5g وقت التجميع المزدوج التردد لمواجهة التحدي المتمثل في نشر شبكة 3.5 جيجا هرتز

الطيف الترددي هو المورد الأساسي في مجال الاتصالات المتنقلة. يتم توزيع طيف 5g في نطاقات تردد متعددة ، ولكل نطاق مزاياه وعيوبه. تستخدم الموجة الأولى في العالم لشبكة 5G التجارية بشكل أساسي 3.5 جيجا هرتز أعلى (3.3 ~ 3.8 جيجا هرتز ، النطاق N78) ونطاق موجة ملليمتر ، ونطاق موجة 2.6 جيجا هرتز (2.496 ~ 2.69 جيجا هرتز ، النطاق n41). يعتمد النطاق 3.5 جيجا هرتز على وضع TDD. بالمقارنة مع 1.8 جيجاهرتز (النطاق 3) ونطاقات فد الأخرى المستخدمة بشكل شائع في شبكات 4G ، فإن 3.5 جيجا هرتز ليس فقط لديه خسارة اختراق أعلى ، ولكن لديه أيضًا نسبة أصغر من فتحات الوصلة الصاعدة المتاحة. من حيث تلبية متطلبات خدمة 5g ، هناك ثلاثة تحديات: عرض نطاق الوصلة الصاعدة وتغطية الوصلة الصاعدة وتأخر الإرسال.

النطاق الترددي للوصلة الصاعدة

يستخدم أسلوب TDD نفس التردد للوصلة الصاعدة والهابطة ، ويعتمد الإرسال المزدوج بتقسيم الوقت. نسبة الوصلة الصاعدة والهابطة في النطاق 3.5 جيجا هرتز للصين هي 3: 7 ، أي 30٪ من الفترات الزمنية تستخدم للوصلة الصاعدة و 70٪ من الفواصل الزمنية للوصلة الهابطة. إذا أخذنا عرض النطاق الترددي 100 ميجاهرتز كمثال ، فإن النطاق الترددي المتاح للوصلة الصاعدة هو 30 ميجاهرتز فقط ، وهو ما يعادل 1.5 مرة فقط من الناقل الفردي 4G.

تغطية الإرسال

كلما زاد التردد ، زادت خسارة الانتشار المكاني وقصر مسافة التغطية. يكون فقدان المسار للوصلة الصاعدة 3.5 جيجا هرتز أعلى بمقدار 5 ديسيبل من خسارة النطاق 2.1 جيجا هرتز. بالإضافة إلى ذلك ، كلما زاد التردد ، زادت خسارة الاختراق ، مما يؤدي إلى مسافة تغطية أقصر.

تأخير الإرسال

بسبب إرسال الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة بأسلوب TDD ، لا يمكن للمطاريف إرسال بيانات الوصلة الصاعدة عند تلقي بيانات الوصلة الهابطة ، مما يؤدي إلى تأخير انتظار إضافي في عملية إرسال الوصلة الصاعدة. بالنسبة للنطاق 3.5 جيجاهرتز مع 30٪ من الوصلة الصاعدة ، فإن وقت الانتظار هو 0-2 مللي ثانية ، بمتوسط ​​وقت انتظار يبلغ 0.8 مللي ثانية. وبالمثل ، في الاتجاه الهبوطي ، يكون وقت الانتظار 0-1 مللي ثانية ، بمتوسط ​​وقت انتظار يبلغ 0.2 مللي ثانية.

يعمل التجميع المزدوج للتردد الزمني على تحسين سعة شبكة 5g وأداء التغطية

إلى جانب خصائص الطيف وحالة الصناعة ، أصبحت كيفية تحسين أداء الوصلة الصاعدة 5g مع 2.1 جيجاهرتز و 700 ميجاهرتز موضوعًا ساخنًا في الصناعة. تقترح ZTE مخطط تجميع مزدوج بتردد زمني 5g لمساعدة المشغلين على تحسين أداء شبكة 5G بشكل فعال.

تعتمد هذه التقنية على تجميع الموجة الحاملة ، وتستفيد من مزايا فد و TDD لتشكيل تكميليين ، وذلك لتحسين أداء الوصلة الصاعدة والهابطة 5g. فد ذو تردد منخفض وتغطية قوية ، ولا يوجد تأخير إضافي في الانتظار أثناء الإرسال فد ، ولكن عرض النطاق الترددي عادة ما يكون صغيرًا ؛ لدى TDD عرض نطاق كبير ، وكلا الوصلة الصاعدة والهابطة ناضجة ، ويتم تطبيق تقنية MIMO ، لكن التغطية والتأخير أضعف من فد. بعد استخدام تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني 5g ، كما هو موضح في الشكل 1 ، يمكن للمحطة استخدام طيف فد + TDD لإرسال الوصلة الصاعدة والهابطة في مركز الخلية (بالقرب من النقطة) للحصول على نطاق ترددي كبير وقدرة تأخير منخفضة ؛ عند حافة الخلية (نقطة بعيدة) ، يحول المطراف الوصلة الصاعدة إلى فد لتحسين التغطية ، وتحافظ الوصلة الهابطة على تجميع فد + TDD ،

تعمل تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني 5g بمهارة على تعاون طيفي فد و TDD في المجال الزمني ومجال التردد. على أساس الاستفادة الكاملة من التكنولوجيا الناضجة وبدون زيادة التكلفة الإضافية للمحطات ، تم تقديم تقنية مبتكرة للتنسيق بين الناقل والجدولة لحل التحديات الثلاثة المتمثلة في الشبكات أحادية التردد 3.5 جيجا هرتز ، وتحسين أداء السعة والتغطية والتأخير.

1) زيادة سعة 5 جرام

بعد إدخال تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني 5g في شبكة 3.5 جيجا هرتز ، بمساعدة نطاق تردد 2.1 جيجا هرتز ، يمكن زيادة عرض النطاق الترددي للوصلة الصاعدة للمحطة بنسبة 23٪ ، ويمكن زيادة عرض النطاق الترددي للوصلة الهابطة بنسبة 28٪. إذا كان بإمكان المشغل استخدام عرض النطاق الترددي 50 ميجاهرتز في النطاق 2.1 جيجاهرتز في المستقبل ، فسيتم توسيع مساحة تحسين الوصلة الصاعدة والهابطة إلى 58٪ و 71٪ ، مع تحسن كبير في السعة.

بشكل عام ، يكون عدد قنوات الإرسال للوصلة الصاعدة للمطاريف 5g هو الحد الأقصى لقناتين. يمكن استخدام الإرسال MIMO 2x2 للوصلة الصاعدة في نطاق TDD ، ويتم مضاعفة عرض النطاق الترددي المكافئ. ومع ذلك ، إذا كان المطراف يستخدم تقنية تجميع الموجة الحاملة التقليدية للوصلة الصاعدة لتوصيل الموجات الحاملة المزدوجة فد + TDD ، يمكن أن يستخدم كل من فد و TDD جهاز إرسال واحد فقط ، بينما لا يمكن للوصلة الصاعدة TDD استخدام إرسال 2x2 MIMO. لذلك ، قد لا تكون سعة الوصلة الصاعدة بعد التجميع جيدة مثل عدم تنشيط تجميع الموجة الحاملة. من أجل حل هذه المشكلة ، تستخدم تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني 5g وضع روبن الدائري لضمان قدرة 2x2 MIMO للوصلة الصاعدة للناقل TDD في تجميع الموجة الحاملة فد + TDD. على وجه التحديد ، في محطة فتحة الوصلة الصاعدة TDD ، يتم استخدام جهاز إرسال مزدوج لإرسال MIMO 2x2 TDD ، بينما في فتحة الوصلة الهابطة TDD يستخدم فد لإرسال الوصلة الصاعدة على الفور. لا تزيد آلية التسليم السريع هذه من الفترة الزمنية المتاحة في اتجاه الوصلة الصاعدة إلى ما يقرب من 100٪ ، ولكنها أيضًا لا تضحي بقدرة TDD 2x2 MIMO.

الشكل 2 علاقة الفترة الزمنية للوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة وآلية الإرسال الدائري للوصلة الصاعدة للتجميع المزدوج للتردد الزمني 5g

2) تعزيز تغطية 5g

إذا تم نشر 5g في النطاق 3.5 جيجا هرتز ، فسيظهر عنق الزجاجة في اتجاه المنبع أولاً ، حتى إذا كانت تغطية الوصلة الهابطة للشبكة لا تزال على ما يرام. هذا"عدم التناسق" من الإرسال والوصلة الهابطة يقيد 3.5 جيجا هرتز "تغطية"النطاق ويقلل من استخدام الشبكة. من خلال تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني 5g ، يمكن للمحطة توصيل ناقلات فد و TDD في نفس الوقت ، والاستمرار في الاستمتاع بعرض النطاق الترددي الكبير للوصلة الهابطة لحامل TDD عند حافة الخلية ، بينما يمكن أن يتحول إرسال الوصلة الصاعدة إلى ناقل فد مع أفضل التغطية ، ولن يتم فصلها عن خدمة شبكة 5g بسبب قيود الارتباط الصاعد.

بالمقارنة مع الموجة الحاملة أحادية TDD ، فإن الموجة الحاملة المزدوجة لديها نطاق خدمة أكبر ومعدل ارتباط هابط أعلى من الموجة الحاملة فد الأحادية. 2.2.2.3 مرات أكثر من الموجة الحاملة والوصلة الصاعدة في الوصلة الهابطة 1 جيجاهرتز. ينتج عن التآزر إيرادات 1 + 1 أكبر من 2.

3) تقليل تأخير 5 جرام

في التجميع المزدوج للتردد الزمني 5g ، يمكن للمحطة استخدام الموجات الحاملة فد و TDD للاستقبال والاستقبال بشكل انتقائي ، ولديها فترة إرسال متاحة في أي وقت دون انتظار إضافي ، وبالتالي تقليل تأخير الإرسال. على سبيل المثال ، يبلغ متوسط ​​تأخير إرسال الوصلة الصاعدة لحامل واحد TDD 3.5 جيجا هرتز حوالي 2.2 مللي ثانية ، والتي يمكن تقليلها إلى 1.5 مللي ثانية بنسبة 31٪ بعد استخدام تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني.

4) شبكات مرنة ونشر سهل

يمكن تطبيق تقنية التجميع المزدوج للتردد الزمني على الشبكة بين القطاعات وبين المحطات ، والتي تتمتع بمرونة كبيرة. لا يتعين على المشغلين إجبار فد و TDD على بناء محطة مشتركة. يمكن لكل ناقل فد على جانب الشبكة إجراء تجميع مزدوج للتردد الزمني مع موجات حاملة متعددة TDD في نفس الوقت. وعلى العكس من ذلك ، يمكن لموجة حاملة TDD أيضًا أن تقوم بتجميع مزدوج للتردد الزمني مع موجات حاملة متعددة فد. يتم إنشاء كل مجموعة تجميع ديناميكيًا لمحطة معينة.

في حالة عدم نشر فد و TDD لبعض المشغلين في نفس المحطة ، أو عدم تداخل تغطية القطاع تمامًا ، تقترح ZTE تقنية جدولة مرنة لتخفيف المتطلبات ، بحيث يمكن للمشغلين تطبيق التجميع المزدوج للتردد الزمني بسهولة. تتضمن هذه التقنيات استخدام دفتر الرموز الثابت ومجموعة PUCCH.

في نوفمبر 2019 ، أكملت ZTE أول تحقق من مخطط التجميع المزدوج بتردد زمني 5G في الصناعة استنادًا إلى نطاقات تردد 2.1 جيجا هرتز و 3.5 جيجا هرتز. تظهر نتائج التحقق أنه في ظل بيئة القناة الجيدة ، يمكن زيادة معدل الوصلة الصاعدة للمستخدم الفردي بنسبة تصل إلى 40٪ مقارنة مع الناقل الفردي 3.5 جيجا هرتز. تقنية البلمرة المزدوجة بتردد زمني 5g في طور توحيد 3GPP ، ومن المتوقع أن تكتمل R16.