、3 个全上行时隙和两个特殊时隙。简单折算的上下行占比配置为 3：7，即 30% 时隙用于上行、70% 时隙用于下行。由于频段的传播特性以及双工制式的差异，采用中高频段（例如 3.5GHz、2.6GHz 频段等）来部署 5G 商用网络会存在一定的挑战。TDD 上行覆盖受限，限制 TDD 下行大带宽优势5G TDD-NR 基站一般都采用大规模天线阵列，天线数目的增多为传播信道提供了更多的复用增益和分集增益，使得系统在下行方向的数据速率、链路可靠性和覆盖上拥有更好的性能。但是在上行方向，即从终端向基站发送数据的通路上，终端的发射功率限制使了 5G 上行的覆盖。此外，终端体积限制了天线数量，无法利用Massive MIMO，再加上 TDD 上下行时隙配比的差异等，进一步扩大了上下行覆盖的差距。![]()
TDD-NR 的上行覆盖受限，使得用户在超出上行覆盖区域之后就无法使用 5G 下行的高速数据业务，限制了 5G 下行大带宽的优势。4G 和 5G 共站点部署时， 上行覆盖受限会导致 5G 无法连续覆盖在 5G NR 部署的初始阶段一般都会采用 4G 和5G 共站点的部署策略。但是由于中高频段的上行覆盖劣势，会使得 5G 的覆盖弱于 4G（一般采用中低频段，例如 1.8GHz/2.1GHz），因此会出现 5G 覆盖不连续的情况。这使得用户无法连续使用 5G 的高速数据业务，当用户移动出 5G覆盖区域后，由于数据业务回落到 4G 上出现数据速率下降而使得用户体验变差。![]()
由于 TDD 的上行占空比低，使得实际的上行容量较小。例如采用 2.5ms 双周期帧结构的情况下，简单折算的上下行占比配置为 3：7，即 30% 时隙用于上行、70% 时隙用于下行。以 100MHz 带宽为例，上行方向实际可用折算下来也只有 30MHz 带宽，仅为 4G 单载波的 1.5 倍，使得吞吐量提升比例弱于下行方向的提升比例，难以持续满足上行流量需求较大的业务发展要求。从小空间阅读到大空间分享，本文由 @阿米尔C 整理。
