5G上行，真是讓人操碎了心！

5G 時(shí)代，“快”仿佛成了最嘹亮的主打歌。

可是，5G 在頻譜效率上跟 4G 相比并沒有本質(zhì)的不同，因此只能靠增大信號帶寬來支撐。

于是 5G 最先建設(shè)的頻譜就落在了能提供連續(xù)幾百兆帶寬的 3.5GHz，中國電信和聯(lián)通就各自獲取了該頻段 100MHz 的帶寬。

有了大帶寬的基礎(chǔ)，再加上 Massive MIMO 等技術(shù)的加持，5G 的下行速率自然是高出天際。單用戶速率可達(dá) 1.5Gbps，單小區(qū)吞吐量甚至能達(dá)到 6~10Gbps。

可是，在這光鮮亮麗的下載速率背后，上行覆蓋不足的問題一直在隱隱作痛。

由于 3.5GHz 的頻率較高，跟 3G 和 4G 所用的 2.1GHz 或者 1.8GHz 相比，穿透損耗大，信號衰減快。

這對于基站來說倒也沒啥，體積大能力強(qiáng)發(fā)射功率大，還有波束賦形等技術(shù)支持，所以下行一般來說不成問題。

但對于上行來說就比較難了，手機(jī)體積小能力弱，且由于輻射指標(biāo)的限制，在 TDD 場景下雙發(fā)場景下也就最大 26dBm（0.4 瓦），平均 23dBm（0.2 瓦）的發(fā)射功率，路徑上還要經(jīng)歷重重折損，離得稍微遠(yuǎn)點(diǎn)，還沒到達(dá)基站就衰減殆盡了。

為了在達(dá)到 5G 的高速率的同時(shí)也能兼顧上行覆蓋，各路專家們是傷透了腦筋。最終也確實(shí)提出了一些切實(shí)可行的方案。

一、EN-DC 雙連接

在 5G 初期，優(yōu)先在熱點(diǎn)部署，必然是點(diǎn)狀覆蓋的。為了保證用戶體驗(yàn)的連續(xù)性，最容易想到的方法就是借用 4G 完善的覆蓋，手機(jī)同時(shí)連接 4G 和 5G 兩條腿走路。5G 這條腿一旦沒信號了，因?yàn)?4G 那條腿還在，業(yè)務(wù)也能正常進(jìn)行。

這就是 5G 的非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）模式，最常用的是選項(xiàng) 3x（Option3x），4G 負(fù)責(zé)控制面，5G 作為容量的補(bǔ)充。這種方式也叫 EN-DC（EnodeB NR Dual Connectify）雙連接。

以上圖為例，在 4G 和 5G 共同覆蓋范圍內(nèi)（近中點(diǎn)），手機(jī)可以同時(shí)連接 5G 3.5GHz（TDD 模式）和 4G 2.1GHz（FDD 模式）。
基站下行在 4G 和 5G 的上同時(shí)發(fā)送信息，容量為兩個(gè)載波之和。對于上行來說，手機(jī)在 4G 和 5G 上各用一根天線發(fā)送數(shù)據(jù)，共享 23dBm 的功率。

一旦手機(jī)移動出了 5G 的覆蓋范圍（遠(yuǎn)點(diǎn)），手機(jī)就只能斷開 5G，只用 4G 了。雖然不再能享受到 5G，但 4G 的容量和覆蓋也還是可以保證的。

這種方式雖然可以解決 5G 的覆蓋問題，但畢竟要看 4G 的臉色，5G 想必是心有不甘的。再說了，NSA 也只是過渡方案，最終 5G 還是要走上自力更生的獨(dú)立部署（SA）路線的。

二、5G 內(nèi)部有哪些覆蓋增強(qiáng)方案？

其實(shí)，5G 定義的 FR1 頻譜，其實(shí)已經(jīng)包含了從 450MHz 到 6GHz 的廣闊范圍，把 2G/3G/4G 正在使用的 FDD 低頻段頻譜全部囊括在內(nèi)，只要這些前輩肯退頻分一些給 5G 用，5G 還是有望獨(dú)立解決覆蓋問題的。

FDD 模式的歷史悠久，一般頻段較低，帶寬較窄，700M，800M，900M，1800M，2100M 等主流頻段都是 FDD 的；而 TDD 的頻段相對較高一些，但是帶寬大，比如 2.3GHz，2.6GHz，3.5GHz，4.9GHz 等等。

很容易想到，把這些低頻段和高頻段結(jié)合起來，都部署成 5G，不就容量和覆蓋都解決了嗎！

那么，到底要怎么個(gè)高低頻結(jié)合法呢？大體上有下面兩種思路。

思路 1：既然 5G 3.5GHz 的上行有問題，那我就拿出一段低頻，不獨(dú)立工作，專門做只上行的補(bǔ)充！這就是輔助上行（Supplementary Uplink，簡稱 SUL）方案。

思路 2：部署中頻（例如 3.5GHz）和低頻（例如 700MHz）兩個(gè)獨(dú)立的 5G 載波，再借助載波聚合技術(shù)，上下行同時(shí)增強(qiáng)！這就是載波聚合（Carrier Aggregation，簡稱 CA）方案。

在思路 1，也就是輔助上行方案的基礎(chǔ)上，電信和華為又提出了增強(qiáng)版本，除了在遠(yuǎn)點(diǎn)增強(qiáng)上行覆蓋之外，還能在近中點(diǎn)增強(qiáng)上行容量。這就是“超級上行”方案。

在思路 2，也就是載波聚合方案的基礎(chǔ)上，中興也提出了增強(qiáng)版本，在增強(qiáng)了上行覆蓋的基礎(chǔ)上，上下行的容量也都得到了增強(qiáng)。這就是“時(shí)頻雙聚合”方案。

三、從輔助上行到超級上行

所謂輔助上行，就是拿出一段低頻和主力的中頻（比如 3.5GHz）小區(qū)綁定，低頻只做上行，不能獨(dú)立工作，只能作為上行的補(bǔ)充存在。

在上面的 5G 頻段表中，可以看到除了傳統(tǒng)的 FDD 和 TDD 之外，還有一些頻段被標(biāo)識為 SUL，這就是補(bǔ)充上行專用的。

從上圖可以看出，在小區(qū)近中點(diǎn)，5G 的上下行還是使用 3.5GHz，畢竟帶寬大速率高；到了遠(yuǎn)點(diǎn)，3.5GHz 不堪使用的時(shí)候，才會激活輔助上行，把上行任務(wù)從 3.5GHz 交接到 2.1GHz。

這個(gè)方案有沒有改進(jìn)的余地呢？

在 TDD 頻段，上下行是在不同的時(shí)間發(fā)送信息的。由于下載需求遠(yuǎn)大于上傳，因此 TDD 上下行時(shí)間的分配是偏向下行的，主流的上下行時(shí)隙配比為 3:7。

也就是說，在 70%的時(shí)間里，上行就這么空著不發(fā)送任何數(shù)據(jù)。可是我們有用于上行增強(qiáng)的輔助上行啊，在小區(qū)近中點(diǎn)有這樣的資源不用，白白浪費(fèi)多可惜。

于是，電信和華為對輔助上行的這個(gè)缺點(diǎn)進(jìn)行了修正：在近中點(diǎn)把輔助上行也用起來，在主載波 TDD 的間隙上傳數(shù)據(jù)！ 這就是“超級上行”解決方案。

在中頻主載波的 TDD 下行時(shí)隙，輔助上行就接過上行的重任；到了主載波的上行時(shí)隙，把上行又交還給主載波就行了。

這樣一來，TDD 主載波和 SUL 輔助上行進(jìn)行輪發(fā)，在近中點(diǎn)所有的時(shí)間都可以進(jìn)行上行發(fā)送，不但上行速率得以提升，由于還降低了下行數(shù)據(jù)反饋的時(shí)延，間接提升了下行速率！

四、從載波聚合到時(shí)頻雙聚合

所謂載波聚合，就是把兩個(gè)完全獨(dú)立的載波捆綁在一起共同為一部手機(jī)服務(wù)。上行和下行的聚合需要同步進(jìn)行。

因此，如果一個(gè)中頻 TDD 載波和一個(gè)低頻 FDD 載波聚合的話，就可以天然支持上行覆蓋的增強(qiáng)。

以 TDD 3.5GHz 加 FDD 2.1GHz 為例，無論在基站近中點(diǎn)還是遠(yuǎn)點(diǎn)，下行都可實(shí)現(xiàn)雙載波聚合來進(jìn)行容量增強(qiáng)。

上行在基站近中點(diǎn)，手機(jī)可以使用兩個(gè)頻段的載波共享 23dBm 的功率同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，在遠(yuǎn)點(diǎn)，自然有 FDD 的上行來保底。

這個(gè)方案在遠(yuǎn)點(diǎn)沒有問題，但在近中點(diǎn)，TDD 和 FDD 各占用手機(jī)的一路天線并行發(fā)送數(shù)據(jù)是不經(jīng)濟(jì)的。

因?yàn)?TDD 載波有 100MHz 的大帶寬，而 FDD 載波通常也就跟 4G 一樣只有 20MHz，容量誰大誰小一目了然，還是讓 TDD 在自己的上行時(shí)隙盡量雙發(fā)來得劃算。

并且，由于 TDD 下行信道估計(jì)依賴于上行的 SRS 輪發(fā)，如果單天線發(fā)射就沒法輪發(fā)，也會對下行的波束賦形性能產(chǎn)生影響。

為了解決這兩個(gè)問題，電信聯(lián)合中興在載波聚合的框架下提出了“時(shí)頻雙聚合”方案，上行不但支持 TDD 和 FDD 并發(fā)，還支持了和超級上行類似的雙載波輪發(fā)，保證了近中點(diǎn)的容量。

依然以 TDD 3.5GHz 加 FDD 2.1GHz 為例，無論是在基站的近中點(diǎn)還是遠(yuǎn)點(diǎn)，下行依然可以通過雙載波聚合來進(jìn)行容量增強(qiáng)。

在近中點(diǎn)，在 TDD 的下行時(shí)隙，上行可通過 2.1G 載波以 23dBm 的功率來持續(xù)發(fā)送信號，到了 TDD 的上行時(shí)隙再切換為雙發(fā)在 3.5G 載波上發(fā)送，和超級上行如出一轍。

由此可見，時(shí)頻雙聚合方案在上行是非常靈活的，綜合起來可以有 3 種發(fā)送模式：

1. 下行 TDD+FDD 載波聚合，上行單天線 FDD 和雙天線 TDD 輪發(fā)，為小區(qū)近中點(diǎn)用戶提供最佳的上行性能；

2. 下行 TDD+FDD 載波聚合，上行雙天線 TDD 并發(fā)，為小區(qū)近中點(diǎn)有交調(diào)或者諧波干擾的用戶提供最佳性能；

3. 下行 TDD+FDD 載波聚合，上行單天線 FDD，為小區(qū)遠(yuǎn)點(diǎn)用戶提供最佳性能。

五、各種方案的優(yōu)劣勢對比

對于 NSA 組網(wǎng)下 EN-DC 的上行覆蓋主要取決于 4G，現(xiàn)階段 4G 已完成連續(xù)覆蓋，在此就不進(jìn)行贅述了。

下面著重進(jìn)行超級上行和時(shí)頻雙聚合的優(yōu)劣勢對比。

1、覆蓋：這兩個(gè)方案性能類似，均取決于低頻載波的上行覆蓋能力。

2、容量：兩者都可增強(qiáng)近中點(diǎn)的上行容量，性能類似；但超級上行只增強(qiáng)上行，對下行沒有任何容量增強(qiáng)，時(shí)頻雙聚合可同時(shí)增強(qiáng)上行和下行。

3、時(shí)延：兩個(gè)方案均可以讓上行數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送，下行數(shù)據(jù)及時(shí)確認(rèn)，上行和下行時(shí)延均得以降低。

4、頻譜：輔助上行 / 超級上行需要一段專用的頻譜，而低頻段一般都被 2/3/4G 占據(jù)，完全重耕比較困難；載波聚合 / 時(shí)頻雙聚合的低頻段 5G 可以使用 DSS（動態(tài)頻譜共享）技術(shù)跟 4G 共享，頻譜相對容易獲取。

5、復(fù)雜度：輔助上行 / 超級上行為小區(qū)內(nèi)上行增強(qiáng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)簡單，無額外信令開銷；載波聚合 / 時(shí)頻雙聚合是小區(qū)間協(xié)調(diào)技術(shù)，涉及到輔載波的測量，增刪，切換等操作，靈活但是復(fù)雜度高，增加了額外信令開銷。

6、標(biāo)準(zhǔn)化：R15 協(xié)議已支持輔助上行和下行載波聚合，對于超級上行以及時(shí)頻雙聚合所需的上行時(shí)分載波聚合仍在標(biāo)準(zhǔn)化討論中，在 R16 版本凍結(jié)。

7、芯片：華為海思芯片必然是要支持輔助上行 / 超級上行的，高通芯片明確支持載波聚合，后續(xù)是否能完全支持時(shí)頻雙聚合的所有功能還有待多方推動。

總體而言這兩個(gè)流派的上行增強(qiáng)技術(shù)各有千秋，具體誰能勝出就看后面雙方對于標(biāo)準(zhǔn)，芯片和終端的產(chǎn)業(yè)鏈推動了。

好了，本期的介紹就到這里，希望對大家有所幫助。