5G网络的上行覆盖

5G(NR)为无线网络中基站和终端的输出功率定义了限制；尽管采用更高频率(例如3.5GHz 和毫米波)的速度比4G蜂窝要快得多，但5G中每个蜂窝的覆盖范围都会受影响。特别是对于室内环境覆盖，这些新频率的穿透损耗远高于传统蜂窝频段。3.5GHz网络上的5G(NR)小区通常会使用有源天线配置，其中下行链路覆盖将与典型的1.8GHz LTE MIMO 2×2系统相媲美。另一方面即使在LTE和NR之间进行上行链路功率分配，上行链路覆盖范围仍然有限。

一、5G(NR)上行链路限制

在5G(NR)网络中用户设备(UE)发射功率由Power class3定义,这是5G(NR) 的默认设置。根据3GPP版本15.3定义频段n78的功率等级2，以提高用户设备的上行链路覆盖范围。然而在版本15.3的3GPP TS 38.101-1章节6.2B中没有为双连接(DC)操作定义最大发射机功率。此外在3.5GHz和1.8MHz上行链路载波上的传输被视为在同一小区中传输。而在补充上行链路 (SUL) 配置的发射机功率在每个无线电载波上都是相同的。

双连接(DC)的最大输出功率测量为每个用户设备天线的最大输出功率之和。反过来上行链路MIMO的用户设备发射机功率与功率放大器的数量有关。早期的5G芯片组将为所有支持的频段组合提供双发射器支持，但不支持上行链路MIMO。UE中上行功率放大器的数量通常为每个频段组一个PA。单发射器选项比拥有额外的功率放大器更具成本效益，这将使UE设备的总价格保持在较低水平，但也会减少延迟和覆盖范围。

二、终端(UE)动态功率共享

功率共享规范是支持两种类型网络(RAN)的非独立终端(UE)，其中：

用户设备TYPE1能够进行动态LTE-NR功率共享,也就是融合了5G NR和LTE调制解调器与高速接口功能一起使用。这些UE可以使用Power LTE+Power NR>Ppower class配置运行，也可以不使用Power LTE或 Power NR配置。

用户设备TYPE2不能进行动态LTE-NR功率共享。用于5G NR和LTE单独调制解调器有限的接口功能。当接收到Power LTE+Power NR≤Ppowerclass的配置时，这些UE只能在EN-DC(EUTRA-NR双连接)中运行。

两种类型的用户设备(UE)均不允许以高于FR1中Ppowerclass功率进行传输。

在EN-DC单上行链路操作(TDM)中，半静态功率共享将上行链路预算减少3dB,从23到20dBm。这会影响LTE和5G NR的覆盖范围。在单个上行链路操作中,对吞吐量也有负面影响。解决方案可以是用户设备一次连接到一个RAT的独立操作也可是补充上行链路,但可能会有负面影响，尤其是对吞吐量的影响。

三、上行(UL)覆盖扩展选项

提升5G NR上行覆盖的领先技术是具有EN-DC的上行分离承载、具有灵活频谱共享的上行载波聚合，例如在1800或700 MHz上可部署和用于上行覆盖扩展，以及补充上行链路。

3.1 上行链路回退到LTE

Uplink fallback to LTE目前正有一些厂商在推广应用，它们采用了上行分离承载的概念，不需要厂商锁定。在5G NR上行小区边缘，当检测到低QCI或低上行SINR时，gNB流控会将所有数据承载从NR PUSCH重定向到LTE PUSCH。NR PUCCH将保持在3.5GHz，因此它将成为新的上行链路小区边界。上行链路功率通常平均分配中LTE的最大值为20dBm，NR的最大值为 20dBm。

3.2 带间载波聚合

带间载波聚合(CA)是另一种提高上行链路覆盖的技术。这是一个双层解决方案，其中1800或700MHz 层也将与5G NR一起部署。较低频带层将用作主小区，即在主频率上操作的小区。3.5GHz是在次要更高频率载波上运行的次要小区，它将提供额外的无线电资源并作为载波聚合配置中的容量扩展。然而，由于5G NR芯片组目前的渗透率较低，可能会建议灵活地共享LTE+NR的频谱。预计下行链路会损失一些容量。对于上行链路仍然以20+20的比例进行功率分配。频段间载波聚合需要构建第二个NR频率层并需要供应商锁定，因为所有频谱共享解决方案都是特定于供应商的，除非部署了没有频谱共享的5G低频段。

3.3 补充上行链路

补充上行链路(SUL)是最先进的解决方案,但也是最复杂的解决方案。在NR UL小区边缘，当检测到低上行SINR时，终端切换到1800或700，可以灵活部署LTE频谱共享。使用TDM可以设置23dBm的全功率。由于大规模MIMO天线和波束成形，3.5GHz的C波段具有比上行链路更广泛的下行链路覆盖范围。上行链路和下行链路解耦可以通过利用较低的频带来扩展上行链路上的C 波段小区半径。从3.5GHz切换到较低频率是由基于网络的上行链路质量测量触发的。

3.3.1 补充上行操作

对于某些供应商补充上行链路激活的决定基于SRS和C频带负载上的上行链路 C频带SINR测量。在独立模式下SUL甚至可以在NR的随机接入程序开始之前激活。补充上行链路可提高上行链路5G NR的覆盖范围和吞吐量，从而实现轻室内穿透。补充上行链路将3.5 GHz(C波段）覆盖范围扩展了约4-7dB，以实现半静态功率共享。对于单上行链路发射机增益高达3.5 dB，灵活频谱共享(Inter-RAT LTE+NR)必须在1800 MHz UL上实现，这意味着拥有单一供应商网络运营(供应商锁定)是先决条件。

为UE配置补充上行时同一小区的一个下行载波设置了两个上行载波。在任何时候，每个服务小区最多有一个PUSCH供用户设备传输。支持SUL和非SUL PUSCH之间的动态TDM。LTE和5G NR之间的用户设备切换能力有两种选择。用户设备既可以使用切换时间几乎为0µs的数字旋转器选项，也可以使用切换时间小于20µs的RF移位选项。

四、上行(UL)覆盖扩展选定

每个移动运营商将使用哪种解决方案，最终取决于其现有网络的结构和将要部署的新5G网络的架构。每个供应商都已经在开发基于上述技术的当前解决方案。选择哪个供应商进行5G的决定也将在这个方向上发挥重要作用。此外，还应考虑移动运营商避免或不锁定供应商的意图。