NR2.6GHz与LTE协同组网的容量与干扰分析

郭今戈 张阳 刘毅

【摘  要】3GPP Band41对应的2.6 GHz频段具备频段低、覆盖优的优势。在2.6 GHz部署NR与LTE，可兼顾4G容量和5G覆盖需求，达到快速建网的目的。针对NR 2.6 GHz频段与LTE协同组网过程中的网络容量规划进行分析，进一步对协同组网共用AAU时需考虑的时隙对齐进行统筹规划，做到NR与LTE干扰协同。

【关键词】协同组网;频谱规划;时隙对齐

中图分类号：TN929.5

文献标志码：A      文章编号：1006-1010（2019）04-0047-05

[Abstract] The 2.6 GHz band corresponding to 3GPP Band 41 has the advantages of low frequency band and excellent coverage. The deployment of NR and LTE at 2.6 GHz can meet the needs of 4G capacity and 5G coverage， and achieve the goal of fast network construction. In this paper， the network capacity planning in the process of NR 2.6 GHz band and LTE cooperative networking is elaborated， and the timeslot alignment in cooperative networking AAU is further planned to achieve NR and LTE interference coordination.

[Key words]collaborative networking; spectrum planning; timeslot alignment

1   引言

5G频谱分配方案指出中国三大基础电信运营商已经获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可，并且划定了相应的频谱。从具体分配情况来看，中国电信获得3 400 MHz—3 500 MHz共100 MHz带宽的5G试验频率资源。中国移动获得2 515 MHz—2 675 MHz、4 800 MHz—4 900 MHz共260 MHz带宽的5G试验频率资源。其中，2 515 MHz—2 575 MHz、2 635 MHz—2 675 MHz和4 800 MHz—4 900 MHz频段为新增频段，2 575 MHz—2 635 MHz频段为重耕中国移动现有的TD-LTE（4G）频段。中国联通获得3 500 MHz—3 600 MHz共100 MHz带宽的5G试验频率资源。

中国移动分配的2.6 GHz频段，具备频段低、覆盖优、带宽大，连续160 MHz灵活部署的巨大优势。相对而言，2.6 GHz比3.5 GHz在室内深度覆盖部分提升6 dB，小区覆盖半径约提升30%。在5G中后期LTE逐步退网后，可使用2.6 GHz的160 MHz频谱部署5G，用户体验更佳。在2.6 GHz部署NR（New Radio，新空口）与LTE，可兼顾4G容量和5G覆盖需求，达到快速建网的目的。本文针对NR 2.6 GHz频段与LTE协同组网过程中的网络容量规划进行分析，进一步对协同组网共用AAU（Active Antenna Unit，有源天线处理单元）时需考虑的时隙对齐进行统筹规划，做到NR与LTE干扰协同[1]。

2   容量规划

2.1  NR与LTE频谱规划

之前2.6 GHz频段分配中，2 575 MHz—2 635 MHz分配给中国移动承担TD-LTE建设，LTE系统中每个频点带宽为20 MHz，所以共有3个频点。NR 2.6 GHz频段分配后，必然面临原有TD-LTE频段如何迁移的问题。如果使用方案1，继承原有TD-LTE使用频段，NR使用头尾部的100 MHz频段，会出现NR与LTE频段交织，如图1所示。优点是目前的存量4G终端可以使用原有频段，不受影响;缺点是NR如果使用割裂频段，终端芯片不支持上行CA（Carrier Aggregate，载波聚合），导致上行峰值速率下降[2]。

如果采用方案2，NR可使用连续的100 MHz频段，上下行峰值速率可达到5G的标准，2.6 GHz的频段优势也优于竞争对手，不足之处是LTE需移頻，需计算移频后的LTE频段是否能满足存量4G用户的业务需求。此外，不管哪种方案，都需要考虑到LTE与NR组网过程的相互干扰。

将2 575 MHz—2 635 MHz的每20 MHz规划为LTE的一个频点，定义为D1、D2、D3频点，如表1所示。同理，将2 515 MHz—2 575 MHz频段定义为D4、D5、D6频点，将新扩展的2 635 MHz—2 675 MHz频段定义为D7、D8频点。LTE TDD模式2016年1月1日起，必选支持B41（至少2 575 MHz—2 635 MHz）或B38（2 570 MHz—2 620 MHz）。统计上海、成都、深圳、杭州四个城市TOP26的终端分析可知，现网35%的4G终端可支持原有LTE频段（2 575 MHz—

2 635 MHz）的3个频点，也可以支持LTE移频后（2 615 MHz—2 675 MHz）的3个频点。现网60%的4G终端可支持LTE移频后的两个频点，5%的4G终端不支持LTE移频，可通过优化调整驻留算法迁移到LTE的1.9 GHz频段。

2.2  不限流量套餐对LTE容量的冲击

目前中国移动4G用户增长迅猛，截止2018年8月，4G用户达到6.90亿，4G用户渗透率达到75%。在不限流量套餐推出后，LTE流量处于快速增长期。参考运营商财报数据，2017年四季度手机上网流量为

4 418 kTB，至2018年一季度上涨为5 165 kTB，增幅为16.91%，至2018年二季度上涨为7 054 kTB，环比增幅为36.57%。但是财报数据显示，中国移动的不限量套餐用户仅6 900万，不限量用户渗透率仅为12.5%，仍有巨量的4G用户会在不久的将来迁改为不限流量套餐。由此预计中国移动不限流量套餐用户的DoU（Dataflow of Usage，平均每户每月上网流量）值会迅速增长，如图2所示：

总体而言，5G建设应兼顾4G容量发展需求，参考目前LTE流量增速过快，网络的高负荷可能会影响用户体验。LTE使用的D3频点，可以在部署NR后开启Massive MIMO功能，实现64T64R，在一定程度上提升LTE网络容量[3]。

3   干扰规避

3.1  NR 2.6 GHz频段频谱分析

确定NR 2.6 GHz频段归属后，运营商需对整个频段进行频谱扫描，需对2 515 MHz—2 675 MHz整个频段进行全面扫描。需关注前期分配给不同运营商的频段是否已按要求关停相关设备，对计划建设5G的试点区域进行频谱分析，避免NR连续100 MHz的后40 MHz频段与现有LTE D频段存量频段之间的重叠干扰[4]，如图3所示。

3.2  NR与LTE共用2.6 GHz频段的交叉干扰

在NR 2.6 GHz小区与LTE 2.6 GHz小区共用2.6G频段进行组网的情况下，会出现由于子帧结构不同，收发时隙不一致，导致NR小区的下行直接干扰LTE小区的上行，或者LTE小区的下行直接干扰NR小区的上行，如图4所示。

从NR与LTE的物理信道结构来看，NR对LTE的干扰小于LTE对NR的干扰。广播信号：LTE持续在一个宽波束进行发送，而NR最大支持8个窄波束进行轮询发送，将干扰随机化。参考信号（导频）：LTE CRS持续发送，而NR无CRS，在有用户调度时才发送，大大减少了同频干扰。数据子载波：LTE与NR一致，只有在有数据传输时，才会发送数据子载波[5]。

在5G试验区内，某市城区NR站点连续组网（规模超过30个基站），实现NR连续100 MHz带宽。周边LTE现网忙时平均负荷（30%），经测试发现：在NR空载且无隔离带时，NR下行平均速率下降小于5%，设置隔离带后，影响可忽略;在NR 30%负载时，无论有无隔离带，影响可忽略。由于NR的CRS free、窄波束、负荷轻等特点，NR对LTE干扰的影响要小于LTE对NR干扰的影响。建议在NR示范区域，展示5G最佳性能可考虑设置隔离带，规模商用部署时则无需设置隔离带。

4   NR与LTE共AAU时隙对齐

4.1  LTE无线帧结构

LTE支持两种基本的工作模式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD），支持两种不同的无线帧结构，即Type1和Type2帧结构，帧长均为10 ms，Type1用于FDD工作模式，Type2用于TDD工作模式。TDD模式下，每个10 ms无线帧包括2个长度为5 ms的半帧（Half Frame），每个半帧由5个长度为1 ms的子帧组成，其中有4个普通子帧和1个特殊子帧。特殊子帧包括3个特殊时隙（DwPTS、GP和UpPTS），总长度为1 ms。

LTE TDD中支持5 ms和10 ms的上下行子帧切换周期，7种不同的上、下行时间配比，具体配置如图5所示，在实际使用时，网络可以根据业务量的特性灵活地选择配置，现有TD-LTE使用模式2，即DL：UL为3：1。

TD-LTE无线帧与TD-SCDMA相同，都是10 ms，但时隙长度不同。TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改变DwPTS、GP和UpPTS的长度，如表2所示。TD-LTE的特殊子帧配置和上下行时隙配置没有制约关系，可以相对独立地进行配置。现网LTE 2.6 GHz频段使用的特殊子帧配置为模式7，即10：2：2。

4.2  NR无线帧结构

5G NR采用多个不同的载波间隔类型，区别于4G只是用单一的15 kHz的载波间隔。5G NR将采用μ这个参数来表述载波间隔，比如μ=0代表等同于4G的15 kHz。目前NR试验区域采用μ=1，即使用30 kHz的子载波间隔，如表3所示。在普通CP下，NR 100 MHz的载波可支持275个子载波。

时域方面，5G采用和4G相同的无线帧（10 ms）和子帧（1 ms）。5G在子帧中设置不同数量的时隙，同时在每个时隙上定义不同数量的符号，符号根据时隙配置类型的不同而变化。NR支持15种特殊子帧配比，目前采用模式10，即DL：GP：UP为6：4：4。

4.3  NR与LTE时隙同步

NR试验区域使用30 kHz的子载波间隔，采用DL：UL=8：2时隙配比，为了使用同一AAU的NR与LTE规避干扰，需将NR与LTE的上下行时隙对齐，主要是不同时隙结构的上下行转换点保持一致。NR 8：2时隙配比在10 ms内两个完整周期，即每个5ms周期的时隙配置为DDDSUDDDSU，其中D表示下行时隙，S表示特殊时隙，U表示上行时隙。只有将NR和LTE-TDD的帧结构上下行转换点保持一致，即在LTE-TDD帧偏置基础上加上3 ms才能规避相互之间干扰的问题，如图6所示，才能做到NR与LTE时隙同步，规避交叉干扰。

5   结束语

TDD为时分系统，网络中需要保持时隙同步，即上下行子帧传输配比相同，上下行转换点保持一致。在2.6 GHz部署NR与LTE，可兼顾4G容量和5G覆盖需求，达到快速建网的目的。从NR试验区域的测试统计情况来看，在2.6 GHz部署NR与LTE需关注LTE网络负荷，4G终端对2.6 GHz不同频点的支持比例，也需关注时隙同步，避免NR与LTE之间的邻频干扰、杂散干扰，甚至是不同网络下行信号对终端上行的干扰。

参考文献：

[1] 邢金强. LTE与5G NR终端互干扰研究[J]. 移动通信， 2018，42（2）： 11-18.

[2] 黄陈横. 3GPP 5G NR物理层关键技术综述[J]. 移动通信， 2018，42（10）： 1-8.

[3] 程琳琳. 解决4G与5G协同发展的问题 提升网络价值[J]. 通信世界， 2018（9）： 33.

[4] 黃蓉，王友祥，刘珊. 5G RAN组网架构及演进分析[J]. 邮电设计技术， 2018（11）： 1-6.

[5] 江汉宁，邱波. 5G通信NR标准的创新技术分析[J]. 集成电路应用， 2018（3）： 80-83.★