5G frekans bandında terminal kendi kendine parazit hakkında tartışma
1. Giriş
14 Kasım 2017'de Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, 3000 MHz-5000 MHz frekans bandında (orta bant) 5G sistemi için bir frekans kullanım planı yayınladı.Çin, dünyada orta bantta 5G sistemi için bir frekans kullanım planı yayınlayan ilk ülke oldu. Plan, 5G sisteminin çalışma frekansı bantları olarak 3300 MHz-3400 MHz (prensipte üst sınır iç mekan kullanımı), 3400 MHz-3600 MHz ve 4800 MHz-5000 MHz frekans bantlarını açıklığa kavuşturuyor. İlk olarak Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı tarafından bu kez yayınlanan 5G sistem frekansı kullanım planı, Çin'in 5G sistem teknolojisi araştırma ve geliştirme, test ve standart formülasyonunda ve endüstriyel zincirin olgunluğunda önemli bir lider rol oynayacak. 5G hizmetlerinin temel unsurlarından biri olan 5G terminalleri, gelecekte 5G endüstrisi için önemli bir değer taşıyıcısıdır.Yazılım ve donanım teknik gereksinimleri (temel bant çipleri, radyo frekansları, antenler vb.) 5G frekans bandından etkilenir veya sınırlandırılır. Bunların arasında, orijinal LTE frekans bandının ve terminal tarafındaki 5G frekans bandının bir arada bulunmasının neden olduğu kendi kendine parazit sorunu, endüstride sıcak bir konudur.
Şu anda, sektörde SA (Bağımsız, bağımsız) mimari ve NSA (Bağımsız olmayan, bağımsız olmayan) mimari olmak üzere iki ağ mimarisi dağıtım yöntemi bulunmaktadır. 5G ağı NSA mimarisine göre konuşlandırılırsa, terminalin çift bağlantı teknolojisini desteklemesi, 4G ve 5G ağlarını aynı anda bağlamak için çift radyoyu kullanması ve çift alıcı ve çift aktarım gerçekleştirmesi gerekir.Bu sırada, radyo frekansı cihazının doğrusal olmaması ve diğer faktörler, terminalin kendi kendine parazit sorunlarına kolayca neden olabilir. Yukarı bağlantı, uydu-yer bağı alımında harmoniklere ve intermodülasyon girişimine neden olarak alıcı ucun hassasiyetinin azalmasına neden olabilir.
Makale, terminalin kendi kendine parazit sorununun temel nedeninden yola çıkarak, terminalin yeni 5G frekans bandı ve LTE frekans bandında neden olabileceği kendi kendine parazit sorununu detaylı bir şekilde analiz etmekte, aynı zamanda sektördeki bu soruna farklı çözümler ile terminal ve ağ için gereksinimlerini tartışmaktadır. Son olarak, operatörler açısından ilgili strateji önerileri ortaya koyun.
2 Terminal kendi kendine parazit analizi
2.1 İkili bağlantı teknolojisinin 5G uygulama arka planı
Temelde, 3GPP'nin R12 standart sürümünde önerilen DC (Dual Connectivity, dual connectivity) teknolojisi ve CA (Carrier Aggregation, carrier aggregation) teknolojisinin her ikisi de LTE çoklu bağlantı teknolojileridir. CA, yüksek senkronizasyon gerektiren MAC (Medya Erişim Kontrolü, medya erişim kontrolü) katmanında toplanır.MAC katmanı programlama sürecinde gecikme ve senkronizasyon gereksinimlerini önlemek için veriler PDCP (Paket Veri Yakınsama Protokolü, paket verileri) içindedir. Yakınsama protokolü katmanı bölünür ve birleştirilir ve ardından kullanıcı veri akışı, birden çok baz istasyonu aracılığıyla kullanıcıya aynı anda iletilir. İkili bağlantı teknolojisi standardı nispeten olgunlaşmıştır ve operatörlerin orijinal LTE ağı temelinde 5G ağlarını daha hızlı dağıtmalarına yardımcı olabilir. Birlikte çalışabilirlik çözümleri ve farklı 5G ağ mimarileri altında birlikte çalışabilirlik çözümleri elde etmek için 5G altında bağımsız olmayan ağlar için önemli bir teknoloji haline gelmiştir. Terminal için özel teknik gereksinimler Tablo 1'de gösterilmektedir:
Tablo 1 Terminaller için birlikte çalışabilirlik çözümleri ve teknik gereksinimler
Tablo 1'den, ikili bağlantının bağımsız olmayan ağ oluşturma altında birlikte çalışabilirlik şemalarını uygulamak için anahtar bir teknoloji olduğu görülebilmektedir Terminalin, eş zamanlı olarak LTE ve 5G NR ağlarına bağlanmak için donanımda çift kanallı radyo frekansını desteklemesi gerekmektedir.
2.2 Terminal çift bağlantılı kendi kendine parazit
3GPP'nin literatürdeki ikili bağlantı tanımına ve literatürdeki ilgili açıklamalara göre, bağımsız olmayan ağ iletişimi altındaki 5G terminallerinin bir çift alıcı ve çift iletim mekanizmasını desteklemesi, LTE eNB ve 5G gNB'yi aynı anda bağlaması ve iki NB'den gelen radyo kaynaklarını kullanması gerekir. Ancak, ikili bağlantıları destekleyen terminallerin kendi kendine parazit sorunları olabilir. NSA mimarisi altında, terminalin ikili alıcı ve ikili iletimi sürdürmesi gerekir (yani, LTE frekans bandında ve NR frekans bandında ikili yukarı bağlantı bağlantılarını sürdürmek için) Radyo frekansı cihazlarının doğrusal olmaması ve diğer faktörlerden dolayı, yukarı bağlantı ikili iletimi, aşağı bağlantı harmoniklerine ve intermodülasyon girişimine neden olacaktır. Alıcı hassasiyetinin azalmasına neden olur.
(1) Harmonik girişim
İdeal güç amplifikatörü (PA), giriş gücünü belirli bir amplifikasyon faktörü ile güçlendirir a. Gerçek PA, giriş gücü düşük olduğunda doğrusal amplifikasyon sağlayabilir ve giriş gücü büyük olduğunda, doğrusal olmayan bölgeye girerek yüksek çıktı sağlar Sipariş değişkeni. Ayrıntılar Şekil 1'de gösterilmektedir:
Şekil 1 PA ideal ve gerçek giriş ve çıkışın karşılaştırma diyagramı
Terminal, gönderme frekansı bandı f0 üzerinden sinyaller iletir ve alıcı frekans bandı n × f0 (n = 2, 3, ...) ise, alıcı harmoniklerden etkilenecek ve bu da Şekil 2 (a) 'da gösterildiği gibi alıcının hassasiyetinin azalmasına neden olacaktır. Gösterildi. Alıcı uca harmoniklerin neden olduğu parazit yolu iki türe ayrılır: PA çıkış PCB (Baskılı Devre Kartı) paraziti ve verici anten çıkış paraziti.
(2) İntermodülasyon girişimi
Alıcıya aynı anda iki veya daha fazla parazit sinyali eklendiğinde, iki parazitin birleşik frekansı, kullanışlı sinyal frekansına tam olarak eşit veya ona yakın olabilir ve alıcıdan sorunsuz bir şekilde geçebilir Bu parazit, Şekil 2'de gösterildiği gibi, intermodülasyon paraziti olarak adlandırılır. (B) Gösterilmiştir. Bunlar arasında üçüncü derece intermodülasyon en ciddi olanıdır. Örneğin, ikinci derece intermodülasyon f2-f1 ve üçüncü derece intermodülasyon 2f2-f1, 2f1-f2, ...
(a) Harmonik girişim (b) Modülasyonlar arası girişim
Şekil 2 Harmonik girişim ve intermodülasyon girişiminin şematik diyagramı
2.35G frekans bandı kendi kendine parazitinin teorik analizi örnekleri
Yerel bir operatörün B1, B3 ve B5 frekans bantlarındaki mevcut LTE ağının frekans aralığını ve şu anda Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı tarafından planlanan 5G frekans bandını birleştiren (n78'de 3400 MHz-3600 MHz ve n79'da 4800 MHz-5000 dahil) MHz), terminal kendi kendine parazit probleminin teorik örnek analizi, hesaplama yöntemi belgenin altıncı bölümüne, terminalin uydu-yer bağı alıcı ucuna ve verici son harmonik parazit ve intermodülasyon parazit frekans bantlarına atıfta bulunur Tablo 2 ila Tablo 4'te gösterilmiştir.
Tablo 2 Alıcı uçtaki parazit frekans bandı (aşağı bağlantı)
Tablo 3 Verici harmonik girişim frekans bandı (yukarı bağlantı) MHz
Tablo 4 Verici intermodülasyon girişim frekans bandı (uplink) MHz
Not: (1) Bu sorunun belirli operatörler üzerindeki etkisini daha doğru bir şekilde yansıtmak için Tablo 2, Tablo 3 ve Tablo 4'teki B1, B3 ve B5 frekans bantları, belirli bir operatörün LTE frekans aralıklarıdır ve n78 ve n79, Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, orijinal 3GPP tarafından tanımlanan orijinal frekans aralığı yerine 5G frekans aralığını planlar. (2) B5 ve n79 kombinasyonu henüz 3GPP'de tanımlanmamıştır.
Tablo 4'teki girişim analizinden, dahil olan ana girişimlerin şunları içerdiği görülebilir: ikinci harmonik girişim (B3 uplink to B42 downlink); üçüncü derece intermodülasyon interferansı (B3 ve n78 uplink to B3 downlink, B5 ve n78 uplink to B5 downlink , B3 ve n79 B3 aşağı bağlantıya yukarı bağlantı, B5 ve n79 B5 aşağı bağlantıya yukarı bağlantı), dördüncü derece intermodülasyon girişimi (B3 ve n78 B3 aşağı bağlantıya yukarı bağlantı).
35G terminal çift bağlantılı kendi kendine parazit çözümü
Harmonik girişim sorununa yönelik mevcut endüstri çözümleri arasında radyo frekansı ön uç cihazlarının performans göstergelerinin iyileştirilmesi, girişim iptal devrelerinin eklenmesi, yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı frekans bölme programlaması ve yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı zaman bölme programlaması yer alır. İntermodülasyon enterferansı problemi için, yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı frekans bölme programlaması veya yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı zaman bölmeli programlama çözümlerinin kullanılması tartışılmaktadır. Bununla birlikte, sorunun ciddiyeti ve mevcut çözümlerin uygulanabilirliği ve etkinliği daha fazla araştırılmalı ve doğrulanmalıdır.
3.1 RF cihazlarının performansının iyileştirilmesi
(1) PA doğrusallığını azaltın
Terminal harmonik parazitinin temel nedeni, cihazın doğrusal olmamasıdır (Şekil 3'te gösterildiği gibi) Bu nedenle, terminal harmonik parazitini azaltmak için cihazın performansını iyileştirmek en temel çözümdür. Cihazın doğrusal olmaması ve ilgili performans göstergeleri arasındaki ilişkiyi inceleyerek, cihazın doğrusal olmama durumunu azaltmak için ilgili performans göstergelerini optimize edin. Şu anda, 3GPP RAN4, 5G terminallerinin performans göstergelerinin, yukarıda bahsedilen harmonik girişim sorunları mevcut olduğunda LTE'ye kıyasla daha fazla optimize edilip edilemeyeceğini tartışmaktadır.
(2) PA'dan sonra filtre ekleyin
Harmonikleri bastırmak için PA çıkışına bir harmonik filtre ekleyin. Bu yöntemin uygulanması basittir ve maliyeti düşüktür, ancak bir filtre ekleyerek, verici antenin harmonik parazit sinyal çıkışının sadece bir kısmı elimine edilebilir ve PA çıkış PCB'sinin harmonik sinyali tamamen bastırılamaz.Bu nedenle, bu yöntemi ve diğer yöntemleri göz önünde bulundurun. Sinerji ve kapsamlı kullanım.
3.2 Parazit giderme devresi ekleyin
Analog alan iptali ve dijital alan iptali gibi tam çift yönlü kendi kendine müdahale iptal yöntemlerine bakın. Analog devre alanı kendi kendine parazit iptali, analog devre tasarımı yoluyla kendi kendine parazit sinyalini yeniden oluşturur ve yeniden yapılandırılmış kendi kendine parazit sinyalini alınan sinyalden doğrudan çıkarır.Dijital alan kendi kendine parazit iptal yöntemi temel olarak, alınan sinyalden kendi kendine parazitin parametre tahminine ve yeniden yapılandırılmasına dayanır. Kalan kendi kendine müdahaleyi ortadan kaldırmak için yeniden yapılandırılmış kendi kendine müdahaleyi çıkarın.
3.3 Frekans bölmeli çizelgeleme
Yukarı bağlantı tahsis sonucuna göre aşağı bağlantıda tahsis edilen frekans kaynağını belirleyin. Örneğin, harmonik ana lob veya intermodülasyon sinyaline karşılık gelen frekans spektrumunu kullanmayın, harmonik yan loba karşılık gelen frekans spektrumunun kullanım frekansını azaltın ve normal olarak harmonik olmayan veya intermodülasyon sinyaline karşılık gelen frekans spektrumunu kullanın. Bu yöntem ağ dönüşümü gerektirir ve parazit spektrumundan kaçınılması nedeniyle ağın en yüksek oranını düşürebilir.
3.4 Zaman bölmeli çizelgeleme
Zaman bölmeli programlama, yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı zaman dilimlerinin oranına göre gerçekleştirilir, ağ, yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı zaman dilimlerinin oranını sağlar ve terminal, orana göre iletimi ve alımı makul şekilde kontrol eder. Örneğin: Harmonik parazit için, LTE ilettiğinde, NR tarafı alımı askıya alır; intermodülasyon paraziti için, LTE ve NR aynı anda ikili iletildiğinde, LTE tarafı alımı askıya alır veya eşzamanlı ikili iletim gerçekleştirmez ve yukarı bağlantıda yalnızca tek frekanslı tek iletim gerçekleştirir. Gönder, yani aynı anda yalnızca LTE veya NR iletimini seçin.
4 Operatörlerin stratejik önerileri
Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, 5G'nin frekans aralığını orta banda bölmesine rağmen, çeşitli operatörler tarafından onaylanan ticari kullanımın frekans aralığını netleştirmedi. Teorik hesaplamalara göre, bazı operatörlerin orijinal LTE ağları tarafından kullanılan frekans bantlarına karşılık gelen ikinci harmoniklerin (China Telecom ve China Unicom'un LTE FDD'sinin B3 frekans bandı gibi) tümü, şu anda onaylanmış olan 3.4 GHz-3.6 GHz frekans bandında yer almaktadır. Mevcut frekans bandı durumuna bağlı olarak operatörler, 5G ağ dağıtımı için aşağıdaki karşı önlemleri almayı seçebilirler: (1) Ağ, dağıtım için doğrudan SA mimarisini benimser ve terminal, aynı anda yalnızca LTE ağına veya 5G ağına bağlanmak için tek bir radyo frekansı kullanır, böylece ikili bağlantı bantlarından kaçınır. (2) İki elle hazırlık, yani bir yandan harmonik veya intermodülasyon girişimine neden olması muhtemel 5G frekans bantlarına tahsis edilmekten kaçınmak için, diğer yandan maliyeti dengelemek için mevcut girişim iptal şemalarını tam olarak test etmek ve doğrulamak için Performansla ilişki ve mümkün olan en kısa sürede uygulanabilir ve etkili çözümleri standartlaştırın
5. Sonuç
Makale, yeni 5G frekans bandında ve LTE frekans bandında çift bağlantı teknolojisinin getirilmesi nedeniyle 5G terminallerinin olası kendi kendine parazit sorunlarını tartışıyor ve sorunun nedenini ve endüstrideki ana akım çözümleri analiz ediyor.
Operatörün 5G ağı bağımsız olmayan (NSA) bir mimaride konuşlandırılmışsa, terminalin LTE ve 5G'nin eşzamanlı iletimi ve alımı için ikili bağlantı teknolojisini desteklemesi gerekir. LTE ve 5G frekans bantlarının kombinasyonuna bağlı olarak, yukarı bağlantı ikili iletimi, alt bağlantı alımında intermodülasyon girişimine neden olabilir. Ön uç cihazın doğrusal olmaması, alt bağlantı alımında harmonik girişime neden olabilir ve sonunda terminal alıcı ucun hassasiyetinin azalmasına neden olabilir. Şu anda, endüstrinin bu sorunu çözmek için fikirleri arasında cihaz performans optimizasyonu, radyo frekansı endeksi iyileştirme, frekans bölme planlaması ve yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı zaman bölümünden kaçınma yer alıyor. Ve doğrulama.
