5G三載波聚合部署方案研究

無線通信RadioCommunication5G三載波聚合部署方案研究5G三載波聚合部署方案研究ResearchonDeploymentSchemeof5GTriple陳虎，范琨（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京100033）ChenHu，F(xiàn)anKun（ChinaUnitedNetworkCommunicationsGroupCo.，Ltd.，Beijing100033，China）載波聚合是5GSA組網(wǎng)部署方案中的重要技術(shù)之一，對(duì)提升用戶體驗(yàn)具有重要價(jià)值。當(dāng)前2CC載波聚合(100MHz+100MHz)在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用已較為成熟，3CC應(yīng)用尚在探索階段。根據(jù)3GPPR15協(xié)議規(guī)范，結(jié)合SRS載波輪發(fā)技術(shù)與Su-perMIMO技術(shù)研究，探索出一套完整的3CC融合技術(shù)方案，并通過測(cè)試驗(yàn)證了該方案的可行性及先進(jìn)性。關(guān)鍵詞：Keywords：1概述5G載波聚合技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)之一，可以提升網(wǎng)絡(luò)速度和容量，從而更好地支持高速數(shù)據(jù)傳輸和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于智能家居、智能城市、智能交通、智能工廠等各種場(chǎng)景。尤其在中國(guó)載波聚合技術(shù)能夠充分利用各方的頻譜資源聚合成更大的帶寬，實(shí)現(xiàn)用戶的極致體驗(yàn)，建立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。23CC組網(wǎng)結(jié)構(gòu)2.1協(xié)議規(guī)范收稿日期：2024-01-053GPPR15協(xié)議定義了NRCA，最大可將16個(gè)CC聚合在一起。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)部署主要為低頻FR1（最大100MHz帶寬最大支持3CC聚合，最大聚合帶寬為300MHz。在3載波聚合場(chǎng)景中，UE可同時(shí)使用3個(gè)載波。3Carrier，PCCPCC對(duì)應(yīng)的小區(qū)稱為PCell。另外2個(gè)SCC對(duì)應(yīng)的小區(qū)稱為SCell。2.2電聯(lián)3CC頻譜根據(jù)參與聚合的CC是否屬于同一頻段以及是否在頻域上連續(xù)，CA可分為如下3種類型。a）頻段內(nèi)連續(xù)載波聚合：CC同屬一個(gè)頻段，且在頻域上連續(xù)。582024/03/DTPT5G三載波聚合部署方案研究無線通信RadioCommunicationb）頻段內(nèi)非連續(xù)載波聚合：CC同屬一個(gè)頻段，但在頻域上不連續(xù)。c）頻段間載波聚合：CC屬于不同的頻段。電聯(lián)共享的200MHz5G頻譜及中國(guó)廣電共享的 100MHz5G頻譜為3.3~3.6GHz，共計(jì)300MHz連續(xù)的頻譜資源。根據(jù)3GPP低頻頻段內(nèi)連續(xù)載波聚合規(guī)范（對(duì)應(yīng)協(xié)議3GPPTS38.101-1的Table5.5A.1-1NR支持CA_n78D（100+100+100）形式的3CC載波CA組合。因此中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)廣電300MHz頻譜適合組成帶內(nèi)連續(xù)CA，是極其理想的載波聚合方式中國(guó)電信TDD-NR中國(guó)電信TDD-NR100MHz中國(guó)聯(lián)通TDD-NR100MHzNR100MHz3300~3400MHz3400~3500MHz3500~3600MHz室內(nèi)電聯(lián)與中國(guó)廣電共享100MHz電聯(lián)共享200MHz圖1電聯(lián)與中國(guó)廣電連續(xù)300MHz頻譜示意33CC關(guān)鍵技術(shù)3.1對(duì)稱CA和非對(duì)稱CA對(duì)稱CA的上行聚合的CC數(shù)和下行聚合的CC數(shù)相同。非對(duì)稱CA的上行聚合的CC數(shù)和下行聚合的CC數(shù)不相同。當(dāng)存在下行CC數(shù)大于上行CC數(shù)的情況，沒有上行CC的載波只能使用PMI反饋。從這個(gè)結(jié)論來看，如果采用電聯(lián)組合的3CC下行CA，將只能使用PMI反饋。3.2CA輔載波有PUSCH資源和SRS資源的輔載波（既支持下行又支持上行的輔載波簡(jiǎn)稱為“上下行輔載波”。無PUSCH資源且無SRS資源的輔載波（僅支持下行，不支持上行的輔載波簡(jiǎn)稱為“下行Only輔載波”。由于無法獲得終端的SRS權(quán)，只能使用PMI權(quán)，這類輔載波中的TDD載波下行Beamforming（BF）性能有一定損失。從這個(gè)結(jié)論來看，電聯(lián)3CC下行CA將存在BF性能損失。3.3SRS載波輪發(fā)技術(shù)根據(jù)第3.1與3.2節(jié)分析，由于NRTDD下行3載波CA中，PUSCH-lessTDDCCs沒有配置上行控制信道，無法在本CC上自行發(fā)送SRS，導(dǎo)致“波”無法獲得終端的SRS權(quán)。只能使用PMI反饋，BF性能有一定損失［8］。因此需要研究其他融合技術(shù)，彌補(bǔ)該組網(wǎng)方案的缺陷。通過相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，借助SRS載波輪發(fā)功能可以利用UE的上行射頻模塊在PCC和SCC之間以TDM時(shí)分輪循的方式發(fā)送SRS，幫助TDD“下行Only輔載波”獲得SRS信息，改善下行BF性能損失。簡(jiǎn)化后原理示意如圖2所示。PCCPCC0123456789DDDSUDDDSUDDDSUDDDSUSRSSRSSCCSCC0123456789DDDSUDDDUDDDSUDDDUSRSSRS可用的上行資源不可用的上行資源圖2SRS載波輪發(fā)功能原理示意SuperMIMO技術(shù)是一種新興的無線技術(shù)，與傳統(tǒng)MIMO技術(shù)不同的是，SuperMIMO技術(shù)可以同時(shí)支持多個(gè)用戶設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，大大提高了頻譜利用率和系統(tǒng)容量。SuperMIMO技術(shù)通過采用大規(guī)模天線陣列和先進(jìn)的信號(hào)處理算法，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)用戶設(shè)備之間的干擾管理，從而實(shí)現(xiàn)高效的多用戶數(shù)據(jù)傳輸。SuperMIMO技術(shù)的原理主要包括MassiveMIMO概念、多用戶干擾管理技術(shù)以及空域多路復(fù)用和波束賦形技術(shù)。首先，MassiveMIMO概念指的是利用大規(guī)模天線陣列，通過在基站端增加大量的天線，來提高系統(tǒng)的傳輸容量和性能。其次，多用戶干擾管理技術(shù)用于解決多個(gè)用戶設(shè)備同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可能產(chǎn)生的干擾問題。最后，空域多路復(fù)用和波束賦形技術(shù)用于增強(qiáng)信號(hào)的傳輸和接收效果，實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)傳輸速率和質(zhì)量。SuperMIMO技術(shù)在不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在5G無線通信系統(tǒng)中，SuperMIMO技術(shù)可以大大提高網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍，支持更多的用戶設(shè)備連接。也可以應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)。43CC載波聚合部署方案4.1部署方案3載波主要應(yīng)用在室內(nèi)場(chǎng)景，解決用戶大帶寬、高速率需求，在高低頻段同覆蓋組網(wǎng)場(chǎng)景下，高頻段通常作為容量層吸收話務(wù)，低頻段通常作為覆蓋層，其郵電設(shè)計(jì)技術(shù)/2024/0359無線通信RadioCommunication5G三載波聚合部署方案研究中容量層頻點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高于覆蓋層頻點(diǎn)優(yōu)先級(jí)。根據(jù)前面章節(jié)的分析，基于NRTDD的3CC載波聚合有獨(dú)立3CC和融合3CC2種部署方案。方案1：獨(dú)立3CC。僅完成3載波建設(shè)及3CCCA功能開通，不疊加其他技術(shù)。如圖3所示，利用3個(gè)pRRU各開通1個(gè)NRTDD小區(qū)（3.3GHz，3.4GHz，3.5GHz各1個(gè)載波覆蓋范圍完全重疊，不疊加部署融合技術(shù)。CC1CC2CC3圖3室內(nèi)NR3CC單載波分布示意方案2：融合3CC。在3CCCA功能開通基礎(chǔ)上，考慮引進(jìn)SRS載波輪發(fā)技術(shù)作為BF性能損失補(bǔ)償，并且利用SuperMIMO組網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)揮CA效果。pRRU2；Cell2（開通3.4GHz）下掛pRRU3和pRRU4；Cell3（開通3.5GHz）下掛pRRU5和pRRU6、pRRU7和pRRU8。Cell1和Cell2使用1塊VBPe21單板，Cell3單獨(dú)使用1塊VBPe21單板。每個(gè)PB需要2條光路分別對(duì)應(yīng)PB的OF1和OF2口和基帶板連接。在具體實(shí)施過程中，需要注意以下事項(xiàng)。a）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，保證各pRRU之間以及pRRUb）建議pRRU外露安裝。如果無法外露安裝所有8個(gè)pRRU，可以在天花板內(nèi)安裝，但要保證天花板內(nèi)各個(gè)pRRU可視無阻擋。c）開通3個(gè)室內(nèi)TDDNR載波，可能會(huì)受到室外TDD宏站信號(hào)干擾，需要適當(dāng)控制室外宏站信號(hào)覆蓋范圍。4.2方案驗(yàn)證為盡量減少外在干擾因素的影響及基于實(shí)用場(chǎng)景考慮，選擇某熱點(diǎn)區(qū)域室內(nèi)環(huán)境，分別驗(yàn)證2種方案的增益情況。4.2.1方案1：獨(dú)立3CCCA業(yè)務(wù)洽談室接待休息室pRRU3pRRU7pRRU4pRRU1pRRU5pRRU8pRRU6pRRU2IRU249IRU249mIRU1PB3PB2PB1圖4設(shè)備改造分布示意60×60cm5CP112CP46開通雙載波開通單載波3CP37測(cè)試區(qū)域CP2圖5SuperMIMO改造后3CC載波分布示意UDP灌包測(cè)試：3個(gè)終端分別接入3.3/3.4/3.5GHz單載波，關(guān)閉CA功能，3個(gè)載波同時(shí)下行UDP灌包，峰值測(cè)試僅能達(dá)到1Gbit/s左右，其中3.4GHz現(xiàn)網(wǎng)存在同頻干擾速率為800Mbit/s左右，3個(gè)終端下行速率合Speedtest測(cè)試：3個(gè)終端同時(shí)進(jìn)行相同服務(wù)器測(cè)試，與UDP灌包測(cè)試結(jié)果接近，合并下行速率達(dá)2.9UDP灌包測(cè)試：開啟3載波CA功能，終端接入主載波并完成添加2個(gè)輔載波后，進(jìn)行下行UDP灌包測(cè)試。3.3GHz主載波及3.5GHz輔載波都只支持PMI模外宏站同頻干擾，在對(duì)部分小區(qū)閉站后峰值可以達(dá)到4.2.2方案2：融合3CC602024/03/DTPT丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆作者簡(jiǎn)介：丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆作者簡(jiǎn)介：丆5G三載波聚合部署方案研究無線通信RadioCommunicationUDP灌包測(cè)試：3個(gè)終端分別接入3.3/3.4/3.5G單載波，關(guān)閉CA功能，3個(gè)載波同時(shí)下行UDP灌包，由于引入了SuperMIMO組網(wǎng)技術(shù)，峰值接近理論峰值。其GHz現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試存在宏站同頻干擾，對(duì)部分小區(qū)關(guān)閉后峰值速率達(dá)到1.4Gbit/s左右。3臺(tái)終端峰值合計(jì)速率載波，關(guān)閉CA功能，3個(gè)載波峰值速率都可以達(dá)到1.4Gbit/s以上，接近理論峰值，3部終端峰值合并速率穩(wěn)UDP灌包測(cè)試：開啟3載波CA功能，終端接入主載波并添加2個(gè)輔載波后，進(jìn)行下行UDP灌包測(cè)試。其中任意載波都可以做主載波。主載波可以達(dá)到1.5試。3載波聚合下行峰值速率可以達(dá)到2.68Gbit/s。達(dá)到130%。在大帶寬需求場(chǎng)景具有極大的推廣意義。引進(jìn)SRS載波輪發(fā)技術(shù)和SuperMIMO技術(shù)融合42420未增加融合技術(shù)UDP灌包3CC載波聚合峰值速率對(duì)比增加融合技術(shù)4242011單載波UDP灌包3CC載波聚合單載波UDP灌包5結(jié)束語圖6方案效果對(duì)比［7］湯金科.大規(guī)模MIMO統(tǒng)計(jì)信道信息獲取及魯棒傳輸研究［D］.江載波聚合特性可有效提高上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率，提升用戶峰值速率和系統(tǒng)容量，還有助于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)上行覆蓋性能，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。本文?GPP協(xié)議入手，對(duì)3CCCA組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，尋找3CCCA技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，并通過研究發(fā)現(xiàn)SRS載波輪發(fā)技術(shù)、SuperMIMO技術(shù)