背景介绍
Uplink switching，在通信业界有个更为广泛的名称：超级上行，这是3GPP在5G Release 16中引入的新特性。其主要原理是UE在两个载波（通常是低频+高频）进行上行传输的时候，通过时分的方式复用低频载波和高频载波，从而可以兼具低频穿透性好、全时隙可进行上行传输，以及高频大带宽的优势，进而可以更加充分的利用上行资源，提升上行覆盖和吞吐率。
根据国内某运营商发布的5G手机产品白皮书中的描述，uplink switching已经在2022年纳入推荐甚至是必选范围，相信在未来可以看到越来越多支持uplink switching终端的出现。
今天给大家带来5G通信特约合作伙伴Keysight一篇深圳无线解决方案团队的技术文章，为大家介绍uplink switching 超级上行。(可免费下载全文）
1.
Uplink switching介绍
1.1 基于EN-DC的uplink switching
1.2 基于UL CA的uplink switching
1.3 基于SUL的uplink switching
2.
3GPP Release 17中的uplink switching
3.
测试介绍
3.1 连接测试
3.2 RF测试
由于篇幅有限，全文请下载阅读
1. Uplink switching介绍
在介绍uplink switching之前，我们先来看一组上行吞吐率的对比。这里以5G SA（独立组网）的FDD和TDD为例，其中FDD载波带宽20M，TDD载波带宽100M，并且TDD时隙配比采用的是目前运营商主流的5ms单周期DDDDDDDSUU以及2.5ms双周期DDDSUDDSUU。
通过吞吐率的对比可以看出，虽然UE在FDD载波上每个时隙（slot）都可以传输上行数据，但是TDD载波凭借大带宽的优势，且支持UL MIMO（并不是每个FDD载波都支持UL MIMO），上行吞吐率要大大好于在FDD上的表现，通过改变上行占空比（2.5ms双周期对比5ms单周期），则可以进一步提升上行吞吐率。
以SA的UL CA组合FDD+TDD（其中TDD时隙配比为2.5ms双周期）为例，目前主流的UE最多只支持上行2Tx的传输，因此UE在FDD和TDD就只能分别以1Tx也就是UL SISO的方式传输数据，那么上行速率为307Mbps（120+187），要小于在TDD做UL MIMO时的375Mbps。
虽然通过在TDD进行UL MIMO的方式能够明显的提升上行吞吐率，但是由于TDD载波普遍处于高频段，比如N78为3.5GHz、N79为4.9GHz，根据信号衰减公式FSPL=32.45+20lgF+20lgD，其中FSPL=自由空间损耗(dB)，D=距离（km），F=频率(MHz），由公式可以知道，相同距离下，频率越高则衰减得越厉害，会导致5G小区覆盖受限。
此外，当前主流UE的最大发射功率为23dBm（0.2瓦）甚至是26dbm（0.4瓦，即power class 2的HPUE），远低于现网基站几百瓦的发射功率，因此决定最终实际5G小区覆盖范围的还是上行覆盖。
受限于发热、功耗以及电池续航，UE的发射功率会受到限制。如果既能采用低频载波（比如FDD）保证上行覆盖，又能在大带宽的TDD载波使用UL MIMO的方式提升吞吐率，就可以满足越来越多应用对上行传输的需求，包括随时随地上传录制的视频到各视频网站，或者是与家人朋友进行在线高清视频通话等。
那么3GPP Release 16所提出的uplink switching技术就可以很好的兼顾以上对覆盖和速率的需求。
这里假定UE支持使用2根Tx天线并且可以在两个不同的载波进行上行传输。还是以UL CA FDD+TDD为例，上图左边表示的是UE在FDD和TDD各以1Tx的方式传输数据，而通过uplink switching，UE可以在TDD的上行时隙切换至TDD载波使用2Tx也就是UL MIMO的方式传输数据，从而可以提升上行的吞吐率。根据TS 38.214的定义，uplink switching可以分为两种工作模式：switchedUL和dualUL，其中switchedUL指的是UE只能在两个载波通过时分的方式传输数据（比如在TDD的下行时隙通过FDD载波发送上行数据，在TDD的上行时隙则使用TDD载波发送上行数据），而dualUL则指的是UE不仅可以在两个载波通过时分的方式传输数据，也可以在两个载波各自用1Tx同时传输数据。
支持uplink switching的UE通过RRC层的信令UE Capability Information上报其相关的能力信息，这里需要注意的是，uplink switching能力是对应到某些特定的频段组合的，以UL CA为例，可能UE支持N28+N41的uplink switching，但是不支持N1+N78的uplink switching。
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uplinkTxSwitching-OptionSupport，只有当UE上报所支持的uplink switching能力后，网络侧才能对UE进行相应的调度，目前协议定义了switchedUL和dualUL两种调度方式，这里需要注意的是，UE可以在UL CA和SUL场景下同时支持switchedUL和dualUL，但是在EN-DC场景下要么支持switchedUL，要么只支持dualUL，而dualUL不适用于SUL，因为SUL和NUL载波不能同时进行上行传输，具体各场景的工作模式会在后续章节做具体的介绍。
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uplinkTxSwitchingPowerBoosting，指的是在UL CA场景的uplink switching，UE的总功率一定的前提下（目前只支持UE为power class 3，也就是最大总功率为23dBm），UE可以在切换至支持UL MIMO的载波（一般是高频的TDD）后，提升3dB的发射功率，以此来增强覆盖能力。
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uplinkTxSwitchingPeriod，因为uplink switching是一种时分的工作方式，因此3GPP协议定义了UE的Tx天线在两个不同载波进行切换的时间间隔。其中EN-DC场景下，UE可以支持35μs和140μs的切换时间间隔，而在UL CA和SUL场景下，UE则可以支持35μs、140μs和210μs的切换时间间隔。为了留出switching period的时间，网络侧需要在调度的时候根据UE支持的能力适当空出部分上行symbol用作切换间隔。
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uplinkTxSwitching-DL-Interruption，在uplink switching中还引入了DL interruption的概念，也就是进行uplink switching时会对某些频段组合的下行传输造成影响，相应的描述来自TS 38.133:
When dynamic switching between two uplink carriers is conducted, UE is allowed to cause DL interruption of X OFDM symbols in NR downlink carrier(s) as indicated by uplinkTxSwitching-DL-Interruption. The DL interruption starts from the first OFDM symbol which fully or partially overlaps with the UL switching period located in either NR carrier 1 or carrier 2 as indicated in RRC signalling. The DL interruption lengths of X are defined in Table 8.2.2.2.10-1.
而在SUL+NR TDD、TDD+TDD的UL CA、TDD+TDD的EN-DC这三种场景则没有DL interruption，这是因为：
1.
SUL载波只有上行，而没有下行；
2.
TDD+TDD的UL CA和TDD+TDD的EN-DC场景下，两个TDD在进行上行切换的时候，此时下行是不工作的，因此也就没有DL interruption。
之后网络侧通过RRC重配消息将uplink switching相关的配置下发给UE，并通过DCI持续的对UE进行调度。
Uplink switching可以和EN-DC、UL CA以及SUL相结合，进一步提升5G UE的上行吞吐率，下面将对这三种不同的场景分别进行介绍。
1.1 基于EN-DC的uplink switching
EN-DC，也就是NSA（非独立组网），其主要工作模式是UE通过LTE接入网络，再通过网络侧所下发的RRC重配消息让UE聚合NR载波，之后LTE载波和NR载波均可以承载数据业务的传输。
这里以LTE FDD+NR TDD为例，如下图所示，在LTE和NR的上行共同覆盖区域，UE可以在LTE载波和NR载波均发送上行数据，而受限于UE的发射功率以及NR TDD采用的高频段，此时NR的上行覆盖会小于LTE的上行覆盖范围，因此当UE处于小区边缘，虽然仍然可以接收网络侧下行的LTE以及NR数据，但是仅能够通过LTE载波发送上行数据，EN-DC通过这种低频LTE+高频NR的方式，有效地扩大了实际的网络覆盖范围。
EN-DC结合3GPP Release 16中引入的uplink switching，在LTE和NR的共同覆盖区域，可以在NR TDD的上行时隙将UE切换至NR TDD载波进行上行调度，此时UE就可以在NR载波使用UL MIMO进行数据的传输，由于NR相比LTE具有更大的带宽、更高的频谱效率，因此可以提高上行传输速率，而在NR TDD载波的下行时隙和特殊时隙，则可以使用LTE FDD进行上行数据的传输，同样，当UE移动至小区远点，处在LTE和NR上行共同覆盖以外的区域，则通过LTE载波发送上行数据，保证5G网络有一个较大的覆盖范围。
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