2.1G網路3.5GHz與5GHz頻段效能對比

抽象

W隨著行動通訊網路的不斷發展，營運商擁有高、中、低頻段資源。無線頻譜資源是寶貴的策略資源，如何合理、有效率地利用頻譜資源是營運商首要關心的問題。

C目前，2.1GHz和3.5GHz頻段是部署5G網路的主流頻段。本文從鏈路預算和外場測試的角度對2.1GHz和3.5GHz頻段的覆蓋性能進行了對比，詳細分析了3.5GHz和2.1GHz頻段在覆蓋性能和業務容量方面的差異。並論證了5GHz頻段獨立部署的弊端以及復用XNUMXGHz頻段對後續網路部署效率的提升。並結合山東聯通現網現況提出相應的建設策略，為後續XNUMXG網路建設提供重要依據。

01 概述

W隨著5G牌照的發放，中國5G網路的商用已經開始。工信部授權中國聯通使用3.5GHz頻段進行5G建設。 3.5GHz頻段擁有全球最好的產業支持，但其頻率較高導致訊號衰減較快。在5GHz頻段部署3.5G網路將需要增加更多基地台，導致相應設備和基礎設施的投資大幅增加。低成本建造高品質、有競爭力的5G網路已成為中國聯通面臨的重要議題。

T中國聯通和中國電信共建共享5G網路的倡議，為5G網路建置帶來了機會。目前，中國聯通3G網路在15GHz頻段擁有2.1MHz頻寬，4G網路在10GHz頻段擁有2.1MHz頻寬。中國電信的4G網路在20GHz頻段擁有2.1MHz頻寬。中國聯通和中國電信在 45 GHz 頻段的總頻寬為 2.1 MHz，另有 10 MHz 頻寬未分配。若核准使用，中國聯通和中國電信在55GHz頻段的總頻寬將達到2.1MHz。射頻頻譜資源是寶貴的策略資源，2.1G網路中3.5GHz和5GHz頻段的合理高效利用是營運商首要關注的問題。本文結合鏈路預算和外場測試，對2.1GHz和3.5GHz頻段的覆蓋性能和業務能力進行對比分析，論證3.5GHz頻段獨立部署的弊端以及復用對後續網絡部署的效率提升2.1 GHz 頻段。並根據山東聯通現網現況提出相應的建設策略，為後續5G網路建設提供重要依據。

02 2.1GHz和3.5GHz頻段覆蓋能力理論分析

A依3GPP協議，B42頻段對應3.5GHz頻段，B1頻段對應2.1GHz頻段，B3頻段對應1.8GHz頻段，B41頻段對應2.6GHz頻段。 3.5GHz頻段的波長比2.1GHz頻段短，自然穿透、繞射、散射能力比2.1GHz頻段差，導致終端側上行覆蓋不足。

U以現網B3頻段（1.8GHz頻段）為參考點，計算了1.8GHz、3.5GHz、2.1GHz、2.6GHz頻段的理論連結預算值。上行鏈路預算結果比較顯示，3.5GHz頻段的上行能力比7.7GHz頻段（2.1T4R）差4dB，比4.2GHz頻段差2.6dB。

表1 上行鏈路預算結果

B綜合以上分析可以看出，3.5GHz頻段相較於5GHz頻段獨立部署2.1G網絡，上行覆蓋效果較差。

03 2.1GHz、3.5GHz頻段上行覆蓋能力外野測試

T選定濰坊市開發區古德廣場基地台進行測試。由於目前尚無支援2.1GHz頻段的NR終端，因此透過在同站部署2.1GHz 4T4R LTE設備和3.5GHz 64TR NR設備進行外場測試，比較3.5GHz和2.1GHz頻段的上行覆蓋能力樂隊。

3.1 測試參數設定

a) 同站部署2.1GHz 4T4R LTE設備及3.5GHz 64TR NR設備，高度、方位角、下傾角等參數相同。測試過程中，週邊基地台暫時關閉，並調整發射功率，將主測小區的覆蓋範圍擴大到500公尺以上。

表2 被測基地台物理參數

b) 3.5GHz基地台配置為：功率配置200W，SSB-RS參數設定為17.8dBm，NR下行中心載頻3,550MHz，頻寬100MHz，上下行時隙比7:3。 SA終端天線配置需求2T4R，最大發射功率26dBm。 2.1GHz基地台配置為：功率配置為4x40W，CRS RS參數設定為21.2dBm，SA終端天線配置需求1T4R，最大發射功率23dBm。

3.2 測試說明

T測試了2.1GHz和3.5GHz頻段的覆蓋範圍。選擇2.1GHz和3.5GHz頻段內主瓣方向、高度、方位角、下傾角（包括電子下傾角）和功率譜密度相同的扇區進行測試。下圖是相關CQT和DT測試路線的示意圖：

圖1 測試路線示意圖

對於連續室外毯覆蓋區域路測（DT測試），要求如下：

a) 將2個終端並排放置在汽車桌面或座椅上，每個終端分別鎖定在3.5和2.1GHz，啟動並維護全緩衝FTP上行服務。

b) 網管側應記錄測試期間主測試小區上行底噪等即時資訊。

c) 測試車輛攜帶測試終端和駕駛測試工具沿著預定路線（不超過5公里/小時）緩慢行駛，穿越主測試小區內的道路，測試時間不應少於1小時。

d) 若業務斷線，記錄斷線訊息，就近重新啟動資料業務，繼續路測。

e) 路測軟體應在整個測試過程中根據要求即時記錄LOG資料。

進行深度覆蓋CQT測試時，從7G和3.5G小區主瓣法線方向由近到遠方向選取不少於2.1座建築物作為CQT測試建築物，直至建築物距離基地台500米站或無法訪問，如圖2所示。

圖2中CQT測試點的選擇

a) 每棟待測建築選擇高、中、低層進行測試，優先測試1、3、5層。

b) 將2台終端並排放置，分別鎖定在3.5GHz和2.1GHz，在建築物內各測試點發起全緩衝FTP上行業務，遍歷室內路徑，並維持至少1分鐘。如果無法在測試大樓內完成訪問，則應記錄詳細的測試現象。

c) 保持相同的天線高度和下傾角，將兩個主測試小區順時針旋轉30度（根據需要調整相鄰小區），沿著相同測試路線在原測試位置重複步驟（b）。

3.3 覆蓋能力CQT測試

2.1G和3.5G單小區上行覆蓋CQT測試比較結果如圖3所示。

圖 3 中的 CQT 測試結果

A根據圖3的測試結果可以看出，在小區邊緣覆蓋條件下（LTE RSRP<-105 dBm），2.1G頻段的近似覆蓋機率為94%，而3.5G頻段的覆蓋機率為31%。 。在深度覆蓋測試情況下，3.5G頻段的RSRP值比6G頻段低7-2.1dB，說明3.5G頻段在深度覆蓋方面的性能遜色於2.1G頻段。

3.4 覆蓋能力DT測試

I在DT測試數據分析中，LTE 2.1G手機和NR 3.5G手機位於同一位置，同時在小區內進行全面覆蓋測試。為了比較分析，根據LTE RSRP對同一位置的LTE和NR速率進行歸一化。

F或現網2.1G和3.5G頻段實際道路覆蓋測試，選擇主瓣法線方向、安裝高度、方位角、下傾角（包括電下傾）、功率譜密度相同的扇區2.1G和3.5G頻段。 DT測試軌跡結果如圖4所示。

圖4：4DT測試覆蓋狀況圖

B根據路測資料RSRP比較分析，2.1G頻段測試的平均訊號強度為-97dBm，3.5G頻段測試的平均訊號強度為-105dBm。此外，3.5G頻段測試過程中，還存在嚴重的區域網路中斷問題。

A隨著覆蓋距離的增加，在非視距場景下，3.5G的訊號衰減比2.1G更大。此外，隨著覆蓋距離的擴大，兩個頻段之間的訊號強度差異不斷增加。數據分析如圖 5 所示。

5DT測試的訊號強度與覆蓋距離比較分析如圖5所示

A根據圖5數據分析可以看出，當覆蓋距離較近時，3.5G在視距場景下的訊號接收強度與2.1G相差約7dB。但在覆蓋距離較遠、非視距場景下，兩者的訊號強度相差約14dB。

F另外，對小區邊緣3.5G和2.1G的覆蓋進行分析如圖6所示。

圖 6：小基地台 6DT 測試的邊緣覆蓋分析

T對圖6的分析表明，在小區邊緣1Mbit/s的速度下，2.1G的接收訊號為-115dBm，而3.5G的接收訊號為-106dBm。因此，在實際網路環境下LTE 2.1G與NR 3.5G的覆蓋差異為9dB。

A 上行速率對比分析表明，當訊號強度為-98dBm時，3.5G NR的上行速率明顯高於2.1G頻段。

Small Cell 7DT測試上行速率與4T4R 2.1G NR語音支援能力比較分析

04 4T4R 2.1G NR語音支援能力分析

A隨著中國聯通和中國電信共建共享的原則確立，語音承載解決方案正逐步向VoNR演進。在NSA組網階段，語音可以透過VoLTE靈活分配到中國聯通或中國電信的LTE網路。 SA組網階段，可以先經由EPS回落到LTE網絡，後續平滑啟動2.1G頻段的VoNR功能。

B比較VoLTE和WCDMA網路的語音承載，分析MOS值和RSRP資料可以看出，2.1G頻段VoNR的語音品質強於WCDMA網路。

05   2.1G和3.5G應用建議

B綜合前面的分析可以看出，2.1G頻段可以有效提升3.5G頻段的容量和覆蓋範圍。但2.1G頻段的頻寬不如3.5G頻段豐富，且3.5G NR元件產業鏈相對成熟。綜合分析，對於2.1G和3.5G頻段的應用可以得出以下結論和建議：

a) 由於2.1G NR設備產業鏈尚不成熟，建議以3.5G網絡為基礎，初步建置5G網絡，實現連續覆蓋。隨後，要加速2G、3G網路的削減和淘汰，及時重新培育2.1G頻段，打造高低頻協調的差異化5G網路。

b) 2.1G和3.5G頻段混合組網是建置高品質5G網路的重要途徑。 2.1G頻段可提供補充上行容量和擴充深度覆蓋。根據建設需要靈活組網，可以提高用戶感知，並增強中國聯通的品牌影響力。

c) 3G/4G/5G混合模式網路可以利用現有網路設備的軟體升級來使能5G業務，進而降低5G網路的建置成本，最大限度地利用現有網路設備能力。也為後續網路結構調整提供了前提。

06   結語

T文章從鏈路預算和現場測試的角度對2.1G和3.5G頻段的覆蓋性能進行了比較分析。發現3.5G頻段的訊號衰減較大，而在深度覆蓋方面，3.5G頻段的表現要遜色於2.1G頻段。相同邊緣速率下，3.5G頻段的上行覆蓋比9G頻段差2.1dB。透過理論分析和現場測試發現，2.1G頻段可以有效增強3.5G頻段的容量和覆蓋範圍。 2.1G網路3.5G和5G頻段混合組網，可增強上行覆蓋能力，進而滿足5G產業應用的上行容量和時延需求。重新培育現有2.1G頻段及設備支援5G，可加速5G網路建設，減少建設資源投入，降低建設難度，是提升5G網路建設效率的重要手段。

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