实现动态频谱共享
文章：Jessy Cavazos
动态频谱共享将使移动网络运营商无需永久重新分配LTE频谱或购买5G频谱，就能扩大5G覆盖范围。
动态频谱共享(DSS)可以给移动网络运营商(MNOs)带来显著的好处，使他们不必永久重新分配长期演进(LTE)频谱或购买5G频谱，就可以扩大5G覆盖。通过对现有基站的软件升级，DSS的推出是可能的。听起来好得令人难以置信吗?也许吧。下面是对概念、实现挑战和可能的解决方案的概述。
DSS是什么?
5G Vision旨在开发一个能够支持多个和广泛不同用例的网络 - 增强的移动宽带（嵌入式），大量机床型通信（MMTC）和超可靠的超低延迟通信（URLLC）。这些用例需要跨越低频，中和高频段的频谱：
- 低频段，广泛的网络区域覆盖
- 增加容量的中间带
- 高频段的极限容量
然而，大多数5G网络只使用中、高频段，如果没有低频段，5G服务将难以到达城市中心和深入建筑物内部。
如今，许多市场推出的5G频率范围1 (FR1)使用3.5 GHz频段，尽管也有部署使用700 MHz等较低频段。一些运营商已经能够关闭传统网络，并将这些频率重新分配给LTE，但许多其他运营商仍在运行2G和3G，以维护传统设备并提供电路交换语音支持。因此，许多运营商没有可用的频谱在这些频段上部署5G。将LTE转换为NR(新无线电)不是一个选择，因为在未来几年，大部分流量将继续使用LTE。DSS解决了这一挑战，它使运营商能够在现有的4G频段上引入5G，而无需重新规划运营商，并且对现有服务的影响最小。
DSS允许LTE和NR在同一运营商使用频谱共享。LTE和NR设备可以访问整个带宽。在时域和频域上根据业务量需求动态共享资源。因此，移动运营商可以适应交通需求。此外，他们还可以通过软件升级推出DSS。这些优点使DSS成为移动运营商的一个巨大机遇，尽管它增加了调度复杂性，因为它需要两种技术之间的快速协调(图1）.
图1DSS概念允许LTE和NR在同一运营商使用频谱共享共存。
决策支持系统实现技术
向后兼容性位于DSS概念的核心。今天，使用许多LTE设备，使运营商无法修改LTE传输。LTE和NR的共享必须对LTE设备透明，并且NR传输必须适应与LTE共存。
LTE传输采用15 khz的子载波间距，NR可以采用15 khz或30 khz的子载波间距。最初的DSS部署使用15 khz的子载波间距。当使用15khz的子载波间距时，NR与LTE正交，因为它使用相同的时间和频率网格。然而，当NR使用30 khz的子载波间距时，情况并非如此。但是从网络的角度来看，LTE和NR仍然共享相同的时间和频率资源，需要用户设备(UE)能够解码LTE和NR的联合传输。传统LTE设备必须像传统LTE网络一样解码LTE信号，NR设备必须解码NR信号。支持两种信号的设备需要同时解码两种信号的能力。
当使用30 khz的子载波间距时，NR在频域占用的带宽是原来的两倍，而在时域占用的时间只有原来的一半。混合命理会造成干扰，打破了正交性。使用保护频带在频域中分离分配，避免了这种干扰。时间多路复用也通过在时域分离两个传输来实现这一目标(图2.）.
图2.使用保护带或时间复用以避免DSS 5G NR 30-KHz子载波间距实现的干扰。
DSS物理层实现可以使用两种技术：速率匹配和多播广播单频网络（MBSFN）子帧。速率匹配技术涉及携带LTE始终开启信号的资源元素。速率匹配是使用15-KHz子载波间距的NR数据传输的常用技术。使用MBSFN子帧对于使用30-KHz子载波间隔的NR同步信号块（SSB）传输和NR数据传输是常见的。您也可以使用此技术进行其他用例，例如传输周期性信号。
速率匹配技术用于NR物理下行共享信道(PDSCH)传输，使用的模式定义在3 gpp技术规格。模式中携带的信息显示在表格1．PDSCH解调参考信号（DMRS）不符合速率，以保证DMRS性能。3GPP中的速率匹配模式决定了网络如何向UE提供匹配的信息。UE知道携带LTE小区特定参考信号（CRS）的资源元素，并在解码NR PDSCH时忽略它们。
LTE通道载波频率和带宽信息允许共存。LTE和MBSFN子帧配置携带关于被配置为MBSFN的LTE子帧的信息。这影响了一组正交频分复用（OFDM.）发生CRS传输的符号。LTE CR天线端口的数量将影响CRS传输发生的OFDM符号以及频域中的资源元素。V班提供LTE CRS的精确频域位置。速率匹配模式发布15.仅适用于单载波LTE, DSS只能在单个组件载波内使用，NR带宽限制在20mhz。
表格1使用3GPP TS 38.214和TS 38.331中定义的模式的速率匹配技术
对于NR同步信号/物理广播信道(SS/PBCH)，子载波间距取决于NR工作频带。FR1频段大多使用15khz的子载波间隔，但冲突阻止了正常LTE子帧的使用，需要MBSFN子帧实现。你可以在MBSFN区域容纳两个ssb，因为在该区域没有CRS传输。然而，并不是所有SSB都属于一个有效的MBSFN子帧，因为SSB的位置在时域是固定的，需要与一个有效的MBSFN子帧对齐。因此，速率匹配和mbsfn子帧技术的混合对于DSS传输非常重要，一种用于数据传输，另一种用于SSB传输(图3.）.
图3.mbsfn子帧技术是DSS SSB传输的重要技术。
NR物理下行控制信道(PDCCH)不能与LTE参考信号和控制信道发生冲突。此外，子帧的符号2是由于LTE控制区域的原因，您可以使用的最早的符号来传输NR PDCCH，无论您使用的是普通的LTE子帧还是MBSFN子帧。然而，5G允许在任何符号上进行PDCCH传输。您可以传输任何其他符号，不碰撞LTE CRS更多的PDCCH。
对于上行链路，半副载波移位是DSS的关键考虑因素。LTE上行链路有7.5 khz的偏置，避免使用DC子载波，不使用NR。NR上行传输采用DC子载波。7.5 khz偏移将打破LTE和NR的正交性。为上行链路增加7.5 khz频移可以解决这一挑战，但NR终端需要支持(图4.）.
图4.DSS的NR更新为上行链路添加了7.5 kHz频率偏移。
DSS RF要求和验证挑战
在对DSS进行测量时考虑的关键方面之一是4G和5G系统之间的同步。它们必须在时间和频域中保持同步，以防止资源块未对准。要注意的另一个关键方面是LTE和NR包调度器之间的快速协调率，这对于处理动态分配资源是必不可少的。分配相同的资源将导致UE解码失败。
此外，请记住，DSS还为PDSCH引入了另一种DMRS位置。它将额外的DMRS位置从符号11移动到符号12，以避免与符号11中的LTE CRS冲突。UE需要通知网络它支持DMRS使用符号12，以避免高的块错误率。从测量的角度来看，LTE和NR系统的同步是必不可少的。在现场硬件测试之前，在实验室环境中，同步捕获和并行LTE和NR测量是验证实现的关键。
当测试DSS发射机时，验证LTE和NR信号可以与组合信号分开是重要的。您应该检查成功的同步与高同步相关性。验证现有LTE设备的功能也是至关重要的，因为它们必须保持不受影响。您还需要检查使用MBSFN子帧的SS / PBCH传输成功，并且NR PDSCH上的速率匹配模式实现是正确的。检查低错误矢量幅度（EVM）和循环冗余检查（CRC）通过/失败将告诉您您的物理层实现是否正确。
增强的DSS与3GPP版本16
DSS给设计和测试工程师带来了新的挑战，但对网络运营商来说是一个强大的功能，使他们能够使用现有的频谱部署NR。与现有LTE设备的向后兼容性也确保了LTE用户继续体验相同的服务质量。对于移动运营商来说，这些好处是不容错过的，DSS的实施在未来只会增加。
3GPP规范也在不断发展。3GPP第16版将引入DSS资源效率的改进。NR PDSCH B型长度将从最多7个符号增加到9或10个符号，DMRS模式的定义是为了避免与包含LTE-CRS的符号发生冲突。LTE- crs速率匹配模式还将支持多个LTE组件运营商，使宽带5G NR运营商能够覆盖多个LTE组件运营商。这些改进将使DSS对运营商更具吸引力。
您可以通过Keysight关于该主题的网络研讨会了解更多关于DSS的知识，回顾基本概念，并查看示例，5G NR动态频谱共享（DSS）：概述和测试挑战．欲了解更多信息，请访问Keysight的页面5G动态频谱共享．
杰西卡是Keysight行业解决方案营销团队的一部分。
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