DSS在2.1 GHz LTE &NR 的應用與實踐

［梁景舒 李土光 馬宏波 謝綠禹］

1 引言

隨著無線網絡演進到5G 時代，無線頻譜這一核心資源越發緊張，在中低頻幾乎分配殆盡情況下，目前國內運營商獲得的5G 運營頻段大部分為高頻（電信3.5G、聯通3.6G、移動4.9G），相較中低頻覆蓋距離要短，同樣覆蓋的建站數量和成本要高得多。另一方面5G 已經正式商用，4G 向5G 過渡和演進是大勢所趨，4G 頻譜資源會逐漸地空閑出來，不加以利用造成頻譜資源浪費。3GPP在R15版本就提出了5G 中利用動態頻譜共享的技術，可以讓4G LTE 和5G NR 共享相同的頻譜。DSS在900 MHz GSM<E 以及2.6 GHz LTE &NR 均有有較好頻譜利用率提升，本文創新性選擇2.1 GHz 頻段在城中村、工業園區等場景下不同5G NR 的配置case 中，分析探討在2.1 GHz頻段中DSS LTE&NR、LTE only、NR only網絡（后文用DSS、LTE、NR 表示這3 種網絡）性能的相互影響，得出合理的配置建議。

2 2.1G LTE FDD &NR 動態頻譜共享原理

2.1 G LTE 和NR 動態頻譜共享是指在2.1G 20 M 頻譜中部署LTE 和NR 兩種制式，兩種制式根據業務量按需使用相同的頻譜資源（如圖1 所示）。頻譜資源按照每個瞬時的需要進行動態分配（如圖2 所示），由eNodeB 和gNodeB配合實現LTE和NR對共享頻譜的聯合分配和調度。

圖1 2.1GHz LTE 頻段20 M 帶寬動態頻譜共享示意圖

圖2 DSS 使能頻譜按需分配示意圖

3 場景測試及結果分析

3.1 DSS、LTE 對NR 干擾測試

選取某工業區場景作為測試試點，新建5 個2.1G 室外站點，通過后臺配置不同的站點模式包括DSS LTE&NR、LTE only、NR only，進行不同case 的測試和分析。

3.1.1 測試區域和站點選取

（1）定點測試：測試區域位于龍華某工業區，測試DSS 站點為XJ-GW_XXXX1，站高為27 m，小區方位角60 覆蓋方向存在DSS 站點XJ-GW_XXXX2，站高33 m，距離NR 為450 m。CQT 定點測試選取XJ-GW_XXXX1為受干擾影響小區進行測試。測試近點距離被測站點XJGW_XXXX1 20 m，測試中點距離LTE 測試站點240 m，測試遠點距離350 m。

（2）單站繞圈測試：測試區域位于龍華某工業區，測試DSS 站點XJ-GW_XXXX3，站高為21 m，周邊存在DSS 站 點XJ-GW_XXXX4、XJ-GW_XXXX2 和XJ-GW_XXXX5，站高分別為39 m、33 m 和24 m，距離被測站點平均站間距為500 m。

單站點CQT 定點測試，在DSS 站點近中遠點分別測試DSS NR 性能、單站繞圈測試、拉遠接入測試（如圖3所示）。

圖3 DSS NR 2.1G 干擾測試區域圖

（3）拉遠接入測試，測試DSS 站點XJ-GW_XXXX3，站高為21 m，小區方位角310 方向沿路拉遠（如圖3 所示）。

3.1.2 測試用例

共設計6 個測試用例，詳細測試用例如表1 所示。

表1 DSS、LTE 對NR 干擾測試用例表

3.1.3 測試結論

3.1.3.1 CQT 定點測試結果

case1 單站為NR only 模式，終端在單站近點做NR定點測試；case2 測試小區為DSS 模式，另外兩個小區保持NR only；case3 對應被測DSS NR 站點鄰站XJ-GW_XXXX2 為DSS 模式；case4 對應被測DSS NR 站點鄰站XJ-GW_XXXX2 為LTE only 模式。測試結果如圖4 所示。

圖4 DSS、LTE 對NR 單站點CQT 干擾測試

3.1.3.2 單站點CQT 定點測試結果分析

（1）DSS NR 2.1G 性能測試：近點DSS NR 2.1G 測試下行PDCP 速率208.33 Mbit/s，相同位置NR 2.1G only測試285 Mbit/s。由于測試環境和參數設置非峰值測試狀態，DSS NR 測試結果與NR only 測試結果皆偏低，但相對分析，DSS NR 下行速率為NR only 模式的73%，該結果符合DSS NR 性能預期。

（2）近中遠點對比測試：周邊站點分別設置LTE 2.1G only 和DSS 2.1G 模式時，DSS NR 的下行PDCP 速率在相同位置的在兩種場景下結果接近（另外測量MCS 與RANK 表征業務信道質量也接近），表明DSS 站點周邊存在LTE 2.1G only 時，其干擾影響與周邊為DSS 站點時的干擾影響接近。中遠點SS SINR在周邊站點為LTE only模式時要優于為DSS 模式，SS SINR 的變化主要來源于鄰站DSS NR 的SSB 干擾影響。

3.1.4 單站DT 測試結果

Case5 為周邊鄰站為DSS 2.1G 場景，Case6 為周邊鄰站為LTE 2.1G only 場景，統計下行PDCP 平均速率、SS RSRP 和SS SINR 變化，如表2 所示。

表2 單站點繞圈測試結果

3.1.4.1 單站繞圈測試結果分析

單站DT 測試結果對比，分別測試周邊站點為DSS 2.1G 場景和周邊站點為LTE 2.1G only 場景對被測DSS NR 單站干擾影響。統計結果表明，DSS NR 2.1G 下行PDCP 平均速率在兩種場景接近，相差0.7 Mbit/s，為正常拉網波動，實測兩種場景下DSS NR2.1G下行拉網性能接近。

3.1.4.2 小結

（1）開通NR only 站點，實測速率有285 Mbit/s，理論可達400 Mbit/s 左右，可以滿足普通5G 用戶一般業務需求，可以為后期從4G 過渡到5G 做鋪墊；（2）開通DSS 2.1G 站點后，周邊站點開通DSS 2.1G 或LTE 2.1G only 時對NR 終端的5G 性能影響相近，且從近點到遠點逐步下降，建議后期開通DSS 以連片為主；（3）鑒于在遠點性能的急劇下降，建議后期做好DSS 2.1G 站點之間的切換門限配置，及DSS 與LTE 覆蓋邊緣區之間保護帶的設置。

3.2 DSS、NR 對LTE 影響測試

選取某城中村場景作為測試試點，新建2 個2.1G 室外站點，通過后臺配置不同的站點模式包括DSS LTE &NR、LTE only、NR only，進行不同case 的測試和分析。

3.2.1 測試站點選取

測試選取了城中村場景（有5G 覆蓋需求但沒有特殊業務需求的場景），該區域位于深圳寶安某處，擬開通頻譜共享的NR 站點XJ-GW_XXXX，站高為12 m，小區方位角190 覆蓋方向存在LTE 2.1G 站點XJ-FO_XXXX，站高33 m，距離NR 為233 m。CQT 定點測試選取LTE 小區XJ-FO_ XXXX _0 為受干擾影響小區進行測試。測試近點距離LTE 測試站點30 m，測試中點距離LTE 測試站點134 m，測試遠點距離LTE 測試站點200 m；如圖5 所示。

圖5 測試站點示意圖

該測試進行單站點CQT 定點測試，在NR 獨立開通、LTE FDD&NR DSS 開通兩種方案對周邊LTE 的干擾影響。測試場景涵蓋NR 獨立開通、DSS 開通，均采用2 110～2 130 M 現網FDD 2.1G 頻段。每個測試用例記錄數據時間10 分鐘，測試結束后修改配置進行下個用例測試。

3.2.2 測試用例

測試單站點獨立開通NR、開通NR 動態頻譜共享分別在空載、加載、NR 低功率時對周邊LTE2.1G 的干擾，并對比NR 不開通場景。共設計5 個測試用例，詳細測試用例如下。

Case1：NR 不開通，測試LTE 2.1G 的近、中、遠定點及DT在NR 不開通下的SINR、速率等關鍵指標，作為對比的參考基線。

Case2：20 M 開NR（空載），開通NR2.1G 的20 M（2 110～2 130）；測試在NR 不開通的相同位置進行LTE 2.1G的近、中、遠定點測試，記錄RSRP、SINR、速率關鍵指標；

Case3：20 M 開NR（加載80%），開通NR2.1G 的20M（2 110～2 130）并模擬加載80%；測試在NR 不開通的相同位置進行LTE 2.1G 的近、中、遠定點測試，記錄RSRP、SINR、速率關鍵指標；

Case4：20 M 開NR（功率最低），開通NR2.1G 的20 M（2 110～2 130）并將總功率降至4 mw；測試在NR不開通的相同位置進行LTE 2.1G 的近、中、遠定點測試，記錄RSRP、SINR、速率關鍵指標；

Case5：20 M 動態頻譜共享（空載），開通NR 2.1G的20M（2 110～2 130）并模擬加載NR 至80%；測試在NR 不開通的相同位置進行LTE 2.1G 的近、中、遠定點測試，記錄RSRP、SINR、速率關鍵指標；

3.2.3 測試結果

根據前面設定的近、中、遠點及5 個測試用例得到測試結果如圖6～8 所示。

圖6 近點（NR=-93.25 dBm）測試結果圖

圖7 中點（NR=-85.21 dBm）測試結果

圖8 遠點（NR=-72.13 dBm）測試結果

從上面測試結果可以分析得出：

（1）獨立開通NR 站點，對周邊同頻LTE2.1G 干擾大，站下同頻LTE 信號質差影響接入。加載相對空載影響更大，在遠點甚至出現用戶無法占上4G，出現脫網，因此周邊有純4G 站點時不能開通NR only 站點。

（2）空載對比NR 不開通，近點中點SINR 略下降1 dB 左右，遠點SINR 下降7 dB 左右。NR 加載80%，測試LTE 站點近點SINR 下降4 dB 左右，下行PDCP 速率下降20 Mbit/s 左右，中點SINR 下降10 dB 左右，下行PDCP 速率下降14 Mbit/s 左右，遠點LTE 信號質差不能正常接入。NR 站點功率最低，測試LTE 站點信號質量與NR 不開通時無明顯變化。

（3）開通動態頻譜共享，相當于引入1 個新的同頻LTE 站點。近點無變化，遠點切換到新開DSS 的LTE小區性能變好，中點在切換帶周邊存在SINR 和速率下降。LTE 站點近點位置與略下降1.8 dB 左右，下行PDCP速率下降7 Mbit/s 左右；中點位置在原LTE 小區與新增DSS 的LTE 小區切換帶，SINR 相較下降8.5 dB 左右，下行PDCP 速率下降15 Mbit/s 左右；遠點占用動態頻譜共享LTE PCI 286 小區，其RSRP 為-75.55 dBm，SINR 為20.11 dB，提升18.56 dB,下行PDCP 速率為99.97 Mbit/s，速率提升76 Mbit/s。

（4）從5G 對4G 的影響測試結果，開通NR 2.1G動態頻譜共享，相當于引入1 個新的同頻LTE 站點，近點無變化，遠點切換到新開DSS 的LTE 小區性能變好，中點在切換帶周邊存在SINR 和速率下降。從單站的測試和后臺指標分析，DSS 開通后對現網LTE 影響較小，建議小范圍擴大試點，逐步推廣。

4 結論與展望

本文針對新建2.1G 站點進行NR only、LTE only 及DSS NR<E 三種不同模式組合下，實地測試和分析了NR 和LTE 之間的相互影響。結果表明（1）開通DSS NR<E 方式，周邊LTE only 時，相當于引入1 個新的同頻LTE 站點，對LTE 終端近點無變化，遠點切換到新開DSS 的LTE 小區性能變好，中點在切換帶周邊存在SINR 和速率略有下降。（2）開通DSS NR<E 方式，周邊為LTE only 與周邊為DSS 時的對NR 終端干擾影響接近可進行連片的DSS 設置，有效實現5G 覆蓋和4G 負荷分流；（3）開通NR only 方式，周邊同時是NR only時，NR 終端下載速率達雖然僅有285 Mbit/s，但可作為4G 向5G 實現有效過渡，后續2.1G 40 M 載波聚合，或2.1G與3.5G 進行載波聚合將達到更高的速率；（4）開通NR only 方式，周邊同時是LTE only 時，對周邊LTE 站點干擾比較明顯，嚴重時可導致LTE 終端脫網，不建議在純LTE 區域新增獨立同頻的NR 站點。針對城中村、工業園區等2C 場景，在2.1 GHz 中采用DSS 實現LTE 和NR 的頻譜資源共享，在投資方面大大減少NR基站建設成本；在產能方面能有效地實現NR 覆蓋的同時，做好NR 與LTE 的切換門限及保護帶，能使LTE 向NR 平滑過渡，提升5G 用戶感知。