3.5GHzネットワーク展開の課題に対応するための5g時間周波数デュアルアグリゲーション
スペクトラムは、モバイル通信の分野におけるコアリソースです。5gスペクトルは複数の周波数帯域に分散されており、各帯域には独自の長所と短所があります。世界初の商用5gネットワークの波は、主に、より高い3.5GHz（3.3〜3.8GHz、帯域N78）とミリ波帯域、および2.6GHz（2.496〜2.69GHz、帯域n41）帯域を使用します。3.5GHz帯はTDDモードを採用しています。1.8GHz（バンド3）および4Gネットワークで一般的に使用される他のFDDバンドと比較して、3.5GHzは透過損失が高いだけでなく、使用可能なアップリンクスロットの割合も少なくなります。5gのサービス要件を満たすという点では、アップリンク帯域幅、アップリンクカバレッジ、送信遅延の3つの課題があります。
アップリンク帯域幅
TDDモードは、アップリンクとダウンリンクに同じ周波数を使用し、時分割複信送信を採用しています。中国の3.5GHz帯域でのアップリンクとダウンリンクの比率は3：7です。つまり、タイムスロットの30％がアップリンクに使用され、タイムスロットの70％がダウンリンクに使用されます。100MHzの帯域幅を例にとると、利用可能なアップリンク帯域幅はわずか30MHzであり、これは4Gシングルキャリアのわずか1.5倍です。
アップリンクカバレッジ
周波数が高いほど、空間伝搬損失が大きくなり、カバレッジ距離が短くなります。3.5GHzアップリンクのパス損失は2.1GHz帯域のパス損失より5dB高くなっています。さらに、周波数が高いほど、貫通損失が大きくなり、カバレッジ距離が短くなります。
伝送遅延
TDDモードのアップリンクおよびダウンリンクの時分割送信により、端末はダウンリンクデータを受信するときにアップリンクデータを送信できず、アップリンク送信プロセスで追加の待機遅延が発生します。アップリンクの30％の3.5GHz帯域の場合、待機時間は0〜2ミリ秒で、平均待機時間は0.8ミリ秒です。同様に、下方向では、待機時間は0-1 MSであり、平均待機時間は0.2Msです。
時間周波数の二重集約により、5gのネットワーク容量とカバレッジパフォーマンスが向上します
スペクトル特性と業界の状況を組み合わせて、2.1GHzと700MHzで5gアップリンクのパフォーマンスを向上させる方法が業界のホットトピックになっています。ZTEは、事業者が5gネットワークのパフォーマンスを効果的に改善できるように、5gの時間周波数デュアルアグリゲーションスキームを提案しています。
このテクノロジーはキャリアアグリゲーションに基づいており、FDDとTDDの利点を利用して補完を形成し、5gのアップリンクとダウンリンクのパフォーマンスを向上させます。FDDは周波数が低く、カバレッジが強く、FDD送信中に余分な待機遅延はありませんが、帯域幅は通常小さいです。TDDは帯域幅が広く、アップリンクとダウンリンクの両方が成熟しており、MIMOテクノロジーが適用されていますが、カバレッジと遅延はFDDよりも弱いです。図1に示すように、5gの時分割複信技術を使用した後、端末はFDD + TDDスペクトルを使用して、セルの中心（ポイントの近く）でアップリンクとダウンリンクを送信し、広い帯域幅と低遅延機能を実現できます。セルエッジ（リモートポイント）で、端末はアップリンクをFDDに切り替えてカバレッジを改善し、ダウンリンクはFDD + TDDアグリゲーションを維持します。
5gの時分割複信技術は、時間領域と周波数領域でFDDとTDDスペクトルを巧みに連携させます。成熟したテクノロジーを最大限に活用し、端末の追加コストを増やすことなく、革新的なキャリア間調整およびスケジューリングテクノロジーを導入して、3.5GHz単一周波数ネットワーキングの3つの課題を解決し、容量、カバレッジ、および遅延のパフォーマンスを向上させます。
1）容量を5g増やす
3.5GHzネットワークに5gの時間周波数デュアルアグリゲーションテクノロジーを導入した後、2.1GHzの周波数帯域を使用して、端末のアップリンク帯域幅を23％増加させ、ダウンリンク帯域幅を28％増加させることができます。将来、オペレーターが2.1GHz帯域で50MHz帯域幅を使用できるようになると、アップリンクとダウンリンクの改善スペースはさらに58％と71％に拡張され、容量が大幅に改善されます。
一般的に、5g端末のアップリンク送信チャネル数は最大2つです。アップリンク2x2MIMO伝送はTDD帯域で使用でき、同等の帯域幅は2倍になります。ただし、端末が従来のアップリンクキャリアアグリゲーションテクノロジーを使用してFDD + TDDデュアルキャリアを接続する場合、FDDとTDDはそれぞれ1つの送信機しか使用できませんが、TDDアップリンクは2x2MIMO送信を使用できません。したがって、アグリゲーション後のアップリンク容量は、キャリアアグリゲーションをアクティブにしない場合ほど良くない場合があります。この問題を解決するために、5g時分割デュアルアグリゲーションテクノロジーはラウンドロビンモードを使用して、FDD + TDDキャリアアグリゲーションでのTDDキャリアアップリンクの2x2MIMO機能を保証します。具体的には、TDDアップリンクスロット端末では、デュアルトランスミッターがTDD 2x2 MIMO送信に使用され、TDDダウンリンクスロットでは、FDDはアップリンク送信にすぐに使用されます。この高速ハンドオーバーメカニズムは、アップリンク方向で使用可能なタイムスロットをほぼ100％に増やすだけでなく、TDD 2x2MIMO機能を犠牲にすることもありません。
図25g時間周波数デュアルアグリゲーションのアップリンクとダウンリンクのタイムスロットの関係とアップリンクラウンド送信メカニズム
2）5gのカバレッジを強化
5gが3.5GHz帯域で展開されている場合、ネットワークのダウンリンクカバレッジに問題がない場合でも、カバレッジのボトルネックは最初にアップリンク方向に現れます。この"非対称" アップリンクとダウンリンクの制限は3.5GHzを制限します "カバレッジ"範囲を広げ、ネットワーク使用率を減らします。5gの時分割複信技術により、端末はFDDキャリアとTDDキャリアを同時に接続し、セルエッジでTDDキャリアの広いダウンリンク帯域幅を引き続き享受でき、アップリンク送信はより適切にFDDキャリアに切り替えることができます。カバレッジ、およびアップリンクの制限により、5gネットワークサービスから分離されなくなります。
シングルTDDキャリアと比較して、デュアルキャリアはシングルFDDキャリアよりも広いサービス範囲と高いダウンリンクレートを備えています。1GHzダウンリンクのシングルキャリアとアップリンクの2.2.2.3倍。相乗効果により、1 +1の収益が2より大きくなります。
3）5gの遅延を減らす
5gの時分割複信では、端末はFDDおよびTDDキャリアを使用して選択的に受信および受信でき、余分な待機なしにいつでも利用可能な送信タイムスロットを備えているため、送信遅延が減少します。たとえば、3.5GHz TDDシングルキャリアの平均アップリンク伝送遅延は約2.2msですが、時間周波数二重集約技術を使用すると、1.5msに31％削減できます。
4）柔軟なネットワーキングと簡単な導入
時間周波数二重集約技術は、セクター間およびステーション間ネットワークに適用でき、柔軟性が高くなっています。オペレーターは、FDDとTDDに共通のステーションを構築するように強制する必要はありません。ネットワーク側の各FDDキャリアは、複数のTDDキャリアで同時に時間周波数二重集約を実行できます。逆に、TDDキャリアは、複数のFDDキャリアで時間周波数二重集約を実行することもできます。各集約の組み合わせは、特定の端末に対して動的に確立されます。
一部の事業者のFDDとTDDが同じ駅に配備されていない場合、またはセクターカバレッジが完全に重複していない場合、ZTEは要件を緩和する柔軟なスケジューリング技術を提案し、事業者が時分割複信を簡単に適用できるようにします。これらのテクノロジーには、静的コードブックと2つのPUCCHグループの使用が含まれます。
2019年11月、ZTEは、2.1GHzおよび3.5GHzの周波数帯域に基づく業界初の5g時間周波数デュアルアグリゲーションスキームの検証を完了しました。検証結果は、良好なチャネル環境下では、シングルユーザーのアップリンクレートを3.5GHzシングルキャリアと比較して最大40％増加できることを示しています。5gの時間周波数二重重合技術は3GPP標準化の過程にあり、R16は完成する予定です。
