可是，5G在頻譜效率上跟4G相比并沒有本質(zhì)的不同，因此只能靠增大信號帶寬來支撐。于是5G最先建設(shè)的頻譜就落在了能提供連續(xù)幾百兆帶寬的3.5GHz，中國電信和聯(lián)通就各自獲取了該頻段100MHz的帶寬。有了大帶寬的基礎(chǔ)，再加上Massive MIMO等技術(shù)的加持，5G的下行速率自然是高出天際。單用戶速率可達1.5Gbps，單小區(qū)吞吐量甚至能達到6~10Gbps。
可是，在這光鮮亮麗的下載速率背后，上行覆蓋不足的問題一直在隱隱作痛。由于3.5GHz的頻率較高，跟3G和4G所用的2.1GHz或者1.8GHz相比，穿透損耗大，信號衰減快。這對于基站來說倒也沒啥，體積大能力強發(fā)射功率大，還有波束賦形等技術(shù)支持，所以下行一般來說不成問題。但對于上行來說就比較難了，手機體積小能力弱，且由于輻射指標(biāo)的限制，在TDD場景下雙發(fā)場景下也就最大26dBm（0.4瓦），平均23dBm（0.2瓦）的發(fā)射功率，路徑上還要經(jīng)歷重重折損，離得稍微遠點，還沒到達基站就衰減殆盡了。為了在達到5G的高速率的同時也能兼顧上行覆蓋，各路專家們是傷透了腦筋。最終也確實提出了一些切實可行的方案。在5G初期，優(yōu)先在熱點部署，必然是點狀覆蓋的。為了保證用戶體驗的連續(xù)性，最容易想到的方法就是借用4G完善的覆蓋，手機同時連接4G和5G兩條腿走路。5G這條腿一旦沒信號了，因為4G那條腿還在，業(yè)務(wù)也能正常進行。這就是5G的非獨立組網(wǎng)（NSA）模式，最常用的是選項3x（Option3x），4G負責(zé)控制面，5G作為容量的補充。這種方式也叫EN-DC（EnodeB NR Dual Connectify）雙連接。
以上圖為例，在4G和5G共同覆蓋范圍內(nèi)（近中點），手機可以同時連接5G 3.5GHz（TDD模式）和4G 2.1GHz（FDD模式）。基站下行在4G和5G的上同時發(fā)送信息，容量為兩個載波之和。對于上行來說，手機在4G和5G上各用一根天線發(fā)送數(shù)據(jù)，共享23dBm的功率。一旦手機移動出了5G的覆蓋范圍（遠點），手機就只能斷開5G，只用4G了。雖然不再能享受到5G，但4G的容量和覆蓋也還是可以保證的。這種方式雖然可以解決5G的覆蓋問題，但畢竟要看4G的臉色，5G想必是心有不甘的。再說了，NSA也只是過渡方案，最終5G還是要走上自力更生的獨立部署（SA）路線的。
其實，5G定義的FR1頻譜，其實已經(jīng)包含了從450MHz到6GHz的廣闊范圍，把2G/3G/4G正在使用的FDD低頻段頻譜全部囊括在內(nèi)，只要這些前輩肯退頻分一些給5G用，5G還是有望獨立解決覆蓋問題的。
FDD模式的歷史悠久，一般頻段較低，帶寬較窄，700M，800M，900M，1800M，2100M等主流頻段都是FDD的；而TDD的頻段相對較高一些，但是帶寬大，比如2.3GHz，2.6GHz，3.5GHz，4.9GHz等等。很容易想到，把這些低頻段和高頻段結(jié)合起來，都部署成5G，不就容量和覆蓋都解決了嗎！那么，到底要怎么個高低頻結(jié)合法呢？大體上有下面兩種思路。
思路1：既然5G 3.5GHz的上行有問題，那我就拿出一段低頻，不獨立工作，專門做只上行的補充！這就是輔助上行（Supplementary Uplink，簡稱SUL）方案。思路2：部署中頻（例如3.5GHz）和低頻（例如700MHz）兩個獨立的5G載波，再借助載波聚合技術(shù)，上下行同時增強！這就是載波聚合（Carrier Aggregation，簡稱CA）方案。在思路1，也就是輔助上行方案的基礎(chǔ)上，電信和華為又提出了增強版本，除了在遠點增強上行覆蓋之外，還能在近中點增強上行容量。這就是“超級上行”方案。
在思路2，也就是載波聚合方案的基礎(chǔ)上，中興也提出了增強版本，在增強了上行覆蓋的基礎(chǔ)上，上下行的容量也都得到了增強。這就是“時頻雙聚合”方案。所謂輔助上行，就是拿出一段低頻和主力的中頻（比如3.5GHz）小區(qū)綁定，低頻只做上行，不能獨立工作，只能作為上行的補充存在。在上面的5G頻段表中，可以看到除了傳統(tǒng)的FDD和TDD之外，還有一些頻段被標(biāo)識為SUL，這就是補充上行專用的。從上圖可以看出，在小區(qū)近中點，5G的上下行還是使用3.5GHz，畢竟帶寬大速率高；到了遠點，3.5GHz不堪使用的時候，才會激活輔助上行，把上行任務(wù)從3.5GHz交接到2.1GHz。在TDD頻段，上下行是在不同的時間發(fā)送信息的。由于下載需求遠大于上傳，因此TDD上下行時間的分配是偏向下行的，主流的上下行時隙配比為3:7。也就是說，在70%的時間里，上行就這么空著不發(fā)送任何數(shù)據(jù)?？墒俏覀冇杏糜谏闲性鰪姷妮o助上行啊，在小區(qū)近中點有這樣的資源不用，白白浪費多可惜。于是，電信和華為對輔助上行的這個缺點進行了修正：在近中點把輔助上行也用起來，在主載波TDD的間隙上傳數(shù)據(jù)！?這就是“超級上行”解決方案。在中頻主載波的TDD下行時隙，輔助上行就接過上行的重任；到了主載波的上行時隙，把上行又交還給主載波就行了。這樣一來，TDD主載波和SUL輔助上行進行輪發(fā)，在近中點所有的時間都可以進行上行發(fā)送，不但上行速率得以提升，由于還降低了下行數(shù)據(jù)反饋的時延，間接提升了下行速率！所謂載波聚合，就是把兩個完全獨立的載波捆綁在一起共同為一部手機服務(wù)。上行和下行的聚合需要同步進行。因此，如果一個中頻TDD載波和一個低頻FDD載波聚合的話，就可以天然支持上行覆蓋的增強。以TDD 3.5GHz加FDD 2.1GHz為例，無論在基站近中點還是遠點，下行都可實現(xiàn)雙載波聚合來進行容量增強。上行在基站近中點，手機可以使用兩個頻段的載波共享23dBm的功率同時發(fā)送數(shù)據(jù)，在遠點，自然有FDD的上行來保底。這個方案在遠點沒有問題，但在近中點，TDD和FDD各占用手機的一路天線并行發(fā)送數(shù)據(jù)是不經(jīng)濟的。因為TDD載波有100MHz的大帶寬，而FDD載波通常也就跟4G一樣只有20MHz，容量誰大誰小一目了然，還是讓TDD在自己的上行時隙盡量雙發(fā)來得劃算。并且，由于TDD下行信道估計依賴于上行的SRS輪發(fā)，如果單天線發(fā)射就沒法輪發(fā)，也會對下行的波束賦形性能產(chǎn)生影響。為了解決這兩個問題，電信聯(lián)合中興在載波聚合的框架下提出了“時頻雙聚合”方案，上行不但支持TDD和FDD并發(fā)，還支持了和超級上行類似的雙載波輪發(fā)，保證了近中點的容量。依然以TDD 3.5GHz加FDD 2.1GHz為例，無論是在基站的近中點還是遠點，下行依然可以通過雙載波聚合來進行容量增強。在近中點，在TDD的下行時隙，上行可通過2.1G載波以23dBm的功率來持續(xù)發(fā)送信號，到了TDD的上行時隙再切換為雙發(fā)在3.5G載波上發(fā)送，和超級上行如出一轍。由此可見，時頻雙聚合方案在上行是非常靈活的，綜合起來可以有3種發(fā)送模式：1. 下行TDD+FDD載波聚合，上行單天線FDD和雙天線TDD輪發(fā)，為小區(qū)近中點用戶提供最佳的上行性能；2. 下行TDD+FDD載波聚合，上行雙天線TDD并發(fā)，為小區(qū)近中點有交調(diào)或者諧波干擾的用戶提供最佳性能；3. 下行TDD+FDD載波聚合，上行單天線FDD，為小區(qū)遠點用戶提供最佳性能。對于NSA組網(wǎng)下EN-DC的上行覆蓋主要取決于4G，現(xiàn)階段4G已完成連續(xù)覆蓋，在此就不進行贅述了。下面著重進行超級上行和時頻雙聚合的優(yōu)劣勢對比。1、覆蓋：這兩個方案性能類似，均取決于低頻載波的上行覆蓋能力。2、容量：兩者都可增強近中點的上行容量，性能類似；但超級上行只增強上行，對下行沒有任何容量增強，時頻雙聚合可同時增強上行和下行。3、時延：兩個方案均可以讓上行數(shù)據(jù)及時發(fā)送，下行數(shù)據(jù)及時確認(rèn)，上行和下行時延均得以降低。4、頻譜：輔助上行/超級上行需要一段專用的頻譜，而低頻段一般都被2/3/4G占據(jù)，完全重耕比較困難；載波聚合/時頻雙聚合的低頻段5G可以使用DSS（動態(tài)頻譜共享）技術(shù)跟4G共享，頻譜相對容易獲取。5、復(fù)雜度：輔助上行/超級上行為小區(qū)內(nèi)上行增強技術(shù)，實現(xiàn)簡單，無額外信令開銷；載波聚合/時頻雙聚合是小區(qū)間協(xié)調(diào)技術(shù)，涉及到輔載波的測量，增刪，切換等操作，靈活但是復(fù)雜度高，增加了額外信令開銷。6、標(biāo)準(zhǔn)化：R15協(xié)議已支持輔助上行和下行載波聚合，對于超級上行以及時頻雙聚合所需的上行時分載波聚合仍在標(biāo)準(zhǔn)化討論中，在R16版本凍結(jié)。7、芯片：華為海思芯片必然是要支持輔助上行/超級上行的，高通芯片明確支持載波聚合，后續(xù)是否能完全支持時頻雙聚合的所有功能還有待多方推動。總體而言這兩個流派的上行增強技術(shù)各有千秋，具體誰能勝出就看后面雙方對于標(biāo)準(zhǔn)，芯片和終端的產(chǎn)業(yè)鏈推動了。
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