2020年，作为5G元年，5G网络建设突飞猛进，5G手机也大量涌现。

可是，就算是买了最新的5G手机，并且开机后手机右上角显示着大大的“5G”信号标识，可别着急为此欣喜若狂。实际用起来，网速却可能比4G还慢！



明明都用上5G了啊！难道手机上这偌大的5G LOGO是假的？

下面，将详细介绍运营商们为了5G的覆盖是怎样无所不用其极的。本文主要关注动态频谱共享这一个点。

1. 从5G频谱说起

5G的频谱分为两段，低于6GHz的叫做Sub6G，也就是FR1（Frequency Range 1），高于6GHz的毫米波频段叫做mmWave，也就是FR2（Frequency Range 2）。



Sub6G这段频谱，还有FDD和TDD频段之分。这种分法从2G，3G和4G继承而来，FDD的历史悠久，一般频段较低，700M，800M，900M，1800M，2100M等主流频段都是FDD的；而TDD的频段相对较高一些，比如2.3GHz，2.6GHz，3.5GHz，4.9GHz等等。



这些TDD频段的带宽大，且能很好地支持Massive MIMO这种5G核心技术，因此能提供高速上网服务（也就是eMBB），是“货真价实的5G”。

在中国，移动在2.6GHz上的160MHz带宽，联通和电信在3.5G上各有100MHz带宽，都具备部署5G超高速业务的条件。



然而这真材实料的5G也有缺点，首先是频段高覆盖差，尤其是上行，要覆盖好必须建设更多的站点；其次就是射频单元必须使用Massive MIMO才能体现优势，基带单元自然也要使用新平台来支持5G的高速率，就导致来成本高，部署慢的问题。

而FDD频段呢？这些频段一般都被2G，3G或者4G占用，可用带宽很小，且FDD频谱上的Massive MIMO实现困难，因此就算部署了5G，速度其实也就跟4G差不多。可以称之为“名不副实的5G”。

虽然FDD的5G名不副实，但其也是有优点的，那就是，现网3G或者4G的频段给5G分上一点，原有基站的硬件不用大动，只需来个软件升级，就可以支持5G了！

虽然带宽小，网速慢，但是频段低覆盖好啊！话说现在5G手机已经铺天盖地地涌现，用户最不爽的事情就是买了5G手机却只能用4G。如果部署了FDD模式的低频5G，5G手机就可以无处不在地显示5G信号的LOGO了。而且成本还更低！

因此，FDD频段的5G虽然速度不快，但可以快速，低成本地让5G实现大面积覆盖，对于品牌宣传的作用无疑是巨大的。因此国外很多运营商都打算这么搞，中国的三大运营商也不例外。

在FDD上搞5G的需求明确了，可是FDD频谱都被4G占用着呢，如果全部拿来做5G，势必导致4G速度变慢，用户体验降低；而5G则在初期用户少，网络空闲着白白浪费。这可咋办？

如果5G能跟4G共享频谱就好了！这样一来，一段频谱上既是4G也是5G，4G用户来了就提供4G服务，5G用户来了就提供5G服务，动态灵活调整不浪费该多好！

在上述需求的驱动下，3GPP在R15协议中，就引入4/5G动态频谱共享这个技术。该技术有个专有名称叫DSS，全称Dynamic Spectrum Sharing，高通的X55基带也是支持的。


2. DSS是怎样实现的？

首先我们看看纯4G使用，不进行频谱共享的初始状态是什么样的。如下图所示，整整20M的带宽完全归4G用，干净利落。



再进一步，4G给5G分一半频谱，但4G和5G独立运行，井水不犯河水。



这样一来，4G的资源被生生砍掉了一半，速度自然也就下降了一半，网络负荷压力山大，用户体验自然是恶化了。而5G呢，由于用户少，网络空闲导致频谱浪费，并且，用户对于5G的期望很高，那点频谱能提供的速度自然是让人失望的。真是两头不讨好。

那么能不能在空闲的时候关闭5G载波，以保证4G的体验呢？很抱歉不行，因为FDD 5G低频属于覆盖层啊，关掉之后连5G的兜底覆盖就都没了。

静态分配不靠谱，就必须要5G和4G实时动态频谱共享出山了。



这里说的实时，也叫TTI级别的频谱共享。TTI的全称是Transmission Time Interval，也就是传输时间间隔的意思。

FDD 5G和4G一般采用相同的子载波间隔，也就是15KHz。这样一来，4G每毫秒一个子帧，5G也是每毫秒一个子帧（含一个时隙）。两者这一毫秒都含有14个OFDM符号。



因此，4G和5G的TTI是一样的，每毫秒调度一次，动态刷新对于频谱的分配，谁话务多就给谁分的频谱多，谁话务少就给谁分的频谱少，频谱利用率自然就提升了。

但是，理想和现实毕竟还是有区别的。4G在整个带宽内包含了各种控制信道和参考信号，必须要持久不变地占用某些资源。5G这样需要固定占用资源的信道少一些，但也不可能没有。



这样一来，信道的冲突不可避免。要解决就只能是大家都牺牲一点速度，在时频资源的使用上相互避让，尽量和谐共处。

据业界的测试结果，DSS下4G的损失在大约在10%以下，5G的损失可达25%。因此，激活DSS之后，频谱效率实际是下降的，用户体验速率当然也是下降的。当然这也没办法，鱼和熊掌不可兼得。

传统的DSS只考虑了4G和5G之间的动态频谱共享，而实际上，大多数频段都是三种制式的。比如1800M可同时用于2G，4G和5G，2100M可同时用于3G，4G和5G，因此多种制式之间的动态频谱共享方案也就呼之欲出了。

中兴在原先的Magic Radio Pro方案上进行来了扩展，提出了Super DSS方案，可以支持2G/4G/5G或者3G/4G/5G之间的动态频谱共享。



华为也扩展了原先的CloudAir方案，提出了Hybrid DSS方案，支持的场景包括：5G大带宽场景，5G使用大于20MHz连续大带宽频谱，4G使用20MHz带宽；灵活带宽场景，支持存量FDD频谱非标准带宽，如19.8MHz的5G；三模共存场景，同时支持三个制式的动态频谱共享2G/4G/5G、3G/4G/5G或者NB-IoT/4G/5G三个制式并存的情况。

最后，DSS是要用NSA还是SA的部署方式呢？答案是都可以，不过对用户体验的影响不同。

在SA模式下：如果5G只有通过DSS实现的单载波，由于低频覆盖较好，手机很有可能就会长时间驻扎在这个窄带宽，低速率的5G上，用户体验并不好。而实际上4G可能有好几个载波，使用载波聚合后的速率更高！

在NSA模式下：手机可以通过双连接同时使用这个5G载波和多个4G载波，体验速率快于SA，但由于DSS要处理信道冲突，实际网速跟部署5G前的纯4G网络相比，速度也降低了。

注意，如果某运营商只部署FDD的5G这一个载波，才会出现上述用户体验不佳的问题。而中国实际是FDD和TDD并举，FDD主打覆盖，TDD主打容量，两者优势互补相互扶持，5G用户体验改善的。


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