郭今戈 張陽(yáng) 劉毅

【摘? 要】3GPP Band41對(duì)應(yīng)的2.6 GHz頻段具備頻段低、覆蓋優(yōu)的優(yōu)勢(shì)。在2.6 GHz部署NR與LTE，可兼顧4G容量和5G覆蓋需求，達(dá)到快速建網(wǎng)的目的。針對(duì)NR 2.6 GHz頻段與LTE協(xié)同組網(wǎng)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃進(jìn)行分析，進(jìn)一步對(duì)協(xié)同組網(wǎng)共用AAU時(shí)需考慮的時(shí)隙對(duì)齊進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，做到NR與LTE干擾協(xié)同。

【關(guān)鍵詞】協(xié)同組網(wǎng);頻譜規(guī)劃;時(shí)隙對(duì)齊

中圖分類號(hào)：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1006-1010（2019）04-0047-05

[Abstract]?The 2.6 GHz band corresponding to 3GPP Band 41 has the advantages of low frequency band and excellent coverage. The deployment of NR and LTE at 2.6 GHz can meet the needs of 4G capacity and 5G coverage， and achieve the goal of fast network construction. In this paper， the network capacity planning in the process of NR 2.6 GHz band and LTE cooperative networking is elaborated， and the timeslot alignment in cooperative networking AAU is further planned to achieve NR and LTE interference coordination.

[Key words]collaborative networking; spectrum planning; timeslot alignment

1? ?引言

5G頻譜分配方案指出中國(guó)三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)獲得全國(guó)范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可，并且劃定了相應(yīng)的頻譜。從具體分配情況來(lái)看，中國(guó)電信獲得3 400 MHz—3 500 MHz共100 MHz帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源。中國(guó)移動(dòng)獲得2 515 MHz—2 675 MHz、4 800 MHz—4 900 MHz共260 MHz帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源。其中，2 515 MHz—2 575 MHz、2 635 MHz—2 675 MHz和4 800 MHz—4 900 MHz頻段為新增頻段，2 575 MHz—2 635 MHz頻段為重耕中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有的TD-LTE（4G）頻段。中國(guó)聯(lián)通獲得3 500 MHz—3 600 MHz共100 MHz帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源。

中國(guó)移動(dòng)分配的2.6 GHz頻段，具備頻段低、覆蓋優(yōu)、帶寬大，連續(xù)160 MHz靈活部署的巨大優(yōu)勢(shì)。相對(duì)而言，2.6 GHz比3.5 GHz在室內(nèi)深度覆蓋部分提升6 dB，小區(qū)覆蓋半徑約提升30%。在5G中后期LTE逐步退網(wǎng)后，可使用2.6 GHz的160 MHz頻譜部署5G，用戶體驗(yàn)更佳。在2.6 GHz部署NR（New Radio，新空口）與LTE，可兼顧4G容量和5G覆蓋需求，達(dá)到快速建網(wǎng)的目的。本文針對(duì)NR 2.6 GHz頻段與LTE協(xié)同組網(wǎng)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃進(jìn)行分析，進(jìn)一步對(duì)協(xié)同組網(wǎng)共用AAU（Active Antenna Unit，有源天線處理單元）時(shí)需考慮的時(shí)隙對(duì)齊進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，做到NR與LTE干擾協(xié)同[1]。

2? ?容量規(guī)劃

2.1? NR與LTE頻譜規(guī)劃

之前2.6 GHz頻段分配中，2 575 MHz—2 635 MHz分配給中國(guó)移動(dòng)承擔(dān)TD-LTE建設(shè)，LTE系統(tǒng)中每個(gè)頻點(diǎn)帶寬為20 MHz，所以共有3個(gè)頻點(diǎn)。NR 2.6 GHz頻段分配后，必然面臨原有TD-LTE頻段如何遷移的問(wèn)題。如果使用方案1，繼承原有TD-LTE使用頻段，NR使用頭尾部的100 MHz頻段，會(huì)出現(xiàn)NR與LTE頻段交織，如圖1所示。優(yōu)點(diǎn)是目前的存量4G終端可以使用原有頻段，不受影響;缺點(diǎn)是NR如果使用割裂頻段，終端芯片不支持上行CA（Carrier Aggregate，載波聚合），導(dǎo)致上行峰值速率下降[2]。

如果采用方案2，NR可使用連續(xù)的100 MHz頻段，上下行峰值速率可達(dá)到5G的標(biāo)準(zhǔn)，2.6 GHz的頻段優(yōu)勢(shì)也優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，不足之處是LTE需移頻，需計(jì)算移頻后的LTE頻段是否能滿足存量4G用戶的業(yè)務(wù)需求。此外，不管哪種方案，都需要考慮到LTE與NR組網(wǎng)過(guò)程的相互干擾。

將2 575 MHz—2 635 MHz的每20 MHz規(guī)劃為L(zhǎng)TE的一個(gè)頻點(diǎn)，定義為D1、D2、D3頻點(diǎn)，如表1所示。同理，將2 515 MHz—2 575 MHz頻段定義為D4、D5、D6頻點(diǎn)，將新擴(kuò)展的2 635 MHz—2 675 MHz頻段定義為D7、D8頻點(diǎn)。LTE TDD模式2016年1月1日起，必選支持B41（至少2 575 MHz—2 635 MHz）或B38（2 570 MHz—2 620 MHz）。統(tǒng)計(jì)上海、成都、深圳、杭州四個(gè)城市TOP26的終端分析可知，現(xiàn)網(wǎng)35%的4G終端可支持原有LTE頻段（2 575 MHz—

2 635 MHz）的3個(gè)頻點(diǎn)，也可以支持LTE移頻后（2 615 MHz—2 675 MHz）的3個(gè)頻點(diǎn)?，F(xiàn)網(wǎng)60%的4G終端可支持LTE移頻后的兩個(gè)頻點(diǎn)，5%的4G終端不支持LTE移頻，可通過(guò)優(yōu)化調(diào)整駐留算法遷移到LTE的1.9 GHz頻段。

2.2? 不限流量套餐對(duì)LTE容量的沖擊

目前中國(guó)移動(dòng)4G用戶增長(zhǎng)迅猛，截止2018年8月，4G用戶達(dá)到6.90億，4G用戶滲透率達(dá)到75%。在不限流量套餐推出后，LTE流量處于快速增長(zhǎng)期。參考運(yùn)營(yíng)商財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，2017年四季度手機(jī)上網(wǎng)流量為

4 418 kTB，至2018年一季度上漲為5 165 kTB，增幅為16.91%，至2018年二季度上漲為7 054 kTB，環(huán)比增幅為36.57%。但是財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)移動(dòng)的不限量套餐用戶僅6 900萬(wàn)，不限量用戶滲透率僅為12.5%，仍有巨量的4G用戶會(huì)在不久的將來(lái)遷改為不限流量套餐。由此預(yù)計(jì)中國(guó)移動(dòng)不限流量套餐用戶的DoU（Dataflow of Usage，平均每戶每月上網(wǎng)流量）值會(huì)迅速增長(zhǎng)，如圖2所示：

總體而言，5G建設(shè)應(yīng)兼顧4G容量發(fā)展需求，參考目前LTE流量增速過(guò)快，網(wǎng)絡(luò)的高負(fù)荷可能會(huì)影響用戶體驗(yàn)。LTE使用的D3頻點(diǎn)，可以在部署NR后開(kāi)啟Massive MIMO功能，實(shí)現(xiàn)64T64R，在一定程度上提升LTE網(wǎng)絡(luò)容量[3]。

3? ?干擾規(guī)避

3.1? NR 2.6 GHz頻段頻譜分析

確定NR 2.6 GHz頻段歸屬后，運(yùn)營(yíng)商需對(duì)整個(gè)頻段進(jìn)行頻譜掃描，需對(duì)2 515 MHz—2 675 MHz整個(gè)頻段進(jìn)行全面掃描。需關(guān)注前期分配給不同運(yùn)營(yíng)商的頻段是否已按要求關(guān)停相關(guān)設(shè)備，對(duì)計(jì)劃建設(shè)5G的試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行頻譜分析，避免NR連續(xù)100 MHz的后40 MHz頻段與現(xiàn)有LTE D頻段存量頻段之間的重疊干擾[4]，如圖3所示。

3.2? NR與LTE共用2.6 GHz頻段的交叉干擾

在NR 2.6 GHz小區(qū)與LTE 2.6 GHz小區(qū)共用2.6G頻段進(jìn)行組網(wǎng)的情況下，會(huì)出現(xiàn)由于子幀結(jié)構(gòu)不同，收發(fā)時(shí)隙不一致，導(dǎo)致NR小區(qū)的下行直接干擾LTE小區(qū)的上行，或者LTE小區(qū)的下行直接干擾NR小區(qū)的上行，如圖4所示。

從NR與LTE的物理信道結(jié)構(gòu)來(lái)看，NR對(duì)LTE的干擾小于LTE對(duì)NR的干擾。廣播信號(hào)：LTE持續(xù)在一個(gè)寬波束進(jìn)行發(fā)送，而NR最大支持8個(gè)窄波束進(jìn)行輪詢發(fā)送，將干擾隨機(jī)化。參考信號(hào)（導(dǎo)頻）：LTE CRS持續(xù)發(fā)送，而NR無(wú)CRS，在有用戶調(diào)度時(shí)才發(fā)送，大大減少了同頻干擾。數(shù)據(jù)子載波：LTE與NR一致，只有在有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，才會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)子載波[5]。

在5G試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，某市城區(qū)NR站點(diǎn)連續(xù)組網(wǎng)（規(guī)模超過(guò)30個(gè)基站），實(shí)現(xiàn)NR連續(xù)100 MHz帶寬。周邊LTE現(xiàn)網(wǎng)忙時(shí)平均負(fù)荷（30%），經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)：在NR空載且無(wú)隔離帶時(shí)，NR下行平均速率下降小于5%，設(shè)置隔離帶后，影響可忽略;在NR 30%負(fù)載時(shí)，無(wú)論有無(wú)隔離帶，影響可忽略。由于NR的CRS free、窄波束、負(fù)荷輕等特點(diǎn)，NR對(duì)LTE干擾的影響要小于LTE對(duì)NR干擾的影響。建議在NR示范區(qū)域，展示5G最佳性能可考慮設(shè)置隔離帶，規(guī)模商用部署時(shí)則無(wú)需設(shè)置隔離帶。

4? ?NR與LTE共AAU時(shí)隙對(duì)齊

4.1? LTE無(wú)線幀結(jié)構(gòu)

LTE支持兩種基本的工作模式，即頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD），支持兩種不同的無(wú)線幀結(jié)構(gòu)，即Type1和Type2幀結(jié)構(gòu)，幀長(zhǎng)均為10 ms，Type1用于FDD工作模式，Type2用于TDD工作模式。TDD模式下，每個(gè)10 ms無(wú)線幀包括2個(gè)長(zhǎng)度為5 ms的半幀（Half Frame），每個(gè)半幀由5個(gè)長(zhǎng)度為1 ms的子幀組成，其中有4個(gè)普通子幀和1個(gè)特殊子幀。特殊子幀包括3個(gè)特殊時(shí)隙（DwPTS、GP和UpPTS），總長(zhǎng)度為1 ms。

LTE TDD中支持5 ms和10 ms的上下行子幀切換周期，7種不同的上、下行時(shí)間配比，具體配置如圖5所示，在實(shí)際使用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的特性靈活地選擇配置，現(xiàn)有TD-LTE使用模式2，即DL：UL為3：1。

TD-LTE無(wú)線幀與TD-SCDMA相同，都是10 ms，但時(shí)隙長(zhǎng)度不同。TD-LTE的特殊子幀可以有多種配置，用以改變DwPTS、GP和UpPTS的長(zhǎng)度，如表2所示。TD-LTE的特殊子幀配置和上下行時(shí)隙配置沒(méi)有制約關(guān)系，可以相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行配置?，F(xiàn)網(wǎng)LTE 2.6 GHz頻段使用的特殊子幀配置為模式7，即10：2：2。

4.2? NR無(wú)線幀結(jié)構(gòu)

5G NR采用多個(gè)不同的載波間隔類型，區(qū)別于4G只是用單一的15 kHz的載波間隔。5G NR將采用μ這個(gè)參數(shù)來(lái)表述載波間隔，比如μ=0代表等同于4G的15 kHz。目前NR試驗(yàn)區(qū)域采用μ=1，即使用30 kHz的子載波間隔，如表3所示。在普通CP下，NR 100 MHz的載波可支持275個(gè)子載波。

時(shí)域方面，5G采用和4G相同的無(wú)線幀（10 ms）和子幀（1 ms）。5G在子幀中設(shè)置不同數(shù)量的時(shí)隙，同時(shí)在每個(gè)時(shí)隙上定義不同數(shù)量的符號(hào)，符號(hào)根據(jù)時(shí)隙配置類型的不同而變化。NR支持15種特殊子幀配比，目前采用模式10，即DL：GP：UP為6：4：4。

4.3? NR與LTE時(shí)隙同步

NR試驗(yàn)區(qū)域使用30 kHz的子載波間隔，采用DL：UL=8：2時(shí)隙配比，為了使用同一AAU的NR與LTE規(guī)避干擾，需將NR與LTE的上下行時(shí)隙對(duì)齊，主要是不同時(shí)隙結(jié)構(gòu)的上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)保持一致。NR 8：2時(shí)隙配比在10 ms內(nèi)兩個(gè)完整周期，即每個(gè)5ms周期的時(shí)隙配置為DDDSUDDDSU，其中D表示下行時(shí)隙，S表示特殊時(shí)隙，U表示上行時(shí)隙。只有將NR和LTE-TDD的幀結(jié)構(gòu)上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)保持一致，即在LTE-TDD幀偏置基礎(chǔ)上加上3 ms才能規(guī)避相互之間干擾的問(wèn)題，如圖6所示，才能做到NR與LTE時(shí)隙同步，規(guī)避交叉干擾。

5? ?結(jié)束語(yǔ)

TDD為時(shí)分系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中需要保持時(shí)隙同步，即上下行子幀傳輸配比相同，上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)保持一致。在2.6 GHz部署NR與LTE，可兼顧4G容量和5G覆蓋需求，達(dá)到快速建網(wǎng)的目的。從NR試驗(yàn)區(qū)域的測(cè)試統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，在2.6 GHz部署NR與LTE需關(guān)注LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，4G終端對(duì)2.6 GHz不同頻點(diǎn)的支持比例，也需關(guān)注時(shí)隙同步，避免NR與LTE之間的鄰頻干擾、雜散干擾，甚至是不同網(wǎng)絡(luò)下行信號(hào)對(duì)終端上行的干擾。

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