“

載波聚合技術如何實現上下行傳輸速率的有效提升？

”

近日，中國移動研究院聯合中興通訊和聯發科技率先完成基于3GPP R16标準的載波聚合（Carrier Aggregation, CA）速率提升能力驗證，從帶寬容量和時延性能等方面進一步激發5G潛能，為5G R16标準商用奠定了基礎。

那麼，什麼是載波聚合？載波聚合技術如何實現上下行傳輸速率的有效提升？

“由于每個運營商能分到的頻段有限，且不一定連續，如果每個終端都隻能用其中一部分頻段的話，那麼資源的潛力就無法充分釋放。”近日，中興通訊無線方案總監白炜在接受《通信産業報》全媒體記者采訪時表示，載波聚合技術就是針對這類情況，把相同頻段或者不同頻段的頻譜資源聚合起來給終端使用，從而大幅提升整網資源利用率，改善用戶體驗。

記者了解到，在這個領域，中興通訊依據多年的成熟商用經驗，早在2019年就提出了創新的時頻雙聚合方案。該方案基于成熟的載波聚合框架，創新性地引入上行TDM調度技術，深化多個頻譜之間的聚合能力，達到同時利用多個載波的帶寬和覆蓋優勢，使得頻譜效率最大化利用的目标。通過深度融合多個5G頻譜，例如：中低頻段的FDD-NR頻譜和TDD-NR頻譜（包括700MHz 2.6GHz，或者2.1GHz 3.5GHz），或者多個TDD-NR頻譜（包括2.6GHz和4.9GHz），該方案不僅能有效彌補上行覆蓋的不足、縮短時延，還是業界唯一能同時能提升上行和下行容量、實現容量覆蓋雙增強的方案。

5G R15:繼續引用擴容載波聚合

載波聚合并不是5G全新的概念，實際上在3GPP發布的4G标準Release 10階段就已經引入，并在全球成熟商用。盡管在5G部署初期，運營商重點關注的是單載波的性能。随着5G商用化進程的推進，運營商可用于5G網絡的頻譜将會不斷增多（例如：可以獲取新頻譜，或者通過動态頻譜共享技術和4G共用頻譜等方式），那麼多個頻段之間的聚合需求将會持續獲得關注和應用。

因此，3GPP在制定5G标準時，就繼承和延續了4G載波聚合的概念，在R15中已經同時包括了下行載波聚合（DL CA）和上行載波聚合技術（UL CA）。其主要目标就是能把多個載波的帶寬疊加起來給終端使用，比如兩個載波分别是30MHz和100MHz，那麼用戶就能獲得約為130MHz帶寬的數據速率。

5G R16:增強載波聚合功能

作為5G eMBB（增強移動帶寬）的關鍵技術，以上是載波聚合在R15中引入的初衷。同時，在R16标準中，又對載波聚合功能進行了增強，主要體現在：

在DL CA方面，主要是針對可以進行載波聚合的頻段組合進行了擴展，并将載波聚合的載波數量進行了提升。

在UL CA方面，考慮到天線設計複雜性、發射功率限制等因素，5G商用終端上行普遍為2個發射通道（2Tx），理想情況下采用上行雙流方式傳輸，等效帶寬翻倍。然而，由于通道數量的限制，使得在多頻段組網時性能沒有得到最佳利用，如果采用帶内載波聚合技術，吞吐量可以實現線性疊加。但如果需要進行帶外載波聚合，則其中每個載波都隻能使用1個發射通道，TDD-NR載波的上行無法使用雙流傳輸，聚合後的上行容量可能反而不如不激活載波聚合。

因此在3GPP R16标準中引入上行發射通道切換的機制（Uplink Tx Switching），即一個發射通道固定給載波2使用，另一個發射通道在載波1和載波2之間切換，采用時分模式來解決上述問題、達到最大化利用多個頻譜資源的目标。

白炜認為，載波聚合技術在引入Uplink Tx Switching後，克服了基于3GPP R15 UL CA中不能同時使用TDD-NR頻段上兩個發射通道導緻容量損失的問題，從時域和頻域兩個方面對頻譜利用率進行了增強，同時引入功率提升，達到提升上行吞吐量和覆蓋的目标。

目前的主流5G商用載波都是時分雙工制式（TDD），如果運營商有多個TDD頻段（例如2.6GHz和4.9GHz），并且使用不同的幀結構，那麼在這個情況下如何最大程度提升上行吞吐量呢？這就是引入TDD幀頭錯開的主要原因。如果把兩個不同TDD頻段的上行時隙設計為全錯開的方式，終端與這兩個頻段載波同時連接時就可以大大提升上行時隙占比。以DDDDDDSUU幀結構和DSUUU幀結構為例，兩個上行占比分别為20%和60%的載波聚合後，終端可以利用兩個載波交替發上行數據，互不沖突，上行可以用時隙提升到80%。

載波聚合：5G速率飙升利器

載波聚合技術不僅可以充分發揮頻段間的協同優勢，為用戶提供更為優質的網絡保障，基于R16的5G載波聚合技術還将進一步助推VR/AR、4K/8K高清直播、工業數據采集等大上行場景的業務發展，載波聚合場景可以同時應用于To C和To B行業。

針對To C行業，可以提升單用戶體驗，主要表現在上下行吞吐量的提升。另外，還提升了上下行的覆蓋，一方面是可以克服現有主流TDD頻段上行覆蓋受限的瓶頸，延長下行TDD大帶寬的優勢；另一方面可以通過高低頻互補的方式延伸上行覆蓋。

目前，5G商用頻譜主要是中高頻段，相對于4G網絡普遍使用的1.8GHz、2.1GHz等FDD頻段，由于具有路損較高、穿透損耗較高、上行占空比較低等特點，其上行覆蓋能力存在一定的劣勢，特别是在室外基站覆蓋室内的場景，表現為5G信号差、用戶體驗差。那麼采用載波聚合的方式，深化高低頻之間的優勢互補（TDD頻段的大帶寬 FDD的覆蓋優勢），強強聯合，提升5G覆蓋和用戶體驗。

針對To B行業，目前主要焦點在于針對遠程遙控、視頻監控、機器視覺，雲化AGV等多個應用，需要滿足上行覆蓋和超大帶寬需求，并且這些業務對單點、單小區的容量需求都遠高于To C。不僅可以采用大上行占比的幀結構，而且還可以通過多個載波之間的深度融合，以及各種幀結構之間的靈活融合，充分滿足目前大行業的上行大帶寬需求。例如，2.6GHz和4.9GHz采用幀頭錯開的方式，可以提升上行吞吐量到900Mbps以上，滿足目前5G大上行的需求。

時頻雙聚合方案完全遵循R15/R16的載波聚合技術，并可以靈活融合多種頻段、多種類型的幀結構、可以适應共站部署/跨站部署等場景，是兼顧ToC和ToB需求的綜合解決方案。中興通訊持續推動該方案的商用化。

2019年10月，中興通訊與中國電信就對時頻雙聚合的原型機進行了驗證，測試結果顯示，在信道良好的環境下，采用時分複用CA時單用戶上行速率相對3.5GHz單載波提升最大可達40%，采用并發CA時最大提升可達60%。同時，通過高低頻聚合的方式，兩方案的下行用戶體驗速率相對于3.5GHz單載波提升可達20%。

2020年11月，中興通訊又聯合聯發科技和四川電信在成都商用網絡中對時頻雙聚合方案進行了充分的測試驗證，其結果顯示，采用時頻雙聚合技術，在小區中遠點的單用戶上行速率明顯提升，相對于3.5GHz單載波提升2~3倍。

2020年12月，山東聯通、中興通訊和聯發科技對時頻雙聚合的性能提升能力進行了充分的驗證，在3.5GHz覆蓋中遠點位置的單用戶上行速率提升顯著，最大可達三倍以上。

今年8月份，中國聯通集團研究院和遼甯分公司攜手中興通訊和聯發科技，在大連成功完成了時頻雙聚合方案（FAST）的商用驗證，網絡性能提升效果顯著。該方案深化“3.5GHz 2.1GHz”雙頻戰略，是3GPP R16上行載波聚合特性的首次驗證，積極推動R16産業鍊的成熟。

此外，安徽電信率先将時頻雙結合方案與行業To B業務應用相結合，并在蕪湖智慧港口進行了充分的測試驗證。基于港口的視頻監控大數據業務，采用時頻雙聚合技術能夠提升用戶的業務體驗，遠點用戶上行速率相比3.5GHz單載波提升2倍以上，上行時延降低20%左右，邊緣覆蓋距離提升25%，能夠較好滿足視頻監控大數據業務的大上行、低時延需求。

采寫：胡媛

編輯：胡媛

指導：新文

歡迎申報！第十五屆通信産業榜調研啟動了

總編評論：加快700M部署關系5G應用全局

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!