提升5G網(wǎng)絡(luò)上行速率的應(yīng)用研究

張會娜，谷巖龍

1.武警工程大學(xué)，陜西，西安，710065；2.中國人民解放軍69220部隊(duì)，新疆，庫車，842000

0 引言

5G是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。工業(yè)制造、智慧電網(wǎng)、媒體娛樂、醫(yī)療健康、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧金融、智慧教育等5G to B業(yè)務(wù)對上行網(wǎng)速提出更高的要求[1]，需要本地產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)上傳至后端計(jì)算中心。目前，國內(nèi)5G用的主要頻段為2.6G和3.5G，采用的是TDD雙工模式，上行和下行都是同一頻段上，時(shí)隙配比多為7:3，即30%的時(shí)隙用于上行業(yè)務(wù)，導(dǎo)致上行速率慢[8]。由于終端本身輕、薄等特點(diǎn)，發(fā)射功率只有0.2W，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基站的發(fā)射功率320W，加上天線數(shù)量受終端體積限制，使上行覆蓋范圍受限，在邊緣區(qū)域或遠(yuǎn)點(diǎn)，終端發(fā)起的上行信號無法到達(dá)基站，用戶上網(wǎng)速率低、無法打通電話等問題，降低用戶使用感知。

為了提升5G網(wǎng)絡(luò)的上行速率，滿足更多的需求。本文通過在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的多次測試，提出了在LTE-NR高低頻共站場景下上行NR＋LTE分流以及NR上行回落LTE方案，從而在特定場景下提升整體上行速率并部分解決小區(qū)邊緣上行覆蓋受限問題[6-7]。

1 5G網(wǎng)絡(luò)上行速率提升方法研究

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)上行速率提升原理

（1）非獨(dú)立組網(wǎng)NR上行回落LTE。NR上行PUSCH覆蓋受限時(shí)，即當(dāng)NR側(cè)上行SINR質(zhì)量變差時(shí)，切換到LTE PUSCH上發(fā)送數(shù)據(jù)，利用LTE的上行覆蓋能力補(bǔ)充NR上行的不足，提升邊緣用戶體驗(yàn)[2]。NR的RLC層狀態(tài)報(bào)告等非應(yīng)用層數(shù)據(jù)仍繼續(xù)在NR PUSCH發(fā)送，不會隨著上行fallback to lte功能觸發(fā)而遷移到LTE側(cè)。

NR上行回落LTE主要涉及兩個(gè)參數(shù)[3-4]，上行回落LTE SINR門限值（NsaUlFackToLteSinrThld）和上行回落遲滯（NsaUlFackToLteSinrHyst）。上行回落LTE 的觸發(fā)門限為：Thld-Hyst，當(dāng)NR小區(qū)的上行SINR小于這個(gè)門限值時(shí)，切換到LTE。恢復(fù)門限為：Thld+Hyst，當(dāng) NR 小區(qū)的上行SINR大于這個(gè)門限時(shí)，將切換到上行NR。圖1為原理圖。

圖1 NR上行回落LTE原理圖

（2）上行NR＋LTE 分流原理。上行NR＋LTE 分流原理介紹：上行分流算法與終端能力相關(guān)，基站側(cè)通過RRC重配置下發(fā)分流策略給終端，具體分流算法由終端側(cè)自行決定[5]，所以上行分流性能表現(xiàn)由終端主導(dǎo)，表1為支持分流的芯片廠家及分流詳情。

表1 分流的芯片廠家及分流詳情

1.2 測試驗(yàn)證

在某城區(qū)選取連續(xù)覆蓋場景以及NR覆蓋邊緣（錨點(diǎn)連續(xù)/NR不連續(xù)），即弱覆蓋場景進(jìn)行試點(diǎn)研究，其中，覆蓋邊緣場景是NR的RSRP＜-105dBm的區(qū)域。

本次測試非獨(dú)立組網(wǎng)NR上行回落LTE門限設(shè)置為-6dB，即當(dāng)NR 小區(qū)的上行SINR＜-6dB時(shí)，回落至LTE。分流測試的近點(diǎn)、中點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)的定義如下：

近點(diǎn)：NR RSRP＞-70dBm

中點(diǎn)：-85dBm ＜NR RSRP＜-95dBm

遠(yuǎn)點(diǎn)：-95dBm ＜NR RSRP＜-105dBm

（1）場景下非獨(dú)立組網(wǎng)NR上行回落LTE試點(diǎn)驗(yàn)證。NR的RSRP=-115dBm時(shí)，執(zhí)行切換。切換前后，NR的上行速率與LTE基本持平，速率均在5 Mbps左右。因此，在NR連續(xù)覆蓋場景下NR上行回落LTE特性沒有明顯增益，如圖2所示。

圖2 連續(xù)覆蓋場景的上行回落LTE數(shù)值

（2）邊緣覆蓋場景下非獨(dú)立組網(wǎng)NR上行回落LTE試點(diǎn)驗(yàn)證。在覆蓋邊緣場景下，由圖2可知，當(dāng)NR的RSRP=-110dBm時(shí)，LTE的RSRP=-65dBm，執(zhí)行切換。錨點(diǎn)同頻切換造成LTE切至覆蓋較好小區(qū)，在此類場景下NR上行回落LTE時(shí)，NR側(cè)上行速率明顯低于LTE，因此NR上行回落LTE可部分解決上行受限場景。

圖3 邊緣覆蓋場景的上行回落LTE數(shù)值

（3）連續(xù)覆蓋場景下上行NR＋LTE分流試點(diǎn)驗(yàn)證。開啟上行NR＋LTE分流。選取近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2 連續(xù)場景下近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)測試值

圖4 連續(xù)場景下近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)測試值

遠(yuǎn)點(diǎn)的增益較大為83.3%，因?yàn)镹R的RSRP在-105dBm附近上行速率變差，而LTE的速率變化不大。開啟上行分流策略后，終端上行速率為NR＋LTE總速率，可有效提升用戶感知并改善遠(yuǎn)點(diǎn)上行受限場景。

（4）NR邊緣覆蓋場景下上行NR＋LTE 分流驗(yàn)證結(jié)果。開啟上行NR＋LTE分流。選取近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表3所示（近點(diǎn)增益：30.7%，遠(yuǎn)點(diǎn)增益：371.4%）。

表3 邊緣覆蓋場景下近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)測試值

NR邊緣覆蓋場景下，遠(yuǎn)點(diǎn)的增益最大為371.4%，因?yàn)殡S著無線環(huán)境的變化，NR的速率變差，而LTE的速率變化不大。開啟上行分流策略后，提升了整體的NR上行速率，極大地改善了邊緣覆蓋即弱覆蓋區(qū)域上行受限問題。

圖5 邊緣覆蓋場景下近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)測試值

2 結(jié)語

連續(xù)覆蓋場景下，NR上行回落LTE特性沒有明顯增益，在覆蓋邊緣即弱覆蓋場景，錨點(diǎn)可切換至更好地覆蓋小區(qū)，NR上行回落LTE解決了邊緣覆蓋上行受限問題，提升了上行速率，建議在弱覆蓋區(qū)域開啟。

上行NR＋LTE分流不管在連續(xù)覆蓋還是邊緣覆蓋均可有效提升上行速率，但是需要終端能力支持，目前部分終端不支持，且開啟后占用LTE，影響LTE用戶的體驗(yàn)感知。因此，上行NR＋LTE分流不建議廣泛啟用。