付 斐 張國光 沈 凌 趙 煜

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司江蘇省分公司

0 引言

為了提供更高的業(yè)務(wù)速率，3GPP提出了NR用戶支持最大帶寬到1GHz的要求。針對運營商可能沒有完整頻譜資源和運營商頻譜大于協(xié)議定義的單載波帶寬能力的場景，3GPP引入載波聚合（Carrier Aggregation，簡稱CA）功能。

在實際5G組網(wǎng)過程中，由于目前電聯(lián)共建共享的5G網(wǎng)絡(luò)主要是3.5G高頻組網(wǎng)，而3.5G TDD高頻5G網(wǎng)絡(luò)在覆蓋能力上存在上行覆蓋受限問題，在面對用戶對5G速率感知高標(biāo)準(zhǔn)要求時，3.5G頻段組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)由于上行受限導(dǎo)致邊緣用戶網(wǎng)絡(luò)體驗較差，隨著5G用戶的逐步增加，用戶對5G網(wǎng)絡(luò)的高網(wǎng)速體驗感知隨之下降。

本研究通過對江蘇聯(lián)通3.5G TDD+2.1G FDD的CA載波聚合創(chuàng)新方案進(jìn)行策略研究，積極推進(jìn)3.5GHz+2.1GHz雙頻協(xié)同建設(shè)，完成站間部署3.5G TDD+2.1G FDD載波聚合，通過站間CA載波聚合特性提升用戶下行極致體驗，實現(xiàn)用戶體驗1+1>2的感知提升。

1 CA載波聚合原理和分類

CA載波聚合是將多個分量載波（Component Carrier，CC）聚合起來之后，UE可享受的帶寬是多個載波的帶寬之和，其峰值速率也能獲得幾乎成比例的提升。

1.1 CA載波聚合分類

1.1.1 CA頻段分類

與LTE類似，根據(jù)參與載波聚合的載波所在的頻段不同，5G載波聚合可分為頻段內(nèi)CA和頻段間CA，其中頻段內(nèi)CA可分為頻段內(nèi)連續(xù)CA和頻段內(nèi)非連續(xù)CA。

頻段內(nèi)連續(xù)CA：參與載波聚合的分量載波在同一個頻段內(nèi)的頻域上連續(xù)分布。

頻段內(nèi)非連續(xù)CA：參與載波聚合的分量載波在同一個頻段內(nèi)的頻域上非連續(xù)分布。

頻段間CA：參與載波聚合的分量載波在不同頻段的頻域上分布。

頻段間載波聚合主要是將存在共同覆蓋的2個不同頻段的載波通過特性配置進(jìn)行聚合使用。聚合方式主要針對2載波進(jìn)行，目前電聯(lián)主要是2.1和3.5 NR Band支持進(jìn)行CA聚合。

1.1.2 CA場景分類

根據(jù)載波聚合（CA）使用場景分類，載波聚合分為站內(nèi)場景和站間場景載波聚合，如圖1所示。

圖1 場景CA分類

站內(nèi)場景：站內(nèi)場景CA主要有共站同覆蓋、共站不同覆蓋和共站補(bǔ)盲場景。頻段內(nèi)CA主要應(yīng)用在共站同覆蓋和共站補(bǔ)盲場景。

站間場景：站間場景CA指不同站點間在共同覆蓋區(qū)域進(jìn)行聚合覆蓋。

1.2 CA配置和差異

CA功能需要在后臺網(wǎng)管進(jìn)行配置，主要是針對SCell進(jìn)行管理。SCell有兩種配置方式：盲配置和基于測量配置。

SCell和PCell共射頻模塊部署時，SCC和PCC上的CSIRS波束方向相同，頻段內(nèi)CA場景下，gNB可通過借用PCC上的CSI-RS波束方向進(jìn)行業(yè)務(wù)使用，但頻段間CA場景，SCell和PCell一般不共射頻模塊，無法使用PCC上的波束方向。

2 3.5G+2.1G（T+F）站間CA創(chuàng)新方案策略研究

江蘇聯(lián)通深入貫徹集團(tuán)公司5G電聯(lián)共建共享部署戰(zhàn)略，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上不斷創(chuàng)新?；趏neNR一張網(wǎng)架構(gòu)，積極推進(jìn)3.5GHz+2.1GHz雙頻協(xié)同創(chuàng)新方案策略研究，將3.5G TDD+2.1G FDD進(jìn)行跨站CA聚合，實現(xiàn)不同站點、不同頻率之間的載頻進(jìn)行CA聚合的的新型載波聚合方案，在當(dāng)前電聯(lián)頻段使用和聚合使用上更加靈活，不受共站、區(qū)域等限制，只要區(qū)域內(nèi)同時滿足3.5G和2.1G信號重疊，即可實現(xiàn)站間載波聚合，用戶可以體驗到比單頻點覆蓋更高的極速速率和更低的時延感知，實現(xiàn)用戶體驗1+1>2。具體創(chuàng)新方案如下。

2.1 5G超級上行實現(xiàn)3.5GHz+2.1GHz的跨站融合

2.1GHz作為1.8GHz的容量補(bǔ)充，下行資源占用率較高，而上行占用率低，3.5GHz作為5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)頻段，上行數(shù)據(jù)僅在TDD的上行時刻發(fā)送，在5G獨立組網(wǎng)場景，因為gNodeB下行功率大而終端上行發(fā)射功率小，導(dǎo)致上下行覆蓋不平衡，上行覆蓋受限，另外，TDD載波上行和下行時分復(fù)用頻譜資源，因此用于上行的實際時頻資源受限，上行體驗不佳。

5G超級上行是通過高低頻時頻聯(lián)合調(diào)度，通過將上行數(shù)據(jù)分時在NR TDD的3.5G頻譜和2.1G低頻段SUL頻譜上發(fā)送，增加5G用戶的上行可用時頻資源，使能上行全時隙調(diào)度，高低頻協(xié)同實現(xiàn)NR上行增強(qiáng)，如圖2所示。

圖2 超級上行時隙發(fā)送

在3.5G和2.1G同覆蓋區(qū)域場景下，利用5G超級上行能力將同覆蓋區(qū)域下3.5G和2.1G不同站點進(jìn)行跨站CA載波聚合，通過IPRAN傳輸，在不同站UMPTg單板之間實現(xiàn)信息交互，將2.1GHz作為容量層的補(bǔ)充，彌補(bǔ)3.5G上行覆蓋短板，最大限度發(fā)揮頻譜資源，提升網(wǎng)絡(luò)頻譜效率，實現(xiàn)3.5G+2.1G的跨站融合，如圖3所示。

圖3 3.5G+2.1G站間CA載波聚合實現(xiàn)方式

2.2 采用eXn技術(shù)縮短站間用戶面時延

eXn鏈路類似于LTE EX2，是一種站間鏈路。與EX2不同的地方在于，eXn只有用戶面，依賴站間XN鏈路，需要XN鏈路正常才能觸發(fā)eXn業(yè)務(wù)及上層IPRAN CA業(yè)務(wù)。

創(chuàng)新eXn方案通過數(shù)據(jù)預(yù)調(diào)度方式，在T+F的站間CA載波聚合時在PCC和SCC之間對申請數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)調(diào)度，提前將數(shù)據(jù)組包進(jìn)行分配，縮短實際調(diào)度時SCC時延，縮短站間時延10%左右，使能站間CA，如圖4所示。通過網(wǎng)管執(zhí)行DSP GNBDUEXNUPINFO可查詢主站和輔站eXn時延。

圖4 eXn方案

2.3 采用SRS權(quán)與PMI權(quán)自適應(yīng)技術(shù)提升下行峰值速率

SRS權(quán) 是Sounding參 考 信 號 權(quán)（Sounding Reference Signal），屬于動態(tài)權(quán)值，可應(yīng)用于PDSCH信道、天選場景或近中點。gNodeB通過獲取UE上行信道的SRS信號，根據(jù)互易原理計算出對應(yīng)下行信道的特征。SRS權(quán)值計算原理：基站根據(jù)SRS信息，從無窮個Beam中挑出最好的多個正交beam。

PMI權(quán)是預(yù)編碼矩陣權(quán)（Precoding Matrix Indication），屬于動態(tài)權(quán)值，可應(yīng)用于PDSCH信道。gNodeB基于UE上行反饋的PMI選擇最佳的加權(quán)權(quán)值。PMI的權(quán)值計算原理：UE根據(jù)CSI-RS信息，從Codebook中有限個Beam中挑出最好的多個正交Beam，并反饋BeamId給基站。

gNodeB支持下行SRS權(quán)與PMI權(quán)自適應(yīng)功能進(jìn)行PDSCH權(quán)值計算，即自適應(yīng)地選擇采用SRS權(quán)或PMI權(quán)，權(quán)值可以更準(zhǔn)確地反映數(shù)據(jù)信道的質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)捏w驗，確保用戶在5G網(wǎng)絡(luò)下的極致速率體驗。如表1所示。

表1 SRS權(quán)與PMI權(quán)自適應(yīng)下行峰值速率

2.4 創(chuàng)新方案部署實施效果

針對現(xiàn)網(wǎng)站點分布和現(xiàn)場情況，結(jié)合T+F的站間CA創(chuàng)新方案部署設(shè)備和版本支持能力，江蘇聯(lián)通基于商用網(wǎng)絡(luò)選取連片5G站點，對TDD 3.5GHz（100M）+FDD 2.1GHz（20M）的CA載波聚合進(jìn)行創(chuàng)新方案部署實施效果驗證。

以江寧大學(xué)城附近龐家墳（FDD）站點和周邊距離較近的兩個TDD站點開通F+T站間CA為例說明。針對龐家墳（FDD）站點和周邊TDD站點區(qū)域進(jìn)行T+F載波聚合處理后，對聚合站點覆蓋區(qū)域進(jìn)行定點CQT測試和DT測試，驗證站間CA功能具備速率提升效果。

在部署T+F站間CA以后，通過測試信令和網(wǎng)格小區(qū)終端統(tǒng)計載波聚合的兩個站點確認(rèn)載波聚合能力已部署并已有用戶占用CA。

選取PCC近、中、遠(yuǎn)三個點分別做下行Full Buffer業(yè)務(wù)，對比單載波和CA載波聚合前后的下行速率變化，從對比結(jié)果可以看出，CA隨速率提升增幅達(dá)到95%以上，如表2所示。

表2 下行速率對比

在FDD和兩個TDD站點之間往返跑圈DT測試，CA以后DT下行測試速率提升93.64%，如圖5所示。

圖5 DT下行測試速率提升

示范區(qū)創(chuàng)新方案實施F+T站間CA部署后，用戶高速體驗獲得較大幅度提升，具體提升效果如下：（1）上行峰值速率達(dá)493Mbps，下行平均速率相比3.5G單站提升20%；（2）小區(qū)邊緣上行增益高達(dá)2倍以上；（3）CA用戶吞吐率均能達(dá)到單載波速率總和的93.64%。

用戶體驗速率的極大提升，有效滿足當(dāng)前5G深度覆蓋場景下to C用戶高清電影在線流暢播放、極速下載需求，保障了5G網(wǎng)絡(luò)下的用戶體驗，提升了網(wǎng)絡(luò)品牌美譽度和口碑。

3 結(jié)束語

隨著4/5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，站間載波聚合的創(chuàng)新方案充分發(fā)揮高中頻協(xié)同、4/5G協(xié)同網(wǎng)絡(luò)能力。相比5G同站部署超級上行和載波聚合，站間載波聚合實現(xiàn)方式更靈活，不受共站、區(qū)域等限制，只要區(qū)域內(nèi)同時滿足3.5G和2.1G信號重疊，即可實現(xiàn)站間載波聚合能力，部署效率提升30%。在4G網(wǎng)絡(luò)下，2.1GHz下行資源占用率較高，而上行占用率低，2.1GHz既可作為4G容量層的補(bǔ)充，又能彌補(bǔ)5G 3.5G覆蓋短板，當(dāng)前密集的小基站通過跨站CA部署提供了非常大的網(wǎng)絡(luò)容量，同時跨站CA實施后，小區(qū)邊緣上行增益高達(dá)200%以上，最大限度發(fā)揮4/5G頻譜資源，提升網(wǎng)絡(luò)頻譜效率，保障了用戶體驗感知，對中國聯(lián)通集團(tuán)構(gòu)建“廣厚深”的5G網(wǎng)絡(luò)，適配toC和toB行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)上下行能力，打造5G極致體驗具有重大意義。