居民區(qū)NR2.1G40M 與3.5G 協(xié)同優(yōu)化方案研究

孫建軍 汪能淵

中國(guó)電信股份有限公司南通分公司

0 引言

電信和聯(lián)通在3.5G 頻段已經(jīng)共建共享，2.1G 頻段各有20M 帶寬，通過(guò)充分的融合組建一張40M 的2.1GNR 網(wǎng)絡(luò)，其基本性能與3.5G100M 基本相當(dāng)，甚至2.1G 的穿透率和上行速率好于3.5G。但是城區(qū)宏站使用3.5G，低流量居民區(qū)和高層（18 層以上）居民區(qū)使用2.1G，就存在2.1G 和3.5G 插花組網(wǎng)，有切換、感知問(wèn)題。本研究在對(duì)NR2.1G40M 和3.5GHz頻段的覆蓋性能、業(yè)務(wù)承載等方面進(jìn)行對(duì)比分析，為后續(xù)居民區(qū)2.1G40M 組網(wǎng)參數(shù)提供重要參考依據(jù)。

1 理論分析

1.1 3.5GNR 理論速率

以100M 帶寬、子載波30KHz 為例：

（1）資源塊PRB 數(shù)目。最多傳輸?shù)腜RB 數(shù)目為273 個(gè)。

（2）符號(hào)Symbol 數(shù)目。每個(gè)slot 時(shí)隙的OFDM 符號(hào)是14 個(gè)，每個(gè)slot 時(shí)隙占用的時(shí)間是0.5ms，假設(shè)其中3 個(gè)符號(hào)用于發(fā)送參考信號(hào)、控制信號(hào)等開(kāi)銷(xiāo)信號(hào)，剩下11 個(gè)符號(hào)用于數(shù)據(jù)傳輸。

（3）幀結(jié)構(gòu)。2.5ms 雙周期幀結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，每5ms里面包含5 個(gè)全下行時(shí)隙，3 個(gè)全上行時(shí)隙和2 個(gè)特殊時(shí)隙。Slot3 和Slot7 為特殊時(shí)隙，配比為10：2：2。

圖1 電信聯(lián)通2.1G 頻率

（4）上行理論峰值速率計(jì)算。上行基本配置：2 流，64QAM（一個(gè)符號(hào)6bit）。

由2.5ms雙周期幀結(jié)構(gòu)可知，在特殊子幀時(shí)隙配比為10：2：2 的情況下，5ms 內(nèi)有（3+2*2/14）個(gè)上行slot，則每毫秒的上行slot 數(shù)目約為0.657 個(gè)/ms。

上行理論峰值速率=273RB*12 子載波*11 符號(hào)*0.657/ms*6bit*2 流=271Mbps。

（5）下行理論峰值速率計(jì)算。下行基本配置：4 流，256QAM（一個(gè)符號(hào)8bit）。

由2.5ms雙周期幀結(jié)構(gòu)可知，在特殊子幀時(shí)隙配比為10：2：2 的情況下，5ms 內(nèi)有（5+2*10/14）個(gè)下行slot，則每毫秒的下行slot 數(shù)目約為1.28 個(gè)/ms。

下行理論峰值速率=273RB*12 子載波*11 符號(hào)*1.28/ms*8bit*4 流=1.37Gbps。

1.2 2.1GNR 理論速率

電信在2.1G 頻段擁有2110-2130MHz，聯(lián)通擁有2130-2155MHz，共45MHz 頻段。將電信和聯(lián)通的各20M 合并，組成40M 的NR，聯(lián)通保留5M 用于3G 業(yè)務(wù)，如圖1 所示。

以40M 帶寬、子載波15KHz 為例：

（1）符號(hào)Symbol 數(shù)目

2.1GNR 子載波間隔為15KHz，每個(gè)slot 時(shí)隙的OFDM 符號(hào)是14 個(gè)，每個(gè)slot 時(shí)隙占用的時(shí)間是1ms。假設(shè)其中3 個(gè)符號(hào)用于發(fā)送參考信號(hào)等開(kāi)銷(xiāo)信號(hào)，剩下11 個(gè)符號(hào)用于數(shù)據(jù)傳輸。

（2）資源塊PRB 數(shù)目

根據(jù)3GPP 協(xié)議，N1 頻段（2.1G）、基站（BS）和手機(jī)（UE）均支持40M 帶寬，占用216 個(gè)RB。

（3）上行理論峰值速率計(jì)算

上行基本配置：2 流，64QAM（一個(gè)符號(hào)6bit）。

上行理論峰值速率=216RB*12 子載波*11 符號(hào)*1/ms*6bit*2 流=326Mbps。

（4）下行理論峰值速率計(jì)算

下行基本配置：4 流，256QAM（一個(gè)符號(hào)8bit）。

下行理論峰值速率=216RB*12 子載波*11 符號(hào)*1/ms*8bit*4 流=870Mbps。

由此可見(jiàn)，2.1NR40M 的上行峰值速率＞3.5NR100M 的上行峰值速率；2.1NR40M 的下行峰值速率低于3.5NR100M 下行峰值速率。

2 確定速率拐點(diǎn)

城區(qū)的居民小區(qū)，小區(qū)外面是3.5G 宏站，小區(qū)內(nèi)部是2.1G滴灌。按照現(xiàn)有的參數(shù)：3.5G的優(yōu)先級(jí)高于2.1G，且3.5G切2.1G的條件比較嚴(yán)格，導(dǎo)致雖然小區(qū)內(nèi)建有2.1G 滴灌，但是基于優(yōu)先級(jí)策略，用戶很難占上2.1G，導(dǎo)致部分用戶感知速率不好。

通過(guò)對(duì)居民區(qū)2.1G 40M 和3.5G 的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)不同信號(hào)強(qiáng)度下的下行和上行速率情況，通過(guò)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)遴選出合適的業(yè)務(wù)感知拐點(diǎn)，由業(yè)務(wù)體驗(yàn)拐點(diǎn)來(lái)指導(dǎo)多頻段互操作參數(shù)的門(mén)限設(shè)置。

2.1 測(cè)試方法

分別選取NR3.5 的64TR 宏站和NR2.1 40M 的4TR 滴灌小區(qū)進(jìn)行拉遠(yuǎn)測(cè)試，測(cè)試次數(shù)不同業(yè)務(wù)各10 次。（1）測(cè)試方法：終端鎖頻段，從電平RSRP 在-80dBm 以上開(kāi)始測(cè)試，測(cè)試至-115dBm 左右或者切換至4G。（2）測(cè)試業(yè)務(wù)：下載業(yè)務(wù)、上傳業(yè)務(wù)（3）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：統(tǒng)計(jì)不同頻段下RSRP 和上下行速率的變化趨勢(shì)。（4）注意點(diǎn)：周邊同頻段小區(qū)電平強(qiáng)的情況下臨時(shí)閉鎖，減少對(duì)測(cè)試速率的影響。

2.2 測(cè)試結(jié)果

本次NR3.5 小區(qū)選擇64TR 的室外宏站，NR2.1 小區(qū)選擇40M 滴灌小區(qū)。

測(cè)試結(jié)果得出對(duì)比數(shù)據(jù)，其中NR2.1 和NR3.5 的下行速率如圖2 所示。

圖2 NR2.1 40M 和NR3.5 下行速率擬合圖

NR2.1 和NR3.5 的上行速率如圖3 所示。

圖3 NR2.1 40M 和NR3.5 上行速率擬合圖

2.3 測(cè)試結(jié)論

（1）在相同信號(hào)強(qiáng)度下，NR2.1G40M 上行速率高于NR3.5G100M。

（2） 當(dāng)RSRP＞-99dBm 時(shí)，NR3.5G 下行速率高于NR2.1G 40M，而當(dāng)RSRP＜-99dBm 時(shí)，NR2.1G 40M 下行速率較高。

（3）當(dāng)RSRP 介于-105dBm 和-95dBm 之間時(shí)，NR2.1下行速率和NR3.5G 下行速率有時(shí)候2.1 高于3.5，有時(shí)候3.5高于2.1，且差距在20Mbps 以內(nèi)，兩者差距不大。

綜合上下行速率拐點(diǎn)，NR3.5 RSRP 低于-95 dBm、NR2.1G RSRP 高于-100 dBm 時(shí)，3.5G 向2.1G 切換，NR2.1G RSRP 低于-105 dBm、NR3.5G RSRP 高于-95 dBm 時(shí)，2.1G 向3.5G 切換。

3 互操作參數(shù)試點(diǎn)方案配置

3.1 參數(shù)設(shè)置

基于以上的拐點(diǎn)測(cè)試分析，選擇合適的居民區(qū)場(chǎng)景設(shè)置不同的門(mén)限，對(duì)比不同門(mén)限設(shè)置下對(duì)居民區(qū)用戶感知的影響。T0 值參數(shù)使用省公司現(xiàn)網(wǎng)建議值，T1 值參數(shù)使用根據(jù)拐點(diǎn)設(shè)置的A5 門(mén)限值，T2 參數(shù)使用異頻A3 切換。具體方案如表1所示。

表1 參數(shù)設(shè)置方案

3.2 居民區(qū)測(cè)試結(jié)果

選擇某居民小區(qū)如圖4 所示，做CQT 和DT 測(cè)試，其中DT 測(cè)試涉及小區(qū)外圍一圈道路及小區(qū)內(nèi)道路，CQT 測(cè)試則選擇小區(qū)東南西北中6棟樓宇，分別選擇低、中、高樓層進(jìn)行測(cè)試，終端自由態(tài)測(cè)試，測(cè)試FTP 上傳下載，驗(yàn)證上下行速率提升及頻段占用情況。

圖4 小區(qū)和基站情況

測(cè)試結(jié)果如表2 所示。T0 由于3.5G 的異頻切換出門(mén)限較高，小區(qū)內(nèi)部東北側(cè)道路基本全部占用NR3.5 小區(qū)，整體RSRP 為-83.06dBm，SINR 為10.68，下載速率256.03Mbps，上傳速率70.55mbps，3.5G 頻段占比47.37%，2.1G 頻段占比52.63%。

表2 DT 測(cè)試情況表

T1 修改異頻切換門(mén)限后，占用2.1G 小區(qū)后切換出門(mén)限自身必須小于-105dBm，3.5G 小區(qū)需大于-95dBm，異頻切換出難度更高。T1 的DT 測(cè)試3.5G 頻段占比9.37%，2.1G 頻段占比90.63%，相比T0 數(shù)據(jù)RSRP 從-83.06 提升至-74.39，SINR 從10.68 下降至8.67，下載速率由256.03Mbps 下降至190.13Mbps，上傳速率由70.55Mbps 提升至79.92Mbps。整體下行速率有所下降，但覆蓋RSRP 和上行速率有明顯提升。居民區(qū)東南側(cè)和西北側(cè)路段由于距離NR3.5G 站點(diǎn)較近，因此3.5G 小區(qū)電平覆蓋較好，未達(dá)到門(mén)限（-95dbm），所以測(cè)試數(shù)據(jù)占用3.5G 小區(qū)。

T2 修改異頻切換方式為異頻A3，T2 的DT 測(cè)試3.5G 頻段占比9.34%，2.1G 頻段占比90.66%，相比T1 數(shù)據(jù)RSRP從-74.39dbm 提升至-73.04dbm，SINR 從8.67 上升至9.05，下載速率由190.13Mbps 上升至205.17Mbps，上傳速率由79.92Mbps 上升至91.43Mbps。相比T1 測(cè)試數(shù)據(jù)，T2 數(shù)據(jù)在居民區(qū)西北側(cè)更容易占用NR2.1G 小區(qū)，其余數(shù)據(jù)兩者差別不大。

3.2.2 小區(qū)外圍道路DT

測(cè)試結(jié)果如表3 所示。T0 數(shù)據(jù)小區(qū)外圍道路DT 測(cè)試全量占用3.5G 小區(qū)。

表3 DT 測(cè)試情況表

T1 的DT 測(cè)試3.5G 頻段占比60%，2.1G 頻段占比39%，相比T0 數(shù)據(jù)RSRP 從-85.34 提升至-80.23，SINR 從16.82 下降至12.79，下載速率由437.97Mbps 下降至286.88Mbps，上傳速率由90.81Mbps 提升至99.38Mbps。下行速率有所下降但覆蓋RSRP 和上行速率有明顯提升。

T2 的DT 測(cè)試3.5G 頻段占比52%，2.1G 頻段占比48%，相比T1 數(shù)據(jù)RSRP 從-80.23dbm 提升至-74.75dbm，SINR 從12.79 下降至15.82，下載速率由286.88Mbps 上升至328.28Mbps，上傳速率由99.38Mbps 下降至74.1Mbps。

T1、T2 數(shù)據(jù)顯示，在居民區(qū)滴灌信號(hào)和宏站覆蓋信號(hào)均較好的情況下，周邊道路上如果占用2.1G 小區(qū)后不容易切出，因此建議在部署策略時(shí)需控制居民區(qū)小區(qū)信號(hào)覆蓋，或者在居民區(qū)靠近道路的外圍小區(qū)調(diào)整時(shí)設(shè)置為T(mén)0 方案。

(6)環(huán)境重建指標(biāo)。環(huán)境重建指標(biāo)是綠色礦山建設(shè)中不可忽略的評(píng)價(jià)指標(biāo)，環(huán)境重建指標(biāo)中要求企業(yè)在礦山開(kāi)采過(guò)程中制定合理的環(huán)境管理方案，以防企業(yè)再走先污染后治理的老路。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，環(huán)境重建指標(biāo)所占的費(fèi)用應(yīng)占到礦山企業(yè)年銷(xiāo)售額的2%以上。

3.2.3 樓宇CQT

選取圖5 中畫(huà)框的6 幢樓，每幢樓選擇高中低3 個(gè)點(diǎn)，共18 個(gè)點(diǎn)室內(nèi)CQT 測(cè)試。

圖5 CQT 樓宇

其中5 個(gè)點(diǎn)策略調(diào)整前后占用小區(qū)有所變化，主要集中在靠近3.5G宏站的44、39號(hào)樓。兩棟樓宇離3.5G宏站約200m遠(yuǎn)，44 號(hào)樓屬于小區(qū)最北側(cè)樓宇，NR2.1G 滴管從南往北打覆蓋，測(cè)試點(diǎn)位在北邊，因此NR2.1G 信號(hào)較弱，策略修改前后，仍以3.5G 為主。39 號(hào)樓驗(yàn)證效果較為明顯，兩個(gè)策略均可穩(wěn)定占用NR2.1。其測(cè)試結(jié)果如表4 所示。

表4 CQT 測(cè)試情況表

3.2.4 測(cè)試小結(jié)

（1）T1 和T2 策略均可以有效提升NR2.1G 小區(qū)占用比例，兩者效果接近，T2 的異頻A3 切換方式會(huì)更加容易占用NR2.1。

（2）居民區(qū)內(nèi)部道路T1 的DT 測(cè)試調(diào)整異頻切換門(mén)限，相比T0 數(shù)據(jù)RSRP 從-83.06dBm 提升至-74.39dBm，SINR 從10.68 下降至8.67，下載速率由256.03Mbps 下降至190.13Mbps，上傳速率由70.55Mbps 提升至79.92Mbps。整體下行速率有所下降但覆蓋RSRP 和上行速率有明顯提升。

（3）居民區(qū)內(nèi)部道路T2 的DT 測(cè)試調(diào)整異頻切換方式，相比T1數(shù)據(jù)RSRP從-74.39dBm提升至-73.04dBm，SINR從8.67上升至9.05，下載速率由190.13Mbps 上升至205.17Mbps，上傳速率由79.92Mbps 上升至91.43Mbps。相比T1 測(cè)試數(shù)據(jù)，T2 數(shù)據(jù)在居民區(qū)西北側(cè)更容易占用NR2.1G 小區(qū)，其余數(shù)據(jù)兩者差別不大。

（4）在居民區(qū)滴灌信號(hào)和宏站覆蓋信號(hào)同時(shí)覆蓋均較好的情況下，周邊道路上如果占用2.1G 小區(qū)后不容易切出，建議在部署策略時(shí)需控制居民區(qū)小區(qū)信號(hào)覆蓋，或者在居民區(qū)靠近道路的外圍小區(qū)調(diào)整時(shí)設(shè)置為T(mén)0 方案。

（5）CQT 點(diǎn)位測(cè)試T1T2 策略下，絕大部分區(qū)域可以穩(wěn)定駐留在NR2.1G 小區(qū)上。

3.3 居民區(qū)KPI 性能分析

市區(qū)完成了44 個(gè)居民區(qū)2.1G 滴灌擴(kuò)頻40M，同時(shí)實(shí)施了多頻協(xié)同優(yōu)化參數(shù)，對(duì)實(shí)施后整體指標(biāo)進(jìn)行為期2 個(gè)月KPI評(píng)估。

3.3.1 業(yè)務(wù)指標(biāo)

業(yè)務(wù)指標(biāo)如表5 所示。

表5 主要業(yè)務(wù)指標(biāo)表

T1 參數(shù)實(shí)施后相比T0，3.5G 流量占比由67.6%降低至53.2%，2.1G 流量占比由32.04%提升至46.08%，5G 總流量提升了13.93%，5G 分流比由34.79%提升至35.68%。

T2 參數(shù)實(shí)施后相比T0，3.5G 流量占比由67.6%降低至56.32%，2.1G 流量占比由32.04%提升至43.68%，5G 總流量提升了10.78%，5G 分流比由34.79%提升至35.21%。

從2 套參數(shù)實(shí)施效果來(lái)看，T1 和T2 參數(shù)相比T0 均有明顯改善，其中T1 參數(shù)相比T2 參數(shù)可以使居民區(qū)2.1G 吸收更多流量，5G 流量和5G 分流比指標(biāo)提升也更為明顯。

3.3.2 關(guān)鍵性能指標(biāo)

T1/T2 策略下發(fā)后，接通、切換、掉線等指標(biāo)均有所改善，CQI 優(yōu)良率由于吸收了更多邊緣用戶指標(biāo)略有下滑，如表6 所示。

表6 主要關(guān)鍵性能指標(biāo)

4 結(jié)束語(yǔ)

速率感知拐點(diǎn)：（1）當(dāng)RSRP＞-99dBm 時(shí)，NR3.5G 下行速率好于NR2.1G 40M，而當(dāng)RSRP＜-99dBm 時(shí)，NR2.1G 40M下行速率較高；（2）當(dāng)RSRP 介于-105dBm 和-95dBm 之間時(shí)，NR2.1G 下行速率和NR3.5G 下行速率差距在20Mbps 以內(nèi)，兩者差距不大。（3）NR 2.1G 40M 小區(qū)測(cè)試上行速率整體要優(yōu)于NR3.5G。

多頻覆蓋協(xié)同優(yōu)化參數(shù)。T1 和T2 參數(shù)相比T0 均有明顯改善，其中T1 參數(shù)相比T2 參數(shù)可以使居民區(qū)2.1G 吸收更多流量，5G 流量和5G 分流比指標(biāo)提升也更為明顯，建議整體策略使用T1 參數(shù)策略：（1）居民區(qū)內(nèi)部2.1G 往3.5G 基于覆蓋切換A5 門(mén)限1 下調(diào)至-105，A5 門(mén)限2 調(diào)整至-95，使得居民區(qū)內(nèi)部用戶能夠穩(wěn)定占用在2.1G 小區(qū)上；（2）居民區(qū)外部3.5G 宏站基于覆蓋切換A5 門(mén)限1 調(diào)整至-95，A5 門(mén)限2 調(diào)整至-100；（3）居民區(qū)靠近道路的2.1G 小區(qū)，3.5G 和2.1G 覆蓋重疊的路段，可考慮部署基于頻率優(yōu)先級(jí)的切換，道路覆蓋傾向3.5G 駐留。