譙甲甲

（甘肅省消防救援總隊，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，而且能在單方面實現(xiàn)多維度寬度的選擇，實現(xiàn)多個載波支持與共享。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，方便在多個系統(tǒng)共同使用時完成帶寬的增加和獲取，實現(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LTE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)實際載波運行的次數(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。一般來說，不同的分類組合形式對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，而對于用戶在使用載波聚合時需要采用同樣的組合方式來幫助解決載波聚合的組合問題。

在載波聚合組合設(shè)計中，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，及時控制可能出現(xiàn)的終端問題。同時，利用聚合方式將LTE系統(tǒng)進(jìn)行組合和接洽，實現(xiàn)載波聚合寬帶數(shù)據(jù)流的拓展和提升，實現(xiàn)高效的載波聚合。

2 5G新空口共享技術(shù)簡介

第五代移動通信系統(tǒng)（5G）是當(dāng)今大多數(shù)國家無線通信技術(shù)演進(jìn)的熱點。 根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)組的工作計劃，非獨立5G新窗口共享網(wǎng)絡(luò)的NewRadio（NR）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計于2017年12月完成。2018年6月完成5GNR第一版標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；預(yù)計從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，延時低等優(yōu)點成為最受歡迎的5G解決方案，引領(lǐng)移動通信行業(yè)快速發(fā)展。 據(jù)估計，到2021年，全球一半以上的移動用戶將使用LTE載波方案來解決傳輸問題?？傮w而言，5G新窗口設(shè)計本身具有足夠的靈活性和潛力來滿足“一應(yīng)俱全”的愿景，但由于5G部署還處于相對較早的階段，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)用程序都將耗費大量的精力。有必要認(rèn)識到，一方面要對5G新窗口共享的基本設(shè)計有充分的自信，迎接“萬物相連”的社會；另一方面要認(rèn)識到工作的困難，認(rèn)識到導(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)是最新的移動互聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)，實現(xiàn)5G新空口共享技術(shù)傳輸需要多個流量數(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，每個用戶之間的信息頻道會由于數(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個傳輸斷口，保證在使用過程中12個斷口都能滿足移動數(shù)據(jù)的流量需求，在多天線傳輸方案運行過程中基站的傳輸序列以及數(shù)據(jù)流能穩(wěn)定運行，是5G新空口共享技術(shù)中端口數(shù)目最多且運行最穩(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)主要通過統(tǒng)一化的反饋框架，對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產(chǎn)生波束的測量信息報告，把波束的實際運行狀態(tài)和使用狀況反饋到信道狀態(tài)反饋框架中，測量人員可以通過信道狀態(tài)反饋框架對有關(guān)聯(lián)的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和參數(shù)設(shè)定，在滿足實際使用配置后再對信道中可能存在的干擾進(jìn)行信號參考和信號測量，保證信道狀態(tài)反饋機(jī)制的實時性和時效性。

同時，在信道狀態(tài)反饋機(jī)制中測量人員會使用到碼本參數(shù)，在配置合適的碼本參數(shù)后將時域特征反饋和數(shù)據(jù)處理，對系統(tǒng)內(nèi)部的時域特征和信道資源進(jìn)行測量，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 參考信號設(shè)計

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

同時，在參考信號設(shè)計過程中還要選擇進(jìn)本圖樣，如CSI圖像，在完成CSI傳輸方式后還需要統(tǒng)一帶寬和時隙的設(shè)定參數(shù)和設(shè)定用量，將上下信號以及運行參數(shù)進(jìn)行選配，保證控制信道以及業(yè)務(wù)信道的信號傳輸以及調(diào)節(jié)穩(wěn)定。在參考信號設(shè)計中參與解調(diào)的信號主要有兩種，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。對于單組的子載波，在參考信號設(shè)計中需要考慮兩個以上的斷口，而不同的子載波則使用四個端口，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)，滿足參考信號的設(shè)計需求[2]。

3 LTE載波與NR（5G新空口共享技術(shù)）

雖說正在討論5G-NR基準(zhǔn)，但也在等待商業(yè)過程，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，還可以通過進(jìn)一步改進(jìn)小型部署來提高系統(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)運營商很難將低于6 GHz的頻譜資源專用于NR系統(tǒng)部署。NR在商用開始后長期與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，兩個系統(tǒng)的共存是應(yīng)該考慮的問題。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間上使用的資源具有一定的“段”結(jié)構(gòu)，如果按時間順序再利用資源，則對5G-NR系統(tǒng)設(shè)計提出一定的要求。例如，在NR系統(tǒng)的設(shè)計中，使用微槽型的短時間傳送長度，柔軟的調(diào)度時間位置和長度等。細(xì)粒度多路傳輸方法使2個系統(tǒng)在某種程度上共享按需分配的資源比例成為可能。但同時也要求系統(tǒng)間干擾消除也是必需的，兩個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度可以實時緊密耦合，實現(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)中避免對協(xié)議條件產(chǎn)生影響，同時滿足時分和頻分的途徑區(qū)分，幫助NR系統(tǒng)和LTE能在相同載波頻率狀態(tài)下共同運行實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。對于LTE載波的傳輸方向來說，主要分為上行載波和下行載波，通過這兩種載波完成了LTE載波與5G新空口共享，從而實現(xiàn)將業(yè)務(wù)信道拓寬，避免在空口時出現(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、廣播以及控制信號等，同時制定合理的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)避風(fēng)險。而在LTE載波與5G新空口共享技術(shù)中，需要對位置考慮并將其分為共站和非共站兩種狀態(tài)。在共站場景中會將載波共享的重點進(jìn)行復(fù)制，有效保證載波共享以及空口時頻的對接和復(fù)制完成共站場景。而對于非共站場景則需要對同頻異域系統(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)行場景遙控，保證系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)。

3.2 NR與LTE上行載波共享關(guān)鍵問題

LTE載波與5G新空口共享技術(shù)中關(guān)鍵問題是NR與LTE上行載波的共享障礙。在NR與LTE共同運行的狀態(tài)下，頻域的子載波配置存在一定的時隙，在共享上行載波運行過程職工需要采用合理的子載波進(jìn)行調(diào)配才能滿足實際的機(jī)制需求。但是一般兩個系統(tǒng)的子載波頻域位置不同，所以使用結(jié)構(gòu)也會根據(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)還會對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共享載波方案中難以協(xié)調(diào)的問題。

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劃和移動性管理。在這種情況下，錨定載波為多個5G載波提供控制平面服務(wù)，無線網(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，并提供基于多個接口的功能，從而提高了空洞性能。從超低延遲傳輸來看，核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)的延遲一般比無線側(cè)大得多。為了實現(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)容和計算的一部分沉入網(wǎng)絡(luò)的邊緣，即MEC（Mobile Edge Computing）。部署MEC時，MEC節(jié)點必須連接到多個基站。這意味著將生成一個集中、獨立的模式，這將成為CU-DU結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序中的一個重要場景。如果CU和MEC部署在同一硬件平臺上，則CU和MEC可以是獨立的邏輯單元，也可以相互配合以減少延遲。從網(wǎng)絡(luò)能力的開放方面來看，5G無線網(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)就不能云化開放，即CU-DU體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)能力開放的硬件的前提。使用CU-DU體系結(jié)構(gòu)時，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)來處理較低實時性的高級功能。DU方面負(fù)責(zé)實時一層二層功能，涉及高速數(shù)據(jù)交換，大量并行密集多矩陣運算，仍通過電信專用結(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方面可以通過從云資源池中提取資源，對外開放來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力開放和生態(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

實現(xiàn)LTE載波與5G新空口共享有兩個數(shù)據(jù)分析辦法，一般在使用5G MIMO技術(shù)后會對下行的波束產(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，因此在業(yè)務(wù)處理過程中用戶流量大小決定了LTE網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷量，長期以往會導(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，可以將相對空閑的上行網(wǎng)絡(luò)作為NR的共享目標(biāo)，在完成共享方案的狀態(tài)下控制變量實現(xiàn)NR與LTE的共站部署。另一個方案則是從LTE的頻對著手，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)。