蒙 波,王丰勇,覃 刚
(1.中国电信股份有限公司广西分公司,广西 南宁 530029;2.广西通信规划设计咨询有限公司,广西 南宁530007)
建设一张全覆盖的3.5 GHz频段的5G网络,建设成本和运维成本巨大。2.1 GHz NR凭借频率特性,将在低话务和5G广覆盖需求为主的区域发挥重要作用,实现超大覆盖、上下行超高速以及超低时延等多重价值。3.5 GHz NR凭借其超大带宽,在高流量和高价值区域打造5G容量层。通过3.5 GHz+2.1 GHz高低频协同建设5G网络,可打造差异化竞争优势,降低5G建设投资,构建竞争力领先的5G精品网。因此,电联深度共建共享,重耕2.1 GHz频段,协同部署4G/5G网络,充分发挥2.1 GHz频段的作用,是电联5G网络建设的重点[1]。
目前,电信和联通有2.1 GHz频段共2×45 MHz,其中电信有2×20 MHz,联通有2×25 MHz,主要用于LTE网络和WCDMA网络。由于4G用户多且流量大,LTE网络使用2.1 GHz频段作为容量层来缓解1.8 GHz频段基站的容量压力。LTE现网使用2.1 GHz频段的基站比例较高。因此,在不影响4G用户使用感知的情况下,无法直接拿出一个纯净的2.1 GHz频段用于2.1 GHz NR建设。
2.1 GHz频段带宽小,在用的系统多,同时涉及两家运营商。2.1 GHz频段作为NR使用时,若不做好规划,2.1 GHz NR和2.1 GHz LTE将有重叠覆盖区,会产生同频异系统干扰,严重影响网络的使用质量。因此,需加大电联的共享力度,重新规划好2.1 GHz频段的使用方式,充分发挥2.1 GHz频段低频广覆盖的作用。
目前,在2.1 GHz频点上,电信可用2×20 MHz带宽,联通实际已用2×25 MHz,剩余2×10 MHz未分配。2.1 GHz频段的分配如图1所示。
图1 现网2.1 GHz频段使用情况图
在4G网络中,电信和联通2.1 GHz频段主要用在高校、交通枢纽、商圈以及密集市区等高流量高价值区域,用于容量扩容。由于4G数据流量保持上升趋势,现网2.1 GHz LTE小区占比较多。此外,当前5G网络还处于建网初期,预计4G网络将在较长一段时间继续发挥重要作用,因此需保障4G用户感知。预计2.1 GHz LTE和2.1 GHz NR在相当长时间内共存,短期内2.1 GHz LTE全网重耕至5G不现实,需根据网络实际情况,按照区域做好5G频率资源规划,在高流量高价值区域采用3.5 GHz部署NR网络,在低流量广覆盖区域采用2.1 GHz部署NR网络,通过高低频协同,打造一张全覆盖5G网络[2]。
当前,2.1 GHz频段可用于NR建设最多有20 MHz,电信和联通2.1 GHz重耕到5G有两种方式:一是腾退出20 MHz带宽用于纯5G网络建设;二是通过动态频谱共享方式开通2.1 GHz NR。两种方式的对比如表1所示。
由于4G/5G动态频谱共享方式并不能很好地发挥5G性能,4G/5G动态频谱共享要求4G/5G同厂家。因为目前动态频谱共享技术未成熟,所以建议通过按区域规划重耕2.1 GHz频段,采用全频段NR方式建设2.1 GHz NR。电信和联通可以通过4G/5G深度共建共享,在2.1 GHz频段腾挪出20 MHz频率带宽资源用于2.1 GHz NR网络建设。
重耕区域的2.1 GHz频段深度共建共享,5G和4G全面共享2×20 MHz带宽,带宽使用分配如图2所示。
为了避免对现网4G用户使用的影响,保障4G用户使用感知,需根据双方的4G网络流量对5G网络进行分区域建设。流量区域5G网络建设频段建议如下。首先,LTE低流量区域(电信和联通的流量都不高,双方各自的1.8 GHz频段可以满足网络容量需求)重耕2.1 GHz NR。其次,LTE中流量区域(电信或联通的流量较高,一方的网络容量需求需要用到2.1 GHz频段)2.1 GHz频段整合,开通1个2.1 GHz LTE共享载波,腾出20 MHz用于2.1 GHz NR建设。最后,LTE高流量区域(电信和联通的流量都很高,双方都要用到各自的2.1 GHz LTE才能满足网络容量需求)建设3.5 GHz NR。
由于无法在2.1 GHz频段进行全网重耕,因此为避免LTE频段调整后所产生的相邻小区LTE与NR的同频干扰,需设置干扰缓冲带。隔离带可以通过物理隔离带来实现,根据目前已分配频段和现网实际情况,建议各区域频段,设置如图3所示。区域A为2.1 GHz重耕区域,部署的网络为2.1 GHz NR+2.1 GHz LTE,一般为低话务区域;区域B为同频保护带,部署的网络为3.5 GHz NR+2.1 GHz LTE,一般为城乡结合部;区域C为同频保护带,部署的网络为3.5 GHz NR+2×2.1 GHz LTE,一般为高话务区域。在A区和B区可以根据实际情况进行翻频或腾退,2.1 GHz LTE根据网络流量情况考虑载波共享,保持4G网络用户的体验;C区各自保持原有2.1 GHz LTE网络不变。
表1 2.1 GHz NR重耕方式优缺点对比
图2 重耕区2.1 GHz频段使用图
图3 各区域高低频组网频段设置示意图
为解决2.1 GHz频段同频异系统的干扰,需要通过物理方法设置隔离带,避免信号交叉产生干扰。为确定隔离带的大小,需要开展2.1 GHz NR试点工作,分别通过关闭周边基站和调整基站发射功率两种方式进行验证。
4.1.1 同频同站测试
DT测试验证2.1 GHz NR开通前后对LTE小区道路用户下行速率的实际感知。随着NR的开通和加载(NR加载50%),LTE整体信号质量和速率呈现出明显下降趋势,干扰测试情况如表2所示。其中,信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号(噪声和干扰)的强度比值,可以简单理解为“信噪比”;参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power,RSRP)是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数和物理层测量需求之一,是在某个符号内承载参考信号的所有资源粒子(Resource Element,RE)上接收到的信号功率的平均值。
表2 2.1 GHz同频同站DT干扰测试情况表
通过定点测试,验证2.1 GHz NR开通前后LTE小区定点用户下行速率实际感知,影响结果如表3所示。NR和LTE同频同站开通后SINR下降11 dB,速率下降50%;NR加载后,对DT态LTE影响较大,对定点影响不大。
表3 2.1 GHz同频同站CQT干扰测试情况表
4.1.2 下行隔离带验证
从2.1 GHz NR远点(RSRP在90 dBm左右)测试结果分析:在隔离范围小于1 200 m时,随隔离带范围扩大,2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR影响小;在隔离范围大于1 200 m,测试指标随隔离距离的增加,已无明显变化,下行峰值218.95 Mb/s,上行峰值98.6 Mb/s。从2.1 GHz NR近点(RSRP在70 dBm左右)测试结果分析:随着隔离带范围的扩大,除仅同站闭塞时,下行速率有所下降,其他指标无明显变化。此外,时延与间隔距离影响不大。具体测试数据如表4所示,其中近点隔离距离500 m,远点隔离距离1 200 m,综合建议隔离带1 200 m。
表4 2.1 GHz同频异系统下行隔离带测试
4.1.3 上行隔离带验证
同站LTE闭塞,周边LTE在线,LTE用户分距离进行验证。在2.1 GHz NR和2.1 GHz LTE同覆盖方向做上行CQT测试。2.1 GHz LTE终端距离越远,2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR影响越小。当直线距离大于500 m时,2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR基本无影响,具体测试数据如表5所示,其中两个终端上行干扰影响距离为500 m。综上所述,NR<E同频部署,下行隔离带建议1 200 m,上行隔离带建议500 m,综合评估隔离带建议1 200 m。
表5 2.1 GHz同频异系统上行隔离带测试
测试环境:2.1 GHz LTE站点属于现网站点,大概有30个用户左右。通过调整2.1 GHz LTE小区发射功率,使NR服务小区RSRP与LTE邻区RSRP之差逐渐变化,验证2.1 GHz LTE基站对2.1 GHz NR的干扰情况。测试站点分布如图4所示。
图4 测试站点分布情况图
4.2.1 2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR同频组网下行干扰测试
测试发现,闭塞LTE后,NR下行流量接近180 Mb/s,基本正常。LTE解闭后,随着RSRP差值变大,NR流量随之增加,干扰越来越小,符合趋势。当LTE参考信号功率降到3.7 dBm,NR比LTE的RSRP高约19 dB,此时干扰效果明显小很多,调制与编码策略MCS索引值到25左右,性能损失10%左右,具体测试数据如表6所示。
表6 2.1 GHz同频异系统下行干扰测试
4.2.2 2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR同频组网上行干扰测试
闭塞2.1 LTE后,NR小区上行接近峰值速率。解闭塞LTE小区,参考信号功率分别设定为15.2 dBm和10.2 dBm。由于背景用户的干扰,NR小区上行速率会有18 MHz左右的降低,MCS减小3阶左右。LTE对NR上行的干扰与UE位置与上行业务相关,基本与LTE下行功率的波动无关,具体测试数据见表7。
表7 2.1 GHz同频异系统上行干扰测试
综上所述,NR比LTE的RSRP高约19dB时,LTE对NR干扰较小,调制与编码策略索引值在25左右,性能损失10%左右。LTE对NR上行的干扰与UE位置与上行业务相关,基本与LTE下行功率的波动无关。
根据以上试点测试,采用全频段NR重耕方式,必须考虑4G/5G协同,做好5G频段的区域规划。2.1 GHz同频异系统需要做好隔离带设置,避免系统间干扰。当两个系统的接收电平RSRP相差20 dB左右、物理隔离带为1 200 m左右时,干扰较小,在可接受范围。因此,建议隔离带设置如图5所示。
图5 3.5 GHz/2.1 GHz频段组网图
电信和联通通过2.1 GHz频段协同应用,在低流量广覆盖区域部署2.1 GHz NR网络,在高流量高价值区域部署3.5 GHz NR,通过高低频协同组网建设一张全覆盖5G网络,既满足了用户5G业务使用体验,又降低了网络建设和运维的成本。因此,2.1 GHz NR的建设对5G网络建设具有至关重要的作用。网络初期,双方通过翻频或腾退空出20 MHz带宽的区域用于2.1 GHz NR建设,并通过设置合理的物理隔离带,减少对4G现网用户的影响。后续根据4G/5G用户及流量发展情况,逐步重耕至40 MHz/50 MHz 2.1 GHz NR,以满足广覆盖中低速率的5G业务需求。