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（中國聯合網絡通信集團有限公司，北京100033）ChenHu，FanKun（ChinaUnitedNetworkCommunicationsGroupCo.，Ltd.，Beijing100033，China）載波聚合是5GSA組網部署方案中的重要技術之一，對提升用戶體驗具有重要價值。當前2CC載波聚合(100MHz+100MHz)在現網應用已較為成熟，3CC應用尚在探索階段。根據3GPPR15協議規范，結合SRS載波輪發技術與Su-perMIMO技術研究，探索出一套完整的3CC融合技術方案，并通過測試驗證了該方案的可行性及先進性。關鍵詞：Keywords：1概述5G載波聚合技術是5G網絡的重要技術之一，可以提升網絡速度和容量，從而更好地支持高速數據傳輸和大規模物聯網設備，廣泛應用于智能家居、智能城市、智能交通、智能工廠等各種場景。尤其在中國載波聚合技術能夠充分利用各方的頻譜資源聚合成更大的帶寬，實現用戶的極致體驗，建立競爭優勢。23CC組網結構2.1協議規范收稿日期：2024-01-053GPPR15協議定義了NRCA，最大可將16個CC聚合在一起。當前網絡部署主要為低頻FR1（最大100MHz帶寬最大支持3CC聚合，最大聚合帶寬為300MHz。在3載波聚合場景中，UE可同時使用3個載波。3Carrier，PCCPCC對應的小區稱為PCell。另外2個SCC對應的小區稱為SCell。2.2電聯3CC頻譜根據參與聚合的CC是否屬于同一頻段以及是否在頻域上連續，CA可分為如下3種類型。a）頻段內連續載波聚合：CC同屬一個頻段，且在頻域上連續。582024/03/DTPT5G三載波聚合部署方案研究無線通信RadioCommunicationb）頻段內非連續載波聚合：CC同屬一個頻段，但在頻域上不連續。c）頻段間載波聚合：CC屬于不同的頻段。電聯共享的200MHz5G頻譜及中國廣電共享的 100MHz5G頻譜為3.3~3.6GHz，共計300MHz連續的頻譜資源。根據3GPP低頻頻段內連續載波聚合規范（對應協議3GPPTS38.101-1的Table5.5A.1-1NR支持CA_n78D（100+100+100）形式的3CC載波CA組合。因此中國電信、中國聯通和中國廣電300MHz頻譜適合組成帶內連續CA，是極其理想的載波聚合方式中國電信TDD-NR中國電信TDD-NR100MHz中國聯通TDD-NR100MHzNR100MHz3300~3400MHz3400~3500MHz3500~3600MHz室內電聯與中國廣電共享100MHz電聯共享200MHz圖1電聯與中國廣電連續300MHz頻譜示意33CC關鍵技術3.1對稱CA和非對稱CA對稱CA的上行聚合的CC數和下行聚合的CC數相同。非對稱CA的上行聚合的CC數和下行聚合的CC數不相同。當存在下行CC數大于上行CC數的情況，沒有上行CC的載波只能使用PMI反饋。從這個結論來看，如果采用電聯組合的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稱為“下行Only輔載波”。由于無法獲得終端的SRS權，只能使用PMI權，這類輔載波中的TDD載波下行Beamforming（BF）性能有一定損失。從這個結論來看，電聯3CC下行CA將存在BF性能損失。3.3SRS載波輪發技術根據第3.1與3.2節分析，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上自行發送SRS，導致“波”無法獲得終端的SRS權。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，彌補該組網方案的缺陷。通過相關技術文獻研究發現，借助SRS載波輪發功能可以利用UE的上行射頻模塊在PCC和SCC之間以TDM時分輪循的方式發送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載波輪發功能原理示意SuperMIMO技術是一種新興的無線技術，與傳統MIMO技術不同的是，SuperMIMO技術可以同時支持多個用戶設備進行數據傳輸，大大提高了頻譜利用率和系統容量。SuperMIMO技術通過采用大規模天線陣列和先進的信號處理算法，實現了多個用戶設備之間的干擾管理，從而實現高效的多用戶數據傳輸。SuperMIMO技術的原理主要包括MassiveMIMO概念、多用戶干擾管理技術以及空域多路復用和波束賦形技術。首先，MassiveMIMO概念指的是利用大規模天線陣列，通過在基站端增加大量的天線，來提高系統的傳輸容量和性能。其次，多用戶干擾管理技術用于解決多個用戶設備同時進行數據傳輸時，可能產生的干擾問題。最后，空域多路復用和波束賦形技術用于增強信號的傳輸和接收效果，實現更高的信號傳輸速率和質量。SuperMIMO技術在不同領域都有廣泛的應用。在5G無線通信系統中，SuperMIMO技術可以大大提高網絡容量和覆蓋范圍，支持更多的用戶設備連接。也可以應用于移動通信網絡中的網絡協作技術，實現更好的系統性能和用戶體驗。43CC載波聚合部署方案4.1部署方案3載波主要應用在室內場景，解決用戶大帶寬、高速率需求，在高低頻段同覆蓋組網場景下，高頻段通常作為容量層吸收話務，低頻段通常作為覆蓋層，其郵電設計技術/2024/0359無線通信RadioCommunication5G三載波聚合部署方案研究中容量層頻點優先級高于覆蓋層頻點優先級。根據前面章節的分析，基于NRTDD的3CC載波聚合有獨立3CC和融合3CC2種部署方案。方案1：獨立3CC。僅完成3載波建設及3CCCA功能開通，不疊加其他技術。如圖3所示，利用3個pRRU各開通1個NRTDD小區（3.3GHz，3.4GHz，3.5GHz各1個載波覆蓋范圍完全重疊，不疊加部署融合技術。CC1CC2CC3圖3室內NR3CC單載波分布示意方案2：融合3CC。在3CCCA功能開通基礎上，考慮引進SRS載波輪發技術作為BF性能損失補償，并且利用SuperMIMO組網技術，進一步發揮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單獨使用1塊VBPe21單板。每個PB需要2條光路分別對應PB的OF1和OF2口和基帶板連接。在具體實施過程中，需要注意以下事項。a）結合現場環境，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pRRU，可以在天花板內安裝，但要保證天花板內各個pRRU可視無阻擋。c）開通3個室內TDDNR載波，可能會受到室外TDD宏站信號干擾，需要適當控制室外宏站信號覆蓋范圍。4.2方案驗證為盡量減少外在干擾因素的影響及基于實用場景考慮，選擇某熱點區域室內環境，分別驗證2種方案的增益情況。4.2.1方案1：獨立3CCCA業務洽談室接待休息室pRRU3pRRU7pRRU4pRRU1pRRU5pRRU8pRRU6pRRU2IRU249IRU249mIRU1PB3PB2PB1圖4設備改造分布示意60×60cm5CP112CP46開通雙載波開通單載波3CP37測試區域CP2圖5SuperMIMO改造后3CC載波分布示意UDP灌包測試：3個終端分別接入3.3/3.4/3.5GHz單載波，關閉CA功能，3個載波同時下行UDP灌包，峰值測試僅能達到1Gbit/s左右，其中3.4GHz現網存在同頻干擾速率為800Mbit/s左右，3個終端下行速率合Speedtest測試：3個終端同時進行相同服務器測試，與UDP灌包測試結果接近，合并下行速率達2.9UDP灌包測試：開啟3載波CA功能，終端接入主載波并完成添加2個輔載波后，進行下行UDP灌包測試。3.3GHz主載波及3.5GHz輔載波都只支持PMI模外宏站同頻干擾，在對部分小區閉站后峰值可以達到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介：丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆丆作者簡介：丆5G三載波聚合部署方案研究無線通信RadioCommunicationUDP灌包測試：3個終端分別接入3.3/3.4/3.5G單載波，關閉CA功能，3個載波同時下行UDP灌包，由于引入了SuperMIMO組網技術，峰值接近理論峰值。其GHz現網測試存在宏站同頻干擾，對部分小區關閉后峰值速率達到1.4Gbit/s左右。3臺終端峰值合計速率載波，關閉CA功能，3個載波峰值速率都可以達到1.4Gbit/s以上，接近理論峰值，3部終端峰值合并速率穩UDP灌包測試：開啟3載波CA功能，終端接入主載波并添加2個輔載波后，進行下行UDP灌包測試。其中任意載波都可以做主載波。主載波可以達到1.5試。3載波聚合下行峰值速率可以達到2.68Gbit/s。達到130%。在大帶寬需求場景具有極大的推廣意義。引進SRS載波輪發技術和SuperMIMO技術融合42420未增加融合技術UDP灌包3CC載波聚合峰值速率對比增加融合技術4242011單載波UDP灌包3CC載波聚合單載波UDP灌包5結束語圖6方案效果對比［7］湯金科.大規模MIMO統計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/下行數據傳輸速率，提升用戶峰值速率和系統容量，還有助于增強網絡上行覆蓋性能，提高數據傳輸的可靠性。本文從3GPP協議入手，對3CCCA組網結構進行梳理，尋找3CCCA技術優缺點，并通過研究發現SRS載波輪發技術、SuperMIMO技術