2.1G网络中3.5GHz与5GHz频段性能对比

抽象

W随着移动通信网络的不断发展，运营商拥有高、中、低频段资源，无线电频谱资源是宝贵的战略资源，如何合理、高效地利用频谱资源是运营商首要关注的问题。

C目前2.1GHz和3.5GHz频段是部署5G网络的主流频段，本文从链路预算、外场测试等角度对比2.1GHz和3.5GHz频段的覆盖性能，详细分析二者在覆盖性能、业务容量等方面的差异，并探讨3.5GHz频段独立部署的弊端以及复用2.1GHz频段对后续网络部署效率的提升，并结合山东联通现网现状提出相应的建设策略，为后续5G网络建设提供重要依据。

01 概述

W随着5G牌照的发放，我国5G网络商用进程拉开帷幕，工信部授权中国联通使用3.5GHz频段建设5G网络。3.5GHz频段是全球业界支持度最高的频段，但频率高导致信号衰减较快，在5GHz频段部署3.5G网络需要新增基站数量，相应设备和基础设施的投资将大幅增加。如何以低成本建设一张高质量、有竞争力的5G网络成为中国联通面临的重要课题。

T中国联通、中国电信共建共享5G网络的举措为5G网络建设带来了机遇。目前，中国联通3G网络在15GHz频段拥有2.1MHz带宽，中国联通4G网络在10GHz频段拥有2.1MHz带宽，中国电信4G网络在20GHz频段拥有2.1MHz带宽，中国联通和中国电信在45GHz频段共拥有2.1MHz带宽，另有10MHz带宽未分配。如果获批使用，中国联通和中国电信在55GHz频段共拥有2.1MHz带宽。无线电频谱资源是宝贵的战略资源，如何在2.1G网络中合理高效利用3.5GHz和5GHz频段是运营商关注的首要问题。本文结合链路预算和外场测试，对2.1GHz与3.5GHz频段的覆盖性能及业务容量进行对比分析，指出3.5GHz频段独立部署的弊端以及复用2.1GHz频段对后续网络部署效率的提升，并结合山东联通现网现状提出相应的建设策略，为后续5G网络建设提供重要依据。

02 2.1GHz、3.5GHz频段覆盖能力理论分析

A按照3GPP协议，B42频段对应3.5GHz频段，B1频段对应2.1GHz频段，B3频段对应1.8GHz频段，B41频段对应2.6GHz频段。3.5GHz频段的波长较2.1GHz频段短，导致其天然穿透、绕射、散射能力较2.1GHz频段差，从而导致终端侧上行覆盖不足。

U以现网B3频段（1.8GHz频段）为基准，计算了1.8GHz、3.5GHz、2.1GHz、2.6GHz频段的理论链路预算值，对比上行链路预算结果可知，3.5GHz频段的上行能力比7.7GHz频段（2.1T4R）差4dB，比4.2GHz频段差2.6dB。

表1显示了上行链路预算结果

B从以上分析可以看出，3.5GHz频段相对于5GHz频段独立部署2.1G网络，上行覆盖效果较差。

03 2.1GHz、3.5GHz频段上行覆盖能力现场测试

T测试选取潍坊市开发区古德广场基站，由于目前尚无支持2.1GHz频段的NR终端，因此通过同站部署2.1GHz 4T4R LTE设备和3.5GHz 64TR NR设备进行外场测试，对比3.5GHz与2.1GHz频段的上行覆盖能力。

3.1 测试参数设置

a) 同站部署2.1GHz 4T4R LTE设备和3.5GHz 64TR NR设备，高度、方位角、下倾角等参数一致。测试期间临时关闭周边基站，调整发射功率，使主测量小区覆盖范围扩大到500米以上。

表2为测试基站的物理参数

b) 3.5GHz基站配置为：功率配置为200W，SSB-RS参数设置为17.8dBm，NR下行中心载频为3,550MHz，带宽为100MHz，下行与上行时隙比为7:3。SA终端天线配置要求2T4R，最大发射功率为26dBm。2.1GHz基站配置为：功率配置为4x40W，CRS RS参数设置为21.2dBm，SA终端天线配置要求1T4R，最大发射功率为23dBm。

3.2 测试描述

T测试2.1GHz和3.5GHz频段覆盖情况，选择2.1GHz和3.5GHz频段主瓣方向、高度、方位角、下倾角（含电子下倾）、功率谱密度相同的扇区进行测试，相关CQT和DT测试路线示意图如下：

图1测试路线示意图

对于连续室外毯状覆盖区域路测（DT测试），要求如下：

a) 将2个终端并排放置在汽车桌面或座椅上，分别锁定在3.5和2.1GHz，发起全缓冲FTP上行服务并维持。

b) 网管方应在测试期间记录主测试小区上行本底噪声等实时信息。

c) 测试车辆携带测试终端及路测工具沿预定路线缓慢行驶（速度不超过5公里/小时），在主测试区域内穿越道路，测试时长不少于1小时。

d) 若业务断线，则记录断线信息，就近重新发起数据业务，继续路测。

e) 路测软件应在整个测试过程中按要求实时记录LOG数据。

进行深度覆盖CQT测试时，在7G和3.5G小区主瓣法线方向由近至远方向上选取不少于2.1栋建筑作为CQT测试建筑，直到建筑距离基站500米以外或者无法接入，如图2所示。

图2中CQT测试点的选择

a) 每栋待测试建筑均选择高、中、低楼层进行测试，并优先在1楼、3楼和5楼进行测试。

b) 将2台终端并排摆放，分别锁定3.5GHz和2.1GHz，在楼宇内各测试点发起全缓冲FTP上行业务，穿越室内路径，维持业务至少1分钟，若测试楼宇内无法完成接入，应记录详细测试现象。

c) 保持相同的天线高度和下倾角，将两个主测试小区顺时针旋转30度（根据需要调整相邻小区），并沿着相同的测试路线在原测试位置重复步骤（b）。

3.3 覆盖能力CQT测试

2.1G与3.5G单小区上行覆盖CQT测试对比结果如图3所示。

图3中的CQT测试结果

A从图3的测试结果可以看出，在小区边缘覆盖（LTE RSRP<-105dBm）条件下，2.1G频段的近似覆盖概率为94%，3.5G频段的近似覆盖概率为31%。在深度覆盖测试中，3.5G频段的RSRP值比6G频段低7-2.1dB，说明3.5G频段在深度覆盖方面的表现不如2.1G频段。

3.4 覆盖能力DT测试

I在路测测试数据分析中，将LTE 2.1G手机与NR 3.5G手机放置于同一位置，同时进行小区内毛毯覆盖测试。为了便于对比分析，将同一位置的LTE与NR速率按照LTE RSRP进行归一化。

F或者现网2.1G和3.5G频段实际道路覆盖测试，2.1G和3.5G频段均选择主瓣法向、挂载高度、方位角、下倾角（含电下倾）、功率谱密度相同的扇区，DT测试轨迹结果如图4所示。

图4：4DT测试覆盖情况图

B根据路测数据RSRP对比分析，2.1G频段测试平均信号强度为-97dBm，3.5G频段测试平均信号强度为-105dBm，且3.5G频段测试存在严重的断网区域问题。

A随着覆盖距离的增加，在非视距场景下，3.5G的信号衰减要大于2.1G，并且随着覆盖距离的扩大，两个频段的信号强度差距还在不断拉大，数据分析如图5所示。

5DT测试信号强度与覆盖距离对比分析如图5所示

A根据图5的数据分析可以观察到，在覆盖距离比较近的情况下，视距场景下3.5G与2.1G的信号接收强度相差约7dB，而在覆盖距离更远的非视距场景下，两者的信号强度相差约14dB。

F此外，图3.5描述了小区边缘2.1G和6G的覆盖情况分析。

图 6：小型基站 6DT 测试的边缘覆盖分析

T分析图6可知，在小区边缘1Mbit/s速率下，2.1G接收信号为-115dBm，3.5G接收信号为-106dBm，因此实际网络环境下LTE 2.1G与NR 3.5G覆盖差异为9dB。

A 上行速率对比分析可知，在信号强度为-98dBm时，3.5G NR的上行速率明显高于2.1G频段。

小基站7DT测试上行速率与4T4R 2.1G NR语音支持能力对比分析

04 4T4R 2.1G NR语音支持能力分析

A随着联通和电信共建共享原则的确立，语音承载方案也逐步向VoNR演进，在NSA组网阶段，语音可以通过VoLTE灵活分配到联通或电信的LTE网络上；在SA组网阶段，可以先通过EPS回落到LTE网络，后续再在2.1G频段平滑开通VoNR功能。

B通过对比VoLTE与WCDMA网络的语音承载，分析MOS值和RSRP数据，可以观察到2.1G频段下VoNR的语音质量强于WCDMA网络。

05   2.1G和3.5G应用建议

B通过前面的分析，不难看出2.1G频段可以有效增强3.5G频段的容量和覆盖，但2.1G频段的带宽不如3.5G频段那么丰富，且3.5G NR设备产业链相对成熟。综合分析，对于2.1G和3.5G频段的应用可以得出以下结论和建议：

a) 由于2.1G NR设备产业链尚不成熟，建议以3.5G网络作为5G网络初期建设的基础，实现连续覆盖，后续加快2G、3G网络的缩减淘汰，并适时重耕2.1G频段，打造高低频协调、差异化的5G网络。

b) 2.1G与3.5G频段混合组网是建设5G精品网络的重要途径，2.1G频段可提供补充上行容量、延伸深度覆盖，根据建设需求灵活组网，可提升用户感知，提升中国联通品牌影响力。

c) 3G/4G/5G混合制式组网，可以利用现网设备软件升级实现5G业务，从而降低5G网络建设成本，最大限度利用现网设备能力，也为后续网络结构调整提供前提条件。

06   结语

T本文从链路预算、现场测试等角度对2.1G与3.5G频段的覆盖性能进行了对比分析，发现3.5G频段信号衰减较大，在深度覆盖方面，3.5G频段表现不如2.1G频段。相同边缘速率下，3.5G频段上行覆盖比9G频段差2.1dB。通过理论分析和现场测试发现，2.1G频段可以有效增强3.5G频段的容量和覆盖范围。2.1G网络采用3.5G与5G频段混合组网，可以增强上行覆盖能力，从而满足5G行业应用对上行容量和时延的要求。将现有的2.1G频段和设备重新开发用于支持5G，可以加快5G网络建设速度，减少建设资源投入，降低建设难度，是提高5G网络建设效率的重要手段。

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