科普：5G高低频组网，到底是什么意思

目前，全球 5G 网络建设正处于如火如荼的阶段。根据数据统计，截止 2020 年 8 月，全球已有 92 个 5G 商用网络，覆盖 38 个国家和地区。

这些 5G 网络，基本上都采用了 TDD 的制式。

相信大家一定知道，4G LTE 网络，就分为 FDD LTE 和 TDD LTE 两种。

所谓的 FDD 和 TDD，分别是指频分双工和时分双工。

FDD 频分双工，是采用两个不同的频段，分别用于手机到基站的上行链路，以及基站到手机的下行链路。

TDD 时分双工，则是上行与下行使用相同的频段传输。通过传输时间节点的不同，进行区分。

很显然，相对于 FDD 独占 “车道”的方式，TDD 要考虑上下行时隙分配与干扰抑制，技术实现上更为复杂。

但是，FDD 的频谱资源利用率并不如 TDD。

移动通信业务具有上下行数据流量不均衡的特点。例如，观看视频时，下行数据量很大，但上行很小。如果采用 FDD，资源分配并不灵活，上行所占用的频段基本空闲。

而 TDD 支持上下行时隙灵活分配，下行流量大的场景，就下行时隙多一点，反之亦然。

4G 时代，全球范围内 FDD LTE 网络的数量要多于 TDD LTE。

到了 5G 时代，情况发生了变化。

5G 实现高速率需要更大的频率带宽。在高频段，想要再像 FDD 一样，找两个对称大小的大频宽频段资源，实在是太难了。FDD 较低的频率资源利用率，完全无法忍受。

而且，对于 5G 采用的大规模天线技术（Massive MIMO）来说，TDD 拥有更好的信号互易性，更容易设计。

于是，综合种种因素，各大运营商在部署自己的 5G 网络时，纷纷转投了 TDD 的怀抱。真是应验了那句老话：“三十年河东，三十年河西”。

什么是高低频组网

到了这里，故事就结束了吗？当然没有。

5G 采用 TDD 高频，意味着它必须面对一个比较棘手的问题——网络覆盖能力不足。

网络覆盖能力不足，主要是上行能力不足带来的。

下行，基站到手机，因为基站有更高的发射功率，加上波束赋形等技术的支持，一般都不会有什么问题。

上行，手机到基站，手机的天线功率很低，“嗓门小”，自然信号传播的距离就近，限制了手机和基站的通信距离（即限制了基站的覆盖范围）。

现在 5G 使用的都是比 4G 更高的频段，例如 3.5GHz、4.9GHz 频段等，穿透损耗更大，信号衰减更快。采用 TDD，对覆盖能力的影响更加明显。

那么，该怎么解决这个问题呢？

专家们想到了上下行解耦，SUL（Supplementary Uplink，辅助上行）技术。

这个技术的思路非常简单，不是高频上行不足吗？那我们就从中低频 “借点”频段资源，作为上行通道呗！

中低频穿透衰耗更小，传播距离更远，可以有效帮助 5G 提升覆盖范围。

虽然中低频的带宽更小，无法满足 Gbps 的大带宽业务需求，但是对于包括手机通信在内的大部分场景，完全可以应付。

再继续往下想，哪些中低频频段资源是适合 “借用”的呢？

以 2.1GHz 为例，目前联通和电信在这个频段分别有 25MHz、20MHz 的频谱资源。这些资源暂时被 4G LTE 网络占用，但是属于频段重耕的首选。

电信和联通 2.1GHz 频率范围

我们不可能采取一刀切的方式，直接将这些资源用于 5G NR，否则会对现在的 4G 网络用户体验造成影响。但是，可以通过动态频谱共享（DSS）技术，让 4G/5G 网络共享这段频谱资源。

这么一来，我们就形成了 “中低频 FDD NR + 高频 TDD NR”的组网方式，可以称之为 “高低频组网”。

传统的 SUL 辅助上行，在中近距离使用 3.5GHz 进行上下行，当距离越来越远，3.5GHz 上行 “够不着”的时候，激活 SUL，由 2.1GHz 替代 3.5GHz，负责上行。

传统 SUL 辅助上行

那么，这就意味着，在大部分的时间里（中近距离下），辅助上行是空闲的。

于是，华为就提出了 “超级上行”。也就是说，在中近距离下，也使用辅助上行资源，与 TDD 主载波进行配合，轮发上行数据，增强上行能力。

超级上行

这无疑是一个很实用的 idea，打破了载波聚合必须频谱 “捆绑”的限制。

此外，华为还独创性地推出了 FDD 5G 广播信道窄波束技术，以及 TDD 5G 广播信道智能寻优技术。

FDD 5G 广播信道窄波束技术，区别于传统的一个广播宽波束，而是采用了两个广播窄波束轮询，可以增加 3dB 的覆盖，提升 VoNR 业务深度和广度覆盖。

广播信道窄波束技术

TDD 系统广播信道智能寻优，主要是将广播信道进行波束赋形，轮询扫描，通过 AI 智能识别覆盖场景和用户分布情况，提供多种波束组合进行智能匹配，使用户体验和频谱效率达到最优。

广播信道智能寻优技术

标准制定与终端支持

“中低频 FDD NR + 高频 TDD NR”的组网方式是否能够落地，还要看标准是否允许，终端是否支持。

虽然一直以来 TDD NR 都是运营商和设备商的优先选项，但 FDD NR 并没有被标准制定者遗忘。

2020 年 7 月 3 日，3GPP R16 版本标准冻结。该版本针对 5G 的 2C 和 2B 场景进行了全面增强，其中就包括 FDD NR 增强。

目前，NR/DSS FDD 大带宽的标准化工作已经完成，其中就包括 2.1GHz NR FDD 和 700MHz NR FDD。

此外，FDD 大带宽下行载波聚合（CA）和辅助上行（SUL）目前已经立项，处于积极推进的状态。

终端方面，目前包括华为、高通在内的主流芯片均已全面支持 3.5G/2.6G/2.1G/1.8G NR，部分支持 700MHz NR。到 2021 年，5G 芯片对大带宽 FDD NR 和大带宽 SUL 的支持也将实现。

高低频组网的作用

未来，针对城区和郊县等不同需求场景，5G 网络最为合理部署方式，就是通过 TDD NR 实现大带宽，通过 FDD NR 实现补充覆盖和上行增强。

5G FDD NR 除了弥补 TDD NR 的上行短板，增强农村地区覆盖等作用之外，还有增强城区深度覆盖的作用。

城区宏站采用高低频结合，可以提升室外覆盖率。更强的穿透能力，可以帮助覆盖室内，节省 5G 室分系统的投资。

甚至说，通过协同运维，可以在夜晚或者负荷较小的时间段，在网络 KPI 保证稳定的前提下，通过休眠部分网络，实现能耗节约目标。

总而言之，高低频组网充分结合了 TDD 大带宽和 FDD 远覆盖的优势，是一个非常 “接地气”的 5G 组网策略。

好啦，以上就是关于 5G 高低频组网的内容。感谢大家的耐心阅读！

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