De prestatievergelijking tussen de 2.1GHz- en 3.5GHz-frequentiebanden in 5G-netwerken

Abstract

WDoor de voortdurende ontwikkeling van mobiele communicatienetwerken beschikken operators over hoge-, midden- en lagefrequentiebanden. Radiofrequentiespectrumbronnen zijn waardevolle strategische hulpbronnen, en het redelijk en efficiënt gebruiken van spectrumbronnen is de voornaamste zorg van exploitanten.

CMomenteel zijn de 2.1 GHz- en 3.5 GHz-frequentiebanden de reguliere frequentiebanden voor de implementatie van 5G-netwerken. Dit artikel vergelijkt de dekkingsprestaties van de 2.1 GHz- en 3.5 GHz-banden vanuit het perspectief van linkbudget en veldtesten, en biedt een gedetailleerde analyse van hun verschillen in dekkingsprestaties en servicecapaciteit. Ook worden de nadelen aangevoerd van de onafhankelijke inzet van de 3.5 GHz-frequentieband en de efficiëntieverbetering van de daaropvolgende netwerkimplementatie door hergebruik van de 2.1 GHz-frequentieband. Bovendien presenteert het overeenkomstige bouwstrategieën gebaseerd op de huidige situatie van het bestaande netwerk van Shandong Unicom, wat een belangrijke basis vormt voor de daaropvolgende aanleg van 5G-netwerken.

01 Overzicht

WMet de uitgifte van 5G-licenties is de commercialisering van het Chinese 5G-netwerk begonnen. Het ministerie van Industrie en Informatietechnologie heeft China Unicom toestemming gegeven om de 3.5 GHz-frequentieband te gebruiken voor 5G. De 3.5 GHz-frequentieband wordt wereldwijd het beste ondersteund door de industrie, maar de hoge frequentie ervan leidt tot een snellere signaalverzwakking. Voor de implementatie van 5G-netwerken in de 3.5 GHz-frequentieband zijn meer basisstations nodig, wat zal leiden tot aanzienlijk hogere investeringen in bijbehorende apparatuur en infrastructuur. Het bouwen van een kwalitatief hoogstaand en concurrerend 5G-netwerk tegen lage kosten is een belangrijke kwestie geworden voor China Unicom.

THet initiatief van China Unicom en China Telecom om gezamenlijk 5G-netwerken op te bouwen en te delen heeft kansen geboden voor de aanleg van 5G-netwerken. Momenteel heeft het 3G-netwerk van China Unicom een ​​bandbreedte van 15 MHz in de 2.1 GHz-frequentieband, en het 4G-netwerk heeft een bandbreedte van 10 MHz in de 2.1 GHz-frequentieband. Het 4G-netwerk van China Telecom heeft een bandbreedte van 20 MHz in de 2.1 GHz-frequentieband. Samen hebben China Unicom en China Telecom een ​​totale bandbreedte van 45 MHz in de 2.1 GHz-frequentieband, waarbij nog eens 10 MHz bandbreedte niet-toegewezen blijft. Indien goedgekeurd voor gebruik zullen China Unicom en China Telecom een ​​totale bandbreedte hebben van 55 MHz in de 2.1 GHz-frequentieband. De radiofrequentiespectrumbron is een waardevolle strategische hulpbron, en het redelijke en efficiënte gebruik van de 2.1 GHz- en 3.5 GHz-frequentiebanden in 5G-netwerken is de voornaamste zorg voor operators. Dit artikel combineert linkbudget- en veldtesten om de dekkingsprestaties en servicecapaciteit van de 2.1 GHz- en 3.5 GHz-frequentiebanden te vergelijken en analyseren, waarbij de nadelen worden aangetoond van onafhankelijke inzet van de 3.5 GHz-frequentieband en de efficiëntieverbetering van daaropvolgende netwerkimplementatie door hergebruik de 2.1 GHz-frequentieband. Het stelt ook overeenkomstige bouwstrategieën voor op basis van de huidige situatie van het bestaande netwerk van Shandong Unicom, wat een belangrijke basis vormt voor de daaropvolgende aanleg van 5G-netwerken.

02 Theoretische analyse van dekkingsmogelijkheden van frequentiebanden van 2.1 GHz en 3.5 GHz

AVolgens het 3GPP-protocol komt de B42-band overeen met de 3.5 GHz-frequentieband, de B1-band komt overeen met de 2.1 GHz-frequentieband, de B3-band komt overeen met de 1.8 GHz-frequentieband en de B41-band komt overeen met de 2.6 GHz-frequentieband . De golflengte van de 3.5 GHz-frequentieband is korter dan die van de 2.1 GHz-frequentieband, wat resulteert in slechtere natuurlijke penetratie-, diffractie- en verstrooiingsmogelijkheden vergeleken met de 2.1 GHz-frequentieband, wat leidt tot onvoldoende uplink-dekking aan de terminalzijde.

UAls we de B3-band (1.8 GHz-frequentieband) in het bestaande netwerk als referentiepunt zouden gebruiken, werden de theoretische linkbudgetwaarden voor de 1.8 GHz-, 3.5 GHz-, 2.1 GHz- en 2.6 GHz-frequentiebanden berekend. Uit een vergelijking van de budgetresultaten voor de uplinklink blijkt dat het uplinkvermogen van de 3.5 GHz-frequentieband 7.7 dB slechter is dan dat van de 2.1 GHz-frequentieband (4T4R), en 4.2 dB slechter dan dat van de 2.6 GHz-frequentieband.

Tabel 1 toont de budgetresultaten voor de uplinklink

BUit bovenstaande analyse blijkt dat de 3.5 GHz-frequentieband een slechtere uplink-dekking heeft vergeleken met de onafhankelijke inzet van 5G-netwerken in de 2.1 GHz-frequentieband.

03 Veldtesten van uplink-dekkingsmogelijkheden in de frequentiebanden van 2.1 GHz en 3.5 GHz

THet GuDe Square-basisstation in de ontwikkelingszone van Weifang City werd geselecteerd om te testen. Omdat er momenteel geen NR-terminals zijn die de 2.1 GHz-frequentieband ondersteunen, werd een veldtest uitgevoerd door 2.1 GHz 4T4R LTE-apparatuur en 3.5 GHz 64TR NR-apparatuur in hetzelfde station in te zetten om de uplink-dekkingsmogelijkheden van de 3.5 GHz- en 2.1 GHz-frequentie te vergelijken. banden.

3.1 Testparameterinstellingen

a) Inzet van 2.1 GHz 4T4R LTE-apparatuur en 3.5 GHz 64TR NR-apparatuur in hetzelfde station, met dezelfde hoogte, azimut, neerwaartse kantelhoek en andere parameters. Tijdens de test werden omliggende basisstations tijdelijk uitgeschakeld en werd het zendvermogen aangepast om het dekkingsbereik van de hoofdmeetcel uit te breiden tot ruim 500 meter.

Tabel 2 toont de fysieke parameters van het geteste basisstation

b) De configuratie van het 3.5 GHz-basisstation is als volgt: vermogen geconfigureerd op 200 W, SSB-RS-parameter ingesteld op 17.8 dBm, NR downlink center carrier frequency op 3,550 MHz, met een bandbreedte van 100 MHz en een downlink-uplink-slotverhouding van 7:3. De SA-terminalantenneconfiguratie vereist 2T4R, met een maximaal zendvermogen van 26 dBm. De configuratie van het 2.1 GHz-basisstation is als volgt: vermogen geconfigureerd op 4x40 W, CRS RS-parameter ingesteld op 21.2 dBm, de SA-terminalantenneconfiguratie vereist 1T4R, met een maximaal zendvermogen van 23 dBm.

3.2 Testbeschrijving

TDe dekking van de frequentiebanden 2.1 GHz en 3.5 GHz werd getest. Voor testen werd een sector met dezelfde hoofdlobrichting, hoogte, azimut, neerwaartse kantelhoek (inclusief elektronische neerwaartse kanteling) en spectrale vermogensdichtheid in de frequentiebanden van 2.1 GHz en 3.5 GHz geselecteerd. De volgende figuren tonen het schematische diagram van de relevante CQT- en DT-testroutes:

Schematisch diagram voor testroute in figuur 1

Voor de rijtest voor een continu buitendekendekkingsgebied (DT-test) zijn de eisen als volgt:

a) Plaats twee terminals naast elkaar op het bureaublad of de stoelen van de auto, elk vergrendeld op respectievelijk 2 en 3.5 GHz, initieer FTP-uplinkdiensten met volledige buffer en onderhoud deze.

b) De netwerkbeheerkant moet tijdens de testperiode realtime informatie registreren, zoals de uplink-ruisvloer van de hoofdtestcel.

c) Het testvoertuig beschikt over testterminals en testinstrumenten om langzaam langs de vooraf bepaalde route te rijden (niet sneller dan 5 km/u), waarbij wegen binnen de hoofdtestcel worden doorkruist, en de testduur mag niet minder dan 1 uur bedragen.

d) Als de verbinding met de service wordt verbroken, noteert u de gegevens over de verbinding, start u de dataservices in de buurt opnieuw en gaat u verder met de schijftest.

e) De drive-testsoftware moet gedurende het gehele testproces LOG-gegevens in realtime registreren volgens de vereisten.

Wanneer u CQT-tests met diepe dekking uitvoert, selecteert u niet minder dan 7 gebouwen in de nabije tot verre richting vanaf de normale richting van de hoofdlob van de 3.5G- en 2.1G-cellen als CQT-testgebouwen, totdat de gebouwen zich op 500 meter afstand van de basis bevinden station of is niet toegankelijk, zoals weergegeven in Figuur 2.

selectie van CQT-testpunten in figuur 2

a) Voor elk te testen gebouw worden hoge, middelhoge en lage verdiepingen geselecteerd om te testen, waarbij de voorkeur uitgaat naar testen op de 1e, 3e en 5e verdieping.

b) Plaats 2 terminals naast elkaar, vergrendel ze respectievelijk op 3.5 GHz en 2.1 GHz, initieer FTP-uplinkdiensten met volledige buffer op elk testpunt in de gebouwen, doorkruis de binnenpaden en onderhoud de service gedurende minimaal 1 minuut. Indien volledige toegang binnen het testgebouw niet mogelijk is, dienen gedetailleerde testverschijnselen te worden vastgelegd.

c) Houd de antennehoogte en neerwaartse kantelhoek gelijk, draai de twee belangrijkste testcellen 30 graden met de klok mee (pas indien nodig de aangrenzende cellen aan) en herhaal stap (b) op de oorspronkelijke testpositie langs dezelfde testroute.

3.3 Dekkingscapaciteit CQT-test

De vergelijkende resultaten van de CQT-test met uplinkdekking voor afzonderlijke cellen bij 2.1 G en 3.5 G worden weergegeven in Figuur 3.

De CQT-testresultaten in figuur 3

AVolgens de testresultaten in figuur 3 is het duidelijk dat onder de voorwaarde van celranddekking (LTE RSRP<-105 dBm) de geschatte dekkingswaarschijnlijkheid voor de 2.1G-band 94% is, terwijl deze voor de 3.5G-band bedraagt ​​31%. In het geval van testen met diepe dekking is de RSRP-waarde voor de 3.5G-band 6-7 dB lager dan de 2.1G-band, wat aangeeft dat de prestaties van de 3.5G-band in termen van diepe dekking inferieur zijn aan de 2.1G-band.

3.4 Dekkingscapaciteit DT-test

IBij de analyse van de DT-testgegevens worden LTE 2.1G mobiele telefoons en NR 3.5G mobiele telefoons op dezelfde locatie geplaatst en worden tegelijkertijd algemene dekkingstests binnen de cel uitgevoerd. Voor vergelijkende analyses worden de LTE- en NR-tarieven op dezelfde locatie genormaliseerd volgens LTE RSRP.

Fof het daadwerkelijk testen van de wegdekking van de 2.1G- en 3.5G-frequentiebanden in het bestaande netwerk, sectoren met dezelfde normale richting van de hoofdlob, montagehoogte, azimut, neerwaartse kantelhoek (inclusief elektrische neerwaartse kanteling) en spectrale vermogensdichtheid worden voor beide geselecteerd de 2.1G- en 3.5G-frequentiebanden. De resultaten van het DT-testtraject worden weergegeven in Figuur 4.

Figuur 4: Dekkingssituatiekaart voor 4DT-testen

BAfgaande op de vergelijkende analyse van de RSRP-testgegevens op de weg, is de gemiddelde signaalsterkte voor het testen van de 2.1G-frequentieband -97 dBm, terwijl dit voor het testen van de 3.5G-frequentieband -105 dBm is. Bovendien is er een ernstig probleem in gebieden waar netwerkstoringen optreden tijdens het testen van de 3.5G-frequentieband.

ANaarmate de dekkingsafstand groter wordt, is in scenario's zonder zichtlijn de signaalverzwakking voor 3.5G groter dan die voor 2.1G. Bovendien blijft het verschil in signaalsterkte tussen de twee banden toenemen naarmate de dekkingsafstand groter wordt. De data-analyse is weergegeven in Figuur 5.

De vergelijkende analyse van de signaalsterkte en dekkingsafstand voor 5DT-tests wordt weergegeven in Figuur 5

AVolgens de analyse van de gegevens in Figuur 5 kan worden waargenomen dat wanneer de dekkingsafstand relatief dichtbij is, de signaalontvangststerkte van 3.5G in zichtlijnscenario's ongeveer 2.1 dB verschilt van 7G. Bij grotere dekkingsafstanden, in scenario's zonder zichtlijn, bedraagt ​​het verschil in signaalsterkte tussen de twee echter ongeveer 14 dB.

FBovendien wordt een analyse van de dekkingssituatie voor 3.5G en 2.1G aan de celrand weergegeven in Figuur 6.

Figuur 6: Analyse van randdekking voor 6DT-testen in kleine cellen

TUit de analyse van Figuur 6 blijkt dat bij een snelheid van 1 Mbit/s aan de celrand het ontvangen signaal voor 2.1G -115 dBm is, terwijl dit voor 3.5G -106 dBm is. Het dekkingsverschil tussen LTE 2.1G en NR 3.5G in de daadwerkelijke netwerkomgeving bedraagt ​​dus 9 dB.

A Uit een vergelijkende analyse van de uplinksnelheden blijkt dat wanneer de signaalsterkte -98 dBm is, de uplinksnelheid voor 3.5G NR aanzienlijk hoger is dan die van de 2.1G-frequentieband.

Vergelijkingsanalyse van upstream-snelheid voor 7DT-testen in kleine cellen en 4T4R 2.1G NR spraakondersteuning

04 Analyse van spraakondersteuningsmogelijkheden voor 4T4R 2.1G NR

ANu het principe van co-building en sharing tussen China Unicom en China Telecom is gevestigd, evolueren spraakdragende oplossingen geleidelijk naar VoNR. Tijdens de NSA-netwerkfase kan spraak via VoLTE flexibel worden toegewezen aan de LTE-netwerken van China Unicom of China Telecom. Tijdens de SA-netwerkfase kan het in eerste instantie via EPS terugvallen op het LTE-netwerk en vervolgens soepel de VoNR-functie activeren in de 2.1G-frequentieband.

BDoor de stemoverdracht van VoLTE- en WCDMA-netwerken te vergelijken en MOS-waarden en RSRP-gegevens te analyseren, kan worden waargenomen dat de stemkwaliteit van VoNR in de 2.1G-frequentieband sterker is dan die van het WCDMA-netwerk.

05   Aanbevelingen voor de toepassing van 2.1G en 3.5G

BUit de voorgaande analyse blijkt dat het duidelijk is dat de 2.1G-frequentieband de capaciteit en dekking van de 3.5G-frequentieband effectief kan vergroten. De bandbreedte van de 2.1G-frequentieband is echter niet zo overvloedig als die van de 3.5G-frequentieband, en de keten van de 3.5G NR-apparaatindustrie is relatief volwassen. Na een uitgebreide analyse kunnen de volgende conclusies en aanbevelingen worden getrokken voor de toepassing van de 2.1G- en 3.5G-frequentiebanden:

a) Vanwege de onvolwassenheid van de keten van 2.1G NR-apparaten, wordt aanbevolen om het 3.5G-netwerk te gebruiken als basis voor de initiële constructie van het 5G-netwerk om een ​​continue dekking te bereiken. Vervolgens moeten er inspanningen worden gedaan om de vermindering en eliminatie van 2G- en 3G-netwerken te versnellen en de 2.1G-frequentieband tijdig opnieuw te cultiveren om een ​​gedifferentieerd 5G-netwerk te creëren met gecoördineerde hoge en lage frequenties.

b) Het hybride netwerken van de 2.1G- en 3.5G-frequentiebanden is een belangrijke aanpak voor het bouwen van hoogwaardige 5G-netwerken. De 2.1G-frequentieband kan aanvullende uplink-capaciteit en uitgebreide diepe dekking bieden. Door flexibel te netwerken op basis van de bouwbehoeften, kan de gebruikersperceptie worden verbeterd en kan de merkinvloed van China Unicom worden vergroot.

c) De mixed-mode netwerken van 3G/4G/5G kunnen gebruik maken van software-upgrades van bestaande netwerkapparatuur om 5G-diensten mogelijk te maken, waardoor de kosten voor de aanleg van het 5G-netwerk worden verlaagd en het gebruik van de mogelijkheden van bestaande netwerkapparatuur wordt gemaximaliseerd. Het biedt ook een voorwaarde voor latere aanpassingen van de netwerkstructuur.

06   Conclusie

Tzijn artikel heeft een vergelijkende analyse uitgevoerd van de dekkingsprestaties van de 2.1G- en 3.5G-frequentiebanden vanuit het perspectief van linkbudget en testen op locatie. Er werd vastgesteld dat de signaalverzwakking in de 3.5G-frequentieband groter is, en in termen van diepe dekking zijn de prestaties van de 3.5G-frequentieband inferieur aan die van de 2.1G-frequentieband. Bij dezelfde edge-rate is de uplink-dekking van de 3.5G-frequentieband 9 dB slechter dan die van de 2.1G-frequentieband. Door theoretische analyse en tests ter plaatse werd ontdekt dat de 2.1G-frequentieband de capaciteit en het dekkingsbereik van de 3.5G-frequentieband effectief kan verbeteren. Het hybride netwerken van de 2.1G- en 3.5G-frequentiebanden voor 5G-netwerken kan de uplink-dekkingscapaciteit verbeteren, waardoor wordt voldaan aan de uplink-capaciteit en latentie-eisen van 5G-industrietoepassingen. Het opnieuw cultiveren van de bestaande 2.1G-frequentieband en apparatuur ter ondersteuning van 5G kan de aanleg van 5G-netwerken bespoedigen, de input van bouwmiddelen verminderen en de bouwmoeilijkheden verminderen, waardoor het kan dienen als een belangrijk middel om de efficiëntie van de aanleg van 5G-netwerken te verbeteren.

Dit artikel is een herdruk van "5G New Technology." Wij ondersteunen de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herdruk de originele bron en auteur. Als er sprake is van inbreuk, neem dan contact met ons op voor verwijdering.