5G覆盖提升利器——上下行解耦

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5G的覆盖问题一直是难题,如何解决呢?

5G覆盖存在的问题

随着信息技术的发展,用户对于数据量的需求呈现爆发式的增长,这就导致了移动通信所使用的频段越来越高。

C-Band拥有大带宽,是构建5G eMBB的黄金频段。目前,全球多数运营商已经将C-Band作为5G首选频段。但是,由于NR在C-Band上均使用TDD,gNodeB下行功率(200w)远大于手机功率(0.2w),导致C-Band上下行覆盖不平衡,上行覆盖受限成为5G部署覆盖范围的瓶颈。

同时,随着大规模天线波束赋形、CRS-Free等技术的引入,下行干扰会减小,进一步提升了下行覆盖的范围,C-Band上下行覆盖差距将进一步加大。

q1.1

目前业界主要的解决方案有两种,一种是采用TDD +FDD的上行载波聚合技术(CA),一种是将FDD低频的上行频段做补充的上下行解耦技术(又叫超级上行)

上行CA:在3.5G基础上增开低频通道做上行,让流量同时承载于高频段+低频段,提升覆盖和体验。但CA技术存在两大问题:一是两个频段上行只能各占一个通道,导致3.5G频段无法充分发挥双通道大带宽优势,同时每个通道功率小于20dbm,导致上行收缩3dB,二是终端产业发展缓慢,目前无TDD+FDD上行载波聚合的终端并无任何实现路标。

上下行解耦:重新定义了新的频谱配对方式,使下行数据在C-Band传输,而上行数据在Sub-3G(例如1.8GHz)传输,利用低频衰减慢覆盖好从而提升了上行覆盖。在5G早期商用场景下,如果没有单独的Sub-3G频谱资源供5G使用,可以通过开通LTE FDD和NR上行频谱共享特性来获取Sub-3G频谱资源。

上下行解耦技术原理

3GPP Release 15版本引入了辅助上行SUL(Supplementary Uplink),SUL承载在Sub-3G频段。SUL可以有效利用空闲的Sub-3G频段资源,改善高频的上行覆盖,使得更多的区域可以享受到5G;同时提高边缘用户的使用体验。

q1.2

SUL链路管理:

建立双连接后,由于NR上行与NR辅助上行的覆盖差异,UE在NR小区内移动时会产生上行链路变更。

上行链路变更流程如下:

一、NR基站向UE下发A1/A2事件的测量控制

  1. UE上行链路在NR上行时,gNodeB向UE下发A2测量控制
  2. UE上行链路在NR辅助上行时,gNodeB向UE下发A1测量控制。

二、gNodeB收到UE上报的A1/A2事件后,根据上如下规则,通过RRC重配指示UE进行上行链路变更。

  1. 当UE上行链路在NR上行时,如果NR小区RSRP低于NRCellSul.RsrpThld -Hyst(迟滞)(A2测量事件),则网络侧指示UE变更至NR辅助上行链路。
  2. 当UE上行链路在NR辅助上行时,如果NR小区RSRP高于 NRCellSul.RsrpThld + Hyst(迟滞)(A1测量事件),则网络侧指示UE变更 至NR上行链路。

q1.3

上下行解耦影响分析

增益分析

  1. NR小区边缘上行吞吐率提升
  2. 上下行解耦特性开通能够有效提升小区边缘吞吐率,小区边缘用户体验得到改善。
  3. 上下行解耦特性开通可以扩大NR小区上行覆盖,接入用户数增加。

影响分析:

上下行解耦用户激活后,网络侧会为用户激活NR上行和NR辅助上行两个载波,因此每个上下行解耦用户会消耗双倍硬件资源。

组网要求:

LTE小区需要和NR小区共站部署。

由于SUL没有对应的下行,因此SUL的功率控制、链路管理等依赖NR小区的下行测量。因此,NR SUL覆 盖与对应的NR小区一致时,能够保证最佳解耦效果。在进行上下行解耦网络部署时,需要保证NR C-Band  天线与NR Sub-3G (SUL)天线的方位角相同。

来源: 5G通信

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