Pre5G TDD关键技术，助力5G业务提前商用

　　回顾移动通信发展史，2G到3G到4G是数据带宽不断提升的过程，2G以语音业务为主，仅支持几百Kbps的数据业务，发展到4G LTE，支持几百Mbps数据业务。展望5G，不仅需要10Gbps的流量支持eMBB宽带互联网业务，还需要海量的连接和超低时延支持丰富多彩的物联网业务。据IMT2020（5G）PG预测，到2030年，移动数据需求将会有1000倍的增长 ，移动互联网和IoT将有超过1000亿的连接。

　　全球4G LTE的建设方兴未艾，无论从站点数量或用户数量来看，TD LTE制式均占据了近半壁江山。TDIA 2016年3月数据显示，全球TD LTE用户数已经超过6亿，占LTE总用户数的48.9%，TD LTE基站发货数量1.64亿，占LTE基站总数的44.3%。基于TD LTE技术的4G网络需要进一步演进和发展。

　　5G预计在2020年规模商用，基于需求驱动和网络发展的双重需要，Pre5G技术应运而生。Pre5G是桥接4G和5G之间的网络演进技术，不仅能满足日益增长的移动宽带和海量连接的业务需求，让用户在5G到来之前就能充分享受5G业务体验，还能基于现有网络平滑演进，充分保护运营商投资。

　　中兴通讯Pre5G TDD关键技术主要包含容量倍增、体验提升和万物互联等三个领域，下面分别论述。

容量倍增技术

　　随着2K/4K视频业务、VR/AR业务对带宽需求的不断增长，容量倍增技术成为当前炙手可热的话题。该类技术主要包含Massive MIMO、UDN、D-MIMO、256QAM、UL增强和动态子帧等技术，下面针对几个主要技术进行阐述。

Massive MIMO

　　Massive MIMO是5G核心技术之一，通过大规模阵列天线技术，相当于多倍提升了信道带宽，进而大幅提升上下行信道容量，在单小区频谱效率的提升上取得了显著的效应。

　　为了让4G用户尽早体验5G业务，中兴通讯推出Pre5G Massive MIMO基站，能大幅提升上下行容量和边缘容量。经多方测试表明，上下行吞吐量同步大幅提升，下行可增加到3~6倍，上行增加到3~4倍。

　　表1是Massive MIMO基站和LTE 8天线宏站（适合高热宏站场景），Massive MIMO基站和LTE大张角天线（适合高楼室内覆盖场景）的上下行增益对比。

　　Massive MIMO基站完全兼容当前4G终端和核心网，且能和4G基站共网管，部署方便快捷，适用于高楼覆盖、室外超热覆盖、最后一公里覆盖等场景。

Pre5G UDN

　　Pre5G UDN是超密集蜂窝组网技术，该技术通过小区分裂方式使小区单位面积的频谱利用率得到大幅提升，从而成倍提升小区单位面积的容量。

从现网演进的角度，Pre5G分为TD LTE现网、Pre5G UDN、5G UDN三个阶段，图1是拥有2.5GHz和3.5GHz TD LTE频段的运营商通过Pre5G UDN往5G UDN的平滑演进过程。

　　Pre5G UDN属于超密集组网技术，小区间的干扰消除是一大课题。D-MIMO技术将多个密集小区间的干扰转化为有用信号，为小区单位面积的容量提升保驾护航。

　　蜂窝密集组网下，如何降低超密小区间的重选和切换也是一大难题。虚拟小区（Virtual Cell）由多个密集部署的小站集合而成，其核心思想就是“以用户为中心”分配资源，终端在Virtual Cell的不同小区簇间移动时不会发送重选和切换，从而达到一致性的用户体验。

　　密集组网场景下，小基站众多，覆盖区业务早晚忙闲不均，如何节能也是要重点考虑的。Small on/off技术可在小区负荷达到相应阈值门限时实现小基站的自动休眠或唤醒，从而实现节能的目的。

　　Massive MIMO通过大规模阵列天线技术成倍提升单小区的频谱效率，而Pre5G UDN通过小区分裂大幅提升了小区单位面积的频谱效率。Pre5G UDN和Massive MIMO交相呼应，将5G技术提前到4G网络商用，完全兼容4G终端，大幅提升网络容量。

D-MIMO

　　LTE是同频组网系统，随着站点的日益密集，小区间交叠覆盖增多，小区间干扰不断增大，尤其是小区边缘干扰更大，造成了小区边缘重叠覆盖区的用户体验变差。

　　D-MIMO技术将多个重叠覆盖严重的基站组成一个D-MIMO簇，簇内每个基站利用多个小区的天线构成分布式天线阵列，对每个用户进行联合发送，变干扰为有用信号（见图2）；D-MIMO还可以在空分复用时通过算法对多个用户进行正交化处理，进一步提升小区容量。

　　D-MIMO主要适用于重叠覆盖较多、密集组网的室内覆盖场景、宏微覆盖场景和微微覆盖场景等，如上述的Pre5G UDN场景。

256QAM

　　256QAM每符号携带8bit信息，相对于64QAM携带6bit信息，理论容量提升33%（见图3）。

　　该技术适用于小区好点的上下行频谱效率和峰值速率的提升，更适合宏站近点低移动性、室内分布和Small Cell场景，适用于R12协议定义的UE Category 11和12，以及DL Category11能力级及以上的终端。经过现网实际测试表明，开启DL 256QAM，下行好点峰值速率提升约33%，小区平均吞吐量提升约12%。

用户体验技术

　　和用户体验相关的Pre5G技术主要有Massive CA、Pre5G DC、LAA、Latency Reduction、NAICS等技术。

Massive CA

　　CA（载波聚合）技术通过将多个载波的资源进行整合并协同调度，从而让小区吞吐量成倍提升。2CC CA和3CC CA已经实现商用，现有技术可支持5载波聚合，后续将会支持更多载波的聚合。在运营商频谱资源有限的情况下，可结合使用非授权频谱，实现更多波聚合的Massive CA，从而支持更大的网络吞吐量。

　　Massive CA最多可实现32载波的聚合，从而实现更大的小区吞吐量。随着标准的进展，后续通过更多载波的聚合，实现XGbps传输速率将不再遥远。

　　不过CA情况下的载波之间属于紧耦合关系，只能在同厂家设备间且有理想传输的场景实现，如共BBU或者共基带池的CRAN场景，所以CA有其较大的应用局限性。

Pre5G  DC

　　双连接技术（Dual Connectivity）通过将同一厂家或不同厂家载波之间进行松耦合，从而达到和CA相同的提升小区吞吐量的效果。

　　图4给出了CA和DC技术的主要差异， FDD+TDD CA主要适用于共站场景；而FDD+TDD DC则可应用于不同厂家不共站或者共站场景。

　　相对于CA，DC可以应用于不同厂家设备之间，且对于传输网络要求很低，便于部署，也有利于后续各厂家的独立演进，尤其适合应用于异厂家FDD和TDD组网场景。

　　从5G网络建设和演进的角度，DC多连接也是一种发展趋势。5G的空口时延要求相比4G减少10~50倍，由于CA在MAC层聚合，对4G站点和5G站点的CA时延要求更为苛刻，实现难度较大。而DC 在CN/PDCP层聚合，可实现4G与5G站点深度融合，所以DC技术更适合4G和5G小区间通过DC进行联合传输的场景。

LAA

　　LAA技术是在非授权频段使用LTE网络技术。通过对非授权频段的使用，进一步提示小区的吞吐量，适合频率有限但是对速率有进一步要求的热点区域。该区域同时有授权（Licensed）和非授权（Unlicensed）频段的LTE覆盖，基于联合传输架构，有授权频段载波作为主小区（PCell），非授权频段载波作为辅小区（SCell），通过CA或者DC技术进一步提升小区吞吐量。基于CA的LAA技术发展迅速，基于DC技术的LAA标准正在研讨和制定中。

　　Licensed cell和Unlicensed cell的CA或DC联合传输如图5所示。

万物互联

eMTC

　　万物互联是物联网时代的主要特征，移动物联网的国际标准主要有NB-IoT标准和eMTC，其中基于FDD LTE的NB-IoT已经定稿，基于TD LTE制式广受业界关注的标准主要是eMTC。eMTC和NB-IoT的主要区别如表2所示。

　　由表2可见，eMTC支持更大的数据吞吐量，支持移动性场景，但是覆盖、终端寿命、成本、容量、时延方面不如NB-IoT。

　　eMTC在业务支持上有更大的适应性，如支持更大的吞吐量和更好的移动性，更加适用于车载终端和移动POS机等对移动性和数据吞吐量有一定要求的场景。NB-IoT则更适应于抄表类等静态、低功耗、成本更敏感的场景。

　　相对于NB-IoT独立基带板、独立载波方式，eMTC在不增加新频段和新硬件的情况下，通过LTE现网软件升级即可支持海量物联网无线设备接入，且支持eMTC和普通LTE用户共载波承载，从而实现更加平滑的网络演进。LTE用户和eMTC用户之间无线资源共享，系统可以根据两种用户的需求灵活动态分配无线资源，从而使现有LTE网络的无线资源实现最大化利用，进一步节省建网投资。

　　对于运营商来说，可以基于场景、成本需求灵活选择eMTC和NB-IoT业务，互为补充，各展所长。

中兴通讯在Pre5G TDD领域取得瞩目进展

　　中兴通讯在Pre5G TDD领域取得了令人瞩目的成绩：256QAM、Massive MIMO等已经实现现网部署；Pre5G UDN、D-MIMO、Massive CA、Dual Connection等已经具备现网部署能力。结合Massive CA、4×4MIMO、256QAM等技术，已实现1Gbps速率支持。

　　中兴通讯Massive MIMO设备业界领先，在2016年巴塞罗那世界移动大会上，中兴通讯Pre5G Massive MIMO获得了通信界的奥斯卡奖“最佳移动技术突破奖”和“CTO选择奖”。大会同期展示了Pre5G UDN超密集组网技术，通过超密组网和D-MIMO技术的现场展示，引起了业界的广泛关注。

Massive MIMO基站正在国际国内进行规模商用/预商用，全球多个跨国运营商对Massive MIMO基站表现了浓厚兴趣，目前正在进行一系列的交流，并计划进行测试或商用方面的合作。

　　作为TD LTE和5G之间的演进技术，Pre5G TDD助力5G技术的提前商用，并基于现有终端，让用户无缝提前体验5G业务。中兴通讯正在和中国移动、日本软银等全球大T运营商一起，共同促进Pre5G TDD技术的快速发展，力争在4G阶段带给用户更多更好的用户体验。