深耕4/5G協(xié)同技術，助力移動網(wǎng)絡4/5G網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展

2019年是5G元年，國際上美、韓及歐洲多國已實現(xiàn)5G商用，國內(nèi)四家運營商（移動、電信、聯(lián)通、廣電）在2019年6月正式獲得了工信部下發(fā)的5G商用牌照，三大運營商（移動、電信、聯(lián)通）也是紛紛加快了國內(nèi)5G基礎網(wǎng)絡建設以及部署。

5G已至，但4G仍將在未來一段時間內(nèi)在無線通信中居主導地位。以中國移動為例，4G業(yè)務量近兩年仍將持續(xù)增長，預計2021年4G流量將出現(xiàn)拐點，2022年5G用戶數(shù)可能與4G相當，未來2年國內(nèi)移動通信仍會以4G為主，因此在發(fā)展5G的同時如何保持4G網(wǎng)絡性能是運營商面臨的重要課題。

來源：中國移動4.9GHz產(chǎn)業(yè)與應用白皮書

圖1 中國移動4G/5G DOU及成長流量發(fā)展預測

中國移動作為國內(nèi)運營商的龍頭企業(yè)，獲得了2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz共260MHz頻率資源。其中4800MHz-4900MHz頻段由于頻率高、產(chǎn)業(yè)不成熟，當前不適合大規(guī)模應用，因此2515MHz-2675MHz成為中國移動5G的主頻段。

在2515MHz-2675MHz中，并不能全部用于5G，其中2575MHz-2635MHz是中國移動4G現(xiàn)網(wǎng)頻段，已在國內(nèi)廣泛應用，如何協(xié)調(diào)4G、5G的頻率應用也是中國移動必須面對的問題。

圖2 中國移動2.6G頻段現(xiàn)狀態(tài)

大唐移動針對中國移動的實際情況，深入研究2.6G頻段4G、5G共存協(xié)同技術，利用多種協(xié)同方案，實現(xiàn)4/5G協(xié)同發(fā)展。

一．NR部署100M， 同時反向開通4G 3D-MIMO，保障4/5G網(wǎng)絡容量

5G提升系統(tǒng)容量的一個主要手段是大帶寬，2.6G頻段可實現(xiàn)單載波100MHz的帶寬傳輸，是LTE的5倍。但中國移動2.6G頻段中間60MHz頻率已用于現(xiàn)網(wǎng)LTE（2575MHz-2635MHz，共3*20MHz載波，見圖2），因此2.6G最大連續(xù)帶寬只有60M，將嚴重影響5G性能。

在此情況下，LTE向高頻段移頻，使5G實現(xiàn)100MHz連續(xù)的載波是一種可行的方法。

圖3 5G開通100MHz后的頻率狀態(tài)

見上圖所示，LTE向高頻段移頻，5G占用2515MHz-2615MHz頻率，共1*100MHz載波，LTE占用2615MHz-2675MHz頻率，共3*20MHz載波，與當前LTE 2.6G頻段的帶寬相等。

上述方案的問題在于，現(xiàn)網(wǎng)LTE 2.6G頻段設備只支持2575MHz-2635MHz，并且對于高頻段（2655MHz-2675MHz），現(xiàn)網(wǎng)4G終端只有30%支持，種種原因綜合，導致5G分配100MHz帶寬時，必將影響4G現(xiàn)網(wǎng)的容量。

大唐移動據(jù)此提供解決方案，開發(fā)了4/5G雙模設備，在部署的5G基站設備上，可反向開通4G 3D-MIMO功能，共平臺支持4G和5G。

圖4 4/5G雙模配置示意圖

反向開通的3D-MIMO功能，一個20MHz載波容量提升與原LTE相比，覆蓋率得到提升，容量提升2.5倍以上，因此3D-MIMO 1-2個載波(2615-2655MHz)可支持原LTE三個3*20MHz載波的容量，后續(xù)隨著4G終端對高頻段（2655MHz-2675MHz）滲透率的提高，可進一步提高擴容能力。

圖5 反向開通3D-MIMO與原LTE小區(qū)性能對比

二．4/5G頻譜共享提升頻譜利用率

在5G初期，5G用戶數(shù)較少，終端滲透率低，5G載波負荷較低。對于一些熱點高負荷區(qū)域，4G載波的負荷高，如一些商圈、學校等，即使用滿了4G載波仍不夠用，高峰期經(jīng)常發(fā)生擁塞現(xiàn)象，影響用戶感知。據(jù)此，大唐移動開發(fā)了4/5G頻譜共享功能，實現(xiàn)4/5G頻率的共享，提升頻譜效率。

圖6 頻譜共享示意圖

從上圖可見，在4G與5G交界處，劃分一段頻率，典型為2575MHz-2615MHz，共40M帶寬，4/5G小區(qū)間通過信息交互，當4G負荷高時可以用于4G，5G負荷高時可以用于5G。當4G、5G負荷均比較高時，可根據(jù)運營商策略，優(yōu)先保證4G 或5G用戶。5G建網(wǎng)初期4G用戶容量需求大，建議優(yōu)先保證4G用戶體驗。通過頻率共享，可使5G總頻譜效率提升超過20%。

圖7 頻譜共享時5G頻率效率提升

三．通過多種方案規(guī)避4/5G間互干擾

5G初期，可能存在部分4G站點無法退頻的情況，形成4/5G部分頻率（2575-2615MHz）同覆蓋的現(xiàn)象，對5G形成強干擾，嚴重影響5G性能。在5G預商用網(wǎng)中，該情況已經(jīng)出現(xiàn)，嚴重影響5G的感知。

大唐移動從現(xiàn)網(wǎng)應用出發(fā)，實現(xiàn)下行頻率選擇功能及上行IOT干擾規(guī)避功能，避免4/5G形成強的互干擾，影響網(wǎng)絡性能。

下行頻率選擇

基于用戶在頻域的信道質(zhì)量進行資源優(yōu)先級排序，優(yōu)先分配傳輸能力好的資源，將用戶調(diào)度到未受干擾或者干擾較輕的頻率上。通過用戶級頻率選擇，有助于抑制4/5G鄰區(qū)干擾，同時有利于達到小區(qū)頻譜效率的最大化。

圖8 上行頻率選擇

上行IOT干擾規(guī)避

5G NR小區(qū)統(tǒng)計上行頻域干擾測量結果，優(yōu)先選擇干擾較低的頻率資源用于上行業(yè)務傳輸。對于上行干擾大，超過規(guī)定門限的頻率資源，暫時禁止在其上進行業(yè)務傳輸。當再次測試到這些頻率上的干擾信號低于門限時，重新啟用在該頻率上傳輸上行業(yè)務。

圖9 上行IOT干擾規(guī)避

移動網(wǎng)絡每次更新?lián)Q代，原有網(wǎng)絡均會存在較長時間，4/5G網(wǎng)絡也一樣，因此，4/5G網(wǎng)絡并存情況下如何使4G、5G網(wǎng)絡性能均得到提升是個長期的研究課題。大唐移動除上述功能外，還對4/5G協(xié)同節(jié)能、4/5G功率共享等特性進行研究開發(fā)，通過各種手段促進4/5G協(xié)同發(fā)展，為4/5G移動網(wǎng)絡性能的穩(wěn)步提升保駕護航。