2.1G FDD NR網(wǎng)絡(luò)性能及NR-LTE混合組網(wǎng)方案研究

中國(guó)電信股份有限公司安徽分公司 陳大明 但德東

為了彌補(bǔ)3.5G頻段在上行覆蓋方面的不足，降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本，運(yùn)營(yíng)商亟需對(duì)現(xiàn)有2.1G頻段資源進(jìn)行重耕，最大限度利用現(xiàn)有資源。目前，我國(guó)2.1GHz頻段下行2110MHz～2130MHz、2130MHz～2155MHz、45MHz帶寬資源已分配使用。基于既有頻段，以2×40M（2110MHz～2150MHz） NR為目標(biāo)，分步推進(jìn)2.1G NR基礎(chǔ)覆蓋層建設(shè)，本文旨在開(kāi)展2.1G 40M NR組網(wǎng)方案研究及試點(diǎn)性能評(píng)估，進(jìn)一步總結(jié)出指導(dǎo)現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)的2.1G 40M NR組網(wǎng)策略。

1 2.1G頻段組網(wǎng)方式

2.1 GHz組網(wǎng)主要有三種方式，分別是40M NR only、40M DSS和20M NR+20M LTE方式。

40M NR Only：該方案將2×40MHz帶寬用于開(kāi)通5G NR FDD載波，使得整個(gè)2.1G頻段NR化后頻譜利用率較LTE提升約8%。

40M DSS：4G現(xiàn)網(wǎng)頻段內(nèi)通過(guò)PRB/TTI級(jí)別分配RB資源，可實(shí)現(xiàn)4G/5G頻譜共享方案，NR占用40M帶寬，其中的20M用來(lái)和LTE共享頻譜。但由于兩者在公共信道資源映射上存在沖突，即相同的RB資源上只能存在某一種（4G或5G）的公共信道（如4G的CRS與5G的SSB），導(dǎo)致LTE/NR在進(jìn)行PRB/TTI級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜共享時(shí)，出現(xiàn)公共資源映射沖突。

20M LTE和20M NR：該方案將2×40MHz帶寬用于開(kāi)通20M 5G NR FDD載波和20M 4G LTE FDD載波，它們各自使用獨(dú)立2.1G 20M帶寬資源。該方案可以避免4G/5G間干擾，但20M帶寬的NR速率，體驗(yàn)感會(huì)大大下降，其可以作為特定區(qū)域（如2.1G LTE與NR的邊界區(qū)域）部署的過(guò)渡方案。

2 2.1G NR組網(wǎng)方案測(cè)試

為研究2.1G重耕方案，本文在現(xiàn)網(wǎng)部署2.1G 40M NR試驗(yàn)區(qū)域開(kāi)展性能驗(yàn)證。

2.1 覆蓋測(cè)試

2.1.1 極限覆蓋測(cè)試

（1）孤立單小區(qū)下行

NR 2.1室外相比于NR 3.5有明顯的覆蓋優(yōu)勢(shì)，2.1G NR覆蓋最遠(yuǎn)可達(dá)3.76km，比3.5G增加30%；無(wú)阻擋的區(qū)域2.1G比3.5G電平高3～5dB。

NR 2.1郊區(qū)室外拉遠(yuǎn)高于-105dBm的覆蓋距離為2km左右，其對(duì)應(yīng)下行速率100Mbps和上行速率5Mbps；使用更高功率的RRU后覆蓋距離增加3%；3.5G擁有帶寬優(yōu)勢(shì)，下行速率整體優(yōu)于2.1G；在2.5km以外，2.1G NR體現(xiàn)出覆蓋優(yōu)勢(shì)，速率開(kāi)始高于3.5G；結(jié)合下行100Mbps邊緣覆蓋規(guī)劃需求，2.1G小區(qū)半徑建議在2km以內(nèi)。

（2）孤立單小區(qū)上行

上行拉遠(yuǎn)距離低于下行，2.1G NR網(wǎng)絡(luò)依然是上行受限，2T終端明顯優(yōu)于1T終端；2.1G NR覆蓋最遠(yuǎn)可達(dá)3.59km，比3.5G NR增加30%；上行考慮5Mbps邊緣，則覆蓋半徑建議控制在2.3km以內(nèi)；3.5G終端在RSRP接近情況下，上行速率僅為2.1G的50%。

2.1.2 深度覆蓋測(cè)試

（1）室外站的室內(nèi)下行

NR 2.1G室外覆蓋室內(nèi)的能力強(qiáng)于NR 3.5G。2.1G NR在磚混場(chǎng)景下，室內(nèi)覆蓋穿透能力好于3.5G NR 3dB；在鋼混結(jié)構(gòu)下，穿透能力差距擴(kuò)大至10dB；NR 3.5G室外覆蓋室內(nèi)電平大于-105dBm時(shí)，NR 3.5G下行速率相比于NR 2.1G有明顯優(yōu)勢(shì)；由于測(cè)試點(diǎn)位樓宇離基站較近，無(wú)過(guò)低電平采樣點(diǎn)體現(xiàn)，因此3.5G NR下行速率在同樓層高于2.1G NR。

（2）室外站的室內(nèi)上行

2.1 G NR在RSRP接近情況下，上行速率是3.5G NR的2倍。

2.2 干擾測(cè)試

（1）LTE信號(hào)對(duì)NR下行干擾

本文通過(guò)制定測(cè)試方案，驗(yàn)證在多小區(qū)組網(wǎng)場(chǎng)景下，LTE對(duì)NR干擾情況。測(cè)試方案如下：如圖1所示，從1到6進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。

圖1 LTE基站對(duì)NR下行干擾測(cè)試方案

通過(guò)測(cè)試可知，2.1G LTE與NR存在同頻干擾，LTE和NR干擾明顯大于NR與NR干擾，LTE與NR間隔1層站以上，干擾程度有明顯降低。LN邊界相比于NN邊界，NR速率下降50%：信號(hào)拖尾10dB情況下，NR速率下降60%以上；拖尾15～20dB情況下，NR速率下降到0；加載后，干擾進(jìn)一步上升。關(guān)閉第一圈LTE鄰區(qū)后，LN干擾影響明顯下降，NR速率提升2～3倍。LTE與NR干擾時(shí)，NR的SSB和DMRS不一定與LTE的CRS沖突，SSSINR、DMRS-SINR甚至CQI不一定能反映干擾情況，這加大了干擾判決和優(yōu)化難度。

（2）NR信號(hào)對(duì)LTE下行干擾

參照LTE對(duì)NR干擾，我們制定了LTE對(duì)NR的干擾測(cè)試方案，測(cè)試結(jié)論：NR對(duì)LTE的干擾程度相對(duì)較小；LTE對(duì)LTE的干擾明顯大于NR對(duì)LTE的干擾；即便在信號(hào)拖尾10dB情況下，NL干擾下的速率仍然高于LL小區(qū)邊界上的LTE速率。所以，在NL邊界，N對(duì)現(xiàn)網(wǎng)干擾不會(huì)高于LTE網(wǎng)內(nèi)干擾。關(guān)閉第一圈鄰區(qū)后，不論NL還是LL，干擾影響明顯下降，LTE速率明顯提升（LL情況下，LTE速率上升1倍；NL情況下，LTE速率上升50%），說(shuō)明LN邊界保留一圈保護(hù)帶是有必要的；50%加載相比于空載，干擾更大，LTE速率相應(yīng)下降。

2.3 容量測(cè)試

（1）40M NR Only方案

從占用室分信號(hào)的上下行業(yè)務(wù)來(lái)看，下行雙路明顯好于單路配置。由于樓層阻隔，跨層4流的下行業(yè)務(wù)大于2流的占比只有10%左右，較難實(shí)現(xiàn)跨層4流。所以，在現(xiàn)網(wǎng)部署中，根據(jù)實(shí)際情況考慮綜合投入產(chǎn)出比，顯示出雙層組網(wǎng)性價(jià)比最高。

（2）20M NR+20M LTE方案

單路室分改造為雙路室分后覆蓋+3dB，速率x1.5～2倍。雙路室分改造為跨層四路室分后，由于樓層阻隔，其下行業(yè)務(wù)大于2流的占比只有25%，覆蓋和速率增益小；用戶5G感知速率較低，適用于低話務(wù)、已部署DAS的中低價(jià)值區(qū)域，便于快速部署5G信號(hào)。

2.4 2.1G組網(wǎng)建議

（1）站間距建議：2.1G NR規(guī)劃建議與1.8G NR按1:1同站址部署；城區(qū)室內(nèi)外連續(xù)覆蓋站間距建議在500m以內(nèi)，農(nóng)村連續(xù)覆蓋站間距建議在3km以內(nèi)，郊區(qū)/鄉(xiāng)鎮(zhèn)連續(xù)覆蓋站間距介于上面兩者之間，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，建議在700m到1.5km之間。

（2）隔離帶控制：已有2.1G LTE區(qū)域，初期部署LTE20M+NR20M，規(guī)避干擾，保障L網(wǎng)用戶感知；無(wú)2.1G LTE區(qū)域，直接部署NR40M；2.1G LTE邊緣區(qū)域，通過(guò)設(shè)置NR20M（2130～2150M）隔離帶，建議一層基站，從內(nèi)向外過(guò)渡至NR40M。

（3）效益投入：綜合考慮投入產(chǎn)出比，雙路組網(wǎng)性價(jià)比最高。但是，現(xiàn)網(wǎng)LTE室內(nèi)負(fù)荷較高，采用NR20M+LTE20M配置雖然犧牲了一半的NR容量，但可避免LTE宏站干擾，且保證了LTE的室內(nèi)覆蓋，建議在NR建網(wǎng)初期使用。現(xiàn)網(wǎng)LTE具備升級(jí)到NR能力的室分系統(tǒng)，建議直接從軟件進(jìn)行升級(jí)，以減少建網(wǎng)成本。

結(jié)語(yǔ)：本文通過(guò)對(duì)2.1G組網(wǎng)方式和2.1G 40M組網(wǎng)性能研究，總結(jié)出2.1G組網(wǎng)方案及NR 2.1G和NR 3.5G組網(wǎng)建議：（1）室外站建設(shè)方面。充分發(fā)揮3.5G容量?jī)?yōu)勢(shì)、2.1G覆蓋優(yōu)勢(shì)，高低頻協(xié)同打造差異化網(wǎng)絡(luò)；站間距及覆蓋控制需要兼顧各類別覆蓋場(chǎng)景進(jìn)行差異化規(guī)劃部署。（2）LN干擾控制方面。NR 2.1G 40M部署前盡量做好部署區(qū)域的LTE 2.1G清頻工作，避免NR 2.1G 40M與LTE2.1的同頻插花部署。（3）室內(nèi)站建設(shè)方面。現(xiàn)網(wǎng)LTE室內(nèi)負(fù)荷較高，采用NR20M+LTE20M配置雖然犧牲了一半的NR容量，但可以避免LTE宏站干擾，且保證了LTE的室內(nèi)覆蓋，建議在NR建網(wǎng)初期使用；現(xiàn)網(wǎng)LTE具備升級(jí)到NR能力的室分系統(tǒng)，建議直接軟件進(jìn)行升級(jí)，以減少建網(wǎng)成本。