中國移動在A頻段5G部署策略研究

韓春娜，張建國

（1.諾基亞通信系統(tǒng)技術(shù)（北京）有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310053；2.華信咨詢設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

0 引言

頻率資源是移動通信最寶貴的資源，頻率資源直接決定了無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)容量，中國移動可以使用的頻率主要有：

900 MHz 頻 段（UL：889—904 MHz，DL：934—949 MHz）：共計有30 MHz 帶寬，F(xiàn)DD 制式，中國移動在900 MHz 頻段部署的是GSM、LTE FDD 和NB-IoT。

1 800 MHz 頻段（UL：1 710—1 735 MHz，DL：1 805—1 830 MHz）：共計有50 MHz 帶寬，F(xiàn)DD 制式，中國移動在1 800 MHz 頻段部署的是GSM 和LTE FDD。

F 頻段（1 885—1 915 MHz）：共計30 MHz 帶寬，TDD制式，中國移動在F 頻段部署的是TD-LTE。

A 頻段（2 010—2 025 MHz）：共計15 MHz 帶寬，TDD制式，中國移動在A 頻段部署的是TD-SCDMA。

E 頻段（2 320—2 370 MHz）：共計50 MHz 帶寬，TDD制式，中國移動在E頻段部署的是TD-LTE，用于室內(nèi)分布覆蓋。

D 頻段（2 515—2 675 MHz）：共計160 MHz 帶寬，TDD 制式，中國移動在D 頻段部署的是TD-LTE 和5G NR。

4.9 GHz 頻段（4 800—4 900 MHz）：共計100 MHz 帶寬，TDD 制式，是新分配的5G NR 頻段，中國移動還沒有大規(guī)模使用4.9 GHz 頻段。

目前，D 頻段是中國移動部署5G NR 的主力頻段，由于在D 頻段上還存在著大量的4G 用戶，5G NR 在D 頻段上可以使用的最大帶寬是100 MHz，因?yàn)闀r隙配置的不同，與競爭對手的5G 網(wǎng)絡(luò)相比，單個UE 的上行峰值速率較低。

隨著3G 用戶的大幅度減少，中國移動的TD-SCDMA基站開始逐步關(guān)閉，A 頻段面臨著重耕問題，本文建議在A頻段上部署5G 網(wǎng)絡(luò)。

在A 頻段上部署5G 網(wǎng)絡(luò)有兩種方式。一種是采用TDD 方式，即A 頻段作為獨(dú)立載波，同時有上行鏈路和下行鏈路，由于A 頻段的帶寬只有15 MHz，與100 MHz 帶寬相比，上行速率和下行速率都非常低，沒有顯著競爭力，不建議在A 頻段上以TDD 方式部署5G 網(wǎng)絡(luò)。另一種是采用SUL（Supplementary UpLink，補(bǔ)充上行）方式，即A 頻段作為D 頻段的上行補(bǔ)充，只有上行鏈路，本文建議在A 頻段上以SUL 方式部署5G 網(wǎng)絡(luò)[1-2]。

1 SUL載波和NUL載波的調(diào)度方式

當(dāng)采用SUL 方式在A 頻段上部署5G 網(wǎng)絡(luò)時，UE 在上行方向有兩個載波，A 頻段上的上行鏈路稱為SUL 載波，D頻段上的上行鏈路稱為NUL（Normal UpLink，普通上行）載波，D 頻段上的下行鏈路稱為DL（DownLink，下行）載波。

中國移動在D 頻段的時隙配置為5 ms 單周期，每5 ms周期內(nèi)有10 個時隙，包括7 個下行時隙、1 個特殊時隙、2 個上行時隙，特殊時隙有6 個下行符號、4 個保護(hù)符號、4 個上行符號，其中2 個上行時隙和特殊時隙的4 個上行符號可以用于上行數(shù)據(jù)傳輸[3]。

中國移動的5G 終端，天線配置通常是2T4R，即2 個發(fā)射通道，4 個接收通道。對于UE 的2 個發(fā)射通道，有兩種調(diào)度方式，一種調(diào)度方式是1 個通道持續(xù)的發(fā)射SUL 載波，1 個通道在D 頻段的上行時刻發(fā)射NUL 載波。其好處是可以通過SUL 載波及時反饋PDSCH 的ACK/NACK 信息，因此可以降低空中接口的時延；其缺點(diǎn)是在NUL 載波上無法實(shí)現(xiàn)100 MHz 帶寬的雙流復(fù)用，導(dǎo)致上行峰值速率低，且需要2 個PDCCH 信道分別調(diào)度SUL 載波的PUSCH 和NUL 載波的PUSCH，控制信令負(fù)荷較大。

另外一種調(diào)度方式是UE 的2 個發(fā)射通道在D 頻段的上行時刻發(fā)射NUL 載波，在D 頻段的下行時刻發(fā)射SUL載波。其好處是UE 的2 個上行通道都能進(jìn)行持續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸，且在NUL 載波上，是100 MHz 的雙流復(fù)用，因此可以實(shí)現(xiàn)最高的上行峰值速率，同時可以降低空中接口的時延。

兩種調(diào)度方式的上行發(fā)射時隙示意圖如圖1 所示。

由于SUL 載波上只有上行鏈路，因此需要通過D頻段的下行鏈路來調(diào)度SUL 載波，D 頻段的PDCCH DCI 格式0_1 中含有載波指示字段，該字段不存在表示調(diào)度的是NUL 載波的PUSCH，該字段取值為1 表示調(diào)度的是SUL 載波的PUSCH，NUL 載波和SUL 載波的PUSCH 是否被基站正確接收，則通過PDCCH DCI 格式0_1 中的新數(shù)據(jù)指示通知給UE[4-5]。

2 SUL載波參數(shù)配置

UE 既可以在NUL 載波上進(jìn)行小區(qū)選擇和發(fā)起隨機(jī)接入過程，也可以在SUL 載波上進(jìn)行小區(qū)選擇和發(fā)起隨機(jī)接入過程。如果UE 駐留在NUL 載波上，則UE 的最小接收功率（dBm）必須大于q-RxLevMin，如果UE 選擇駐留在SUL 載波上，則UE 的最小接收功率（dBm）必須大于q-RxLevMinSUL，q-RxLevMin 和q-RxLevMinSUL的步長是2 dBm。當(dāng)下行路徑損耗的RSRP（Reference Signal Received Power，參考信號接收功率）高于rsrp-ThresholdSSB-SUL 時，UE 在NUL 載波上發(fā)起隨機(jī)接入過程，當(dāng)下行路徑損耗的RSRP 低于rsrp-ThresholdSSB-SUL時，UE 在SUL 上發(fā)起隨機(jī)接入過程，rsrp-ThresholdSSBSUL 的步長是1 dBm。本文建議根據(jù)D 頻段和A 頻段的路徑損耗差來確定q-RxLevMinSUL[6-7]。

圖1 UE天線的上行發(fā)射時隙示意圖

無線信號的路徑損耗包括2 個部分，分別是傳播損耗和穿透損耗。

根據(jù)3GPP 協(xié)議，適合于城區(qū)場景的UMa NLOS 傳播模型的路徑損耗見式(1)：

式(1)中，d3D是UE 和基站之間的歐式距離，單位是m；fc是載波的中心頻率，單位是GHz；hUT是終端的高度，單位是m[8]。根據(jù)式(1)，可以發(fā)現(xiàn)，在其它參數(shù)相同的情況下，D 頻段和A 頻段的路徑損耗只與載波的中心頻率fc有關(guān)，把D 頻段的中心頻率2.565 和A 頻段的中心頻率2.017 5 帶入式(1)，可以得到D 頻段和A 頻段的路徑損耗差是20log10(2.565)-log10(2.0175)=2.09dB。

低損耗模型和高損耗模型的穿透損耗分別見式(2) 和式(3)：

在式(2) 和式(3) 中，Lglass、LIRRglass和Lcomcrete分別是標(biāo)準(zhǔn)玻璃、IRR（Infrared Reflecting，紅外反射）玻璃和混凝土的穿透損耗，分別見式(4)～式(6)：

在式(4)～式(6)中，fc是載波的中心頻率，單位是GHz。把fc=2.565 帶入上述公式，可以得到在低損耗模型和高損耗模型下，D 頻段的穿透損耗分別是12.23 dB 和24.25 dB；把fc=2.0175 帶入上述公式，可以得到在低損耗模型和高損耗模型下，A 頻段的穿透損耗分別是11.84 dB和22.48 dB，也即在低損耗模型和高損耗模型下，A 頻段的穿透損耗比D 頻段分別低0.39 dB 和1.77 dB。

在低損耗模型和高損耗模型下，A 頻段總的路徑損耗比D 頻段分別低2.09+0.39=2.48 dB 和2.09+1.77=3.86 dB。在A 頻段和D 頻段的EIRP（Equivalent Isotropic Radiated Power，等效全向輻射功率）相同的情況下，針對低損耗模型和高損耗模型，本文建議q-RxLevMinSUL 比q-RxLevMin 分別低2 dBm 和4 dBm[9]。

3 峰值速率分析

5G NR 峰值速率的計算方法可以參見文獻(xiàn)[10]。本文接下來給出兩種調(diào)度方式的峰值速率，作為對比，本文也給出了3.5 GHz 頻段的峰值速率。

對于A 頻段，主要參數(shù)配置如下：

（1）SUL 制式；系統(tǒng)帶寬是15 MHz，由于D 頻段的子載波間隔是30 kHz，建議A 頻段的子載波間隔也是30 kHz，15 MHz 的系統(tǒng)帶寬對應(yīng)38 個PRB，時隙長度是0.5 ms。

（2）假設(shè)每個時隙都有PUCCH 且占用2 個PRB，則PUSCH 信道占用36 個PRB；由于PUSCH 數(shù)據(jù)層數(shù)只有1 層或2 層，因此DM-RS 可以配置為單個OFDM符號，每個PRB 上有6 個RE 用于DM-RS。

對于2.6 GHz 頻段和3.5 GHz 頻段，主要參數(shù)配置如下：

（1）TDD 制式；系統(tǒng)帶寬是100 MHz，子載波間隔是30 kHz，對應(yīng)273 個PRB；時隙長度是0.5 ms。

（2）PDSCH 分配273 個PRB，假設(shè)每個下行時隙都有PDCCH 且占用1 個OFDM 符號，PDSCH 數(shù)據(jù)層數(shù)是4 層，DM-RS 配置為單個OFDM 符號，每個PRB 上有12 個RE 用于DM-RS。

（3）假設(shè)每個上行時隙都有PUCCH 且占用2 個PRB，則PUSCH 占用271 個PRB，由于PUSCH 數(shù)據(jù)層數(shù)只有1 層或2 層，因此DM-RS 可以配置為單個OFDM符號，每個PRB 上有6 個RE 用于DM-RS。

（4）對于3.5 GHz 頻段，時隙配置為2.5 ms 雙周期，每2.5 ms 周期內(nèi)有5 個時隙，其中第1 個2.5 ms 周期內(nèi)有3個下行時隙、1 個特殊時隙、1 個上行時隙；第2 個2.5 ms周期內(nèi)有2 個下行時隙、1 個特殊時隙、2 個上行時隙，每個特殊時隙有10 個下行符號、2 個保護(hù)符號、2 個上行符號。

根據(jù)以上參數(shù)，可以分別計算出A 頻段、D 頻段和3.5 GHz 頻段的峰值速率，如表1 所示。

通過表1，可以發(fā)現(xiàn)，如果中國移動不使用A 頻段部署5G 網(wǎng)絡(luò)，單個UE 在D 頻段上的上行峰值速率（283 Mbit·s-1）只有3.5 GHz 頻段的上行峰值速率（375 Mbit·s-1）的75%，上行峰值速率明顯低于競爭對手。中國移動采用SUL 方式在A 頻段上部署5G 網(wǎng)絡(luò)，如果采用調(diào)度方式1，單個UE 在D頻段上的上行峰值速率（225 Mbit·s-1）只有3.5 GHz 頻段的上行峰值速率（375 Mbit·s-1）的60%，上行峰值速率進(jìn)一步低于競爭對手；如果采用調(diào)度方式2，單個UE 在D 頻段和A 頻段的上行峰值速率合計可以達(dá)到407 Mbit·s-1，是3.5 GHz 頻段上行峰值速率（375 Mbit·s-1）的109%，中國移動的上行峰值速率可以與競爭對手相匹敵。本文建議采用調(diào)度方式2。

表1 A頻段、D頻段和3.5 GHz頻段的峰值速率

4 結(jié)束語

本文給出了中國移動以SUL 方式在A 頻段上部署5G網(wǎng)絡(luò)的策略，從理論上給出了SUL 載波和NUL 載波的調(diào)度方式以及SUL 載波部分參數(shù)的配置建議。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署的過程中，可以參照本文提供的配置建議，通過規(guī)模試驗(yàn)，合理設(shè)計SUL 載波的相關(guān)參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能。