支持灵活回传的5G网络

随着多媒体设备和服务的普及，移动通信量急剧增长。据估计，2010年至2020年这十年，需要100倍的移动容量提高，来满足最终用户的需求。人们普遍认为，网络密度越大、带宽越宽、传输技术先进，是实现系统级容量性能的三大候选，在此过程中部署更多的基站可以贡献最大的容量增益。然而，随着网络的日益密集，基站间的回传能力成为一个关键问题，特别是当服务端到端质量、资本支出（CAPEX：capital expenditures）、运营费用（OPEX：operating expense）等因素共同考虑时。

同时，网络流量分布也越来越多样化，导致网络覆盖的热点不统一。例如，预计80%以上的移动业务将发生在室内或热点区域，因此如何将大量数据传输到这些区域是一个开放的问题。另一方面，随着终端用户的移动，这种热点区域在时间和空间域上也有所不同，对网络规划和部署产生了重大影响。而且，随着网络设备密度的提高，由于人工失误或自然灾害而导致设备故障的概率也越来越大。如果仅根据以往经验规划和分配网络拓扑和回传资源，可能会出现覆盖漏洞甚至网络瘫痪。

因此，在一定水平的端到端用户体验和运营成本的制约下，如何提供增强、灵活、经济高效的回传服务是5G移动通信系统面临的重大挑战。利用网络资源的有效利用，具有潜在空闲网络节点的柔性回溯是一种很有前途的解决方案。

“IMT traffic estimates for the years 2020 to 2030”中分析了业务在时空域上的不对称性。例如，80%的移动业务仅由20%的网络站点处理，这意味着空间域中的流量分布高度不均匀。在时域中，一些峰值持续时间消耗了大量的流量。因此，网络中总有一些站点处于空闲状态（超闲小区）。由于成本压力，无法为每个小小区（特别是室外small cell）部署专用回传资源，因此可以尝试将一些站点中可用的无线资源与相邻站点共享，以提高整体网络性能。这就是灵活回传的基本原理。具体而言，灵活回传是一种整体解决方案，通过动态发现、共享和高效利用空闲网络资源，提高端到端用户体验，从而减少系统中专用回传部署。

从表中我们可以看出，现有的技术方案确实有一些明显的优点和缺点，并且没有一个能够有效地支持前面列出的动态无线回传需求。因此，在NR系统中的灵活回传，可以有效地提供高效的用户体验。如前所述，接入和回传链路之间的快速和灵活的资源共享是预期的，因此必须小心处理以下关键问题。

•  需要对回传链路进行RRM类型和CSI类型的测量，包括确定多跳链路质量的可能性。

•  在接入和回传之间快速共享物理资源，考虑到在NR中网络节点可能是动态开/关的。

•  小区间/TRP干扰对回传容量和可用性的影响，与传统的半静态中继解决方案相比将更加严重。

如图1所示的有价值的部署场景可以分为两大类，即容量改进场景和覆盖增强场景。在容量提升方面，室内/室外热点是典型的场景，包括商业街，small cell和宏站之间的视线连接并不总是存在，以及购物中心，那里的人口密度和业务需求非常高。灵活的回传也可以部署在其他热点场景，如纪念碑和体育场。对于其他覆盖增强场景，例如自然灾害导致网络瘫痪，可以使用灵活的回传来聚合正常的网络设备，形成成功的端到端链路，用于基本通信。容量提升场景主要在dense urban 和urban macro，而覆盖增强场景聚焦农村rural场景。游牧站点之间也可以采用灵活的回传，以便按需加密，其中游牧站点安装在车辆上，可以作为热点区域的中继被激活。考虑到大量闲置物理资源的存在和共享的可能性，应该以密集部署（如密集城区）作为关键场景。

为了支持NR系统中灵活的回传，以有效地为用户提供良好体验，必须解决一些关键设计问题，所以，需重点讨论跳间测量增强、回传和接入联合优化以及跳间干扰管理等问题。具体情况如下所示。

跳间测量增强 Inter-hop measurement enhancement

在灵活的无线回传中，一个关键问题是找出应该选择哪一个来帮助转发数据，这可以通过增强的跳间测量来解决。这里，跳间链路包括基站--基站和基站--UE链路，这意味着对于某个微站，它应该同时监视回传链路和接入链路的质量。一方面，它有助于识别具有高传输能力的回传链路，从而将识别出的传输能力与可用的无线资源结合起来，选择最有效的帮助节点。另一方面，由于跳间干扰可能存在，特别是在高度资源重用的场景中，因此即使在实际数据传输之前，也可以使用跳间测量来帮助识别可能的强干扰。

回传和接入资源分配 Backhaul and access resource allocation

另一个大问题是如何在业务动态波动状态下有效分配两个或两个以上跳的无线资源。众所周知，端到端传输能力由每个链路的信道质量、每个中间节点的可用无线资源以及特定的资源分配方案共同决定。因此，首先应该定义资源复用方案，例如，是否应该部署时域复用（TDM）或频域复用（FDM）来实现灵活的回传。一般来说，TDM在多个微站和相关UE之间具有更灵活、更高效的资源重用性能。具体地说，当宏基站（MBS：macro base station）为FDM中的某个微站（SBS：small base station）提供回传服务时，SBS从/到MBS的数据接收/发送数据甚至无法向其从属用户发送/接收数据，即使在相邻未使用的频带上。而对于TDM，MBS和SBS可以分别提供回传和接入服务，同时也可以提供接入服务。同时，如果在MBS/SBS/UE部署多个天线，由于空域中多个数据流的空间复用和跳间干扰（来自相邻回传/接入链路的影响）协调，回传链路的传输效率可以进一步提高。其次，每个节点的空闲资源信息应该相互交换，甚至报告给中心节点，使整体性能优化。第三，将最终用户体验作为优化目标。注意，资源分配可以在MBS以集中方式进行，也可以在某些SBS以分布式方式在具有专用回传资源的SBS处执行。

跳间干扰管理 Inter-hop interference management

由于在灵活的回传中实现了高度的资源重用，因此可能存在跳间干扰，并且在某些情况下可能会显著影响端到端性能。通常有四个跳间干扰场景，即下行、上行和两个混合场景。对于下行和上行情况，相邻小区之间可能存在非常强的干扰，而对于混合情况（回传和接入链路具有不同的传输方向），MBS与其下属小区之间以及小区与其服务用户之间可能存在强干扰。为了保持回传和接入链路的高传输效率，这种干扰也应该被小心地处理。例如，这种过度的资源重用只能应用于那些具有足够空间隔离的跳，或者也可以实现基于波束的传输以避免跳间干扰。如果主要的跳间干扰来自相邻的基站，则还可以考虑在接收机处的缓解方案。