深耕4/5G协同技术，助力移动网络4/5G网络协同发展
2019年是5g元年，国际上美、韩及欧洲多国已实现5g商用，国内四家运营商（移动、电信、联通、广电）在2019年6月正式获得了工信部下发的5g商用牌照，三大运营商（移动、电信、联通）也是纷纷加快了国内5g基础网络建设以及部署。
5g已至，但4g仍将在未来一段时间内在无线通信中居主导地位。以中国移动为例，4g业务量近两年仍将持续增长，预计2021年4g流量将出现拐点，2022年5g用户数可能与4g相当，未来2年国内移动通信仍会以4g为主，因此在发展5g的同时如何保持4g网络性能是运营商面临的重要课题。
来源：中国移动4.9ghz产业与应用白皮书
图1 中国移动4g/5g dou及成长流量发展预测
中国移动作为国内运营商的龙头企业，获得了2515mhz-2675mhz、4800mhz-4900mhz共260mhz频率资源。其中4800mhz-4900mhz频段由于频率高、产业不成熟，当前不适合大规模应用，因此2515mhz-2675mhz成为中国移动5g的主频段。
在2515mhz-2675mhz中，并不能全部用于5g，其中2575mhz-2635mhz是中国移动4g现网频段，已在国内广泛应用，如何协调4g、5g的频率应用也是中国移动必须面对的问题。
图2 中国移动2.6g频段现状态
大唐移动针对中国移动的实际情况，深入研究2.6g频段4g、5g共存协同技术，利用多种协同方案，实现4/5g协同发展。
一．nr部署100m， 同时反向开通4g 3d-mimo，保障4/5g网络容量
5g提升系统容量的一个主要手段是大带宽，2.6g频段可实现单载波100mhz的带宽传输，是lte的5倍。但中国移动2.6g频段中间60mhz频率已用于现网lte（2575mhz-2635mhz，共3*20mhz载波，见图2），因此2.6g最大连续带宽只有60m，将严重影响5g性能。
在此情况下，lte向高频段移频，使5g实现100mhz连续的载波是一种可行的方法。
图3 5g开通100mhz后的频率状态
见上图所示，lte向高频段移频，5g占用2515mhz-2615mhz频率，共1*100mhz载波，lte占用2615mhz-2675mhz频率，共3*20mhz载波，与当前lte 2.6g频段的带宽相等。
上述方案的问题在于，现网lte 2.6g频段设备只支持2575mhz-2635mhz，并且对于高频段（2655mhz-2675mhz），现网4g终端只有30%支持，种种原因综合，导致5g分配100mhz带宽时，必将影响4g现网的容量。
大唐移动据此提供解决方案，开发了4/5g双模设备，在部署的5g基站设备上，可反向开通4g 3d-mimo功能，共平台支持4g和5g。
图4 4/5g双模配置示意图
反向开通的3d-mimo功能，一个20mhz载波容量提升与原lte相比，覆盖率得到提升，容量提升2.5倍以上，因此3d-mimo 1-2个载波(2615-2655mhz)可支持原lte三个3*20mhz载波的容量，后续随着4g终端对高频段（2655mhz-2675mhz）渗透率的提高，可进一步提高扩容能力。
图5 反向开通3d-mimo与原lte小区性能对比
二．4/5g频谱共享提升频谱利用率
在5g初期，5g用户数较少，终端渗透率低，5g载波负荷较低。对于一些热点高负荷区域，4g载波的负荷高，如一些商圈、学校等，即使用满了4g载波仍不够用，高峰期经常发生拥塞现象，影响用户感知。据此，大唐移动开发了4/5g频谱共享功能，实现4/5g频率的共享，提升频谱效率。
图6 频谱共享示意图
从上图可见，在4g与5g交界处，划分一段频率，典型为2575mhz-2615mhz，共40m带宽，4/5g小区间通过信息交互，当4g负荷高时可以用于4g，5g负荷高时可以用于5g。当4g、5g负荷均比较高时，可根据运营商策略，优先保证4g 或5g用户。5g建网初期4g用户容量需求大，建议优先保证4g用户体验。通过频率共享，可使5g总频谱效率提升超过20%。
图7 频谱共享时5g频率效率提升
三．通过多种方案规避4/5g间互干扰
5g初期，可能存在部分4g站点无法退频的情况，形成4/5g部分频率（2575-2615mhz）同覆盖的现象，对5g形成强干扰，严重影响5g性能。在5g预商用网中，该情况已经出现，严重影响5g的感知。
大唐移动从现网应用出发，实现下行频率选择功能及上行iot干扰规避功能，避免4/5g形成强的互干扰，影响网络性能。
下行频率选择
基于用户在频域的信道质量进行资源优先级排序，优先分配传输能力好的资源，将用户调度到未受干扰或者干扰较轻的频率上。通过用户级频率选择，有助于抑制4/5g邻区干扰，同时有利于达到小区频谱效率的最大化。
图8 上行频率选择
上行iot干扰规避
5g nr小区统计上行频域干扰测量结果，优先选择干扰较低的频率资源用于上行业务传输。对于上行干扰大，超过规定门限的频率资源，暂时禁止在其上进行业务传输。当再次测试到这些频率上的干扰信号低于门限时，重新启用在该频率上传输上行业务。
图9 上行iot干扰规避
移动网络每次更新换代，原有网络均会存在较长时间，4/5g网络也一样，因此，4/5g网络并存情况下如何使4g、5g网络性能均得到提升是个长期的研究课题。大唐移动除上述功能外，还对4/5g协同节能、4/5g功率共享等特性进行研究开发，通过各种手段促进4/5g协同发展，为4/5g移动网络性能的稳步提升保驾护航。
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