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电联竞合背景下2.1GNR重耕组网策略研究

电联竞合背景下2.1GNR重耕组网策略研究

【摘要】中国电信和中国联通共同确立3.5G+2.1GTDD/FDD高低频协同5G目标网战略。

2020年起，双方基于3.5GC-Band200M大带宽快速推进5G共建共享规模部署，为用户提供最高速率达2.7Gbps的最优体验。

随着2.1G（30M/40M/50M）大带宽标准先后发布，为中低频频5G共建共享发展铺平道路，3.5G+2.1G协同建网将最大化匹配电联频谱资源禀赋，最大化发挥共建共享效益，实现超大覆盖、上下行超高速、超低时延多重价值，构建竞争力领先的5G精品网。

本文旨在对2.1G重耕方案研究，并结合安徽城区2.1G40MNR重耕试点性能评估结果梳理出2.1G40MNR组网建议，为后续2.1GNR规模商用打下坚实基础。

【关键字】2.1G、组网方案、重耕、5G

【业务类别】组网方案、参数策略

一、研究背景

中国移动和中国广电计划在2021年全面部署700MNR网络，700Mhz深度覆盖和广域覆盖能力强，能够用比较低的成本建立一张全国覆盖的NR网络。

为了在5G覆盖上对标移动广电700M网络，弥补3.5G覆盖方面的缺陷，中国电信和联通亟需对现有2.1G频段资源进行重耕。

目前电信在2.1GHz频点上可用2*20M带宽，联通实际已用2*25M，剩余2*10M未分配，中国电信分配占用下行2110MHz-2130MHz20MHz带宽资源，LTE负荷高；中国联通分配占用下行2130MHz-2155MHz25MHz带宽资源，2130MHz-2135MHz其中5M带宽被联通W分配使用，WCDMA需要保留，CUC的LTE主要承载在1.8G。

根据集团共建共享思路，中国电信联合联通公司一起统筹考虑双方1.8G和2.1G频率资源，加快2.1G频率腾退，积极推进2.1G重耕。

2.1G重耕基于既有频段，以2*40MNR为目标，分步推进2.1GNR基础覆盖层建设，本文旨在开展2.1G40MNR重耕方案研究及试点性能评估，进一步总结出电联竞合背景下2.1G40MNR重耕组网策略。

图14G2.1G频段使用现状

二、2.1G频段重耕方式

2.1GHz有三种重耕方式，分别是40MNRonly、40MDSS和20MNR+20MLTE方式。

2.1方案一：

40MNRonly

该方案将电联一起2*40MHz带宽用于开通5GNRFDD载波,如图2所示。

由于3GPP对NR进行了优化提升，使得整个2.1G频段NR化后可带来频谱利用率约8%提升。

图2全频段NR方式

2.2方案二：

40MDSS

4G现网频段内通过PRB/TTI级别分配RB资源，可实现4G/5G频谱共享方案，NR占用40M带宽其中20M用来和LTE共享频谱,如图3所示。

但由于两者在公共信道资源映射上存在冲突，即相同的RB资源上只能存在某一种“要么4G要么5G”的公共信道（如4G的CRS与5G的SSB），导致LTE/NR在进行PRB/TTI级动态频谱共享时出现公共资源映射冲突。

图3动态频谱共享方式

由于冲突无法避免，因此当前动态频谱共享主要分为以下两类方案：

1） 保4G方案：

即优先保留4G的公共信道资源映射，且在调度业务优先级时优先确保4G资源和用户接入体验；

2） 保5G方案：

少量牺牲4G性能，将部分CRS打孔，尽力确保5G小区接入性能，进一步将4G的PDCCH降低到1-2个符号，确保5G的PDCCH容量，业务资源公平竞争。

冲突解决方案需根据4G现状及5G覆盖需求选择，初期对于4G 2.1G单载波区域建议保4方案，而后逐步演进采用保5G方案直至全频段NR。

2.3方案三：

20MLTE和20MNR

该方案将电联一起2*40MHz带宽用于开通20M5GNRFDD载波和20M4GLTEFDD载波，各自使用独立2.1G20M带宽资源,如图4所示。

图4NR20M+LTE20M方式

2.4　2.1G与3.5G的5G高低频组网方案

2.1GHz重耕获得频谱后部署5G，根据协同方式的不同，可采用与3.5G二载波独立组网的松耦合方案，或者与3.5G二载波协同组网的紧耦合方案，其中前者类似4G的800M与1.8G的组网方式，后者则类似4G 1.8G与2.1G的CA组网方式。

高低频组网可充分发挥3.5G容量优势、2.1G覆盖优势，高低频协同打造差异化网络，力争覆盖、速率双超。

预计友商700M（30MHz）21年初启动集采，目标全国覆盖。

作为应对策略，中国电信/联通2.1G（40M/50M）是2021年5G建设重点（覆盖和时延）。

建议现网高低频组网策略：

高价值区域采用3.5G实现连续覆盖，2.1G针对性强化室内浅层覆盖；广覆盖区域采用2.1G实现基础覆盖层，3.5G按需动态扩容；2.1G的DSS动态频谱共享技术平衡4/5G容量，托底现网4G容量增长需求。

图5高低频组网策略

三、2.1GNR重耕方案测试

1）试验区域网络现状

试验网室外站选择：

六安市舒城县15个连片2.1GNR室外站、2个3.5NR64TR室外站；试验区域内包括住宅区、工业区、核心商圈等场景，不含高铁；舒城县城现网4G室外站101个，室分34个；5G室外站13个，无5G室分；试验区域原2.1G数量（电信11个，联通1个）；试验区域平均站间距500米左右。

试验网室分选择：

六安市区2个和舒城1个电联共址室分；包含商超、酒店及写字楼场景各一个；1个室分新增设备与原4G-2.1G合路，2个由现网2.1G升级（原室分情况为电信LTE2.1G+C网；联通LTE1.8G+U网）；利旧电联原有天馈系统开通2.1GNR单层双通道和跨层4通道覆盖。

2）本次电联组织的NR2.1G40M外场测试要求

试验网2.1GHz站址规模：

15个基站左右，连片覆盖，与1.8GLTE共站址。

至少1-2个2.1GHz室外宏基站与3.5GHz室外宏基站共站址，2.1GHz室外宏基站与3.5GHz室外宏基站的天线挂高、天线方向角基本一致。

多小区组网测试中至少要包含到3.5GHzNR，2.6GHzNR（移动现网），1.8GHzLTE，900MHzLTE或800MHzLTE的连片同覆盖场景。

表1各模式网络配置要求

参数

LTE

2.1GNR

3.5GNR

信道带宽

20M

40M

100M

帧结构

FDD

FDD

TDD/2.5双周期

子载波宽度

15kHz

15kHz

30kHz

循环前缀（CP）

NormalCP

NormalCP

NormalCP

编码调制方式

下行：

256QAM

上行：

64QAM

下行：

256QAM

上行：

256QAM

下行：

256QAM

上行：

256QAM

3.1覆盖测试

3.1.1极限覆盖测试

1）孤立单小区下行

NR2.1室外相比于NR3.5有明显的覆盖优势（距离x1.2~1.4、面积x1.5~2），2.1GNR覆盖最远可达3.76km，比3.5G增加30%；无阻挡的区域2.1G比3.5G电平高3-5dB；2.1G/3.5G边缘覆盖区域，3.5G信号衰减加剧，2.1G相对稳定。

NR2.1郊区室外拉远高于-105dBm的覆盖距离为2公里左右，对应下行速率100Mbps和上行速率5Mbps；使用更高功率的RRU后覆盖距离+3%；3.5G拥有带宽优势，下行速率整体优于2.1G，在2.5km以外，2.1GNR覆盖优势体现，速率开始高于3.5G；结合下行100Mbps边缘覆盖规划需求，2.1G小区半径建议在2km以内，2.1GNR下行功率越高，下行速率越高。

图6孤立单小区下行指标

2）孤立单小区上行

上行拉远距离低于下行，2.1GNR网络依然是上行受限，2T终端明显优于1T终端；2.1GNR覆盖最远可达3.59km，比3.5G增加30%；上行考虑5Mbps边缘，则覆盖半径建议控制在2.3km以内；1T终端由于缺少分集优势，覆盖距离及速率均明显低于2T终端，5Mbps覆盖半径仅为1.5km，1Mbps覆盖半径为2km；3.5G终端在RSRP接近情况下，上行速率仅为2.1G的50%。

图7孤立单小区上行指标

3.1.2深度覆盖测试

1）室外站的室内下行

NR2.1室外覆盖室内的能力强于NR3.5（室内覆盖+3-10dB）；2.1GNR在砖混场景下，室内覆盖穿透能力上好于3.5GNR3dB，在钢混结构下，穿透能力差距扩大至10dB；2.1G穿透能力与1.8G大致相当，在进行室内覆盖预估时，可以此为依据，进行室内信号估算。

NR3.5室外覆盖室内电平大于-105dBm时，NR3.5下行速率相比于NR2.1有明显优势；由于测试点位楼宇离基站较近，无过低电平采样点体现，因此3.5GNR下行速率在同楼层高于2.1G。

图8室外站的室内下行指标

2）室外站的室内上行

2.1GNR在砖混场景下，室内覆盖穿透能力上好于3.5GNR3dB；在钢混结构下，穿透能力差距扩大至10dB；2.1GNR在RSRP接近情况下，上行速率是3.5GNR的2倍。

图9室外站的室内上行指标

3.1.3基于覆盖的组网建议

1）室外站建设：

采用NR3.5G/NR2.1G高低频协同组网

价值区域（密集城区、城区等）采用NR3.5G实现室外连续覆盖和室内浅层覆盖，提供充足容量；个别弱覆盖区域（居民区、室内场景等NR3.5G电平低于-110dBm的区域）使用NR2.1G作为覆盖补充；广覆盖区域（未部署NR3.5G的城区、县城、乡镇、价值农村、景区、高铁/高速等）采用NR2.1G实现室外和室内连续覆盖，提供充足覆盖；个别热点区域使用NR3.5G作为容量补充；更广袤的区域（广大农村）建议初期仍然使用LTE进行连续覆盖（可考虑将广电NR700M作为漫游网络），规模村落可建设NR2.1G作为点状覆盖；后期可以考虑重耕800M或900M实现NR全覆盖；保证NR3.5G与NR2.1G边界移动顺畅性，使终端处于NR上，减少拖尾对质量的影响；保证NR与LTE边界移动顺畅性。

2）站间距及覆盖控制：

NR2.1连续覆盖站间距要求

2.1GNR规划建议与1.8G按1:

1同站址部署；城区室内外连续覆盖站间距建议在500米以内；农村连续覆盖站间距建议在3公里以内；郊区/乡镇连续覆盖站间距介于上面两者之间，根据网络实际情况，建议在700米到1.5公里之间；对于站间距较大，覆盖较弱的区域可以适当提高基站发射功率，这对覆盖有少量的提升作用；NR2.1G没有mMIMO，小区间干扰影响较NR3.5更为严重，需要更严格的控制小区间的覆盖交叠。

3.2干扰测试

3.2.1LTE信号对NR下行干扰

1）测试目的：

测试验证在多小区组网场景下，LTE对NR干扰。

2）测试步骤：

（1）测试小区和邻小区配置为2.1GNROnly模式；

（2）NR邻小区空载；

（3）沿着测试小区中心位置，向邻小区方向，选取6个点。

第一个点在测试小区中心位置，最后一个点在与邻小区切换位置之前。

其他测试点在此两点之间均匀分布，在每个测试点，进行下行灌包测试，持续2分钟，观察下行速率；

（4）将NR邻小区加载50%，重复步骤3，观察下行速率；

（5）邻小区设置为LTE模式，邻区空载，重复步骤3，观察测试点下行速率的变化；

（6）邻小区设置为LTE模式，邻区加载50%，重复步骤3，观察下行速率；

（7）关闭1圈邻区，重复步骤1-6。

（8）关闭2圈邻区，重复步骤1-6。

（9）测试点位如图10所示。

图10 LTE基站对NR下行干扰测试点位

3）测试结果：

2.1GLTE与NR存在同频干扰，LTE和NR干扰明显大于NR与NR干扰，LTE与NR间隔1层站以上，干扰程度有明显降低；LN边界相比于NN边界NR速率下降50%；信号拖尾10dB情况下NR速率下降60%以上；拖尾15~20dB情况下NR速率下降到0；加载后，干扰进一步上升；关闭第一圈LTE邻区后，LN干扰影响明显下降，NR速率提升2-3倍；LTE与NR干扰时，NR的SSB和DMRS不一定与LTE的CRS冲突，SS-SINR、DMRS-SINR甚至CQI不一定能反映干扰情况，这加大了干扰判决和优化难度。

详细测试结果，如图11所示。

图11 LTE基站对NR下行干扰测试指标

3.2.2NR信号对LTE下行干扰

1）测试目的：

测试验证在多小区组网场景下，NR基站对LTE下行干扰。

2）测试步骤：

（1）测试小区和邻小区配置为2.1GLTE模式；

（2）邻小区空载；

（3）沿着测试小区中心位置，向邻小区方向，选取6个点。

第一个点在测试小区中心位置，最后一个点在与邻小区切换位置之前。

其他测试点在此两点之间均匀分布，在每个测试点，进行下行灌包测试，持续2分钟，观察下行速率；

（4）邻小区加载50%，重复步骤3，观察下行速率；

（5）邻小区设置为NR模式，邻区空载，重复步骤3，观察测试点下行速率的变化；

（6）邻小区设置为NR模式，邻区加载50%，重复步骤3，观察下行速率；

（7）关闭1圈邻区，重复步骤1-6。

（8）测试点位如图12所示。

图12 NR基站对LTE下行干扰测试点位

3）测试结果：

相对L对N的干扰程度，N对L的干扰程度相对较小；LTE对LTE的干扰明显大于NR对LTE的干扰——NL边界相比于LL边界LTE速率提升一倍；即便在（测试点5）信号拖尾10dB情况下NL干扰下的速率仍然高于LL小区边界上的LTE速率，所以在NL边界，N对现网干扰不会高于LTE网内干扰；关闭第一圈邻区后，不论NL还是LL，干扰影响明显下降，LTE速率明显提升（LL情况下LTE速率上升1倍，NL情况下LTE速率上升50%），说明LN边界保留1圈保护带是有必要的；50%加载相比于空载，干扰更大，LTE速率相应下降。

详细测试结果，如图13所示。

图13 NR基站对LTE下行干扰测试指标

3.2.3基于干扰控制的组网建议

初期LTE/NR共存，连片组网，避免插花干扰，目标NR40M；已有2.1GLTE区域，初期部署LTE20M+NR20M，规避干扰，保障L网用户感知；无2.1GLTE区域，直接部署NR40M；2.1GLTE边缘区域，通过设置NR20M（2130-2150M）隔离带，从内向外过渡至NR40M。

3.3容量测试

3.3.140MNROnly方案

从占用室分信号的上下行业务来看，下行双路明显好于单路配置；跨层4路由于楼层阻隔，下行业务大于2流的占比只有10%左右，较难实现跨层4流，所以现网部署中，需根据实际情况进行；综合投入产出比考虑，双层组网性价比最高。

详细测试结果，如图14所示。

图14室分DAS系统升级对比测试

3.3.220MNR+20MLTE方案

单路室分改造为双路室分后覆盖+3dB，速率x1.5~2倍；双路室分改造为跨层四路室分后由于楼层阻隔，下行业务大于2流的占比只有25%，覆盖和速率增益小；用户5G感知速率较低，适用于低话务、已部署DAS的中低价值区域，快速部署5G信号。

详细测试结果，如图15所示。

图15室分系统升级对比测试

3.3.3基于容量的组网建议

高价值高流量区域优选NR3.5数字化室分pRRU+外置无源天线；中低价值区域优选4GDAS重耕，优选已建成双路DAS区域做重耕，对于电联都已建设DAS系统的楼宇，可进行DAS合并升级，形成双路系统；考虑投入产出比，不建议做跨层四路系统；NR室分与LTE宏站干扰取决于两者电平强弱，当NR室分楼宇距离LTE宏站较近、LTE信号较强时，配置40MNR受到LTE宏站干扰较大，特别是LTE干扰小区电平高于NR服务小区电平时；现网LTE室内负荷较高，采用NR20M+LTE20M配置虽然牺牲了一半的NR容量，但可以避免LTE宏站干扰，且保证了LTE的室内覆盖，建议在NR建网初期使用；40MDSS在现网LTE负荷较高的情况下类似于NR20M+LTE20M方案，但存在额外开销，同时也会受到LTE宏站干扰，所以不建议推广；现网LTE具备升级到NR能力的室分系统，建议直接软件进行升级，以减少建网成本。

四、经验总结

本文通过对2.1G重耕方式和2.1G40M组网性能研究，总结出2.1G重耕组网方案及NR2.1G和3.5G组网建议，为5G规模商用打下坚实基础。

室外站建设方面，充分发挥3.5G容量优势、2.1G覆盖优势，高低频协同打造差异化网络，力争覆盖、速率双超；站间距及覆盖控制需要兼顾各类别覆盖场景进行差异化规划部署；LN干扰控制方面，NR2.140M部署前尽量做好部署区域的LTE2.1清频工作，避免NR2.140M与LTE2.1的同频插花部署；室内站建设方面，现网LTE室内负荷较高，采用NR20M+LTE20M配置虽然牺牲了一半的NR容量，但可以避免LTE宏站干扰，且保证了LTE的室内覆盖，建议在NR建网初期使用，现网LTE具备升级到NR能力的室分系统，建议直接软件进行升级，以减少建网成本。

Ø2.1G重耕组网建议总结如下：

1）站间距建议：

2.1GNR规划建议与1.8G按1:

1同站址部署；城区室内外连续覆盖站间距建议在500米以内；农村连续覆盖站间距建议在3公里以内；郊区/乡镇连续覆盖站间距介于上面两者之间，根据网络实际情况，建议在700米到1.5公里之间。

2）隔离带控制：

已有2.1GLTE区域，初期部署LTE20M+NR20M，规避干扰，保障L网用户感知；无2.1GLTE区域，直接部署NR40M；2.1GLTE边缘区域，通过设置NR20M（2130-2150M）隔离带，建议一层基站，从内向外过渡至NR40M,如图16所示。

图16隔离带设置方案

3）效益投入：

综合投入产出比考虑，双路组网性价比最高；现网LTE室内负荷较高，采用NR20M+LTE20M配置虽然牺牲了一半的NR容量，但可以避免LTE宏站干扰，且保证了LTE的室内覆盖，建议在NR建网初期使用；现网LTE具备升级到NR能力的室分系统，建议直接软件进行升级，以减少建网成本。

4）4/5G协同组网建议：

（1）NR3.5/NR2.1同点位覆盖区域协同

设置NR3.5为更高的频率优先级，终端优先驻留NR3.5，享用NR3.5的大带宽；在NR3.5弱覆盖情况下回落到NR2.1；合理设置NR3.5与NR2.1互操作门限（根据试验结果建议3.5G设置为-105dBm左右），以保证呼叫连续和用户体验；在NR3.5点状覆盖或不连续覆盖边界上应该适度提高该门限，以保证安全性。

（2）NR3.5/NR2.1与4G互操作

NR3.5/NR2.1相比于4G具有更高的频率优先级，4G作为NR无覆盖情况下的回落网络，互操作门限可以设置到-115dBm以下；语音方面，目前VoNR尚不成熟的情况下，建议回落4G采用VoLTE实现语音；VoLTE呼叫结束以后通过FastReturn快速返回5G。