2019年12月, 爱立信分别联合中国电信、中国联通和OPPO在实验室以及现网LTE的站点上使用OPPO商用终端在2.1GHz频段上成功支持了5G NR,这标志着利用低频段快速且低成本部署5G网络进入了一个新的里程碑。
低频段是运营商非常宝贵的频谱资源,从2G、3G到4G,低频段都是一个不可缺失的覆盖保证手段。譬如,3.5G和2.1G相比,仅自由空间频率传播损耗要高5dB,若要达到相同的覆盖,如果不使用其它技术,5dB就需要近2倍的站址,若要考虑衍射和穿透损耗,3.5G比2.1G又要多出6dB的损耗。为此,5G将广泛使用高功率和大规模天线技术,而这又会成倍增加基站成本。因此低频段部署5G是低成本覆盖的最优方案。
因为低频段资源几乎已被2G/3G/4G占用,工信部在2018年12月向中国三大运营商发布的5G频谱许可只包括中频段的资源譬如2.6G,3.5G和4.9G。为了配合运营商能在现有的低频段资源快速部署5G,爱立信率先在业界引入了动态频谱共享。动态频谱共享和静态分配频谱相比,在5G引入初期,当5G终端渗透率比较低时,提升用户感知最有效,如下图所示。假设2020年NR的渗透率是5%,LTE忙时的TTI利用率是30% ,使用动态频率共享和静态分配频谱相比,LTE的用户感知提升2倍,NR的用户感知提升13%,这特别适合现网LTE负荷高的情况,动态频谱共享能有效保证LTE的用户感知。假设到了2025年,NR用户数增长到忙时渗透率达到了50%,NR用户会占用更多的频谱资源,但此时动态频率共享仍然比静态分配频谱更有效,LTE的用户感知仍能提升86%,NR的用户感知提升57%.
爱立信认为动态频谱共享必须满足以下四个基本条件:
第一:5G终端必须支持动态频谱共享,否则不能驻留在低频段享受覆盖增益;
第二:必须兼容现网的4G终端,否则原有4G终端无法在该4G频段发起呼叫;
第三:最小化影响4G网络运行,直接软件升级,无需上站更换硬件,这要求现网的4G设备必需硬件支持4G和5G混模;
第四:低频段资源宝贵,最大化提高频谱效率,在每个时隙一毫秒级别动态分配频谱资源。因为小区实际话务量瞬间波动很大,如果动态转换时间过长,譬如达到100ms,会导致某些5G用户的流量已经从波峰切换到波谷时, 小区调度器才从4G转换到5G,而这时的5G用户已经不再需要被调度了。
以上四个基本条件要求系统设备商和终端厂商必须同时满足。为了推动产业链的发展,爱立信深入3GPP物理层规范,对规范进行很多改善来实现4G和5G控制信道的共存,譬如如何让LTE终端可以忽略5G的控制信道,如何尽量减少5G控制信道对LTE的符号占用等等。因此,爱立信在过去两年深入研究、贡献了几户所有与此相关的3GPP物理层规范以便整个产业链(其他主设备和芯片厂商)可以向有利于运营商投资的健康合作方式推进。
如下图所示,爱立信在2017年就推出动态频谱共享概念,在2018年2月巴展展示功能验证,2018年年中把实现这一能力的所有技术成功贡献进3GPP R15规范,并于2019年2月巴展上宣布和商用芯片测试成功。到今天,爱立信已经和三款主流商用芯片测试成功毫秒级别的动态频谱共享,2020年将和更多的商用芯片及终端做商用测试,配合运营商在更多4G低频段快速商用部署5G。