基于NR 2.6GHz站內(nèi)同頻段共享40M帶寬的方案研究

程磊 馮延釗 劉大偉 程家印 申中杰

摘要：在中移動部署2.6GHz頻段160MHz頻譜的背景下，本文提出了站內(nèi)100MHz和60MHz兩小區(qū)共享40MHz帶寬的方案，以提升頻譜資源的利用效率。該研究可以利用共享的40MHz帶寬來提升60MHz小區(qū)中用戶的體驗，彌補60MHz小區(qū)頻譜資源天然少于100MHz小區(qū)的問題，有助于提升160MHz頻譜的資源利用率。

關(guān)鍵詞：2.6GHz160MHz;頻譜共享;一體化調(diào)度

一、引言

當(dāng)前無線頻譜資源緊缺，限制了無線通信與服務(wù)應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展，5G時代如何最大化利用頻譜資源是關(guān)鍵問題之一。中移動在2.6GHz頻段上擁有2515-2675MHz的160M帶寬，在5G部署初期，2515-2615MHz（100MHz）用于部署5G，2615-2675MHz（60MHz）用于部署4G，而在后期60M頻譜也將逐步轉(zhuǎn)為5G[1]。對于同一5G站點，同時部署100MHz和60MHz小區(qū)后，入網(wǎng)到60MHz小區(qū)的用戶其體驗天然會差于入網(wǎng)到100MHz小區(qū)的用戶。3GPP引入載波聚合（Carrier Aggregation， CA）功能，通過將多個連續(xù)或非連續(xù)的分量載波聚合成更大的帶寬，以提升用戶的上下行峰值速率體驗[2]。但是從2020年起才開始出現(xiàn)支持NR CA的終端，iPhone/小米等終端從2021年開始支持CA，預(yù)計至2023年 CA在網(wǎng)中的滲透率小于40%。因此，仍需要不依賴終端能力的方法來提升頻譜資源利用率。針對這一問題，本文提出在頻譜的后60MHz小區(qū)擴展40MHz頻譜，與前100MHz頻譜共享40MHz帶寬的方案，該方案可以使60MHz小區(qū)達(dá)到100MHz帶寬，彌補60MHz小區(qū)頻譜資源天然少于100MHz小區(qū)的問題，解決當(dāng)前CA滲透率低的問題，有助于頻譜資源利用最大化。

二、基本原理

（一）頻譜共享方案

當(dāng)連續(xù)帶寬大于100MHz且小于200MHz時（如2.6GHz2515-2675MHz），由于帶寬限制，同一站點下同一頻段的兩個小區(qū)的帶寬無法同時配置為100MHz，所以會導(dǎo)致接入小帶寬（帶寬60MHz）小區(qū)的用戶體驗差于接入大帶寬（帶寬100MHz）小區(qū)的用戶體驗。如圖1所示，移動網(wǎng)絡(luò)中的兩個小區(qū)（小區(qū)1、小區(qū)2）的頻段均為2.6GHz，當(dāng)小區(qū)1帶寬配置為100MHz時，小區(qū)2的帶寬只能配置為60MHz。因此，接入小區(qū)2的用戶（尤其是不支持載波聚合能力的用戶）在體驗上要差于接入小區(qū)1的用戶[2]，相較于電聯(lián)3.5G竟對場景，移動用戶在第二載波的體驗上明顯不足。

本研究擬通過小區(qū)間共享部分帶寬資源，來解決入網(wǎng)60MHz的用戶體驗差的問題。如圖2所示，兩個小區(qū)（小區(qū)1、小區(qū)2）的帶寬都配置為100MHz，共享40MHz的帶寬資源?？傮w上兩小區(qū)按照160M上下行資源協(xié)同調(diào)度，每小區(qū)用戶實現(xiàn)100M體驗。

（二）載波間保護(hù)帶的優(yōu)化

由于兩個載波間采用了頻譜共享的方式，這使得傳統(tǒng)方案中載波間的保護(hù)帶可以得到優(yōu)化。如圖3所示，傳統(tǒng)方案中100MHz和60MHz間存在保護(hù)帶，而這一部分是占用頻譜資源的，而在共享40MHz頻譜的新方案中，兩載波間可以不需要保護(hù)帶，從而節(jié)約出了大約2MHz的頻譜資源，這使得60MHz小區(qū)的物理資源提升3%，頻譜利用率達(dá)到99%。

（三）資源一體化調(diào)度

在網(wǎng)環(huán)境中，每個小區(qū)的實時負(fù)載都會發(fā)生變化，部分時間段低頻段小區(qū)的負(fù)載高，部分時間段高頻段小區(qū)的負(fù)載高，如圖4所示，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)話統(tǒng)分析，即使PRB利用率近60%時，仍有約40%的TTI實際調(diào)度RB數(shù)不超過60M，帶寬資源仍存在較大的利用空間。如圖5（a）所示，本研究打破了原先頻譜設(shè)計中只能為配置為一個100M小區(qū)和一個60M小區(qū)的頻譜界限，通過在160M頻譜的范圍內(nèi)實現(xiàn)了上下行資源協(xié)同調(diào)度，在高頻段小區(qū)內(nèi)負(fù)載高時給高頻段小區(qū)分配更多的頻譜，從而讓每小區(qū)用戶實現(xiàn)100M體驗。小區(qū)內(nèi)的用戶不需要進(jìn)行小區(qū)間的切換，就能夠?qū)崿F(xiàn)TTI級負(fù)載均衡的效果。

同時，如圖5（b）所示，本研究還實現(xiàn)了TTI級功率共享分配。根據(jù)每個時間段頻譜分配的多少，給兩個小區(qū)分配不同的功率，使得兩個100M小區(qū)相較于原先的100M小區(qū)和60M小區(qū)的功率譜密度不下降，從而實現(xiàn)兩個小區(qū)的覆蓋范圍不收縮，邊緣用戶體驗不下降。

三、方案驗證與結(jié)果分析

本方案在青島嶗山區(qū)選擇了1個試驗站點進(jìn)行了定點的初步驗證。由于青島區(qū)域部署60MHz小區(qū)，因此需要在選擇的站點上新建小區(qū)，表1以定點測試站點“GLH421GCJR_LS聯(lián)通雙臺村（LS王哥莊港西CRAN機房）”為例呈現(xiàn)了100MHz和60MHz小區(qū)的基本信息，如表1所示。

定點測試站點為“GLH421GCJR_LS聯(lián)通雙臺村（LS王哥莊港西CRAN機房）”，測試項目為該站點3號扇區(qū)下60MHz小區(qū)普通場景和共享40MHz頻譜場景下近點（RSRP=-70dBm）和中點（RSRP=-90dBm）的增益情況，測試站點覆蓋及測試點位。每次對比測試時測試終端均放置在同一點位，周邊環(huán)境保持一致，在近點和中點分別進(jìn)行上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)進(jìn)行兩次AB測試，測試結(jié)果為兩次測試的平均值。

如圖6所示，對于近點，上行速率從79.6Mbps提升至142.1Mbps，下行速率從191.4Mbps提升至315.6Mbps，上行和下行測試其共享場景相對普通場景的增益分別為78.6%和64.9%;對于中點，上行速率從21.2Mbps提升至38.0Mbps，下行速率從158.2Mbps提升至258.0Mbps，上行和下行測試其共享場景相對普通場景的增益分別為79.6%和63.1%。增益主要來源于共享的40MHz帶寬，新方案使60MHz小區(qū)擁有100MHz的帶寬資源，在主小區(qū)負(fù)載較低的前提下，從小區(qū)能較充分地利用上共享段資源，使接入從小區(qū)的用戶體驗得到提升。

四、結(jié)束語

隨著將來中移動5G站點逐步部署完善，在有限頻譜資源下使用戶獲得更優(yōu)的用體驗尤為重要。本文提出了在NR 2.6GHz頻譜下站內(nèi)部署100MHz和60MHz小區(qū)后，在站內(nèi)同頻段的兩小區(qū)間共享部分帶寬資源的方案，以實現(xiàn)60MHz小區(qū)的用戶達(dá)到100MHz小區(qū)的體驗。通過在試驗站點的近、中點對上行和下行用戶的定點測試，初步驗證了本文方案提升60MHz小區(qū)中用戶體驗的可行性，有助于頻譜資源利用最大化。

作者單位：程磊? ?馮延釗? ?劉大偉? ?程家印? ?申中杰

中國移動通信集團山東有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]韓春娜， 張建國. 中國移動在2.6GHz頻段的5G部署策略研究[J]. 移動通信， 2021， 45（2）：4.

[2]劉英男， 張濤， 王偉. 5G NR載波聚合部署方案研究[J]. 郵電設(shè)計技術(shù)， 2021（4）：4.

[3] 3GPP TS 38.214 V15.4.0. NR; Physical layer procedures for data; Protocol specification [S] 2019.

[4]3GPP TS 38.211 V15.4.0. NR; Physical channels and modulation [S] 2019.