DSS在2.1 GHz LTE &NR 的應(yīng)用與實(shí)踐

［梁景舒 李土光 馬宏波 謝綠禹］

1 引言

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到5G 時(shí)代，無(wú)線頻譜這一核心資源越發(fā)緊張，在中低頻幾乎分配殆盡情況下，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商獲得的5G 運(yùn)營(yíng)頻段大部分為高頻（電信3.5G、聯(lián)通3.6G、移動(dòng)4.9G），相較中低頻覆蓋距離要短，同樣覆蓋的建站數(shù)量和成本要高得多。另一方面5G 已經(jīng)正式商用，4G 向5G 過(guò)渡和演進(jìn)是大勢(shì)所趨，4G 頻譜資源會(huì)逐漸地空閑出來(lái)，不加以利用造成頻譜資源浪費(fèi)。3GPP在R15版本就提出了5G 中利用動(dòng)態(tài)頻譜共享的技術(shù)，可以讓4G LTE 和5G NR 共享相同的頻譜。DSS在900 MHz GSM<E 以及2.6 GHz LTE &NR 均有有較好頻譜利用率提升，本文創(chuàng)新性選擇2.1 GHz 頻段在城中村、工業(yè)園區(qū)等場(chǎng)景下不同5G NR 的配置case 中，分析探討在2.1 GHz頻段中DSS LTE&NR、LTE only、NR only網(wǎng)絡(luò)（后文用DSS、LTE、NR 表示這3 種網(wǎng)絡(luò)）性能的相互影響，得出合理的配置建議。

2 2.1G LTE FDD &NR 動(dòng)態(tài)頻譜共享原理

2.1 G LTE 和NR 動(dòng)態(tài)頻譜共享是指在2.1G 20 M 頻譜中部署LTE 和NR 兩種制式，兩種制式根據(jù)業(yè)務(wù)量按需使用相同的頻譜資源（如圖1 所示）。頻譜資源按照每個(gè)瞬時(shí)的需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配（如圖2 所示），由eNodeB 和gNodeB配合實(shí)現(xiàn)LTE和NR對(duì)共享頻譜的聯(lián)合分配和調(diào)度。

圖1 2.1GHz LTE 頻段20 M 帶寬動(dòng)態(tài)頻譜共享示意圖

圖2 DSS 使能頻譜按需分配示意圖

3 場(chǎng)景測(cè)試及結(jié)果分析

3.1 DSS、LTE 對(duì)NR 干擾測(cè)試

選取某工業(yè)區(qū)場(chǎng)景作為測(cè)試試點(diǎn)，新建5 個(gè)2.1G 室外站點(diǎn)，通過(guò)后臺(tái)配置不同的站點(diǎn)模式包括DSS LTE&NR、LTE only、NR only，進(jìn)行不同case 的測(cè)試和分析。

3.1.1 測(cè)試區(qū)域和站點(diǎn)選取

（1）定點(diǎn)測(cè)試：測(cè)試區(qū)域位于龍華某工業(yè)區(qū)，測(cè)試DSS 站點(diǎn)為XJ-GW_XXXX1，站高為27 m，小區(qū)方位角60 覆蓋方向存在DSS 站點(diǎn)XJ-GW_XXXX2，站高33 m，距離NR 為450 m。CQT 定點(diǎn)測(cè)試選取XJ-GW_XXXX1為受干擾影響小區(qū)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試近點(diǎn)距離被測(cè)站點(diǎn)XJGW_XXXX1 20 m，測(cè)試中點(diǎn)距離LTE 測(cè)試站點(diǎn)240 m，測(cè)試遠(yuǎn)點(diǎn)距離350 m。

（2）單站繞圈測(cè)試：測(cè)試區(qū)域位于龍華某工業(yè)區(qū)，測(cè)試DSS 站點(diǎn)XJ-GW_XXXX3，站高為21 m，周邊存在DSS 站 點(diǎn)XJ-GW_XXXX4、XJ-GW_XXXX2 和XJ-GW_XXXX5，站高分別為39 m、33 m 和24 m，距離被測(cè)站點(diǎn)平均站間距為500 m。

單站點(diǎn)CQT 定點(diǎn)測(cè)試，在DSS 站點(diǎn)近中遠(yuǎn)點(diǎn)分別測(cè)試DSS NR 性能、單站繞圈測(cè)試、拉遠(yuǎn)接入測(cè)試（如圖3所示）。

圖3 DSS NR 2.1G 干擾測(cè)試區(qū)域圖

（3）拉遠(yuǎn)接入測(cè)試，測(cè)試DSS 站點(diǎn)XJ-GW_XXXX3，站高為21 m，小區(qū)方位角310 方向沿路拉遠(yuǎn)（如圖3 所示）。

3.1.2 測(cè)試用例

共設(shè)計(jì)6 個(gè)測(cè)試用例，詳細(xì)測(cè)試用例如表1 所示。

表1 DSS、LTE 對(duì)NR 干擾測(cè)試用例表

3.1.3 測(cè)試結(jié)論

3.1.3.1 CQT 定點(diǎn)測(cè)試結(jié)果

case1 單站為NR only 模式，終端在單站近點(diǎn)做NR定點(diǎn)測(cè)試；case2 測(cè)試小區(qū)為DSS 模式，另外兩個(gè)小區(qū)保持NR only；case3 對(duì)應(yīng)被測(cè)DSS NR 站點(diǎn)鄰站XJ-GW_XXXX2 為DSS 模式；case4 對(duì)應(yīng)被測(cè)DSS NR 站點(diǎn)鄰站XJ-GW_XXXX2 為L(zhǎng)TE only 模式。測(cè)試結(jié)果如圖4 所示。

圖4 DSS、LTE 對(duì)NR 單站點(diǎn)CQT 干擾測(cè)試

3.1.3.2 單站點(diǎn)CQT 定點(diǎn)測(cè)試結(jié)果分析

（1）DSS NR 2.1G 性能測(cè)試：近點(diǎn)DSS NR 2.1G 測(cè)試下行PDCP 速率208.33 Mbit/s，相同位置NR 2.1G only測(cè)試285 Mbit/s。由于測(cè)試環(huán)境和參數(shù)設(shè)置非峰值測(cè)試狀態(tài)，DSS NR 測(cè)試結(jié)果與NR only 測(cè)試結(jié)果皆偏低，但相對(duì)分析，DSS NR 下行速率為NR only 模式的73%，該結(jié)果符合DSS NR 性能預(yù)期。

（2）近中遠(yuǎn)點(diǎn)對(duì)比測(cè)試：周邊站點(diǎn)分別設(shè)置LTE 2.1G only 和DSS 2.1G 模式時(shí)，DSS NR 的下行PDCP 速率在相同位置的在兩種場(chǎng)景下結(jié)果接近（另外測(cè)量MCS 與RANK 表征業(yè)務(wù)信道質(zhì)量也接近），表明DSS 站點(diǎn)周邊存在LTE 2.1G only 時(shí)，其干擾影響與周邊為DSS 站點(diǎn)時(shí)的干擾影響接近。中遠(yuǎn)點(diǎn)SS SINR在周邊站點(diǎn)為L(zhǎng)TE only模式時(shí)要優(yōu)于為DSS 模式，SS SINR 的變化主要來(lái)源于鄰站DSS NR 的SSB 干擾影響。

3.1.4 單站DT 測(cè)試結(jié)果

Case5 為周邊鄰站為DSS 2.1G 場(chǎng)景，Case6 為周邊鄰站為L(zhǎng)TE 2.1G only 場(chǎng)景，統(tǒng)計(jì)下行PDCP 平均速率、SS RSRP 和SS SINR 變化，如表2 所示。

表2 單站點(diǎn)繞圈測(cè)試結(jié)果

3.1.4.1 單站繞圈測(cè)試結(jié)果分析

單站DT 測(cè)試結(jié)果對(duì)比，分別測(cè)試周邊站點(diǎn)為DSS 2.1G 場(chǎng)景和周邊站點(diǎn)為L(zhǎng)TE 2.1G only 場(chǎng)景對(duì)被測(cè)DSS NR 單站干擾影響。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，DSS NR 2.1G 下行PDCP 平均速率在兩種場(chǎng)景接近，相差0.7 Mbit/s，為正常拉網(wǎng)波動(dòng)，實(shí)測(cè)兩種場(chǎng)景下DSS NR2.1G下行拉網(wǎng)性能接近。

3.1.4.2 小結(jié)

（1）開(kāi)通NR only 站點(diǎn)，實(shí)測(cè)速率有285 Mbit/s，理論可達(dá)400 Mbit/s 左右，可以滿足普通5G 用戶一般業(yè)務(wù)需求，可以為后期從4G 過(guò)渡到5G 做鋪墊；（2）開(kāi)通DSS 2.1G 站點(diǎn)后，周邊站點(diǎn)開(kāi)通DSS 2.1G 或LTE 2.1G only 時(shí)對(duì)NR 終端的5G 性能影響相近，且從近點(diǎn)到遠(yuǎn)點(diǎn)逐步下降，建議后期開(kāi)通DSS 以連片為主；（3）鑒于在遠(yuǎn)點(diǎn)性能的急劇下降，建議后期做好DSS 2.1G 站點(diǎn)之間的切換門(mén)限配置，及DSS 與LTE 覆蓋邊緣區(qū)之間保護(hù)帶的設(shè)置。

3.2 DSS、NR 對(duì)LTE 影響測(cè)試

選取某城中村場(chǎng)景作為測(cè)試試點(diǎn)，新建2 個(gè)2.1G 室外站點(diǎn)，通過(guò)后臺(tái)配置不同的站點(diǎn)模式包括DSS LTE &NR、LTE only、NR only，進(jìn)行不同case 的測(cè)試和分析。

3.2.1 測(cè)試站點(diǎn)選取

測(cè)試選取了城中村場(chǎng)景（有5G 覆蓋需求但沒(méi)有特殊業(yè)務(wù)需求的場(chǎng)景），該區(qū)域位于深圳寶安某處，擬開(kāi)通頻譜共享的NR 站點(diǎn)XJ-GW_XXXX，站高為12 m，小區(qū)方位角190 覆蓋方向存在LTE 2.1G 站點(diǎn)XJ-FO_XXXX，站高33 m，距離NR 為233 m。CQT 定點(diǎn)測(cè)試選取LTE 小區(qū)XJ-FO_ XXXX _0 為受干擾影響小區(qū)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試近點(diǎn)距離LTE 測(cè)試站點(diǎn)30 m，測(cè)試中點(diǎn)距離LTE 測(cè)試站點(diǎn)134 m，測(cè)試遠(yuǎn)點(diǎn)距離LTE 測(cè)試站點(diǎn)200 m；如圖5 所示。

圖5 測(cè)試站點(diǎn)示意圖

該測(cè)試進(jìn)行單站點(diǎn)CQT 定點(diǎn)測(cè)試，在NR 獨(dú)立開(kāi)通、LTE FDD&NR DSS 開(kāi)通兩種方案對(duì)周邊LTE 的干擾影響。測(cè)試場(chǎng)景涵蓋NR 獨(dú)立開(kāi)通、DSS 開(kāi)通，均采用2 110～2 130 M 現(xiàn)網(wǎng)FDD 2.1G 頻段。每個(gè)測(cè)試用例記錄數(shù)據(jù)時(shí)間10 分鐘，測(cè)試結(jié)束后修改配置進(jìn)行下個(gè)用例測(cè)試。

3.2.2 測(cè)試用例

測(cè)試單站點(diǎn)獨(dú)立開(kāi)通NR、開(kāi)通NR 動(dòng)態(tài)頻譜共享分別在空載、加載、NR 低功率時(shí)對(duì)周邊LTE2.1G 的干擾，并對(duì)比NR 不開(kāi)通場(chǎng)景。共設(shè)計(jì)5 個(gè)測(cè)試用例，詳細(xì)測(cè)試用例如下。

Case1：NR 不開(kāi)通，測(cè)試LTE 2.1G 的近、中、遠(yuǎn)定點(diǎn)及DT在NR 不開(kāi)通下的SINR、速率等關(guān)鍵指標(biāo)，作為對(duì)比的參考基線。

Case2：20 M 開(kāi)NR（空載），開(kāi)通NR2.1G 的20 M（2 110～2 130）；測(cè)試在NR 不開(kāi)通的相同位置進(jìn)行LTE 2.1G的近、中、遠(yuǎn)定點(diǎn)測(cè)試，記錄RSRP、SINR、速率關(guān)鍵指標(biāo)；

Case3：20 M 開(kāi)NR（加載80%），開(kāi)通NR2.1G 的20M（2 110～2 130）并模擬加載80%；測(cè)試在NR 不開(kāi)通的相同位置進(jìn)行LTE 2.1G 的近、中、遠(yuǎn)定點(diǎn)測(cè)試，記錄RSRP、SINR、速率關(guān)鍵指標(biāo)；

Case4：20 M 開(kāi)NR（功率最低），開(kāi)通NR2.1G 的20 M（2 110～2 130）并將總功率降至4 mw；測(cè)試在NR不開(kāi)通的相同位置進(jìn)行LTE 2.1G 的近、中、遠(yuǎn)定點(diǎn)測(cè)試，記錄RSRP、SINR、速率關(guān)鍵指標(biāo)；

Case5：20 M 動(dòng)態(tài)頻譜共享（空載），開(kāi)通NR 2.1G的20M（2 110～2 130）并模擬加載NR 至80%；測(cè)試在NR 不開(kāi)通的相同位置進(jìn)行LTE 2.1G 的近、中、遠(yuǎn)定點(diǎn)測(cè)試，記錄RSRP、SINR、速率關(guān)鍵指標(biāo)；

3.2.3 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)前面設(shè)定的近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)及5 個(gè)測(cè)試用例得到測(cè)試結(jié)果如圖6～8 所示。

圖6 近點(diǎn)（NR=-93.25 dBm）測(cè)試結(jié)果圖

圖7 中點(diǎn)（NR=-85.21 dBm）測(cè)試結(jié)果

圖8 遠(yuǎn)點(diǎn)（NR=-72.13 dBm）測(cè)試結(jié)果

從上面測(cè)試結(jié)果可以分析得出：

（1）獨(dú)立開(kāi)通NR 站點(diǎn)，對(duì)周邊同頻LTE2.1G 干擾大，站下同頻LTE 信號(hào)質(zhì)差影響接入。加載相對(duì)空載影響更大，在遠(yuǎn)點(diǎn)甚至出現(xiàn)用戶無(wú)法占上4G，出現(xiàn)脫網(wǎng)，因此周邊有純4G 站點(diǎn)時(shí)不能開(kāi)通NR only 站點(diǎn)。

（2）空載對(duì)比NR 不開(kāi)通，近點(diǎn)中點(diǎn)SINR 略下降1 dB 左右，遠(yuǎn)點(diǎn)SINR 下降7 dB 左右。NR 加載80%，測(cè)試LTE 站點(diǎn)近點(diǎn)SINR 下降4 dB 左右，下行PDCP 速率下降20 Mbit/s 左右，中點(diǎn)SINR 下降10 dB 左右，下行PDCP 速率下降14 Mbit/s 左右，遠(yuǎn)點(diǎn)LTE 信號(hào)質(zhì)差不能正常接入。NR 站點(diǎn)功率最低，測(cè)試LTE 站點(diǎn)信號(hào)質(zhì)量與NR 不開(kāi)通時(shí)無(wú)明顯變化。

（3）開(kāi)通動(dòng)態(tài)頻譜共享，相當(dāng)于引入1 個(gè)新的同頻LTE 站點(diǎn)。近點(diǎn)無(wú)變化，遠(yuǎn)點(diǎn)切換到新開(kāi)DSS 的LTE小區(qū)性能變好，中點(diǎn)在切換帶周邊存在SINR 和速率下降。LTE 站點(diǎn)近點(diǎn)位置與略下降1.8 dB 左右，下行PDCP速率下降7 Mbit/s 左右；中點(diǎn)位置在原LTE 小區(qū)與新增DSS 的LTE 小區(qū)切換帶，SINR 相較下降8.5 dB 左右，下行PDCP 速率下降15 Mbit/s 左右；遠(yuǎn)點(diǎn)占用動(dòng)態(tài)頻譜共享LTE PCI 286 小區(qū)，其RSRP 為-75.55 dBm，SINR 為20.11 dB，提升18.56 dB,下行PDCP 速率為99.97 Mbit/s，速率提升76 Mbit/s。

（4）從5G 對(duì)4G 的影響測(cè)試結(jié)果，開(kāi)通NR 2.1G動(dòng)態(tài)頻譜共享，相當(dāng)于引入1 個(gè)新的同頻LTE 站點(diǎn)，近點(diǎn)無(wú)變化，遠(yuǎn)點(diǎn)切換到新開(kāi)DSS 的LTE 小區(qū)性能變好，中點(diǎn)在切換帶周邊存在SINR 和速率下降。從單站的測(cè)試和后臺(tái)指標(biāo)分析，DSS 開(kāi)通后對(duì)現(xiàn)網(wǎng)LTE 影響較小，建議小范圍擴(kuò)大試點(diǎn)，逐步推廣。

4 結(jié)論與展望

本文針對(duì)新建2.1G 站點(diǎn)進(jìn)行NR only、LTE only 及DSS NR<E 三種不同模式組合下，實(shí)地測(cè)試和分析了NR 和LTE 之間的相互影響。結(jié)果表明（1）開(kāi)通DSS NR<E 方式，周邊LTE only 時(shí)，相當(dāng)于引入1 個(gè)新的同頻LTE 站點(diǎn)，對(duì)LTE 終端近點(diǎn)無(wú)變化，遠(yuǎn)點(diǎn)切換到新開(kāi)DSS 的LTE 小區(qū)性能變好，中點(diǎn)在切換帶周邊存在SINR 和速率略有下降。（2）開(kāi)通DSS NR<E 方式，周邊為L(zhǎng)TE only 與周邊為DSS 時(shí)的對(duì)NR 終端干擾影響接近可進(jìn)行連片的DSS 設(shè)置，有效實(shí)現(xiàn)5G 覆蓋和4G 負(fù)荷分流；（3）開(kāi)通NR only 方式，周邊同時(shí)是NR only時(shí)，NR 終端下載速率達(dá)雖然僅有285 Mbit/s，但可作為4G 向5G 實(shí)現(xiàn)有效過(guò)渡，后續(xù)2.1G 40 M 載波聚合，或2.1G與3.5G 進(jìn)行載波聚合將達(dá)到更高的速率；（4）開(kāi)通NR only 方式，周邊同時(shí)是LTE only 時(shí)，對(duì)周邊LTE 站點(diǎn)干擾比較明顯，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致LTE 終端脫網(wǎng)，不建議在純LTE 區(qū)域新增獨(dú)立同頻的NR 站點(diǎn)。針對(duì)城中村、工業(yè)園區(qū)等2C 場(chǎng)景，在2.1 GHz 中采用DSS 實(shí)現(xiàn)LTE 和NR 的頻譜資源共享，在投資方面大大減少NR基站建設(shè)成本；在產(chǎn)能方面能有效地實(shí)現(xiàn)NR 覆蓋的同時(shí)，做好NR 與LTE 的切換門(mén)限及保護(hù)帶，能使LTE 向NR 平滑過(guò)渡，提升5G 用戶感知。