(中国联通青岛分公司 266000)
【摘要】在5G SA网络建设初期主要采用高频频段进行覆盖,而高频频谱衰减大也导致覆盖效果不如4G中频。加之高频采用TDD模式导致上行覆盖受限问题更加突出。本文针对性的论述了超级上行解决方案原理、配置方法并结合网络情况进行了改造研究和测试。验证了超级上行对高频覆盖和性能的提升,对今后网络部署方式也提出建议。
【关键词】:5G网络 超级上行 TDD FDD 覆盖提升
1.概述
NSA (非独立组网)和SA (独立组网)是5G现行组网的两种主要方式。现在逐渐简化为SA网络。因为SA上行覆盖能力不如NSA,在网络演进后上行覆盖受限覆盖收缩问题更加突出。在SA网络中5G目前主流频段集中在3.4-3.6G,高频衰减大,相较于4G 1.8G/2.1G频段,覆盖距离少50%。5G下行覆盖基于基站高功率,以及Massive MIMO增益,仍可取得较好的下行覆盖效果。然而上行覆盖中由于终端发射功率不能太大, 5G终端天线收发数为2T4R,这就导致上行覆盖受限更加突出。能否将TDD和FDD协同,高频和低频互补,时域和频域聚合,合力提升5G网络上行覆盖和上行带宽能力?超级上行的解决方案也就应运而生。本文研究了超级上行解决方案原理、配置方法并结合网络情况进行了改造和测试。验证了超级上行带来的性能提升,对今后网络部署方式也给出建议。
2. 超级上行原理和关键技术
超级上行是在NR TDD小区中,额外补充了一个上行链路(Supplementary Uplink),在下行带宽不变的情况下,通过NR TDD本身的上行链路(也称为NUL链路)和SUL链路时分调度,实现上行链路的扩展:在NUL链路的上行时隙,UE采用NUL链路传输上行数据;在NUL链路的下行时隙,UE采用SUL链路传输上行数据,示意图如下:
中低频的上行覆盖能力要好于高频,上行链路主要采用NR FDD 1.8G/2.1G频段,实现TDD和FDD协同,高频和低频互补,时域和频域聚合,合力提升上行覆盖和上行带宽能力。
3.1 独立部署模式
超级上行通过在一个NR TDD小区上叠加一个SUL小区来实现。当运营商存在独立SUL频谱,或者通过LTE FDD和NR上行频谱共享方式获得SUL频谱时,建议采用。优点:不需要5G中高频多载波重叠覆盖。缺点:配对不灵活,独立SUL频谱难腾退,频谱共享方式的干扰问题,设备改造复杂等。
3.2 与NR FDD共部署模式
SUL链路通过NR FDD小区的上行链路来实现,通过动态调度NR FDD小区的上行链路资源来实现SUL小区的功能。NR TDD小区可以与NR FDD小区灵活配对来实现超级上行。优点:不需要独立部署SUL小区,也不要求NR TDD小区与SUL小区同覆盖,设备改造简单。缺点:需要在5G中高频多载波重叠覆盖区域,现网初期满足条件区域较少。
青岛联通公司采用共部署模式选取东海路大厦开通NR TDD 3.5G+ NR FDD 2.1G进行试点验证。
设备改造如下:
(1)选取周边未使用的2.1G 20M频段配置为SUL小区。
(2)将2.1G RRU割接至5G BBU上,并与NR AAU共基带板。
(3)开通2.1G SUL特性,绑定对应的3.5G AAU。
DT测试:
对开通前后SUL超级上行覆盖的范围进行DT测试对比,因增加了2100 UL链路,上行速率由122Mbps提升至148Mbps,提升21%,同时由于上行解调能力增强,对下行也略有提升。
CQT测试:
对周边楼宇进行测试,分别选取室外附近好点、楼内中点,及房间内弱覆盖差点进行对比测试,在好点覆盖的地方,3.5G NR和2.1 FDD上行速率均较高,但由于NR带宽和制式优势明显,打开SUL超级上行带宽增益不大; 在差点覆盖的地方,由于3.5G频率较2.1G频率高,信号衰减快,打开SUL超级上行后速率提升明显,在弱覆盖的时候提升幅度达326%。
楼宇定点测试 | RSRP | 关闭超级上行速率(Mbps) | 打开超级上行速率(Mbps) | NUL速率(Mbps) | SUL速率(Mbps) | 增益 |
好点 | -75 | 203.9 | 242.2 | 201 | 41.2 | 18.7% |
中点 | -85 | 130.7 | 187.8 | 128.9 | 58.9 | 43.7% |
差点 | -107.5 | 2 | 8.52 | 1.9 | 6.62 | 326.0% |
开通后达到提升上行速率及变相扩大3.5G覆盖的效果,提升了网络性能。
通过超级上行充分利用FDD上行频率资源,将上行数据分时在 FDD和3.5G NR上共同发送,增加了SUL超级上行终端上行可用时频资源,获得上行容量增益,同时由于FDD频率较3.5G NR频率穿损率好,特别在弱覆盖情况下,上行解调性较NR解调性好,变相增加了NR的覆盖,解决了在上行业务带宽需求大的场景和在SA弱覆盖场景下提升了5G网络覆盖和用户感知。
在网络建设初期,5G中频2.1G没有规模建设并和3.5G同覆盖时,大部分区域可采用与4G FDD进行频谱共享共部署模式以便加快部署,在中低频规模部署后,可采用与5G FDD共部署模式实现。