深入浅出看5G网络关键技术——增强覆盖
文库划重点：对5G有所了解的小伙伴应该都听说过5G有三大关键技术，分别是增强覆盖、降低时延和提高效率。今天我们就来交流下「增强覆盖」。
对5G有所了解的小伙伴应该都听说过5G有三大关键技术，分别是增强覆盖、降低时延和提高效率。今天我们就来交流下「增强覆盖」。
5G网络会采用高频段，一些问题也会随之而来，比如说覆盖上受限。要解决这个问题，5G能采取哪些技术呢？
学通讯的小伙伴应该都了解通信系统里有个很重要的公式叫做香农公式。通过这个公式，我们知道用户的速率是跟两个因素相关的：载波带宽、信号质量。
载波带宽越宽，用户速率越高；
信号质量越高，用户速率越高。
我们就来探讨载波带宽。5G网络要提供高速率，必须得提供高带宽的通信。但是3G赫兹以内的低频段的频谱资源基本上都已经分配出去了，5G不得不使用高频区通信。
3.5G是5G的测试频段之一，可能今后还会用到更高的毫米波。频段越高，可能会带来越严重的问题：
第一个问题是高频波长相比低频传播损耗更大、绕射能力更弱。
从上图中可以看到，纵坐标是路程，横坐标是覆盖距离。同样的覆盖距离情况下， 3.5GHz会比28GHz和39GHz相差将近20个db。这就会导致覆盖范围的受限、覆盖范围缩短。这也是高频的通讯的一个特点，越高的频段、传播损耗越大。
第二个问题是频段越高，上下行覆盖差异越明显，上行覆盖受限。
这里列举了三个物理信道，分别是广播的PBCH、下行业务的PDSCH以及上行业务的PUSCH。从图中可以看出上行业务的PUSCH是整个系统的瓶颈，PUSCH的覆盖决定了系统的覆盖。
再看一张图。图中绿柱是1.8G赫兹的频段，蓝柱是3.5G的频段。从图中PUSCH可以看到，1.8G的频段跟3.5G的频段PUSCH相比，有将近11.3db的差异。正是由于这11.3Gb的差异，造成了5G高频段的上行覆盖受限。由此可见，今后5G网络一旦要采用高频段，会造成覆盖距离受限。
如何去解决这两个问题？如何去提高覆盖？
可能大家想到的第一点就是让手机去提高它的发射功率。
LTE中规范UE最大上行发射功率为23dBm，为了高频通信上行接收效果，3GPP 已经在R14中提出终端工作在某些高频段时可以提高发射功率规格。让手机功率抬高，可以提升上行信号的覆盖效果。
但是我们想象一下，手机能不能一味靠这种提高功率去解决上行覆盖受限问题呢？显然是不可能的。手机体积总共就这么大，我们不可能在这么有限的体积里做一个性能很强的功放。同时考虑到手机的辐射、待机，因此不可能靠光靠这一个措施解决上行覆盖受限问题。
那有没有什么办法能够更好地解决上行覆盖受限问题？方案就是上行频谱共享，专业名词叫上下行的解耦。
如上图所示，手机在内圈时，距离基站近，这个时候手机距离基站比较近，完全是有多余的功率去发射信号的，这个时候不存在上行覆盖受限的问题。可以让手机采用高频下行高频上行，从而让手机得到一个较高的速率。
但是如果手机来到了边缘区域，会出现覆盖瓶颈问题。这种情况下让手机上行切换到低频段上去发信号，但是下行依旧在高频上收信号，就是所谓的上行的频谱共享，或者叫上下行的解耦。
再看这张图。蓝色代表的是上行的频段，红色代表的是下行频段。不管手机在什么位置，下行始终用3.5G赫兹，而上行是可以来回切换的。如果手机距离基站较近，可以让手机优先用3.5G；如果手机它距离基站较远，可以让手机优先使用1.8G低频去发信号。我们知道频段越低，它的覆盖效果越好。这个就是上下行的解耦。
那么1.8G频段是哪里来呢？实际上它就是现网中LTE的频段，意味着我们会把 LTE的1.8G的上行载波，拿出一部分的频谱资源给5G共享。
在整个的TTI里面，绿色的是给LTE的，蓝色的是共享给5G的。也就是说5G的上行频段是用LTE里共享出来的多余的资源给我用的。那这样的话双方出现一个共享，名字叫上行的频谱共享。而且在这幅图里面，会发现在不同的TTI调度周期内部、蓝色和绿色的资源分配是动态的。比如说在TTI1里面，绿色资源就会相对少一点，蓝色资源就会多一点；TTI2里面绿色资源多一点，蓝色少一点。
可能有小伙伴会问，这种上行频谱共享对我们LTE会不会造成很大的容量牺牲？现网中LTE的上行的利用率是很低的。所以我们有足够的条件拿出来共享给 5G 使用，就是上下行的解耦，或者叫上行的频谱共享。这就能从根本上去解决上行覆盖受限问题。
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