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5G如何玩转频谱?这一篇给你说全,说透!(2)

时间:2020-04-17 14:29 来源:未知 作者:超级管理员 点击:

最简单最直接的方式就是频谱重耕(Refarming),将老制式移动网络所占用的频谱腾出来给新制式的网络使用,比如将2G网络清退,腾出频谱资源给4G使用。以前是泥泞土路,现在升级为柏油路,利旧了土地资源,让车速提升了不少。

但实际情况并非这么简单,由于运营商的网络现在都是2G、3G、4G和5G多制式共存,这样一刀切的做法有可能损害消费者利益,不利于多种制式的平滑过渡。

于是,动态频谱共享(DSS,Dynamic Spectrum Sharing)闪亮登场,让不同制式的网络可以共享使用相同的频谱资源。比如,动态频谱共享技术可在4G和5G之间智能动态分配频谱,从而实现了频谱资源的高效利用。

有了动态频谱共享,再结合载波聚合技术,运营商可打通4G和5G频谱资源,提高资源利用效率,还能帮助运营商灵活高效地实现技术迭代。

以中国移动的160MHz带宽为例,这160M由100M NR和60M LTE组成。在4G向5G演进初期,5G的业务量还不稳定,为了避免资源浪费,可以动态调度40M的共享频谱为4/5G服务。

在5G用户较少、4G业务较多的时候,LNR 40M可以扩充4G容量,LTE还可以借助增加的载波数量,利用载波聚合进一步提高速率。而当出现5G用户繁忙、4G压力降低的场景,则可以通过LNR 40M动态扩展5G频谱带宽的方式来提升5G容量。

这样一来,中国移动就毫不浪费地充分利用了160MHz带宽资源,在充分保障4G体验的同时,实现了4G向5G平滑演进。

动态频谱共享首次在不同制式之间共享使用相同的频谱资源,可以说是移动通信发展史上的一次里程碑式的技术创新。

这项技术在华为叫做CloudAIR,这个名字很直观的诠释了动态频谱共享的核心思想,即“频谱云化”,按需使用。

但创新突破从来不容易,而随着5G支持的频谱带宽越来越大,技术突破难度更大。那么,要在大带宽下实现4G/5G动态频谱共享到底有多难呢?又是怎样克服的呢?

4 要想玩转频谱,还需要软硬件的极致性能做保障

动态频谱共享在多个制式共存的环境下工作,根据流量变化实时跨越两个不同制式网络进行资源调度,因此既要精准控制来自于不同制式和上下行间的干扰,又要达到毫秒级的资源调度响应速度。如果算法不到位,就会影响移动通信网络的性能,比如拥塞和掉话。

另外在硬件方面,无线设备(主要是AAU)可支持的频谱带宽能力,也是一项关键技术指标。

比如,有些运营商在1GHz以下频段实现动态频谱共享,总共支持的带宽可能不到20MHz;而中国移动要在2.6GHz频段上实现动态频谱共享,要求可支持带宽达160MHz。有些国家由于频谱碎片化严重,甚至要求可支持的带宽跨度更大。

如果设备无法支持160MHz以上的大带宽,结果会怎样呢?

还是以中国移动的160MHz带宽为例,如果设备仅支持100MHz带宽,这就意味着运营商不得不部署2套设备,一套支持100MHz,一套支持60MHz,这不仅无法支持160MHz带宽内的动态频谱共享,还大幅增加了网络成本。就好像虽然路宽了,设备能力跟不上,跑起来也不顺畅。

其实载波聚合也同样面临频谱跨度大的情况,所以,载波聚合+动态频谱共享+大带宽设备在5G时代是一计极具竞争力的组合拳。目前厂商硬件设备的在这些方面的能力各不相同,因为这涉及到包括芯片、材料、散热、算法等大量的底层技术研究。

要说清楚这个问题,还是从基站的基本工作原理说起吧。

如上图,AAU主要由数字信号处理部分、射频、功放、滤波器和天线组成。其中数字信号处理又包含了基带和数字中频,中频性能极其关键,决定了AAU的核心硬件指标。

以信号发射为例,基带信号是需要被传输的原始数字信号,射频就是以载波频率(比如C波段)调制的高频信号,经过放大和滤波后,由天线发射出去。

功放是非线性器件,频谱越宽,其放大性能越难保证,就像音响的音量调到很大时候会产生破音。此外,由于5G在单位时间传输的数据量极大,对数字信号的处理能力也提出更高要求,这些限制了AAU的瞬时带宽(IBW)。

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