譙甲甲

（甘肅省消防救援總隊(duì)，甘肅 蘭州 730070）

1 LTE載波技術(shù)

1.1 載波聚合基本理論

載波聚合基本理論是指LTE系統(tǒng)中一種滿足用戶單峰量需求的容量提升方法和手段，不僅能滿足用戶在日常傳輸中流量的需求，而且能在單方面實(shí)現(xiàn)多維度寬度的選擇，實(shí)現(xiàn)多個(gè)載波支持與共享。在載波聚合基本理論中載波參數(shù)與LTE系統(tǒng)內(nèi)容參數(shù)保持一致，在載波配置下兼容性以及可操作性都大幅提升。一般的LTE系統(tǒng)中都支持載波聚合操作，方便在多個(gè)系統(tǒng)共同使用時(shí)完成帶寬的增加和獲取，實(shí)現(xiàn)載波寬帶的支持。此外，載波聚合基本理論還能滿足載波數(shù)據(jù)的接收和傳輸，為L(zhǎng)TE系統(tǒng)的聚合能力提供保障。

1.2 載波聚合組合方式

載波聚合的組合根據(jù)實(shí)際載波運(yùn)行的次數(shù)以及頻帶聚合的情況一般能分為3種，而主要的分類組合方向是連續(xù)或不連續(xù)的聚合方式。一般來(lái)說(shuō)，不同的分類組合形式對(duì)于頻帶的要求也不同，射頻的出發(fā)和需求決定了載波聚合的組合模式，而對(duì)于用戶在使用載波聚合時(shí)需要采用同樣的組合方式來(lái)幫助解決載波聚合的組合問(wèn)題。

在載波聚合組合設(shè)計(jì)中，除了保證LTE系統(tǒng)的寬帶數(shù)據(jù)流外，還要保證聚合組合LTE系統(tǒng)的組織兼容，即便出現(xiàn)不同載波聚合情況，帶寬終端仍然能保持良好的傳輸性能，在合適的載波聚合組合方式下，及時(shí)控制可能出現(xiàn)的終端問(wèn)題。同時(shí)，利用聚合方式將LTE系統(tǒng)進(jìn)行組合和接洽，實(shí)現(xiàn)載波聚合寬帶數(shù)據(jù)流的拓展和提升，實(shí)現(xiàn)高效的載波聚合。

2 5G新空口共享技術(shù)簡(jiǎn)介

第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5G）是當(dāng)今大多數(shù)國(guó)家無(wú)線通信技術(shù)演進(jìn)的熱點(diǎn)。 根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)組的工作計(jì)劃，非獨(dú)立5G新窗口共享網(wǎng)絡(luò)的NewRadio（NR）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)于2017年12月完成。2018年6月完成5GNR第一版標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；預(yù)計(jì)從2020年起，5G-NR商用網(wǎng)絡(luò)將在2019年9月取得第一版的初步發(fā)展。另一方面，LTE以其數(shù)據(jù)傳輸速率高，頻譜效率高，延時(shí)低等優(yōu)點(diǎn)成為最受歡迎的5G解決方案，引領(lǐng)移動(dòng)通信行業(yè)快速發(fā)展。 據(jù)估計(jì)，到2021年，全球一半以上的移動(dòng)用戶將使用LTE載波方案來(lái)解決傳輸問(wèn)題?？傮w而言，5G新窗口設(shè)計(jì)本身具有足夠的靈活性和潛力來(lái)滿足“一應(yīng)俱全”的愿景，但由于5G部署還處于相對(duì)較早的階段，因此收集需求、優(yōu)化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)以及構(gòu)建特定的基準(zhǔn)應(yīng)用程序都將耗費(fèi)大量的精力。有必要認(rèn)識(shí)到，一方面要對(duì)5G新窗口共享的基本設(shè)計(jì)有充分的自信，迎接“萬(wàn)物相連”的社會(huì)；另一方面要認(rèn)識(shí)到工作的困難，認(rèn)識(shí)到導(dǎo)入5G新窗口共享網(wǎng)絡(luò)后也有必要繼續(xù)進(jìn)行最優(yōu)化和更新。

2.1 多天線傳輸方案

5G新空口共享技術(shù)是最新的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5G新空口共享技術(shù)傳輸需要多個(gè)流量數(shù)據(jù)支撐和信息控制，導(dǎo)致5G新空口技術(shù)傳輸需要采納多天線傳輸辦法。在多天線傳輸方案中會(huì)由于用戶使用量增多而導(dǎo)致系統(tǒng)需要支持和傳輸?shù)奶炀€數(shù)量瞬間增加，每個(gè)用戶之間的信息頻道會(huì)由于數(shù)量增多而出現(xiàn)正交狀態(tài)，用戶間的數(shù)據(jù)干擾逐漸降低，滿足了高階狀態(tài)下用戶信息傳輸?shù)姆€(wěn)定安全。

此外，多天線傳輸方案最多能支持12個(gè)傳輸斷口，保證在使用過(guò)程中12個(gè)斷口都能滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)的流量需求，在多天線傳輸方案運(yùn)行過(guò)程中基站的傳輸序列以及數(shù)據(jù)流能穩(wěn)定運(yùn)行，是5G新空口共享技術(shù)中端口數(shù)目最多且運(yùn)行最穩(wěn)定的傳輸方案。多天線傳輸方案還能在基站的天線陣列建立數(shù)據(jù)流，對(duì)于非正交斷口也能很好地滿足用戶使用需求以及數(shù)據(jù)流量要求[1]。

2.2 信道狀態(tài)信息（CSI）反饋機(jī)制

5G新空口共享技術(shù)中信道狀態(tài)反饋機(jī)制保證了共享技術(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行以及數(shù)據(jù)支持。在信道狀態(tài)反饋機(jī)制中，NR系統(tǒng)主要通過(guò)統(tǒng)一化的反饋框架，對(duì)CSI產(chǎn)生的反饋進(jìn)行支持和規(guī)劃，在處理信息反饋后將自動(dòng)產(chǎn)生波束的測(cè)量信息報(bào)告，把波束的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)和使用狀況反饋到信道狀態(tài)反饋框架中，測(cè)量人員可以通過(guò)信道狀態(tài)反饋框架對(duì)有關(guān)聯(lián)的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和參數(shù)設(shè)定，在滿足實(shí)際使用配置后再對(duì)信道中可能存在的干擾進(jìn)行信號(hào)參考和信號(hào)測(cè)量，保證信道狀態(tài)反饋機(jī)制的實(shí)時(shí)性和時(shí)效性。

同時(shí)，在信道狀態(tài)反饋機(jī)制中測(cè)量人員會(huì)使用到碼本參數(shù)，在配置合適的碼本參數(shù)后將時(shí)域特征反饋和數(shù)據(jù)處理，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)域特征和信道資源進(jìn)行測(cè)量，調(diào)試合適的參數(shù)后還要保證網(wǎng)絡(luò)配置的流暢性，控制LTE反饋通道穩(wěn)定順暢。及時(shí)有效的信道狀態(tài)反饋幫助參數(shù)配置和信息流設(shè)定，保證了操作者能迅速收集數(shù)據(jù)完成反饋任務(wù)。

2.3 參考信號(hào)設(shè)計(jì)

5G新空口共享技術(shù)的參考信號(hào)設(shè)計(jì)比以往的設(shè)計(jì)模式有更多兼容性和低耗能性。在參考信號(hào)設(shè)計(jì)過(guò)程中，NR會(huì)盡可能降低參考信號(hào)傳送的連續(xù)性和穩(wěn)定性，因此在參考信號(hào)設(shè)計(jì)過(guò)程中要完善參考信號(hào)的配置和參數(shù)設(shè)定，保證信號(hào)同步的前提下對(duì)寬帶功能以及視頻位置等信息進(jìn)行安排和拓展。包括對(duì)LTE系統(tǒng)中使用到的CSI進(jìn)行深度拓展，滿足CSI的測(cè)量支持和使用安排，保證在參考信號(hào)設(shè)計(jì)的時(shí)頻和波束準(zhǔn)確無(wú)誤。

同時(shí)，在參考信號(hào)設(shè)計(jì)過(guò)程中還要選擇進(jìn)本圖樣，如CSI圖像，在完成CSI傳輸方式后還需要統(tǒng)一帶寬和時(shí)隙的設(shè)定參數(shù)和設(shè)定用量，將上下信號(hào)以及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行選配，保證控制信道以及業(yè)務(wù)信道的信號(hào)傳輸以及調(diào)節(jié)穩(wěn)定。在參考信號(hào)設(shè)計(jì)中參與解調(diào)的信號(hào)主要有兩種，一種是從OFDM中截流分成的子載波資源，另一種則是由相同的子載波組成。對(duì)于單組的子載波，在參考信號(hào)設(shè)計(jì)中需要考慮兩個(gè)以上的斷口，而不同的子載波則使用四個(gè)端口，保證在頻率分組中將子載波的基本單位設(shè)定安排在一定數(shù)量之內(nèi)，滿足參考信號(hào)的設(shè)計(jì)需求[2]。

3 LTE載波與NR（5G新空口共享技術(shù)）

雖說(shuō)正在討論5G-NR基準(zhǔn)，但也在等待商業(yè)過(guò)程，LTE載波技術(shù)也在持續(xù)進(jìn)化。例如，在R15和R16階段中，LTE載波可以在LTE系統(tǒng)中快速部署，以支持需要可靠性和低延遲的業(yè)務(wù)。此外，還可以通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)小型部署來(lái)提高系統(tǒng)的頻譜效率。LTE系統(tǒng)主要使用6 GHz以下的頻譜，5G-NR系統(tǒng)涵蓋從6 GHz以下的低頻到6 GHz以上到60 GHz的超高頻的廣泛頻率范圍。在NR系統(tǒng)部署的早期階段，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商很難將低于6 GHz的頻譜資源專用于NR系統(tǒng)部署。NR在商用開(kāi)始后長(zhǎng)期與LTE載波和NR系統(tǒng)在6 GHz以下的頻帶共存。在從LTE系統(tǒng)向NR系統(tǒng)的順利演進(jìn)中，兩個(gè)系統(tǒng)的共存是應(yīng)該考慮的問(wèn)題。首次引入LTE網(wǎng)絡(luò)后，NR系統(tǒng)能夠在相同頻率的資源上在時(shí)間上使用的資源具有一定的“段”結(jié)構(gòu)，如果按時(shí)間順序再利用資源，則對(duì)5G-NR系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出一定的要求。例如，在NR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使用微槽型的短時(shí)間傳送長(zhǎng)度，柔軟的調(diào)度時(shí)間位置和長(zhǎng)度等。細(xì)粒度多路傳輸方法使2個(gè)系統(tǒng)在某種程度上共享按需分配的資源比例成為可能。但同時(shí)也要求系統(tǒng)間干擾消除也是必需的，兩個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度可以實(shí)時(shí)緊密耦合，實(shí)現(xiàn)資源的深度正交復(fù)用。但不能在共享頻率資源中以更靈活的粒度重用NR和LTE系統(tǒng)。而系統(tǒng)帶寬的配置通常是半靜態(tài)的，兩個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的耦合速度取決于系統(tǒng)帶寬配置變化的速度。與時(shí)分復(fù)用，頻分相比，共享資源的使用效率較低。

3.1 LTE載波與5G新空口共享技術(shù)原理

LTE載波與5G新空口共享技術(shù)原理是NR系統(tǒng)以及載波共享技術(shù)的基礎(chǔ)原理，技術(shù)核心是指在LTE系統(tǒng)中避免對(duì)協(xié)議條件產(chǎn)生影響，同時(shí)滿足時(shí)分和頻分的途徑區(qū)分，幫助NR系統(tǒng)和LTE能在相同載波頻率狀態(tài)下共同運(yùn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。對(duì)于LTE載波的傳輸方向來(lái)說(shuō)，主要分為上行載波和下行載波，通過(guò)這兩種載波完成了LTE載波與5G新空口共享，從而實(shí)現(xiàn)將業(yè)務(wù)信道拓寬，避免在空口時(shí)出現(xiàn)的干擾，提升共享業(yè)務(wù)信道的靈活性和安全性。

此外，LTE載波與5G共享要規(guī)避參數(shù)，如參考、廣播以及控制信號(hào)等，同時(shí)制定合理的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。而在LTE載波與5G新空口共享技術(shù)中，需要對(duì)位置考慮并將其分為共站和非共站兩種狀態(tài)。在共站場(chǎng)景中會(huì)將載波共享的重點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制，有效保證載波共享以及空口時(shí)頻的對(duì)接和復(fù)制完成共站場(chǎng)景。而對(duì)于非共站場(chǎng)景則需要對(duì)同頻異域系統(tǒng)進(jìn)行干擾趨同，優(yōu)先控制LTE的抗干擾機(jī)制后再進(jìn)行場(chǎng)景遙控，保證系統(tǒng)運(yùn)行協(xié)調(diào)。

3.2 NR與LTE上行載波共享關(guān)鍵問(wèn)題

LTE載波與5G新空口共享技術(shù)中關(guān)鍵問(wèn)題是NR與LTE上行載波的共享障礙。在NR與LTE共同運(yùn)行的狀態(tài)下，頻域的子載波配置存在一定的時(shí)隙，在共享上行載波運(yùn)行過(guò)程職工需要采用合理的子載波進(jìn)行調(diào)配才能滿足實(shí)際的機(jī)制需求。但是一般兩個(gè)系統(tǒng)的子載波頻域位置不同，所以使用結(jié)構(gòu)也會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)流的走向發(fā)生干擾影響。此外，共享載波技術(shù)還會(huì)對(duì)NR的子載波配置進(jìn)行閑置，將LTE的子載波間隔進(jìn)行固定后便無(wú)法再進(jìn)行適配，導(dǎo)致在共享載波方案中直流子載波出現(xiàn)偏移或間隔，而對(duì)于NR的子載波是否與共享載波中的頻率同步且進(jìn)行偏移也成為了一個(gè)共享載波方案中難以協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

3.3 5G新窗口共享技術(shù):CU-DU的新架構(gòu)

5G載波通常位于較少數(shù)量的載波處，而LTE方法則為終端提供控制計(jì)劃和移動(dòng)性管理。在這種情況下，錨定載波為多個(gè)5G載波提供控制平面服務(wù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)本身形成集中式和分散式結(jié)構(gòu)，CU-DU的架構(gòu)將很好地適應(yīng)5G無(wú)線網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)。此外，CU-DU體系結(jié)構(gòu)還支持5G異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（基于微的宏觀基站）部署方案，并提供基于多個(gè)接口的功能，從而提高了空洞性能。從超低延遲傳輸來(lái)看，核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)的延遲一般比無(wú)線側(cè)大得多。為了實(shí)現(xiàn)5G“物聯(lián)網(wǎng)”新窗口共享的理想，滿足AR/VR等商務(wù)中超低延遲的需求，有必要將內(nèi)容和計(jì)算的一部分沉入網(wǎng)絡(luò)的邊緣，即MEC（Mobile Edge Computing）。部署MEC時(shí)，MEC節(jié)點(diǎn)必須連接到多個(gè)基站。這意味著將生成一個(gè)集中、獨(dú)立的模式，這將成為CU-DU結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序中的一個(gè)重要場(chǎng)景。如果CU和MEC部署在同一硬件平臺(tái)上，則CU和MEC可以是獨(dú)立的邏輯單元，也可以相互配合以減少延遲。從網(wǎng)絡(luò)能力的開(kāi)放方面來(lái)看，5G無(wú)線網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)備（特別是PHY物理層設(shè)備）現(xiàn)階段很難實(shí)現(xiàn)云化的硬件體系結(jié)構(gòu)。因此，如果不分割網(wǎng)絡(luò)的上位和下位功能，CU側(cè)就不能云化開(kāi)放，即CU-DU體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放的硬件的前提。使用CU-DU體系結(jié)構(gòu)時(shí)，CU端可以使用通用服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)或傳統(tǒng)的專用體系結(jié)構(gòu)來(lái)處理較低實(shí)時(shí)性的高級(jí)功能。DU方面負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)一層二層功能，涉及高速數(shù)據(jù)交換，大量并行密集多矩陣運(yùn)算，仍通過(guò)電信專用結(jié)構(gòu)與硬件加速器相結(jié)合，構(gòu)成5G新窗口共享新結(jié)構(gòu)。其中，CU方面可以通過(guò)從云資源池中提取資源，對(duì)外開(kāi)放來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放和生態(tài)系統(tǒng)雙贏的最終目標(biāo)。

3.4 LTE載波與5G新空口共享技術(shù)方案

實(shí)現(xiàn)LTE載波與5G新空口共享有兩個(gè)數(shù)據(jù)分析辦法，一般在使用5G MIMO技術(shù)后會(huì)對(duì)下行的波束產(chǎn)生巨大的影響，但是單靠下行波束產(chǎn)生影響是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，上行波束在進(jìn)行過(guò)程中仍然受到嚴(yán)重的限制和阻礙，因此改善LTE載波與5G新空口共享技術(shù)的落腳點(diǎn)放在了提升5G的覆蓋和使用頻率中。目前，大多數(shù)的LTE網(wǎng)絡(luò)都與系統(tǒng)配對(duì)，因此在業(yè)務(wù)處理過(guò)程中用戶流量大小決定了LTE網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷量，長(zhǎng)期以往會(huì)導(dǎo)致下行網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷狀態(tài)遠(yuǎn)高于上行網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)，可以將相對(duì)空閑的上行網(wǎng)絡(luò)作為NR的共享目標(biāo)，在完成共享方案的狀態(tài)下控制變量實(shí)現(xiàn)NR與LTE的共站部署。另一個(gè)方案則是從LTE的頻對(duì)著手，控制上行與下行的頻率一致，保證上下頻處于中高頻狀態(tài)，滿足LTE載波與5G新空口共享的覆蓋范圍。

4 結(jié) 論

單純依靠5G技術(shù)很難滿足龐大的數(shù)據(jù)量以及系統(tǒng)的流暢性要求，探究LTE載波與5G新空口的共享技術(shù)任重道遠(yuǎn)。