基于2.6 GHz+4.9 GHz频段5G双层组网方案的研究

刘 洋，龚戈勇，丁 远

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210009）

0 引 言

2020年，在国家“新基建”政策的推进下5G网络建设速度超越期望。中国移动预计全年建设5G基站将超过3.5×105个。在大规模进行5G网络建设的同时中国移动也面临着较大的竞争压力，需要考虑如何充分利用已获得的5G频段资源，通过2.6 GHz+4.9 GHz两个频段协同组网打造5G双层精品网络，有效改善当前2.6 GHz单频段5G网络面临的不足和挑战，提升其5G网络竞争力。

1 2.6G频段5G单层网络面临的挑战

与4G相比，5G系统拥有比4G更低的时延、更大的系统容量以及更高的数据下载速率。能够支持毫秒级的端到端时延，下载速率高达1 Gb/s，连接数密度为每平方公里一百万，其移动性在500 km/h以上。当然，5G网络不仅是指速度快，它还是一个具有万物互联和泛在网等特征的完整体系。作为普通消费者来说，当前5G网络选择哪个运营商主要还是考虑其数据速率。因此，最近一两年时间内，网络的下载速度将是5G运营商一个重要的宣传卖点[1]。

当前，中国移动5G基站主要是基于TDD制式的2.6 GHz频段的基站，上下行共用160 MHz带宽（2 515～2 675 MHz），部分地市建设了少量的4.9 GHz频段的基站。2.6 GHz作为中低频段，相较于其他运营商5G网络采用的3.5 GHz频段具备穿透能力更强、覆盖面更广以及传播损耗更低等优势。随着中国联通与电信在全国范围内合作共建共享同一张5G网络，两家运营商的用户可以在3.5 GHz频段上共享使用3 400～3 600 MHz共200 MHz的宽频段资源。通过利用差异化带宽优势和载波聚合技术，在开启2CC的同时5G用户可以拥有翻倍的数据下载速度。因此，中国联通和电信的5G网络在3.5 GHz频段共享的连续200 MHz超大带宽超过了中国移动现有2.6 GHz频段的带宽，带来了更快更优的用户体验和网络竞争力。此外，中国移动在采用2.6 GHz频段进行5G网络建设过程中也存在着频段内退频困难的问题。对于5G网络速率要求高的场景，2.6 GHz单频段在实现广覆盖的同时难以满足大容量灵活覆盖的连接覆盖，因此容易产生覆盖盲区[2]。

2 2.6 GHz+4.9 GHz的5G基站双层协同组网方案

面对运营商之间激烈的5G网络竞争，中国移动通过充分挖掘2.6 GHz＋4.9 GHz的频率优势，打造5G基站双层网络，实现5G双层精品网络覆盖。

4.9 GHz频段具有更为灵活的帧配置和更高的上行峰值速率，可达2.6 GHz的2倍，但同时下行峰值速率会有少量的损失。在数据需求非常大的应用场景部署4.9 GHz站点可有效改善2.6 GHz频段单层覆盖的弱势，有效分流热点区域突发的数据流量。而在2.6 GHz+4.9 GHz的5G双层网络中，采用2.6 GHz广覆盖的特点进行区域连续覆盖，形成打底网，同时辅以4.9 GHz频段站点解决网络局部热点及容量需求。4.9 GHz频段站点可以为微小站的形式，如地面灯杆站等。此外，部分有明确业务需求的室内部署2.6 GHz室分基站。2.6 GHz+4.9 GHz双层协同组网如图1所示。

图1 2.6 GHz+4.9 GHz双层协同组网

4.9 GHz频段的频率高，覆盖能力弱，用于热点高容量覆盖可以与2.6 GHz形成互补。通过2.6 GHz+4.9 GHz两个频段的多载波聚合，将两个或多个载波单元聚合在一起支持更大的传输带宽，从而提高网络的传输比特速率，实现更高的下载速度，有效提升5G网络的竞争力[3]。5G载波聚合示意如图2所示。

图2 5G载波聚合示意图

5G载波聚合是载波间的协同技术。中国移动2.6 GHz和4.9 GHz频段的5G载波都有独立的上下行链路，能够支持标准的邻区测量，并支持系统载波独立调度。用户终端可同时接入多载波，从中选择最佳载波进行聚合。在2.6 GHz+4.9 GHz双层组网时支持跨基站独立建设，聚合方案在实际组网时更加灵活，网络部署更便捷，单终端速率能达到较高的理论峰值。通过采用CA技术，利用移动2.6 GHz+4.9 GHz双频段的200 MHz频谱资源协同组网，实现峰值速率与网络容量的双提升，进一步满足行业和个人用户对5G网络传输速度的流畅性和使用体验的刚性需求。

采用2.6 GHz＋4.9 GHz双层覆盖时，当其中一个频段的网络系统出现故障时，另一个系统也能保证5G网络的正常通信。5G网络采用的频段高，单站点覆盖面积小。采用2.6 GHz单频段进行5G网络覆盖时只能在基站小区的边缘部分做到交叉覆盖，而小区内其他部分则不能交叉覆盖，部分有阻挡的区域很容易产生覆盖盲区。采用2.6 GHz＋4.9 GHz双层覆盖时，通过2.6 GHz和4.9 GHz两个频段站点的错位布置，能有效解决单层网络覆盖盲区的问题。

3 基于2.6 GHz+4.9 GHz频段的5G基站双层网络覆盖效果验证

3.1 2.6 GHz+4.9 GHz双层网能有效提升覆盖效果，减少覆盖盲区

以某区域站点31个物理站址来部署2.6 GHz和4.9 GHz频段的5G网络为仿真对象，并对其双层网进行仿真，其工参数据参考现网站点CCD表进行配置。其中，2.6 GHz频段的AAU单元挂在杆体上层，4.9 GHz频段的AAU单元挂在杆体下层。假设区域内对应的站点如果原有2.6 GHz无法满足容量或覆盖需求时，那么需要通过增加4.9 GHz基站来补充其需求，增加网络容量，工参不变。如果原有2.6 GHz基站覆盖有明显盲区，则新增4.9 GHz小区新增方位角可以补充覆盖。

比对2.6 GHz＋4.9 GHz双层组网与2.6 GHz单层组网的两种覆盖模式。在进行仿真验证时，对比只开通2.6 GHz基站和开通2.6 GHz+4.9 GHz双层网基站的覆盖效果[4]。只开通2.6 GHz基站时的RSRP如图3和表1所示，开通2.6 GHz+4.9 GHz基站的RSRP如图4和表2所示。

图3 只开通2.6 GHz基站时的RSRP

表1 只开通2.6 GHz基站时的RSRP

图4 开通2.6 GHz+4.9 GHz基站的RSRP

表2 开通2.6 GHz+4.9 GHz基站的RSRP

通过仿真结果看出，开通双层网后覆盖率有所提升，其中信号强的区域覆盖率提升明显。在只开通2.6 GHz基站时，RSRP＞-100 dB的比率为96.23%，RSRP＞-85 dB的比率为49.43%，在开通2.6 GHz+4.9 GHz基站时，RSRP＞-100 dB的比率为99.98%，RSRP＞-85 dB的比率为82.14%。下面进一步对SINR进行仿真比对，只开通2.6 GHz基站时的SINR如图5和表3所示，开通2.6 GHz+4.9 GHz基站的SINR如图6和表4所示。

图5 只开通2.6 GHz基站时的SINR

表3 只开通2.6 GHz基站时的SINR

图6 开通2.6 GHz+4.9 GHz基站时的SINR

表4 开通2.6 GHz+4.9 GHz基站时的SINR

通过仿真前后的结果看出，开通双层网后信号强的区域干扰也增大，但整体干扰并无明显提升，在可控范围内。在只开通2.6 GHz基站时，SINR＞15 dB的比率为16%，即站点信号强的区域干扰小，在开通2.6 GHz+4.9 GHz基站时，SINR＞15 dB的比率为6.51%，即站点信号强的区域干扰大。在干扰可控情况下2.6 GHz+4.9 GHz双层网覆盖效果得到明显提升，覆盖盲区比例减少。

3.2 2.6 GHz+4.9 GHz双层网络利用载波聚合实现峰值速率与容量的双提升

为了提供更高的业务速率，2.6 GHz+4.9 GHz双层网络可使用载波聚合技术，充分利用中国移动双5G频谱优势，将2.6 GHz和4.9 GHz两个100 MHz带宽载波聚合成200 MHz带宽载波，从而大幅提升用户的上下行峰值速率体验。

2020年5 月沿海某地市移动公司携手国内主流设备厂家通过充分挖掘频谱效率，在高价值和高容量等特点区域分别验证2.6 GHz+4.9 GHz NR 200 MHz频段间载波聚合、2.6 GHz NR 160 MHz频段内载波聚合以及2.6 GHz LNR动态频谱共享等关键技术。该次测试中将2.6 GHz频段作为5G主覆盖层，4.9 GHz频段将作为热点容量层，对两个频段的频点采用不同优先级来实现在5G网络的差异性驻留，保证了用户在2.6 GHz+4.9 GHz双频网络中分层驻留。在测试过程中，针对高价值体验场景，用户终端可借助2.6 GHz+4.9 GHz NR 200 MHz载波聚合技术，实现5G单用户下行速率达到3 Gb/s。从而为高楼环境最复杂，话务量最高的CBD城区提供了更快的5G体验速率。测试现场和测试结果分别如图7和图8所示。

双载波能力是5G网络、用户终端以及芯片的整合载波聚合，需要网络支持，也需要终端、芯片以及天线等多方面整合。利用载波聚合技术提升网络下载速度和5G网络容量的同时，充分运用运营商的已有频段资源，让更多的用户在使用5G业务时能体验更高的速度传输。尤其在景区和会场这类大量用户使用网络的情况下，通过提升容量和速率大大提升网络感知。

图7 测试现场

图8 测试结果

4 结 论

中国移动通过2.6 GHz+4.9 GHz双频协同实现5G精品双层网络覆盖。利用两个频段的交叉覆盖和载波融合中更大的载波带宽为用户提供更快的数据下载服务，拉开与竞争对手之间的差距。同时，中国移动与广电签署了5G共建共享700 MHz无线网络协议，后期中国移动可用700 MHz作为5G网络的打底网，利用2.6 GHz+4.9 GHz实现热点区域的容量覆盖，提升中国移动5G网络的上下行容量和覆盖性能。