DSS在2.1 GHz LTE &NR 的应用与实践

［梁景舒 李土光 马宏波 谢绿禹］

1 引言

随着无线网络演进到5G 时代，无线频谱这一核心资源越发紧张，在中低频几乎分配殆尽情况下，目前国内运营商获得的5G 运营频段大部分为高频（电信3.5G、联通3.6G、移动4.9G），相较中低频覆盖距离要短，同样覆盖的建站数量和成本要高得多。另一方面5G 已经正式商用，4G 向5G 过渡和演进是大势所趋，4G 频谱资源会逐渐地空闲出来，不加以利用造成频谱资源浪费。3GPP在R15版本就提出了5G 中利用动态频谱共享的技术，可以让4G LTE 和5G NR 共享相同的频谱。DSS在900 MHz GSM<E 以及2.6 GHz LTE &NR 均有有较好频谱利用率提升，本文创新性选择2.1 GHz 频段在城中村、工业园区等场景下不同5G NR 的配置case 中，分析探讨在2.1 GHz频段中DSS LTE&NR、LTE only、NR only网络（后文用DSS、LTE、NR 表示这3 种网络）性能的相互影响，得出合理的配置建议。

2 2.1G LTE FDD &NR 动态频谱共享原理

2.1 G LTE 和NR 动态频谱共享是指在2.1G 20 M 频谱中部署LTE 和NR 两种制式，两种制式根据业务量按需使用相同的频谱资源（如图1 所示）。频谱资源按照每个瞬时的需要进行动态分配（如图2 所示），由eNodeB 和gNodeB配合实现LTE和NR对共享频谱的联合分配和调度。

图1 2.1GHz LTE 频段20 M 带宽动态频谱共享示意图

图2 DSS 使能频谱按需分配示意图

3 场景测试及结果分析

3.1 DSS、LTE 对NR 干扰测试

选取某工业区场景作为测试试点，新建5 个2.1G 室外站点，通过后台配置不同的站点模式包括DSS LTE&NR、LTE only、NR only，进行不同case 的测试和分析。

3.1.1 测试区域和站点选取

（1）定点测试：测试区域位于龙华某工业区，测试DSS 站点为XJ-GW_XXXX1，站高为27 m，小区方位角60 覆盖方向存在DSS 站点XJ-GW_XXXX2，站高33 m，距离NR 为450 m。CQT 定点测试选取XJ-GW_XXXX1为受干扰影响小区进行测试。测试近点距离被测站点XJGW_XXXX1 20 m，测试中点距离LTE 测试站点240 m，测试远点距离350 m。

（2）单站绕圈测试：测试区域位于龙华某工业区，测试DSS 站点XJ-GW_XXXX3，站高为21 m，周边存在DSS 站 点XJ-GW_XXXX4、XJ-GW_XXXX2 和XJ-GW_XXXX5，站高分别为39 m、33 m 和24 m，距离被测站点平均站间距为500 m。

单站点CQT 定点测试，在DSS 站点近中远点分别测试DSS NR 性能、单站绕圈测试、拉远接入测试（如图3所示）。

图3 DSS NR 2.1G 干扰测试区域图

（3）拉远接入测试，测试DSS 站点XJ-GW_XXXX3，站高为21 m，小区方位角310 方向沿路拉远（如图3 所示）。

3.1.2 测试用例

共设计6 个测试用例，详细测试用例如表1 所示。

表1 DSS、LTE 对NR 干扰测试用例表

3.1.3 测试结论

3.1.3.1 CQT 定点测试结果

case1 单站为NR only 模式，终端在单站近点做NR定点测试；case2 测试小区为DSS 模式，另外两个小区保持NR only；case3 对应被测DSS NR 站点邻站XJ-GW_XXXX2 为DSS 模式；case4 对应被测DSS NR 站点邻站XJ-GW_XXXX2 为LTE only 模式。测试结果如图4 所示。

图4 DSS、LTE 对NR 单站点CQT 干扰测试

3.1.3.2 单站点CQT 定点测试结果分析

（1）DSS NR 2.1G 性能测试：近点DSS NR 2.1G 测试下行PDCP 速率208.33 Mbit/s，相同位置NR 2.1G only测试285 Mbit/s。由于测试环境和参数设置非峰值测试状态，DSS NR 测试结果与NR only 测试结果皆偏低，但相对分析，DSS NR 下行速率为NR only 模式的73%，该结果符合DSS NR 性能预期。

（2）近中远点对比测试：周边站点分别设置LTE 2.1G only 和DSS 2.1G 模式时，DSS NR 的下行PDCP 速率在相同位置的在两种场景下结果接近（另外测量MCS 与RANK 表征业务信道质量也接近），表明DSS 站点周边存在LTE 2.1G only 时，其干扰影响与周边为DSS 站点时的干扰影响接近。中远点SS SINR在周边站点为LTE only模式时要优于为DSS 模式，SS SINR 的变化主要来源于邻站DSS NR 的SSB 干扰影响。

3.1.4 单站DT 测试结果

Case5 为周边邻站为DSS 2.1G 场景，Case6 为周边邻站为LTE 2.1G only 场景，统计下行PDCP 平均速率、SS RSRP 和SS SINR 变化，如表2 所示。

表2 单站点绕圈测试结果

3.1.4.1 单站绕圈测试结果分析

单站DT 测试结果对比，分别测试周边站点为DSS 2.1G 场景和周边站点为LTE 2.1G only 场景对被测DSS NR 单站干扰影响。统计结果表明，DSS NR 2.1G 下行PDCP 平均速率在两种场景接近，相差0.7 Mbit/s，为正常拉网波动，实测两种场景下DSS NR2.1G下行拉网性能接近。

3.1.4.2 小结

（1）开通NR only 站点，实测速率有285 Mbit/s，理论可达400 Mbit/s 左右，可以满足普通5G 用户一般业务需求，可以为后期从4G 过渡到5G 做铺垫；（2）开通DSS 2.1G 站点后，周边站点开通DSS 2.1G 或LTE 2.1G only 时对NR 终端的5G 性能影响相近，且从近点到远点逐步下降，建议后期开通DSS 以连片为主；（3）鉴于在远点性能的急剧下降，建议后期做好DSS 2.1G 站点之间的切换门限配置，及DSS 与LTE 覆盖边缘区之间保护带的设置。

3.2 DSS、NR 对LTE 影响测试

选取某城中村场景作为测试试点，新建2 个2.1G 室外站点，通过后台配置不同的站点模式包括DSS LTE &NR、LTE only、NR only，进行不同case 的测试和分析。

3.2.1 测试站点选取

测试选取了城中村场景（有5G 覆盖需求但没有特殊业务需求的场景），该区域位于深圳宝安某处，拟开通频谱共享的NR 站点XJ-GW_XXXX，站高为12 m，小区方位角190 覆盖方向存在LTE 2.1G 站点XJ-FO_XXXX，站高33 m，距离NR 为233 m。CQT 定点测试选取LTE 小区XJ-FO_ XXXX _0 为受干扰影响小区进行测试。测试近点距离LTE 测试站点30 m，测试中点距离LTE 测试站点134 m，测试远点距离LTE 测试站点200 m；如图5 所示。

图5 测试站点示意图

该测试进行单站点CQT 定点测试，在NR 独立开通、LTE FDD&NR DSS 开通两种方案对周边LTE 的干扰影响。测试场景涵盖NR 独立开通、DSS 开通，均采用2 110～2 130 M 现网FDD 2.1G 频段。每个测试用例记录数据时间10 分钟，测试结束后修改配置进行下个用例测试。

3.2.2 测试用例

测试单站点独立开通NR、开通NR 动态频谱共享分别在空载、加载、NR 低功率时对周边LTE2.1G 的干扰，并对比NR 不开通场景。共设计5 个测试用例，详细测试用例如下。

Case1：NR 不开通，测试LTE 2.1G 的近、中、远定点及DT在NR 不开通下的SINR、速率等关键指标，作为对比的参考基线。

Case2：20 M 开NR（空载），开通NR2.1G 的20 M（2 110～2 130）；测试在NR 不开通的相同位置进行LTE 2.1G的近、中、远定点测试，记录RSRP、SINR、速率关键指标；

Case3：20 M 开NR（加载80%），开通NR2.1G 的20M（2 110～2 130）并模拟加载80%；测试在NR 不开通的相同位置进行LTE 2.1G 的近、中、远定点测试，记录RSRP、SINR、速率关键指标；

Case4：20 M 开NR（功率最低），开通NR2.1G 的20 M（2 110～2 130）并将总功率降至4 mw；测试在NR不开通的相同位置进行LTE 2.1G 的近、中、远定点测试，记录RSRP、SINR、速率关键指标；

Case5：20 M 动态频谱共享（空载），开通NR 2.1G的20M（2 110～2 130）并模拟加载NR 至80%；测试在NR 不开通的相同位置进行LTE 2.1G 的近、中、远定点测试，记录RSRP、SINR、速率关键指标；

3.2.3 测试结果

根据前面设定的近、中、远点及5 个测试用例得到测试结果如图6～8 所示。

图6 近点（NR=-93.25 dBm）测试结果图

图7 中点（NR=-85.21 dBm）测试结果

图8 远点（NR=-72.13 dBm）测试结果

从上面测试结果可以分析得出：

（1）独立开通NR 站点，对周边同频LTE2.1G 干扰大，站下同频LTE 信号质差影响接入。加载相对空载影响更大，在远点甚至出现用户无法占上4G，出现脱网，因此周边有纯4G 站点时不能开通NR only 站点。

（2）空载对比NR 不开通，近点中点SINR 略下降1 dB 左右，远点SINR 下降7 dB 左右。NR 加载80%，测试LTE 站点近点SINR 下降4 dB 左右，下行PDCP 速率下降20 Mbit/s 左右，中点SINR 下降10 dB 左右，下行PDCP 速率下降14 Mbit/s 左右，远点LTE 信号质差不能正常接入。NR 站点功率最低，测试LTE 站点信号质量与NR 不开通时无明显变化。

（3）开通动态频谱共享，相当于引入1 个新的同频LTE 站点。近点无变化，远点切换到新开DSS 的LTE小区性能变好，中点在切换带周边存在SINR 和速率下降。LTE 站点近点位置与略下降1.8 dB 左右，下行PDCP速率下降7 Mbit/s 左右；中点位置在原LTE 小区与新增DSS 的LTE 小区切换带，SINR 相较下降8.5 dB 左右，下行PDCP 速率下降15 Mbit/s 左右；远点占用动态频谱共享LTE PCI 286 小区，其RSRP 为-75.55 dBm，SINR 为20.11 dB，提升18.56 dB,下行PDCP 速率为99.97 Mbit/s，速率提升76 Mbit/s。

（4）从5G 对4G 的影响测试结果，开通NR 2.1G动态频谱共享，相当于引入1 个新的同频LTE 站点，近点无变化，远点切换到新开DSS 的LTE 小区性能变好，中点在切换带周边存在SINR 和速率下降。从单站的测试和后台指标分析，DSS 开通后对现网LTE 影响较小，建议小范围扩大试点，逐步推广。

4 结论与展望

本文针对新建2.1G 站点进行NR only、LTE only 及DSS NR<E 三种不同模式组合下，实地测试和分析了NR 和LTE 之间的相互影响。结果表明（1）开通DSS NR<E 方式，周边LTE only 时，相当于引入1 个新的同频LTE 站点，对LTE 终端近点无变化，远点切换到新开DSS 的LTE 小区性能变好，中点在切换带周边存在SINR 和速率略有下降。（2）开通DSS NR<E 方式，周边为LTE only 与周边为DSS 时的对NR 终端干扰影响接近可进行连片的DSS 设置，有效实现5G 覆盖和4G 负荷分流；（3）开通NR only 方式，周边同时是NR only时，NR 终端下载速率达虽然仅有285 Mbit/s，但可作为4G 向5G 实现有效过渡，后续2.1G 40 M 载波聚合，或2.1G与3.5G 进行载波聚合将达到更高的速率；（4）开通NR only 方式，周边同时是LTE only 时，对周边LTE 站点干扰比较明显，严重时可导致LTE 终端脱网，不建议在纯LTE 区域新增独立同频的NR 站点。针对城中村、工业园区等2C 场景，在2.1 GHz 中采用DSS 实现LTE 和NR 的频谱资源共享，在投资方面大大减少NR基站建设成本；在产能方面能有效地实现NR 覆盖的同时，做好NR 与LTE 的切换门限及保护带，能使LTE 向NR 平滑过渡，提升5G 用户感知。