电信和联通5G网络建设2.1 GHz频段协同应用技术探讨

蒙 波，王丰勇，覃 刚

（1.中国电信股份有限公司广西分公司，广西 南宁 530029；2.广西通信规划设计咨询有限公司，广西 南宁530007）

0 引 言

建设一张全覆盖的3.5 GHz频段的5G网络，建设成本和运维成本巨大。2.1 GHz NR凭借频率特性，将在低话务和5G广覆盖需求为主的区域发挥重要作用，实现超大覆盖、上下行超高速以及超低时延等多重价值。3.5 GHz NR凭借其超大带宽，在高流量和高价值区域打造5G容量层。通过3.5 GHz+2.1 GHz高低频协同建设5G网络，可打造差异化竞争优势，降低5G建设投资，构建竞争力领先的5G精品网。因此，电联深度共建共享，重耕2.1 GHz频段，协同部署4G/5G网络，充分发挥2.1 GHz频段的作用，是电联5G网络建设的重点[1]。

1 2.1 GHz NR建设难点

1.1 频率资源不足

目前，电信和联通有2.1 GHz频段共2×45 MHz，其中电信有2×20 MHz，联通有2×25 MHz，主要用于LTE网络和WCDMA网络。由于4G用户多且流量大，LTE网络使用2.1 GHz频段作为容量层来缓解1.8 GHz频段基站的容量压力。LTE现网使用2.1 GHz频段的基站比例较高。因此，在不影响4G用户使用感知的情况下，无法直接拿出一个纯净的2.1 GHz频段用于2.1 GHz NR建设。

1.2 频率干扰

2.1 GHz频段带宽小，在用的系统多，同时涉及两家运营商。2.1 GHz频段作为NR使用时，若不做好规划，2.1 GHz NR和2.1 GHz LTE将有重叠覆盖区，会产生同频异系统干扰，严重影响网络的使用质量。因此，需加大电联的共享力度，重新规划好2.1 GHz频段的使用方式，充分发挥2.1 GHz频段低频广覆盖的作用。

2 2.1 GHz重耕使用方案的频段资源分析

目前，在2.1 GHz频点上，电信可用2×20 MHz带宽，联通实际已用2×25 MHz，剩余2×10 MHz未分配。2.1 GHz频段的分配如图1所示。

图1 现网2.1 GHz频段使用情况图

在4G网络中，电信和联通2.1 GHz频段主要用在高校、交通枢纽、商圈以及密集市区等高流量高价值区域，用于容量扩容。由于4G数据流量保持上升趋势，现网2.1 GHz LTE小区占比较多。此外，当前5G网络还处于建网初期，预计4G网络将在较长一段时间继续发挥重要作用，因此需保障4G用户感知。预计2.1 GHz LTE和2.1 GHz NR在相当长时间内共存，短期内2.1 GHz LTE全网重耕至5G不现实，需根据网络实际情况，按照区域做好5G频率资源规划，在高流量高价值区域采用3.5 GHz部署NR网络，在低流量广覆盖区域采用2.1 GHz部署NR网络，通过高低频协同，打造一张全覆盖5G网络[2]。

3 协同重耕2.1 GHz频段

当前，2.1 GHz频段可用于NR建设最多有20 MHz，电信和联通2.1 GHz重耕到5G有两种方式：一是腾退出20 MHz带宽用于纯5G网络建设；二是通过动态频谱共享方式开通2.1 GHz NR。两种方式的对比如表1所示。

由于4G/5G动态频谱共享方式并不能很好地发挥5G性能，4G/5G动态频谱共享要求4G/5G同厂家。因为目前动态频谱共享技术未成熟，所以建议通过按区域规划重耕2.1 GHz频段，采用全频段NR方式建设2.1 GHz NR。电信和联通可以通过4G/5G深度共建共享，在2.1 GHz频段腾挪出20 MHz频率带宽资源用于2.1 GHz NR网络建设。

3.1 全频段NR频段使用方案

重耕区域的2.1 GHz频段深度共建共享，5G和4G全面共享2×20 MHz带宽，带宽使用分配如图2所示。

3.2 4G用户体验保障方案

为了避免对现网4G用户使用的影响，保障4G用户使用感知，需根据双方的4G网络流量对5G网络进行分区域建设。流量区域5G网络建设频段建议如下。首先，LTE低流量区域（电信和联通的流量都不高，双方各自的1.8 GHz频段可以满足网络容量需求）重耕2.1 GHz NR。其次，LTE中流量区域（电信或联通的流量较高，一方的网络容量需求需要用到2.1 GHz频段）2.1 GHz频段整合，开通1个2.1 GHz LTE共享载波，腾出20 MHz用于2.1 GHz NR建设。最后，LTE高流量区域（电信和联通的流量都很高，双方都要用到各自的2.1 GHz LTE才能满足网络容量需求）建设3.5 GHz NR。

由于无法在2.1 GHz频段进行全网重耕，因此为避免LTE频段调整后所产生的相邻小区LTE与NR的同频干扰，需设置干扰缓冲带。隔离带可以通过物理隔离带来实现，根据目前已分配频段和现网实际情况，建议各区域频段，设置如图3所示。区域A为2.1 GHz重耕区域，部署的网络为2.1 GHz NR+2.1 GHz LTE，一般为低话务区域；区域B为同频保护带，部署的网络为3.5 GHz NR+2.1 GHz LTE，一般为城乡结合部；区域C为同频保护带，部署的网络为3.5 GHz NR+2×2.1 GHz LTE，一般为高话务区域。在A区和B区可以根据实际情况进行翻频或腾退，2.1 GHz LTE根据网络流量情况考虑载波共享，保持4G网络用户的体验；C区各自保持原有2.1 GHz LTE网络不变。

表1 2.1 GHz NR重耕方式优缺点对比

图2 重耕区2.1 GHz频段使用图

图3 各区域高低频组网频段设置示意图

4 2.1 GHz隔离带设置

为解决2.1 GHz频段同频异系统的干扰，需要通过物理方法设置隔离带，避免信号交叉产生干扰。为确定隔离带的大小，需要开展2.1 GHz NR试点工作，分别通过关闭周边基站和调整基站发射功率两种方式进行验证。

4.1 通过关闭周边基站验证

4.1.1 同频同站测试

DT测试验证2.1 GHz NR开通前后对LTE小区道路用户下行速率的实际感知。随着NR的开通和加载（NR加载50%），LTE整体信号质量和速率呈现出明显下降趋势，干扰测试情况如表2所示。其中，信号与干扰加噪声比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度比值，可以简单理解为“信噪比”；参考信号接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数和物理层测量需求之一，是在某个符号内承载参考信号的所有资源粒子（Resource Element，RE）上接收到的信号功率的平均值。

表2 2.1 GHz同频同站DT干扰测试情况表

通过定点测试，验证2.1 GHz NR开通前后LTE小区定点用户下行速率实际感知，影响结果如表3所示。NR和LTE同频同站开通后SINR下降11 dB，速率下降50%；NR加载后，对DT态LTE影响较大，对定点影响不大。

表3 2.1 GHz同频同站CQT干扰测试情况表

4.1.2 下行隔离带验证

从2.1 GHz NR远点（RSRP在90 dBm左右）测试结果分析：在隔离范围小于1 200 m时，随隔离带范围扩大，2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR影响小；在隔离范围大于1 200 m，测试指标随隔离距离的增加，已无明显变化，下行峰值218.95 Mb/s，上行峰值98.6 Mb/s。从2.1 GHz NR近点（RSRP在70 dBm左右）测试结果分析：随着隔离带范围的扩大，除仅同站闭塞时，下行速率有所下降，其他指标无明显变化。此外，时延与间隔距离影响不大。具体测试数据如表4所示，其中近点隔离距离500 m，远点隔离距离1 200 m，综合建议隔离带1 200 m。

表4 2.1 GHz同频异系统下行隔离带测试

4.1.3 上行隔离带验证

同站LTE闭塞，周边LTE在线，LTE用户分距离进行验证。在2.1 GHz NR和2.1 GHz LTE同覆盖方向做上行CQT测试。2.1 GHz LTE终端距离越远，2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR影响越小。当直线距离大于500 m时，2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR基本无影响，具体测试数据如表5所示，其中两个终端上行干扰影响距离为500 m。综上所述，NR<E同频部署，下行隔离带建议1 200 m，上行隔离带建议500 m，综合评估隔离带建议1 200 m。

表5 2.1 GHz同频异系统上行隔离带测试

4.2 通过调整基站发射功率验证

测试环境：2.1 GHz LTE站点属于现网站点，大概有30个用户左右。通过调整2.1 GHz LTE小区发射功率，使NR服务小区RSRP与LTE邻区RSRP之差逐渐变化，验证2.1 GHz LTE基站对2.1 GHz NR的干扰情况。测试站点分布如图4所示。

图4 测试站点分布情况图

4.2.1 2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR同频组网下行干扰测试

测试发现，闭塞LTE后，NR下行流量接近180 Mb/s，基本正常。LTE解闭后，随着RSRP差值变大，NR流量随之增加，干扰越来越小，符合趋势。当LTE参考信号功率降到3.7 dBm，NR比LTE的RSRP高约19 dB，此时干扰效果明显小很多，调制与编码策略MCS索引值到25左右，性能损失10%左右，具体测试数据如表6所示。

表6 2.1 GHz同频异系统下行干扰测试

4.2.2 2.1 GHz LTE对2.1 GHz NR同频组网上行干扰测试

闭塞2.1 LTE后，NR小区上行接近峰值速率。解闭塞LTE小区，参考信号功率分别设定为15.2 dBm和10.2 dBm。由于背景用户的干扰，NR小区上行速率会有18 MHz左右的降低，MCS减小3阶左右。LTE对NR上行的干扰与UE位置与上行业务相关，基本与LTE下行功率的波动无关，具体测试数据见表7。

表7 2.1 GHz同频异系统上行干扰测试

综上所述，NR比LTE的RSRP高约19dB时，LTE对NR干扰较小，调制与编码策略索引值在25左右，性能损失10%左右。LTE对NR上行的干扰与UE位置与上行业务相关，基本与LTE下行功率的波动无关。

根据以上试点测试，采用全频段NR重耕方式，必须考虑4G/5G协同，做好5G频段的区域规划。2.1 GHz同频异系统需要做好隔离带设置，避免系统间干扰。当两个系统的接收电平RSRP相差20 dB左右、物理隔离带为1 200 m左右时，干扰较小，在可接受范围。因此，建议隔离带设置如图5所示。

图5 3.5 GHz/2.1 GHz频段组网图

5 结 论

电信和联通通过2.1 GHz频段协同应用，在低流量广覆盖区域部署2.1 GHz NR网络，在高流量高价值区域部署3.5 GHz NR，通过高低频协同组网建设一张全覆盖5G网络，既满足了用户5G业务使用体验，又降低了网络建设和运维的成本。因此，2.1 GHz NR的建设对5G网络建设具有至关重要的作用。网络初期，双方通过翻频或腾退空出20 MHz带宽的区域用于2.1 GHz NR建设，并通过设置合理的物理隔离带，减少对4G现网用户的影响。后续根据4G/5G用户及流量发展情况，逐步重耕至40 MHz/50 MHz 2.1 GHz NR，以满足广覆盖中低速率的5G业务需求。