来源:华为培训/知乎号
2019年6月6日,工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。三大运营商已获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可。中国广电则获得4900MHz-4960MHz的60MHz带宽的5G试验频率资源,并将700MHz频段的96MHz带宽由工信部划归IMT使用。
2019年11月23日,湖南广电首个5G基站在长沙圣爵菲斯酒店楼顶开通。这是全球首个以700MHz+4.9GHz混合组网、按照SA独立组网标准建设的5G基站。
首先700MHz用于5G完全没有问题。业界认为,中国广电在5G部署上最大的红利在于700MHz“黄金频段”,虽然存在容量短板,但其信号传播损耗低、覆盖广、组网成本低等优势,尤其适合在农村和偏远地区进行5G广域覆盖,同时也适用在高密度住宅等楼宇进深较小的场景深度覆盖。放眼全球,在法/德/意/瑞/芬等10+国已发放700MHz频谱,700MHz凭借其低频覆盖优势,将成为5G打底覆盖层的重要补充。中国广电在700MHz频段中获得95MHz左右带宽可供使用,如下图所示:
图一:中国广电700MHz频谱分布
其次从产业链来看,广电700MHz频段的4G终端产业已成熟,市场上已有上千款支持700MHz的4G终端和超过10家的芯片供应商,19年底推出的5G手机均支持700MHz频段,如下Mate30Pro 5G手机:
图二:Mate30 Pro 5G手机频段支持能力
设备厂家也都有支持700MHz的射频设备,如右图所示华为RRU5509t技术指标:
图三:RRU射频模块支持频段能力
细心的朋友可能已经发现,RRU射频频段接收只支持30MHz,相对于工信部给中国广电分配的40MHz要少10MHz。主要是因为目前3GPP Rel15协议限制,参考TS38.104协议,n28频段最大小区带宽还是20MHz,同时TS38.101协议不支持F+F n28的CA,如下截图:
图四:Rel15协议定义n28带宽
如果按照协议定义单小区20MHz,那5G会比4G更有优势吗?我们再分两个方面来分析:
一方面,相对于4G,700MHz应用在5G的优势主要体现在覆盖提升方面。5G覆盖信号分为SSB与CSI-RS,SSB采用时分扫描机制,SSB的窄波束相对于4G宽波束有5dB左右的增益,覆盖深度更好。同样20MHz带宽下,5G下行理论峰值体验增益15%,也就是说700MHz频段的20MHz小区在5G网络中能获得更高的下行吞吐率。而上行因为5G终端支持2T,上行峰值体验增益更多。
图五:700MHz在5G网络的覆盖增益
另一方面,相对于TDD,FDD在5G应用上的优势:首先FDD都是Sub 3GHz频段,覆盖优势在开篇已经提到了,对运营商投资建站需求有天然优势。
其次FDD采用上下行信号频分,上行反馈ACK/NACK不需要等待,RTT数传时延比TDD要短,尤其适用于uRLLC低时延场景。而且大量“低时延”业务隐含着“广域连续覆盖”的需求,结合FDD在5G应用的这两点优势,可以说700MHz大有潜力。
图六:FDD对比TDD的时延优势
那如题所问,700MHz用于5G有大潜力,那能做Massive MIMO吗?Massive MIMO的核心技术是3D波束赋形和多用户MIMO,在不同的场景,Massive MIMO通过多天线阵列、空分复用等技术较好地提高系统覆盖性能,并大规模提高小区吞吐量。目前Massive MIMO一般都采用TDD这种双工方式,主要原因是TDD制式上下行都工作在相同的频率上,具备更好的信道互易性。基站侧可以采用SRS的测量结果推算出下行的波束赋型权值,从而形成较精准的赋形窄波束。而FDD上下行工作在不同的频率,上行反馈的结果直接用于下行权值计算,会存在较大偏差。
SRS权和PMI权的差别主要在于权值的精准度,SRS权支持更为精确的波束赋型权值计算,即赋型效果更佳。所以FDD NR波束赋型只能通过CSI-RS测量、反馈PMI权值,不支持通过SRS反馈进行下行权值计算。目前华为5G RAN3.0版本FDD NR波束赋型,支持Type1的全带PMI权值以及Type2的PMI权值(TDD支持PMI+SRS)。
而且从产品实现角度来看,如果700MHz应用Massive MIMO大规模天线阵列,天线阵子要求半波距离,可想而知,即便是32TRx的天线,其天线尺寸也要比4.9GHz天线阵面大很多,实施安装部署也不是件容易的事。综合考虑目前无线射频多以4T4R为主,并未采用Massive MIMO大规模天线阵列。如下图所示,中国广电采用的700MHz射频与4.9GHz AAU设备:
图七:中国广电使用的5G射频设备