'啥叫5G超級上行?'

技術 通信 中國電信 EDA365電子論壇 2019-07-27
"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


啥叫5G超級上行?



5G初期,3.5G上下行時隙配比主要針對eMBB場景設計,典型採用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,因此下行單用戶速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時隙到來才能發送,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,基站向手機發送信號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射信號時,上行覆蓋距離有限。


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


啥叫5G超級上行?



5G初期,3.5G上下行時隙配比主要針對eMBB場景設計,典型採用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,因此下行單用戶速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時隙到來才能發送,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,基站向手機發送信號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射信號時,上行覆蓋距離有限。


啥叫5G超級上行?


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

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%。

怎麼辦?

目前業界主要的解決方案有兩種,一種是採用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佔一個通道,導致3.5G頻段無法充分發揮雙通道大帶寬優勢,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現路標。

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,但用戶在近中點依然只使用3.5G的上下行頻譜,對於近中點用戶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上海展發佈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?


提升上行帶寬

縮短網絡時延


5G TDD 3.5G上行帶寬不夠,就用FDD上行帶寬來補充,通過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。


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


啥叫5G超級上行?



5G初期,3.5G上下行時隙配比主要針對eMBB場景設計,典型採用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,因此下行單用戶速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時隙到來才能發送,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,基站向手機發送信號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射信號時,上行覆蓋距離有限。


啥叫5G超級上行?


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

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%。

怎麼辦?

目前業界主要的解決方案有兩種,一種是採用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佔一個通道,導致3.5G頻段無法充分發揮雙通道大帶寬優勢,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現路標。

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,但用戶在近中點依然只使用3.5G的上下行頻譜,對於近中點用戶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上海展發佈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?


提升上行帶寬

縮短網絡時延


5G TDD 3.5G上行帶寬不夠,就用FDD上行帶寬來補充,通過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。


啥叫5G超級上行?



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大帶寬和終端雙通道發射的優勢提升上行吞吐率(3.5G 100Mhz+終端雙通道發射 VS FDD 20Mhz+終端單通道發射),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,從而實現了FDD和TDD時隙級的轉換,保證全時隙均有上行數據傳送。

從時域圖上來看,它們就是這樣子的:


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


啥叫5G超級上行?



5G初期,3.5G上下行時隙配比主要針對eMBB場景設計,典型採用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,因此下行單用戶速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時隙到來才能發送,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,基站向手機發送信號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射信號時,上行覆蓋距離有限。


啥叫5G超級上行?


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

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%。

怎麼辦?

目前業界主要的解決方案有兩種,一種是採用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佔一個通道,導致3.5G頻段無法充分發揮雙通道大帶寬優勢,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現路標。

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,但用戶在近中點依然只使用3.5G的上下行頻譜,對於近中點用戶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上海展發佈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?


提升上行帶寬

縮短網絡時延


5G TDD 3.5G上行帶寬不夠,就用FDD上行帶寬來補充,通過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。


啥叫5G超級上行?



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大帶寬和終端雙通道發射的優勢提升上行吞吐率(3.5G 100Mhz+終端雙通道發射 VS FDD 20Mhz+終端單通道發射),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,從而實現了FDD和TDD時隙級的轉換,保證全時隙均有上行數據傳送。

從時域圖上來看,它們就是這樣子的:


啥叫5G超級上行?



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。超級上行打開後,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,筆者從發佈會上的信息瞭解到,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。


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


啥叫5G超級上行?



5G初期,3.5G上下行時隙配比主要針對eMBB場景設計,典型採用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,因此下行單用戶速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時隙到來才能發送,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,基站向手機發送信號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射信號時,上行覆蓋距離有限。


啥叫5G超級上行?


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

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%。

怎麼辦?

目前業界主要的解決方案有兩種,一種是採用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佔一個通道,導致3.5G頻段無法充分發揮雙通道大帶寬優勢,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現路標。

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,但用戶在近中點依然只使用3.5G的上下行頻譜,對於近中點用戶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上海展發佈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?


提升上行帶寬

縮短網絡時延


5G TDD 3.5G上行帶寬不夠,就用FDD上行帶寬來補充,通過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。


啥叫5G超級上行?



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大帶寬和終端雙通道發射的優勢提升上行吞吐率(3.5G 100Mhz+終端雙通道發射 VS FDD 20Mhz+終端單通道發射),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,從而實現了FDD和TDD時隙級的轉換,保證全時隙均有上行數據傳送。

從時域圖上來看,它們就是這樣子的:


啥叫5G超級上行?



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。超級上行打開後,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,筆者從發佈會上的信息瞭解到,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。


啥叫5G超級上行?



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。

從發佈會現場展示的數據來看,採用超級上行後,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大帶寬能力和FDD頻段低、穿透能力強的特點,既提升了上行帶寬,又提升了上行覆蓋,同時縮短網絡時延。它是無線通信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,是無線通信又一個里程碑式的創新,具有跨時代的意義。

附:幾種上行增強技術關鍵指標對比


"

4G時代主要面向2C消費者,網絡能力主要以下行流量為主。直到近幾年,抖音等高速率的上行需求業務才逐漸出現。

5G時代萬物互聯,與2C的eMBB不同,2B行業應用的海量數據將自下而上的產生,在傳統下行大帶寬的基礎上,提出了上行大帶寬、低時延的新需求。比如無人機、4K高清直播等需要40Mbps上傳+20-40ms時延,無人採礦車需要多路30Mbps上傳+30ms時延等。


啥叫5G超級上行?



這些種類繁多的2B新業務的需求,讓5G的挑戰接踵而至。

5G時代新挑戰


上行帶寬與時延的挑戰


5G NR的雙工模式包括FDD和TDD。中國5G頻段3.5G和2.6G,均採用TDD模式。

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

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


啥叫5G超級上行?



5G初期,3.5G上下行時隙配比主要針對eMBB場景設計,典型採用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,因此下行單用戶速率可以達到1.5Gbps,上行只有280Mbps;而手機收下行數據時,反饋ACK/NACK需要等到上行時隙到來才能發送,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,基站向手機發送信號時,下行覆蓋距離不用擔心。但手機的發射功率只有0.2W,手機向基站發射信號時,上行覆蓋距離有限。


啥叫5G超級上行?


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

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%。

怎麼辦?

目前業界主要的解決方案有兩種,一種是採用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佔一個通道,導致3.5G頻段無法充分發揮雙通道大帶寬優勢,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現路標。

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,但用戶在近中點依然只使用3.5G的上下行頻譜,對於近中點用戶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上海展發佈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?


提升上行帶寬

縮短網絡時延


5G TDD 3.5G上行帶寬不夠,就用FDD上行帶寬來補充,通過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。


啥叫5G超級上行?



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大帶寬和終端雙通道發射的優勢提升上行吞吐率(3.5G 100Mhz+終端雙通道發射 VS FDD 20Mhz+終端單通道發射),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,從而實現了FDD和TDD時隙級的轉換,保證全時隙均有上行數據傳送。

從時域圖上來看,它們就是這樣子的:


啥叫5G超級上行?



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。超級上行打開後,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,筆者從發佈會上的信息瞭解到,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。


啥叫5G超級上行?



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。

從發佈會現場展示的數據來看,採用超級上行後,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大帶寬能力和FDD頻段低、穿透能力強的特點,既提升了上行帶寬,又提升了上行覆蓋,同時縮短網絡時延。它是無線通信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,是無線通信又一個里程碑式的創新,具有跨時代的意義。

附:幾種上行增強技術關鍵指標對比


啥叫5G超級上行?



面向5G時代,遠程控制、遠程醫療、智慧安防、智能工廠、視頻直播等各種各樣的5G應用都需上行低時延、大帶寬能力來支撐。毫不誇張的講,只有提升網絡上行能力,才能真正實現“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伙伴共同參與技術驗證、部署和應用,全力支持超級上行技術落地(來源:網優僱傭軍)

【如果你喜歡EDA365的文章,記得關注和點贊哦!】

"

相關推薦

推薦中...