基于NR 2.6GHz站内同频段共享40M带宽的方案研究

程磊 冯延钊 刘大伟 程家印 申中杰

摘要：在中移动部署2.6GHz频段160MHz频谱的背景下，本文提出了站内100MHz和60MHz两小区共享40MHz带宽的方案，以提升频谱资源的利用效率。该研究可以利用共享的40MHz带宽来提升60MHz小区中用户的体验，弥补60MHz小区频谱资源天然少于100MHz小区的问题，有助于提升160MHz频谱的资源利用率。

关键词：2.6GHz160MHz;频谱共享;一体化调度

一、引言

当前无线频谱资源紧缺，限制了无线通信与服务应用的持续发展，5G时代如何最大化利用频谱资源是关键问题之一。中移动在2.6GHz频段上拥有2515-2675MHz的160M带宽，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频谱也将逐步转为5G[1]。对于同一5G站点，同时部署100MHz和60MHz小区后，入网到60MHz小区的用户其体验天然会差于入网到100MHz小区的用户。3GPP引入载波聚合（Carrier Aggregation， CA）功能，通过将多个连续或非连续的分量载波聚合成更大的带宽，以提升用户的上下行峰值速率体验[2]。但是从2020年起才开始出现支持NR CA的终端，iPhone/小米等终端从2021年开始支持CA，预计至2023年 CA在网中的渗透率小于40%。因此，仍需要不依赖终端能力的方法来提升频谱资源利用率。针对这一问题，本文提出在频谱的后60MHz小区扩展40MHz频谱，与前100MHz频谱共享40MHz带宽的方案，该方案可以使60MHz小区达到100MHz带宽，弥补60MHz小区频谱资源天然少于100MHz小区的问题，解决当前CA渗透率低的问题，有助于频谱资源利用最大化。

二、基本原理

（一）频谱共享方案

当连续带宽大于100MHz且小于200MHz时（如2.6GHz2515-2675MHz），由于带宽限制，同一站点下同一频段的两个小区的带宽无法同时配置为100MHz，所以会导致接入小带宽（带宽60MHz）小区的用户体验差于接入大带宽（带宽100MHz）小区的用户体验。如图1所示，移动网络中的两个小区（小区1、小区2）的频段均为2.6GHz，当小区1带宽配置为100MHz时，小区2的带宽只能配置为60MHz。因此，接入小区2的用户（尤其是不支持载波聚合能力的用户）在体验上要差于接入小区1的用户[2]，相较于电联3.5G竟对场景，移动用户在第二载波的体验上明显不足。

本研究拟通过小区间共享部分带宽资源，来解决入网60MHz的用户体验差的问题。如图2所示，两个小区（小区1、小区2）的带宽都配置为100MHz，共享40MHz的带宽资源。总体上两小区按照160M上下行资源协同调度，每小区用户实现100M体验。

（二）载波间保护带的优化

由于两个载波间采用了频谱共享的方式，这使得传统方案中载波间的保护带可以得到优化。如图3所示，传统方案中100MHz和60MHz间存在保护带，而这一部分是占用频谱资源的，而在共享40MHz频谱的新方案中，两载波间可以不需要保护带，从而节约出了大约2MHz的频谱资源，这使得60MHz小区的物理资源提升3%，频谱利用率达到99%。

（三）资源一体化调度

在网环境中，每个小区的实时负载都会发生变化，部分时间段低频段小区的负载高，部分时间段高频段小区的负载高，如图4所示，根据现网话统分析，即使PRB利用率近60%时，仍有约40%的TTI实际调度RB数不超过60M，带宽资源仍存在较大的利用空间。如图5（a）所示，本研究打破了原先频谱设计中只能为配置为一个100M小区和一个60M小区的频谱界限，通过在160M频谱的范围内实现了上下行资源协同调度，在高频段小区内负载高时给高频段小区分配更多的频谱，从而让每小区用户实现100M体验。小区内的用户不需要进行小区间的切换，就能够实现TTI级负载均衡的效果。

同时，如图5（b）所示，本研究还实现了TTI级功率共享分配。根据每个时间段频谱分配的多少，给两个小区分配不同的功率，使得两个100M小区相较于原先的100M小区和60M小區的功率谱密度不下降，从而实现两个小区的覆盖范围不收缩，边缘用户体验不下降。

三、方案验证与结果分析

本方案在青岛崂山区选择了1个试验站点进行了定点的初步验证。由于青岛区域部署60MHz小区，因此需要在选择的站点上新建小区，表1以定点测试站点“GLH421GCJR_LS联通双台村（LS王哥庄港西CRAN机房）”为例呈现了100MHz和60MHz小区的基本信息，如表1所示。

定点测试站点为“GLH421GCJR_LS联通双台村（LS王哥庄港西CRAN机房）”，测试项目为该站点3号扇区下60MHz小区普通场景和共享40MHz频谱场景下近点（RSRP=-70dBm）和中点（RSRP=-90dBm）的增益情况，测试站点覆盖及测试点位。每次对比测试时测试终端均放置在同一点位，周边环境保持一致，在近点和中点分别进行上行业务和下行业务进行两次AB测试，测试结果为两次测试的平均值。

如图6所示，对于近点，上行速率从79.6Mbps提升至142.1Mbps，下行速率从191.4Mbps提升至315.6Mbps，上行和下行测试其共享场景相对普通场景的增益分别为78.6%和64.9%;对于中点，上行速率从21.2Mbps提升至38.0Mbps，下行速率从158.2Mbps提升至258.0Mbps，上行和下行测试其共享场景相对普通场景的增益分别为79.6%和63.1%。增益主要来源于共享的40MHz带宽，新方案使60MHz小区拥有100MHz的带宽资源，在主小区负载较低的前提下，从小区能较充分地利用上共享段资源，使接入从小区的用户体验得到提升。

四、结束语

随着将来中移动5G站点逐步部署完善，在有限频谱资源下使用户获得更优的用体验尤为重要。本文提出了在NR 2.6GHz频谱下站内部署100MHz和60MHz小区后，在站内同频段的两小区间共享部分带宽资源的方案，以实现60MHz小区的用户达到100MHz小区的体验。通过在试验站点的近、中点对上行和下行用户的定点测试，初步验证了本文方案提升60MHz小区中用户体验的可行性，有助于频谱资源利用最大化。

作者单位：程磊   冯延钊   刘大伟   程家印   申中杰

中国移动通信集团山东有限公司

参  考  文  献

[1]韩春娜， 张建国. 中国移动在2.6GHz频段的5G部署策略研究[J]. 移动通信， 2021， 45（2）：4.

[2]刘英男， 张涛， 王伟. 5G NR载波聚合部署方案研究[J]. 邮电设计技术， 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.