通信世界网消息（CWW）频谱资源是构建新一代信息基础设施的重要资源要素，是稀缺资源，在通信网络中占据无与伦比的位置。从现实情况来看，目前大多数国家没有足够的中低频段频谱来满足5G所需的巨大数据容量需求。为解决频谱资源紧张的问题，毫米波进入业界视野，并成为业界讨论的焦点话题，但从技术角度来看，毫米波有限的覆盖范围将会使得运营商付出大量的基础设施投资，用它来部署5G广覆盖网络不太现实也不经济。
为解决中低频谱资源不足而不能满足5G大带宽配置的问题，业界提出了一些切合实际的解决方案，例如载波聚合+动态频谱共享+大带宽无线设备解决方案，使运营商可以更有效地进行现有网络资源最优化使用，为运营商在5G时代赢得竞争先机。
频谱共享是5G时代大趋势
5G是全球宽带网络无缝覆盖的重要技术手段，随着5G新一代信息技术与传统产业的深度融合，必将带来频谱需求的爆炸式增长。
另外，目前频谱资源结构性问题更加突出，中低频段拥挤不堪，高频段开发不足，频谱规划协调难度正在不断加大。5G需要中低频段作为5G基础频段，满足广覆盖、高移动性场景下的用户体验需求和海量设备连接需求。但3.5GHz以下可用、好用资源已经基本分配殆尽，很难找到大块连续频谱来满足5G大数据业务需求。基于上述状况，业界希望通过频谱精细化管理，可以在频域、时域、空域多个维度实现频谱共享，以解决频谱碎片化和中低频谱缺乏问题。
频谱共享技术一般分为静态频谱共享和动态频谱共享（如图1所示）。静态频谱共享一般适用于3G/4G网络的频谱共享。动态频谱共享可以实现不同制式网络根据自身业务状况，动态申请和释放频谱资源，大幅提升整体频谱利用率。
以4G/5G静态频谱共享为例，在5G发展初期，如果从4G原有频谱分割部分频谱用于部署5G，一方面会直接造成4G可用频谱减少，另一方面，在5G部署初期，由于商用终端较少以及5G业务较少会发生5G的分配频谱被浪费的现象。这种情况下就可以采用4G/5G动态频谱共享技术，它可以有效实现硬件共享，节省5G网络投资以及加快5G网络建设。同时，4G/5G动态频谱共享实现了网络资源按需分配，兼顾了4G热点容量与5G极致性能，实现了频谱效能利用最大化。这样无线网络就从传统的以网络资源为中心的模式，逐渐演进成以用户体验为中心的模式，实现了网络重大角色的转换。
图1 静态频谱共享和动态频谱共享示意图
三大神器赢得5G时代竞争力
载波聚合
如图2所示，载波聚合(Carrier Aggregation/CA)通过将多个连续或非连续的载波(Component Carrier/CC)聚合成更大的带宽，从而提高频谱资源利用率，提升上下行速率。5G时代因为频谱资源紧张，载波聚合的需求和作用将会更明显。
在4G LTE网络中，CA技术可以将2~5个LTE成员载波聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽，有效提高了上下行传输速率。终端根据自己的能力大小决定最多可以同时利用几个载波进行上下行传输。CA功能可以支持连续或非连续载波聚合，每个载波最大可以使用的资源是110个RB。每个用户在每个载波上使用独立的HARQ（混合自动重传请求）实体，每个传输块只能映射到特定的一个载波上。
图2 载波聚合分类
针对5G网络内的载波聚合应用，深圳移动2020年率先进行了频段间和频段内的载波聚合测试和验证。深圳移动结合中国移动特有的2.6GHz和4.9GHz 5G NR频谱搭配，为充分挖掘频谱效率，针对深圳市民中心等高价值体验场景，在高价值和高容量等特点区域分别验证和实现了2.6GHz+4.9GHz NR 200M频段间载波聚合、2.6GHz NR 160M频段内载波聚合等关键技术，率先实现了5G单用户下行速率达到3Gbit/s的体验，为无线环境最复杂、话务量最高的密集城区提供了5G体验速率。通过下行CA技术，运营商可提供更高的下行速率，能够进一步满足行业和个人用户对速率的差异化需求。
动态频谱共享
频谱是信息技术的重要载体，为解决无线设备大幅度增长对频谱资源需求增长的急剧上升的矛盾，作为解决频谱供需矛盾的有效方式之一，动态频谱共享(DSS)技术应景而生。
l TD-LTE动态频谱共享
中国是率先在2.6GHz频段进行5G商用的国家。如图3所示，中国移动4G/5G频谱共享技术一方面使得4G网络无需移频调整即可开通100M 5G网络，加快5G网络建设，充分发挥了中国移动2.6GHz频段160M大带宽大容量的优势，保障了用户体验和用户业务需求。在保证5G网络发展的同时，4G可以开启4个及以上载波，保障4G网络热点区域容量需求。针对高容量场景，深圳移动已经在深圳龙华热点区域率先实现了连片2.6GHz LNR频谱共享，根据需求变化可动态分配4G/5G的频宽，最大化频谱资产，实现网络投资收益最大化。
图3 LTE移频方案和4G/5G频谱共享技术比较
外场实际测试验证发现，LTE用户从独享和共享小区间迁移成功率为100%，迁移过程中业务保持连续，用户感知不受影响。该技术对终端无额外要求，支持TD-LTE和NR的终端天然支持动态频谱共享。DSS的核心是软件升级和5G NR设备，其适用于移频和不移频两种场景，如图4所示。
图4 TD-LTE动态频谱共享技术使用场景
今年2月，中国移动在杭州进行了全球首个TD-LTE&NR动态频谱共享技术验证，该验证基于现网真实的空口环境进行，在2.6GHz的4G/5G双模基站上分别测试了已移频和未移频两种场景下LTE&NR动态频谱共享技术。测试结果验证了可以利用4G/5G制式间频段间的话务差异和潮汐效应，动态调整分配4G和5G的空口资源，在时域和频域两个维度上实现灵活的资源共享，可以1ms周期粒度进行协同调度和频分复用，最大化频谱利用率。
l FDD动态频谱共享
当前，利用现有FDD频谱及设备演进实现5G商用成为运营商的普遍需求。在FDD频段，现有网络向5G NR演进的过程中，运营商仍需保留至少一个GSM载频或者UMTS载波来保障用户语音需求，因此动态频谱共享无法在全带宽内实现。为此，设备厂商如中兴通讯就推出了三模动态频谱共享解决方案SuperDSS，该方案可以实现GSM或UMTS按需占用频谱，在1.8GHz或2.1GHz频段上同时支持2G/4G/5G或3G/4G/5G三个制式全动态共享，这样可以将更多的频谱资源释放给5G，一方面保障了现网传统语音用户体验，另一方面实现了5G NR频谱效益最大化。
l DSS的优势
DSS的经济优势是明显的，它可以让运营商更有效地利用现有频谱资产，可以更快、更经济、更高效地部署5G。通过动态频谱共享技术，运营商就可以在现有网络和5G网络之间动态地共享频谱。DSS可根据流量需求共享频谱，可以瞬间完成频谱的分配，在现有的频谱下为4G LTE和5G NR提供最佳性能，有助于网络实现平滑演进发展，实现用户向5G网络平稳迁移。
大带宽无线设备
5G需要充足的频谱资源作为支撑，连续大带宽中频频谱无疑是实现5G极致体验的最佳选择。由于卫星占用、频谱离散分配等各种原因，运营商可能获取不连续的离散频谱，因此超宽频解决方案可以解决运营商面临的问题。在站址天面空间紧张的情况下，针对存量天线复杂的场景，目前5G网络可利用160M大带宽的5G AAU设备，采用一面天线收编无源3.5GHz以下全部频段的天线设备，可以更多地腾挪出基站天面空间。更有厂家宣布开发出了最大带宽可以支持400MHz的设备，可以把400MHz以内的离散频谱都利用起来，极大简化了网络站点部署。
5G发展大幕揭开后，深圳移动率先开展5G“新基建”的先行先试工作，为粤港澳大湾区和深圳先行示范区建设提供有力支撑。目前，深圳移动现已在热点区域率先实现连片2.6GHz LNR频谱共享，针对高容量需求场景，DSS创新技术可根据需求变化动态分配4G和5G的频宽，最大化利用频谱资产，实现网络投资收益与服务挖潜最大化。
载波聚合、动态频谱共享以及大带宽无线设备解决方案这三大利器，将极大地解决云运营商面临的频谱资源紧张的难题，为运营商在5G时代赢得竞争先机。
