在5G 網絡中,用戶到基站(上行鍊路)和基站到用戶(下行鍊路)之間的流量通常是不對稱的。這是因為用戶下載的量要比上傳的多得多。在FDD(頻分雙工)中,上下兩個方向的信道大小相同,同時在下行鍊路上可以通過256QAM 調制和高階 MIMO (4×4) 等更先進功能,來滿足下行下載帶寬的增長需求。可以說,到目前為止對下行鍊路帶寬的關注已經取得了非常好的成效。
但是,随着業務流量模式的變化,将會有更多的上行鍊路如雲存儲等密集型的應用,這對上行鍊路和下行鍊路頻譜使用的靈活性提出更大的要求。在這裡,引出我們的另外一種雙工模式:時分雙工 (TDD)。它在提高頻譜的靈活性和使用效率方面有着非常重要的作用。
TDD 對雙工的每個方向都使用相同的頻率,通過幀中包含不同的時間段和用于上行鍊路或下行鍊路通信的時隙,并更改這些幀和時隙的持續時間,可以定制性的滿足不同業務對網絡的需求,從而提供最佳的體驗。
TDD在帶來頻譜效率的同時,也帶來了一個關鍵的挑戰:同步。由于下行(DL)和上行UL共享相同的頻譜,因此需要對TDD系統施加嚴格的同步限制以避免幹擾。
下面我們來看看TDD模式下,不同步會産生哪些幹擾?
首先,TDD同步概念,它指的是移動網絡間為保證相鄰網絡同時發送和接收來自移動或固定設備的數據以避免幹擾的參數。
我們知道,當兩個TDD網絡部署在同一頻帶内的塊中時,會發生同信道幹擾和相鄰信道間幹擾兩種情況。一般來說,為避免此類幹擾,網絡中的所有基站應與公共相位時鐘基準(例如UTC-協調世界時間)同步。根據ITU-T标準建議,5G TDD網絡都需要進行相位同步,以便将端到端時間誤差限制在1.5μs以下。
另外,另外一種幹擾是當交叉鍊路幹擾,它發生在上行鍊路 (UL) 和下行鍊路 (DL) 分别在不同的 TDD 網絡中同時進行傳輸時,即上行傳輸在一個網絡的一個基站(或 MS)上,而下行接收卻屬于另一個網絡的另一個基站(或MS)。如果兩個網絡是相位和幀同步的,則可以避免此類問題。
以下是幾種同步的簡單介紹:
按重複間隔(即頻率)排列但不按相位或時間排列的兩個時鐘。
圖3-頻率同步
按重複間隔(即頻率)和相位(1秒間隔)排列的兩個時鐘,但沒有共同的時間原點。
圖4-相位同步
按重複間隔(即頻率)、相位(1秒間隔)排列的兩個時鐘,它們共用一個時間原點。
圖5-時間同步
一種用于避免同時進行UL/DL傳輸的兼容性幀結構,以确定特定的DL/UL傳輸比和幀長度。即在任何給定的時刻,或者所有網絡在DL中傳輸,或者所有網絡在UL中傳輸,基本上不發生同時的UL和DL傳輸。對于涉及的所有TDD網絡采用單幀結構,并且在所有網絡上同步幀的開始。
總之,對于5G TDD,我們不僅需要頻率和相位同步,還需要幀和時隙同步以避免網絡間幹擾。
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