2.1 GHz重耕策略研究

韩纬禧，叶 萧，林铁力，董 冰（.中国联通广东分公司，广东 广州 5067；.中讯邮电咨询设计院有限公司广东分公司，广东 广州 5067）

1 概述

2019 年，中国联通与中国电信合建一张以3.5 GHz NR为主的5G接入网，但由于频段原因，存在上行覆盖不足、投资大的缺点。2020 年5 月，广电获取700 MHz 的5G 频谱，并与中国移动合作计划共建一张700 MHz 低频网。如何弥补3.5 GHz 上行的短板，和700 MHz 低频网竞争是中国联通和中国电信急需解决的难题。在不考虑国家新增低频情况下，根据中国联通、中国电信目前各频段带宽、部署规模和实施难度，2.1 GHz重耕至5G 是必然之举。目前无线网频段分配情况如表1所示。

2020 年7 月，3GPP 宣布冻结R16 标准版本，为2.1 GHz NR 提供了标准基础。华为、中兴、爱立信等主设备厂家已推出商用的2.1 GHz NR 主设备，华为、OP⁃PO、VIVO 等主流终端厂家已全面支持2.1 GHz NR。日趋成熟的2.1 GHz 产业链为2.1 GHz 重耕铺平了道路。

2 2.1 GHz重耕关键技术点

2.1 GHz 相对3.5 GHz 的覆盖优势是2.1 GHz 重耕的关键驱动力。不同通道、不同功率、DSS、超级上行功能等对2.1 GHz NR 网络性能的影响是2.1 GHz 频率重耕的关键技术点。

表1 目前无线网频段分配情况

2.1 2.1 GHz NR覆盖能力

通过链路预算分析，2.1 GHz 比3.5 GHz 具有2.3 dB 的上行损耗余量优势。2.1 GHz 和3.5 GHz 链路预算对比如表2所示。

表2 2.1 GHz和3.5 GHz链路预算对比

2.1.1 3.5 GHz和2.1 GHz的对比

通过对比2.1 GHz 和3.5 GHz 在现网环境下的覆盖、吞吐率，为后续2.1 GHz建网策略提供依据。

2.1 GHz 和3.5 GHz 对比的测试配置如表3 所示。测试结果如表4所示。

当3.5 GHz NR覆盖低于-100 dBm时，4TR的2.1 GHz上行速率逐渐优于3.5 GHz，当3.5 GHz 覆盖低于-110 dBm时，2TR的2.1 GHz上行速率逐渐优于3.5 GHz。

当3.5 GHz NR 上行脱网时，2TR 的2.1 GHz NR 仍保持3 Mbit/s 的上行速率，4TR 的2.1 GHz NR 保持18 Mbit/s的上行速率。

表3 2.1 GHz 和3.5 GHz测试配置

表4 2.1 GHz 和3.5 GHz测试结果

2.1.2 2TR和4TR的对比

虽然前期部署的2.1 GHz LTE FDD 设备具备向NR2.1 升级条件，但前期部署的L2100 主要是2TR 设备，通过该项测试，论证在同等功率条件下，2TR 与4TR在信号覆盖强度、吞吐率方面的差异，为判断现网L2100升级到NR2100是否可行提供依据。

2.1 GHz 2TR 和4TR 对比测试配置如表5 所示。测试结果如表6所示。

表5 2.1 GHz 2TR和4TR对比测试配置

从测试结果可以看出，2TR 和4TR 差异主要体现在覆盖边缘，在边缘4TR 信号覆盖强度比2TR 强5～8 dB，下行边缘可提升30%以上，上行边缘吞吐率翻倍，并且随着覆盖衰减，差异越明显。但是L2100 2TRS111 站型升级到NR2100 的主设备价格为3.1 万，而新建4TRS111的价格为8万，从投资成本、边缘覆盖用户占比、2.1 GHz 打底与3.5 GHz 共站部署等维度考虑，建议对已部署L2100的站点，优先采用升级方式开通NR。

表6 2.1 GHz 2TR和4TR对比测试结果

2.1.3 功率谱密度对比

由于厂家2.1 GHz 设备设计及供货能力问题，目前华为、中兴可提供每通道80 W 设备，爱立信可提供每通道60 W的设备，该项测试主要论证1 W每MHz每通道和2 W 每MHz 每通道在覆盖和吞吐率方面的性能，从而给出设备选型建议。

1 W每MHz每通道和2 W每MHz每通道测试配置如表7所示。测试结果如表8所示。

相对1 W 每MHz 每通道，2 W 每MHz 每通道的覆盖强度平均提升2～5 dB，特别是边缘的上、下行速率提升明显，因此在设备选型上，建议优先采用4×80 W的设备。

表7 1 W每MHz每通道和2 W每MHz每通道测试配置

2.2 动态频谱共享（DSS）

2.1 GHz 目前还承担着4G 的容量层角色，无法将整段频率用于5G，动态频谱共享为4G 向5G 的平滑过渡提供可能性，是推进2.1 GHz 重耕落地的重要因素。在5G 发展初期，2.1 GHz DSS 载波以满足4G 业务需求为主，中后期随着5G 用户占比的提升，平滑过渡至2.1 GHz NR。但是DSS小区内、小区间、跨厂家之间的干扰问题，需要各厂家重点去解决。

表8 1 W每MHz每通道和2 W每MHz每通道测试结果

2.2.1 实现原理

DSS 主要通过Rate matching 技术实现LTE 和NR根据业务需求在同一段频谱上进行时频资源的动态共享。根据3GPP TS 38.104 标准的要求，在时域维度上达到每1 ms 进行一次频谱资源的协调调度，从频域维度支持以1 RB 为粒度的动态共享，根据LTE 侧和NR 侧的业务量需求进行动态资源分配。动态频谱共享实现原理如图1所示。

2.2.2 干扰分析

动态频谱共享的干扰类型主要有小区内干扰、小区间干扰和厂家边界干扰3 种。对于小区内干扰，由于LTE 和NR 共享同一段频谱资源，在共享过程中产生相互干扰，可通过打孔进行避让，规避同一小区LTE CRS对于NR的影响，但是会带来容量性能方面的损失。对于厂家边界之间干扰，由于动态频谱共享功能已纳入3GPP 协议，因此主要是通过控制好切换关系来解决。除此之外，DSS小区的NR性能主要受邻区影响，邻区的CRS由于LTE的MOD3不对齐，仍会干扰DSS小区。干扰分析如图2所示。

图1 动态频谱共享实现原理

2.2.3 实测情况

开通DSS，NR侧的下行性能损失较大，仅为纯NR载波效能的35%。NR侧的上行和LTE的上下行影响较小，性能保持率接近95%。DSS测试结果如表9所示。

2.2.4 实施建议

小区的干扰主要来源邻区，目前解决方案主要有2种。

图2 干扰分析

表9 DSS测试结果

2.2.4.1 TM9专属载波

TM9专属载波可以配置MBSFN 子帧，降低服务小区CRS 导频的开销，同时也降低CRS 对邻区产生的干扰，提升TM9 用户在FDD NR 的使用效率。TM9 专属载波实现机制如图3所示。

2.2.4.2 MOD3 对齐策略

MOD3 对齐使得本小区的LTE CRS 位置与邻站LTE CRS 的时频位置对齐，DSS NR 小区通过CRS Rate matching 避免共覆盖的DSS LTE 小区的CRS 影响，同时也避免了邻站LTE小区CRS的影响。

2.2.4.3 实施建议

虽然从理论上可通过TM9 专属载波和MOD3 对齐策略调整来解决干扰问题，但是目前在实际操作中没有可行性，TM9 专属载波需要单独一段频率用于DSS，且只有最新的终端支持该功能，约90%的LTE 存量用户无法接入，对2.1 GHz 频率使用效率不高，对LTE 用户影响较大。MOD3 对齐需要对现网LTE 站点的PCI 重新规划调整，会加大对LTE 现网的干扰，对4G 用户影响较大。因此这2 种解决方案在实际应用中还需谨慎，仍需推动主设备厂家持续优化该功能。

图3 TM9专属载波实现机制

2.3 超级上行

3.5 GHz NR 网络的短板在上行，随着2B业务的发展，业务对上行吞吐率的要求越来越高，超级上行功能有效提升上行吞吐率，并适当解决3.5 GHz 上行覆盖差带来的下行性能问题。

2.3.1 实现原理

超级上行是基于SUL 的时分复用协议栈实现。下行链路承载在C-Band 载波，上行链路承载在CBand 载 波和Sub-3G 载 波上。3GPP TS 38.214 规 范为基站和终端引入灵活的调度机制，保证Sub-3G 载波仅在C-Band 处于下行时隙或特殊时隙时传输上行数据，从而提升用户上行体验速率。超级上行实现机制如图4所示。

2.3.2 实测情况

图4 超级上行实现机制

实测开通超级上行功能，上行峰值速率达到402 Mbit/s，较单独的3.5 GHz NR 载波上行峰值速率提升44%。超级上行测试结果如图5所示。

3 2.1 GHz重耕策略建议

3.1 部署策略

根据上述测试情况，对于2.1 GHz 重耕部署策略建议如下。

a）室外部署。以2.1 GHz NR 连续打底为目标，提升5G网的深度覆盖和上行覆盖。

图5 超级上行测试结果

b）结合终端与网络演进路标，同时考虑部分厂家不支持2.1GHz 自锚点功能，要求2.1GHz NR 以SA 方式进行开通，不考虑过渡NSA版本。

c）设备支持升级的L2100 2TR 站点，建议先通过升级方式开通NR，无L2100的新建站点建议直接开通2.1 NR 4TR站点。

d）实施节奏。室外2.1 GHz NR 升级站点优先选取与3.5 GHz NR 共址的站点，提升上行覆盖和快速满足业务支撑需求；室外新建2.1 GHz NR 站点时，优先选择3.5 GHz NR 未覆盖的外围区域，拓展5G 网覆盖广度。

e）室内部署。优先选取流量较低的室分场景，避免同一个场景建设3.5 GHz 和2.1 GHz 2 套系统，造成资源浪费。

f）现网2.1 GHz非标准的S1、S11 2TR 等站型。可先考虑升级，并补充4TR 扇区成标准站型。可允许升级和新建插花部署，但建议连片部署。

g）前期现网升级站点。优先选取IBW 为55M 带宽的站点。因业务需求开通的40M 带宽站点，电联全面放开2.1 GHz 频率共享后，再替换为支持55M 带宽的设备。

h）现网的1T2R 设备。不建议进行升级，采用替换方式开通3G/4G/5G。

i）未有L2100覆盖站点。可根据4G 容量需求（优先考虑必扩等级的扩容需求）和投资能力优先利旧现网板卡资源，考虑同步反向开通2.1 GHz LTE。

3.2 功率设置

综合考虑设备功率、需开通的网络制式情况，建议2.1 GHz NR 的基础单通道功率谱密度为1 W/MHz，条件允许时，开至2 W/MHz。针对4×60 W 和4×80 W，功率配置建议如表10 所示，其他1 800～2 100 MHz 的宽频设备可参考该建议进行配置。

表10 功率配置建议

3.3 频率设置

综合考虑获取未分配频率和电联共享节奏，对2.1 GHz频率在近、中、远期各制式的使用建议如下。

近期：基于目前自有25 MHz 频率，预留5 MHz 频率给中国联通WCDMA，剩下20 MHz 供4G/5G DSS 载波使用。

中期：DSS 大带宽载波成熟，电联的2.1 GHz 还未完全放开共享。如果未获取未授权的10 MHz资源，预留5 MHz 频率给中国联通WCDMA，剩下20 MHz 供4G/5G DSS 载波使用。如果获取未授权的10 MHz 资源，开通30 MHz的4G/5G DSS载波。

远期：DSS大带宽载波成熟，电联全面放开频率共享，如果未获取未授权的10 MHz 资源，预留5 MHz 频率给中国联通WCDMA 并迁移至频率末端，剩下40 MHz 供4G/5G DSS 载波使用。如果获取未授权的10 MHz 资源，预留5 MHz 频率给中国联通WCDMA 并迁移至频率末端，剩下50 MHz 供4G/5G DSS 载波使用。2.1 GHz频率使用建议如表11所示。

表11 2.1 GHz频率使用建议

4 需重点关注问题

4.1 SS功能不成熟问题

a）S 状态下的NR 侧网络能力仅为同等带宽NR的35%，需推动厂家优化算法，提升性能。

b）异厂家对DSS 的功能实现算法存在差异，容易增加邻区干扰而降低DSS 载波的性能，需推动各厂家优化算法，减少异厂家区域的干扰。

c）MOD3方式和TM9专属载波可提升DSS网络性能，但MOD3对齐需要对全网站点调整时频同步，整改工作量大。TM9 专属载波只允许TM9 终端接入，目前现网支持TM9 终端占比不到10%。需推动厂家改进优化方法，提升DSS载波性能。

4.2 2.1 GHz升级站点实施问题

在2.1 GHz 升级过程中，需重点关注的一点是，如果现网升级的2.1 GHz 站点存在4G 和5G 的BBU 不在同一机房，建议进行BBU 迁移整改。2.1 GHz 频率升级中4G/5G不共BBU场景下实施建议如表12所示。

表12 2.1 GHz频率升级中4G/5G不共BBU场景下实施建议

5 结束语

2.1 GHz 重耕是电联5G 发展前行必不可少的手段，产业链和供应链都已逐步成熟，本文结合理论和实测数据，分析关键技术要点，输出可落地的策略建议。2.1 GHz 重耕仍存在较多的问题，需运营商、设备厂家、终端厂家等共同推进解决，融合各方力量，推进5G新基建的发展。