006 《中兴通讯5G上行增强技术白皮书》-上行增强技术对比与分析

文摘   2024-11-12 22:00   江苏  

传送门:LTE合集

继续中兴通讯5G上行增强技术白皮书的内容

总体架构对比
针对 5G NR 上行覆盖不足的问题,业界已有多种解决方案 , 包括 3GPP Rel-15 的双连接(EN-DC)、载波聚合(UL CA)和补充上行链路技术(SUL),并且在 Rel-16 中通过 Uplink Tx Switching 技术进行增强。

系统性能对比
为了便于分析和说明,以下就 2.1GHz(带宽 20MHz+ 3.5GHz(带宽 100MHz),在采用 2.5ms 双周期的帧结构情况下进行系统性能影响的对比和分析

小结
3GPP Rel-15 阶段引入了各种上行增强技术,包括 EN-DCCA SUL 等技术,并且在 Rel-16 中利用 Uplink Tx Switching 技术分别对这三种方案进行增强。
针对不同的网络发展策略、频谱策略、以及用户和行业发展规划等,运营商需要从产业链、商用部署和网络性能方面综合考虑如何选择适合的上行增强技术:
产业链必须考虑系统和终端的支持能力、网络的演进能力、标准协议的支持能力、成熟商用部署经验等因素。所以综合来看,CA 是比较合适选择
5G 商用进程的推进对 5G 网络的性能提出了越来越高的要求,例如覆盖性能好、移动性支持能力强等,因此 5G 的站点选择已经不局限于和 4G 共站部署。因此,上行增强技术需要支持多个频段、多个站点之间的灵活调度和协同能力。
SUL 技术由于采用了 NR SUL 频段之间的紧耦合能力,要SUL NR 组成同一个小区、对工程部署要求高,并且不能支持站点之间的灵活协同,提升了商用部署的复杂度,有一定的局限性。
上行增强技术的目标是提升上行覆盖和容量, 从这个角度上说 CA SUL 技术都好于 EN-DC 技术。但是 SUL 只考虑上行的增强、引入了上下行的不对称使用,所以对于 DL 容量没有提升,而 CA 可以同时提升上下行容量和覆盖,达到了频段最佳使用的目标。
因此综合来看,引入 Uplink Tx Switching 后的载波聚合技术,从覆盖、上行和下行容量的提升、以及时延的降低等方面优势最为突出,是 5G 上行增强技术的最佳选择。 
上行增强技术的演进和发展
随着 NR 新频段不断释放,以及现有 LTE 频段逐步重耕,5G 多频段协同组网将会更加常态化。一方面可获得的频段更丰富,另一方面终端硬件能力演进后处理能力更强,针对不同组网场景和不同应用需求,会有更多的上行增强方案产生。
从网络架构角度看,5G 上行增强技术还将会从以下方面进行演进和发展:
载波聚合能力的增强,使得载波聚合的潜力进一步被释放
FDD-NR 的大带宽能力,使得载波聚合的潜力进一步释放
FDD-NR 的载波带宽不再局限于 4G 时代的 20MHz,可以支持更大的带宽。例如 1.8GHzn3)的单载波带宽可以提升到 30或者 40MHz2.1GHzn1)频段的载波带宽可以提升到 25304050MHz
基于成熟应用和有强大演进能力的载波聚合技术,可以平滑支持这些频段的大带宽,并进一步提升用户吞吐量。
基于成熟商用架构, 载波聚合的多频段组合能力逐渐显现
3GPP Rel-16 标准新增了 3 个频段之间、以及 4 个频段之间的载波聚合组合定义,使得载波聚合能力不断增强、载波聚合的应用范围持续扩大,系统的聚合能力更为灵活。 
NN-DC 双连接
5G NSA 架构中,终端与 LTE NR 基站同时建立连接EN-DC),虽然这种双连接方式主要是由于终端要接入EPC 导致的,但这种双连接方式对高频段的 NR 也起到上行增强作用。
例如,当 NR 上行信道质量较差时,终端可以把所有上行数据分流到 LTE 连接上,而下行则可以继续利用 NR 连接。
类似地,5G SA 架构中,终端同样可以与两个 NR 基站建立双连接(NN-DC)关系。当终端连接的两个 NR 基站所用频段相差较大时、特别是当两个 NR 基站分别采用 sub6G mmWave 频段时,较低频段连接就可以为较高频段连接起到上行增强作用。

基于 Uplink Tx Switching 的载波聚合技术同样可以应用于 NN-DC 双连接场景,可以进一步提升 NN-DC 双连接上行容量。
TDD 异帧 CA
TDD 频段因为上行时隙占比较低,上行容量和覆盖能力受限制。如果把两个不同 TDD 频段的上行时隙设计为全错开的方式,终端与这两个频段载波同时连接时就可以大大提升上行时隙占比。
如下图,以 DDDDDDSUU 帧结构和 DSUUU 帧结构为例,两个上行占比分别为 20% 和 60% 的载波聚合后,终端可以利用两个载波交替发上行数据,互不冲突,上行可用时隙可以提升到 80%

TDD 异帧上行增强不仅可以提升终端上行时隙占比,还能充分发挥终端的双发能力。当终端连接两个上行时隙完全错开的TDD 载波时,在每个载波上都能同时激活两个发射通道,利用上行双流进一步提升容量,并降低时延。
总结与展望
TDD-NR(例如 3.5GHz 2.6GHz)作为 5G 网络部署的主力频段,相对于 4G 网络普遍使用的频段,穿透损耗较高、上行占空比较低,在高路损场景下(如室外覆盖室内)其上行覆盖能力存在一定劣势。
因此采用单一的 TDD-NR 载波部署一张面向未来演进的高质量、低成本 5G 网络仍存在一定挑战。
针对 5G NR 上行体验不足的问题 , 虽然业界已有多种解决方案 , 但是综合对比来看 , 融合了 Uplink Tx Switching 的载波聚合技术(CA,从时域和频域两个维度同时提升多个 NR 载波的协作聚合能力,从而提升 5G 上行覆盖能力、降低时延、并同时提升上下行容量,是构筑功能、性能和覆盖领先的 5G 高质量网络的最佳上行增强技术。

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阿米尔C,2016年CSDN博客之星。予人玫瑰,手留余香。
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