NR2.6GHz與LTE協同組網的容量與干擾分析

郭今戈 張陽 劉毅

【摘? 要】3GPP Band41對應的2.6 GHz頻段具備頻段低、覆蓋優的優勢。在2.6 GHz部署NR與LTE，可兼顧4G容量和5G覆蓋需求，達到快速建網的目的。針對NR 2.6 GHz頻段與LTE協同組網過程中的網絡容量規劃進行分析，進一步對協同組網共用AAU時需考慮的時隙對齊進行統籌規劃，做到NR與LTE干擾協同。

【關鍵詞】協同組網;頻譜規劃;時隙對齊

中圖分類號：TN929.5

文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1006-1010（2019）04-0047-05

[Abstract]?The 2.6 GHz band corresponding to 3GPP Band 41 has the advantages of low frequency band and excellent coverage. The deployment of NR and LTE at 2.6 GHz can meet the needs of 4G capacity and 5G coverage， and achieve the goal of fast network construction. In this paper， the network capacity planning in the process of NR 2.6 GHz band and LTE cooperative networking is elaborated， and the timeslot alignment in cooperative networking AAU is further planned to achieve NR and LTE interference coordination.

[Key words]collaborative networking; spectrum planning; timeslot alignment

1? ?引言

5G頻譜分配方案指出中國三大基礎電信運營商已經獲得全國范圍5G中低頻段試驗頻率使用許可，并且劃定了相應的頻譜。從具體分配情況來看，中國電信獲得3 400 MHz—3 500 MHz共100 MHz帶寬的5G試驗頻率資源。中國移動獲得2 515 MHz—2 675 MHz、4 800 MHz—4 900 MHz共260 MHz帶寬的5G試驗頻率資源。其中，2 515 MHz—2 575 MHz、2 635 MHz—2 675 MHz和4 800 MHz—4 900 MHz頻段為新增頻段，2 575 MHz—2 635 MHz頻段為重耕中國移動現有的TD-LTE（4G）頻段。中國聯通獲得3 500 MHz—3 600 MHz共100 MHz帶寬的5G試驗頻率資源。

中國移動分配的2.6 GHz頻段，具備頻段低、覆蓋優、帶寬大，連續160 MHz靈活部署的巨大優勢。相對而言，2.6 GHz比3.5 GHz在室內深度覆蓋部分提升6 dB，小區覆蓋半徑約提升30%。在5G中后期LTE逐步退網后，可使用2.6 GHz的160 MHz頻譜部署5G，用戶體驗更佳。在2.6 GHz部署NR（New Radio，新空口）與LTE，可兼顧4G容量和5G覆蓋需求，達到快速建網的目的。本文針對NR 2.6 GHz頻段與LTE協同組網過程中的網絡容量規劃進行分析，進一步對協同組網共用AAU（Active Antenna Unit，有源天線處理單元）時需考慮的時隙對齊進行統籌規劃，做到NR與LTE干擾協同[1]。

2? ?容量規劃

2.1? NR與LTE頻譜規劃

之前2.6 GHz頻段分配中，2 575 MHz—2 635 MHz分配給中國移動承擔TD-LTE建設，LTE系統中每個頻點帶寬為20 MHz，所以共有3個頻點。NR 2.6 GHz頻段分配后，必然面臨原有TD-LTE頻段如何遷移的問題。如果使用方案1，繼承原有TD-LTE使用頻段，NR使用頭尾部的100 MHz頻段，會出現NR與LTE頻段交織，如圖1所示。優點是目前的存量4G終端可以使用原有頻段，不受影響;缺點是NR如果使用割裂頻段，終端芯片不支持上行CA（Carrier Aggregate，載波聚合），導致上行峰值速率下降[2]。

如果采用方案2，NR可使用連續的100 MHz頻段，上下行峰值速率可達到5G的標準，2.6 GHz的頻段優勢也優于競爭對手，不足之處是LTE需移頻，需計算移頻后的LTE頻段是否能滿足存量4G用戶的業務需求。此外，不管哪種方案，都需要考慮到LTE與NR組網過程的相互干擾。

將2 575 MHz—2 635 MHz的每20 MHz規劃為LTE的一個頻點，定義為D1、D2、D3頻點，如表1所示。同理，將2 515 MHz—2 575 MHz頻段定義為D4、D5、D6頻點，將新擴展的2 635 MHz—2 675 MHz頻段定義為D7、D8頻點。LTE TDD模式2016年1月1日起，必選支持B41（至少2 575 MHz—2 635 MHz）或B38（2 570 MHz—2 620 MHz）。統計上海、成都、深圳、杭州四個城市TOP26的終端分析可知，現網35%的4G終端可支持原有LTE頻段（2 575 MHz—

2 635 MHz）的3個頻點，也可以支持LTE移頻后（2 615 MHz—2 675 MHz）的3個頻點。現網60%的4G終端可支持LTE移頻后的兩個頻點，5%的4G終端不支持LTE移頻，可通過優化調整駐留算法遷移到LTE的1.9 GHz頻段。

2.2? 不限流量套餐對LTE容量的沖擊

目前中國移動4G用戶增長迅猛，截止2018年8月，4G用戶達到6.90億，4G用戶滲透率達到75%。在不限流量套餐推出后，LTE流量處于快速增長期。參考運營商財報數據，2017年四季度手機上網流量為

4 418 kTB，至2018年一季度上漲為5 165 kTB，增幅為16.91%，至2018年二季度上漲為7 054 kTB，環比增幅為36.57%。但是財報數據顯示，中國移動的不限量套餐用戶僅6 900萬，不限量用戶滲透率僅為12.5%，仍有巨量的4G用戶會在不久的將來遷改為不限流量套餐。由此預計中國移動不限流量套餐用戶的DoU（Dataflow of Usage，平均每戶每月上網流量）值會迅速增長，如圖2所示：

總體而言，5G建設應兼顧4G容量發展需求，參考目前LTE流量增速過快，網絡的高負荷可能會影響用戶體驗。LTE使用的D3頻點，可以在部署NR后開啟Massive MIMO功能，實現64T64R，在一定程度上提升LTE網絡容量[3]。

3? ?干擾規避

3.1? NR 2.6 GHz頻段頻譜分析

確定NR 2.6 GHz頻段歸屬后，運營商需對整個頻段進行頻譜掃描，需對2 515 MHz—2 675 MHz整個頻段進行全面掃描。需關注前期分配給不同運營商的頻段是否已按要求關停相關設備，對計劃建設5G的試點區域進行頻譜分析，避免NR連續100 MHz的后40 MHz頻段與現有LTE D頻段存量頻段之間的重疊干擾[4]，如圖3所示。

3.2? NR與LTE共用2.6 GHz頻段的交叉干擾

在NR 2.6 GHz小區與LTE 2.6 GHz小區共用2.6G頻段進行組網的情況下，會出現由于子幀結構不同，收發時隙不一致，導致NR小區的下行直接干擾LTE小區的上行，或者LTE小區的下行直接干擾NR小區的上行，如圖4所示。

從NR與LTE的物理信道結構來看，NR對LTE的干擾小于LTE對NR的干擾。廣播信號：LTE持續在一個寬波束進行發送，而NR最大支持8個窄波束進行輪詢發送，將干擾隨機化。參考信號（導頻）：LTE CRS持續發送，而NR無CRS，在有用戶調度時才發送，大大減少了同頻干擾。數據子載波：LTE與NR一致，只有在有數據傳輸時，才會發送數據子載波[5]。

在5G試驗區內，某市城區NR站點連續組網（規模超過30個基站），實現NR連續100 MHz帶寬。周邊LTE現網忙時平均負荷（30%），經測試發現：在NR空載且無隔離帶時，NR下行平均速率下降小于5%，設置隔離帶后，影響可忽略;在NR 30%負載時，無論有無隔離帶，影響可忽略。由于NR的CRS free、窄波束、負荷輕等特點，NR對LTE干擾的影響要小于LTE對NR干擾的影響。建議在NR示范區域，展示5G最佳性能可考慮設置隔離帶，規模商用部署時則無需設置隔離帶。

4? ?NR與LTE共AAU時隙對齊

4.1? LTE無線幀結構

LTE支持兩種基本的工作模式，即頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD），支持兩種不同的無線幀結構，即Type1和Type2幀結構，幀長均為10 ms，Type1用于FDD工作模式，Type2用于TDD工作模式。TDD模式下，每個10 ms無線幀包括2個長度為5 ms的半幀（Half Frame），每個半幀由5個長度為1 ms的子幀組成，其中有4個普通子幀和1個特殊子幀。特殊子幀包括3個特殊時隙（DwPTS、GP和UpPTS），總長度為1 ms。

LTE TDD中支持5 ms和10 ms的上下行子幀切換周期，7種不同的上、下行時間配比，具體配置如圖5所示，在實際使用時，網絡可以根據業務量的特性靈活地選擇配置，現有TD-LTE使用模式2，即DL：UL為3：1。

TD-LTE無線幀與TD-SCDMA相同，都是10 ms，但時隙長度不同。TD-LTE的特殊子幀可以有多種配置，用以改變DwPTS、GP和UpPTS的長度，如表2所示。TD-LTE的特殊子幀配置和上下行時隙配置沒有制約關系，可以相對獨立地進行配置。現網LTE 2.6 GHz頻段使用的特殊子幀配置為模式7，即10：2：2。

4.2? NR無線幀結構

5G NR采用多個不同的載波間隔類型，區別于4G只是用單一的15 kHz的載波間隔。5G NR將采用μ這個參數來表述載波間隔，比如μ=0代表等同于4G的15 kHz。目前NR試驗區域采用μ=1，即使用30 kHz的子載波間隔，如表3所示。在普通CP下，NR 100 MHz的載波可支持275個子載波。

時域方面，5G采用和4G相同的無線幀（10 ms）和子幀（1 ms）。5G在子幀中設置不同數量的時隙，同時在每個時隙上定義不同數量的符號，符號根據時隙配置類型的不同而變化。NR支持15種特殊子幀配比，目前采用模式10，即DL：GP：UP為6：4：4。

4.3? NR與LTE時隙同步

NR試驗區域使用30 kHz的子載波間隔，采用DL：UL=8：2時隙配比，為了使用同一AAU的NR與LTE規避干擾，需將NR與LTE的上下行時隙對齊，主要是不同時隙結構的上下行轉換點保持一致。NR 8：2時隙配比在10 ms內兩個完整周期，即每個5ms周期的時隙配置為DDDSUDDDSU，其中D表示下行時隙，S表示特殊時隙，U表示上行時隙。只有將NR和LTE-TDD的幀結構上下行轉換點保持一致，即在LTE-TDD幀偏置基礎上加上3 ms才能規避相互之間干擾的問題，如圖6所示，才能做到NR與LTE時隙同步，規避交叉干擾。

5? ?結束語

TDD為時分系統，網絡中需要保持時隙同步，即上下行子幀傳輸配比相同，上下行轉換點保持一致。在2.6 GHz部署NR與LTE，可兼顧4G容量和5G覆蓋需求，達到快速建網的目的。從NR試驗區域的測試統計情況來看，在2.6 GHz部署NR與LTE需關注LTE網絡負荷，4G終端對2.6 GHz不同頻點的支持比例，也需關注時隙同步，避免NR與LTE之間的鄰頻干擾、雜散干擾，甚至是不同網絡下行信號對終端上行的干擾。

參考文獻：

[1] 邢金強. LTE與5G NR終端互干擾研究[J]. 移動通信， 2018，42（2）： 11-18.

[2] 黃陳橫. 3GPP 5G NR物理層關鍵技術綜述[J]. 移動通信， 2018，42（10）： 1-8.

[3] 程琳琳. 解決4G與5G協同發展的問題 提升網絡價值[J]. 通信世界， 2018（9）： 33.

[4] 黃蓉，王友祥，劉珊. 5G RAN組網架構及演進分析[J]. 郵電設計技術， 2018（11）： 1-6.

[5] 江漢寧，邱波. 5G通信NR標準的創新技術分析[J]. 集成電路應用， 2018（3）： 80-83.★