基于超级上行技术的5G SA网络覆盖性能提升方法研究

基于超级上行技术的 5G SA网络覆盖性能提升方法研究

时锴 蓝国宁 杨军波 于平苹 崔宇旸

（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、超级上行的构建方法

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。

4、超级上行开通和效果验证

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%。

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。

5、总结和部署建议

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。