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        基于NR 2.6GHz站內同頻段共享40M帶寬的方案研究

        2022-05-30 10:48:04程磊馮延釗劉大偉程家印申中杰
        中國新通信 2022年15期
        關鍵詞:資源用戶

        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。

        關鍵詞:2.6GHz160MHz;頻譜共享;一體化調度

        一、引言

        當前無線頻譜資源緊缺,限制了無線通信與服務應用的持續(xù)發(fā)展,5G時代如何最大化利用頻譜資源是關鍵問題之一。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)絡中的兩個小區(qū)(小區(qū)1、小區(qū)2)的頻段均為2.6GHz,當小區(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)同調度,每小區(qū)用戶實現(xiàn)100M體驗。

        (二)載波間保護帶的優(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%,頻譜利用率達到99%。

        (三)資源一體化調度

        在網(wǎng)環(huán)境中,每個小區(qū)的實時負載都會發(fā)生變化,部分時間段低頻段小區(qū)的負載高,部分時間段高頻段小區(qū)的負載高,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頻譜的范圍內實現(xiàn)了上下行資源協(xié)同調度,在高頻段小區(qū)內負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)內的用戶不需要進行小區(qū)間的切換,就能夠實現(xiàn)TTI級負載均衡的效果。

        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、方案驗證與結果分析

        本方案在青島嶗山區(qū)選擇了1個試驗站點進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行上行業(yè)務和下行業(yè)務進行兩次AB測試,測試結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頻譜下站內部署100MHz和60MHz小區(qū)后,在站內同頻段的兩小區(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

        [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]. 郵電設計技術, 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.

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