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By：nf S2微沙龙
用户UE和基站之间的信息传递按照信息传输的方向不同分为UE向基站发送的上行信号和基站向UE发送的下行信号。无线通信必须占据一段无线频谱，而无线频谱的资源是非常有限的，如何提高频谱资源的利用率是无线通信一直追求的目标。对于上下行信号传输，为提高频谱利用率，一种直观的想法是上下行信号占用相同的频率资源同时传输，即同时同频全双工，然而这究竟能不能实现呢？
实现同时同频全双工需要解决同时传输的上下行信号之间的干扰，然而传统通信系统无法很好的解决。因此，传统通信系统的上下行信号采用在时间上分隔，即时分双工TDD的传输方式，或者在频率上分隔，即频分双工FDD的传输方式。然而随着无线通信业务量爆炸增长以及通信业务的突发性、不对称性愈加凸显，传统双工模式已经渐渐不能满足UE更加多样化的需求。移动通信技术开始追求打破时域或频域分隔的限制，探索双工方式的演进之路。双工方式向同时同频全双工演进并不能一蹴而就，而是会随着干扰消除水平的提高逐步进行，比如下图。
非对称频谱TDD的演进
3GPP 5G新空口NR的Rel-15版本已经支撑了动态TDD配置，即基站可灵活配置上下行时隙，以适应非对称且时变的上下行业务负载。相关配置方式可参阅本号之前先容文章《5G 帧结构配置》。由于不同基站可灵活配置上下行，因此在同一时刻，可能出现相邻小区一个传输下行信号，而另一个传输上行信号的情况。从而带来小区间基站对基站的干扰，和小区间UE对UE的干扰，即交叉链路干扰CLI。针对灵活分配上下行资源带来的CLI，在NR研究初期，TR38.802中研究了干扰消除的候选方案并进行了性能评估，但Rel-15版本没有进行标准化。Rel-16通过WI《CLI handling and RIM for NR》的研究支撑了基站间交互TDD上下行配置，以及UE对UE干扰的CLI-RSSI和SRS-RSRP测量及上报。为了动态TDD的真正大规模应用，对于相同、不同运营商间基站对基站CLI，UE对UE CLI的进一步解决，将在2022年5月3GPP下周即将开始的Rel-18研究项目《Study on evolution of NR duplex operation》继续研究。
动态TDD的上下行信号仍然是在不同的时间传输的，这就限制了信号可使用的时间资源，造成较低的覆盖、容量、较高的时延。为了解决这一问题，Rel-18研究项目《Study on evolution of NR duplex operation》还将研究利用TDD频谱在基站侧实现子带非重叠全双工，UE仍然保持TDD。基站侧上下行信号将在相同的频谱采用不同的频率资源（子带）同时传输，从而提升上行的覆盖、增加上行容量、减小上行传输时延。与动态TDD相比，基站子带非重叠全双工的CLI不仅出现在小区之间，小区内部也存在着UE与UE之间的干扰。由于基站同时收发，自身的发送信号会对接收信号产生自干扰，但自干扰是来自不同频率资源的发送信号，相对同时同频全双工的自干扰更容易解决。对于小区间CLI，相邻小区采用相同的上下行资源划分图样则可将CLI的干扰源限制在来自不同子带。为了减轻运营商间的邻频干扰，可利用相反方向传输的子带当作保护带，例如在可进行下行传输的时隙将上行传输的子带放在频带的中心位置。Rel-18将研究干扰解决方案的性能和可行性、和现有系统的共存问题、灵活频谱使用的频谱管理规则限制问题等。
双工演进的终极目标是同时同频全双工，在任意频域位置同时传上下行，实现真正的2倍谱效率提升。同时同频全双工也是6G研究方向之一，其自干扰来自自身相同频率的发送信号，交叉链路干扰更为难以解决。目前鉴于UE实现的复杂度、成本、功耗等因素，同时同频全双工将优先在基站实现。随着UE干扰处理能力的进步，最终可实现基站和UE的同时同频全双工。
对称频谱FDD的演进
对于FDD的双工方式如何演进，为灵活适配上下行业务需求，在3GPP Rel-18 NR双工演进的初期讨论中已有提出动态FDD的演进方向，即在FDD频谱灵活划分上下行资源。包括频域和时域两种实现方式。频域方式可配置灵活的频带用于上行或下行。时域方式在FDD 上行或下行载波中采用TDD的方式，以根据当前业务特性来服务上下行。
FDD的演进方式最终也将向同时同频全双工迈进。同时同频全双工干扰问题的解决仍需业界同仁的一致努力，期待其早日实现的那一天。
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发表于 2022-5-9 14:55:24
