5G NR覆盖性能研究

2024-07-28 作者:

唐昊，赵永强，李源无线通信

5GNR覆盖性能研究RadioCommunication

5GNR覆盖性能研究

ResearchonCoveragePerformanceof5GNR

唐

昊，赵永强，李

源（中国联通武汉分公司，湖北武汉430014）

TangHao，ZhaoYongqiang，LiYuan（ChinaUnicomWuhanBranch，Wuhan430014，China）

摘要：关键词：

非独立组网；NR；LTE；覆盖；边缘速率doi：10.12045/.1007-3043.2020.04.008文章编号：1007-3043（2020）04-0041-05中图分类号：TN929.5文献标识码：A

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

首先以试验网测试数据为参考，分析了非独立组网模式下5GNR在室外连续覆盖和室内深度覆盖的覆盖能力，并与LTE网络进行对比分析；然后根据覆盖特性推算出满足5GNR边缘速率的信号质量要求；最后针对不同场景给出5G网络规划部署的建议。

Abstract：

Firstly，thecoveragecapabilityof5GNRinoutdoorcontinuouscoverageandindoordeepcoverageisanalyzedbasedonthetestdataoftheNSAexperimentalnetwork，，thesigny，fordifferentcoveragescenario，thesuggestionson5Gnetworkplan-ninganddeploymentaregiven.

Keywords：

NSA；NR；LTE；Coverage；Edgethroughput

引用格式：唐昊，赵永强，李源.5GNR覆盖性能研究［J］.邮电设计技术，2020（4）：41-45.

15G概述

清视频、游戏、支付、浏览等业务快速发展，人们已习惯移动互联网生活，并进入流量时代。同时，在提速降费的背景下，流量资费大幅下降，移动数据流量快速增长，导致目前4G网络承载能力基本饱和，往往无法满足用户业务体验需求。随着互联网与传统行业的垂直整合，VR、AR等技术的应用，移动数据通信在速率、时延、连接能力等方面要求大幅提升，5G网络应——————————

收稿日期：20120-02-28

运而生。

4G网络带动移动数据业务成熟，随着各类移动高

25G新空口频段资源

是增强的宽带接入（eMBB）、大规模的物联网（mMTC）、极致的实时通信（uRLLC），设计带宽达到每连接10Gbit/s、100万连接/km2、端到端时延1ms。为实现这一目标，5G网络在空口上引入了新的频率资源、新波形、新编码、灵活的帧结构、灵活双工、mMIMO等多项技术。

3GPP为5G定义了2个频段，一个是低于6GHz的5G网络在设计上满足3种场景的业务需求，分别

FR1，一个是6GHz以上的FR2。

邮电设计技术/2020/04

41

RadioCommunication无线通信

唐5GNR昊，覆盖性能研究

赵永强，李源

主流应用范围。频率越低，FR1就是sub6GHz频段，覆盖能力越强，该频段将是5G穿透能力

当前的

越好，但目前低于3GHz的部分，已经在之前的网络中使用，各国使用状况不同，因此，3~6GHz这部分频段，即C-band频段中的3.5GHz是5G应用的主流，但同时，3GPP同时划定了其他可用的频段，以便于灵活部署。FR1频段NR支持100MHz带宽，是4G网络的5倍（见表1）。

表1

FR1频段

频段编号

上行频段/MHz下行频段/MHz双工模式n1n21FDDn31920~19802n51850~1710~~21930~1170805~1990880FDDn7824~8492620~2869~894FDDFDDn20n82500~2880~915570925~960690FDDn28832~862791~821FDDn38n412703~7482758~803FDDFDDn502570~26202570~2TDDn511496~21496~2620690TDDn661432~16901432~1517TDDn701427~~1TDDn711710~1695~17801110~2432995~2200020FDDn74663~698710n751427~11617~652FDDFDDn76-4701475~1FDDn78-1432~1518517SDLn773n793300~4200300~38003427~1432TDDSDLn8043300~34300~4800400~5200TDDn811400~5710~1000-000TDDn82880~915785-SULn83832~862-SULn84-SUL1920~1703~748980-SULSUL透能力较弱，FR2频段是高频，但带宽十分充足，也就是通常说的毫米波频段，且没有什么干扰，频谱

穿

干净，未来的应用也十分广泛。FR2频段（见表2）NR设计支持3GPP最新版本暂支持1GHz带宽，400是4GMHz网络的带宽。

50倍，但目前的35G新空口C-band覆盖性能

3.1室外覆盖性能

为了验证3.5GHzNR与1.8GHz、900MHzLTE室

42

2020/04/DTPT

表2

FR2频段

频段编号上行频段/MHz下行频段/MHz双工模式

n257n25826n26024500~2950037000~40250~00~0~40250~27000500外覆盖效果，选取汤逊湖NSA试验网区域内滨湖路进行拉远覆盖测试，测试NR在200W窄波束（本文窄波束均配置为4+3窄波束）、200W宽波束下的覆盖情况。

天线配置为NR下行中心载频64T64R，终端支持3450MHz2T4R，带宽；LTE100配置MHz，RS发射

功

率15.2dBm，p-a取值为-3dB，p-b的取值为1，下行中心载频分别为1832.5MHz和957.5MHz，带宽5MHz，终端支持1T2R。

3.1.15GNR与LTE连续覆盖对比

900在室外单站覆盖条件下，3.5GHzNR与1.8GHz、

覆盖情况如图MHzLTE在1所示。

NR分别配置为窄波束和宽波束下的窄波束RSRP宽波束RSRP--NR

NR

RSRPRSRP--1.8900GHzMHzLTELTE

mB-50.00d/间-60.00区-70.00P-80.00RSR-100.00-90.00-110.00

300600

距离900/m

0

图1

3.5GHzNR与LTE覆盖对比

从图1可以看出，得益于波束赋形和MIMO等天线技术的应用，5GNR窄波束的覆盖均明显优于宽波束。在视距范围内，GHz持平。

LTE（1.5km左右开始持平3.5GHzNR），与的覆盖效果优于900MHzLTE大致1.8覆盖效果可以总结为：束（视距范围内900MHzLTE≈NR）

窄波束>1.8GHzLTE≫NR宽波

3.1.25GNR与LTE定点覆盖对比

在室外单站覆盖条件下，选取定点进行测试，比较5GNR窄波束在不同锚点站下近点（200m）、中点1000m）、远点（1800m）的信号覆盖情况。在锚点站为LTE1.8侧的信号情况如表GHzLTE和900MHz3所示。

LTE条件下，5GNR侧和（唐昊，赵永强，李源无线通信

5GNR覆盖性能研究RadioCommunication

表3

位置近点中点远点

3.5GHzNR窄波束RSRP/dBm

-58.41-75.38-92.833.5GHzNR与1.8GHzLTE、900MHzLTE在不同位置定点测试信号对比情况

900MHzLTERSRP/dBm-59.23-74.40-89.65NR与1.8GHzLTE小区半径覆盖密度NR与900MHzLTE覆盖密

小区半径比

电平差/dBm比比电平差/dBm度比

3.99-0.685.201.581.820.922.513.310.86-0.980.821.100.890.691.210.800.481.8GHzLTERSRP/dBm-62.40-80.58-92.15-.018从表3可以看出，5GNR小区在近中点处覆盖效果优于1.8GHzLTE，与900MHzLTE大致持平，在远点处覆盖开始弱于LTE。因此，从计算结果看，为了保障5G室外连续覆盖，在网络规划初期，在LTE站点较为密集的城区内，建议5GNR和1.8GHzLTE按照1∶3配比建网，后期按需逐步加密；在LTE站点较为稀疏的郊区，建议5GNR与1.8GHzLTE或900MHzLTE按照1∶1配比加站。

3.1.35GNR空口吞吐量性能研究

SINR在室外条件下，通过拉远测试，分析不同RSRP、

边缘速率对终端接收信号的需求、拉远距离下5GNR空口吞吐率性能，（5GNR边缘速率定以探究5G2~义为下行图4所示。

100Mbit/s、上行10Mbit/s）。测试结果如图

600.00120.00

110.00s）500.00/100.00tib400.0090.0080.00s）/（M/70.00tib率300.00-110，181.33

60.00吐50.00（M/吞200.00100.00

-106，30.13

40.00率30.00吐0.00

20.00-121-.00吞0.00

NR-104-100-96-92-88-84

-RSRP/dBm

PDCP下行吞吐率

PDCP上行吞吐率

图2

不同RSRP下的5GNR上下行速率情况

600.00s）/ti500.00b（M400.00/率300.00吐吞200.00100.006，127.790.00

-7

-3

1

5

NR9

13

17

21

25

29

33

PDCP-RSRP/dBm

下行吞吐率图3不同SINR时的MCS、PDCP下行吞吐量

-200

454035m-40B30

Bdd//RPNR-6025ISSR-100-80

2728,-106

2015-12010

-140

SS-RSRP2433,6

5SS-SINR--NR

NR

边缘边缘RSRPSINR要求

要求0

图4拉远距离对5GNRRSRP和SINR的影响

通过对测试数据处理分析：

率为a100）从图Mbit/s2可以看出，时，NR_RSRP当5G要不低于NR要满足下行边缘速

-110dBm，同

理，要满足上行边缘速率超过10Mbit/s时，NR_RSRP要超过-106dBm。即5G终端接收电平在-106dBm左右才能满足下行100Mbit/s、上行10Mbit/s的边缘速率要求。

NR_SINRb）从图3可以看出，下行PDCP吞吐量随NR才满足下行边缘速率要求。

的增加而增加，且当NR_SINR≥6dB时5G足边缘速率对c）从图4可以看出，RSRP的要求，NR拉远距离在拉远距离在2.72.4kmkm以内满

以内满足边缘速率对SINR的要求。综上所述，NR覆盖距

离在2.4km以内NR满足RSRP≥-106dBm、SINR≥6dB的边缘速率质量要求。3.2室内深度覆盖性能

LTE室外宏站覆盖室内效果，为了验证3.5GHzNR与选取1.8xxxNSAGHzLTE试验网区域

、900MHz

内xx大厦，选择低层（3层）、中层（7层）、高层（12层）3种场景分别进行室内遍历测试。测试NR在200W窄波束、天线配置为NR宽波束下的覆盖情况。

下行中心载频64T64R，终端支持3450MHz2T4R，带宽；LTE100配置MHz，RS发射

功

邮电设计技术/2020/04

43

唐昊，赵永强，李源

RadioCommunication5GNR覆盖性能研究

无线通信

率15.2dBm，p-a取值为-3dB，p-b的取值为1，下行中心载频分别为1832.5MHz和957.5MHz，带宽5MHz，终端支持1T2R。

3.2.15GNR宽窄波束对各楼层的覆盖情况

宽窄波束在大厦不同楼层的覆盖情况如图5所示。从图5可以看出，在楼宇覆盖中，窄波束对中、低

层覆盖相当，对高层覆盖稍弱于中、低层；宽波束对中、低层覆盖相当，但对高层覆盖明显弱于中、低层。

宽窄波束对相同楼层的覆盖情况如图6所示。从图6可以看出，5GNR窄波束在高、中、低层楼宇的覆盖效果均明显优于宽波束，对楼宇的立体覆盖相比宽波束优势明显。

40.0035.00百分比/%30.0025.0020.0015.0010.005.000.00

窄波束高层窄波束低层

百分比/%窄波束中层

40.0035.0030.0025.0020.0015.0010.005.000.00

宽波束高层

宽波束中层宽波束低层

-7-700~-7-755~-8-800~-8-855~-9-900~-9-95~5-1-10000~-1-10505~-1-11010~-1-11515~-1-12020~-130RSRP区间/dBm

图5宽窄波束在大厦不同楼层的覆盖情况

0~-70-70~-75-75~-80-80~-85-85~-90-90~-95-95~-100-100~-105-105~-110-110~-115-115~-120-120~-130RSRP区间/dBmRSRP区间/dBm

图6宽窄波束对相同楼层的覆盖情况

3.2.25GNR与LTE深度覆盖对比

层深度覆盖和穿墙损耗情况如图7所示。从图7可以

5GNR与1.8GHzLTE和900MHzLTE对不同楼

4总结

综上所述，在室外覆盖场景，由于波束赋形技术带来的信号增益，在1.5km内，5GNR窄波束的覆盖效果优于1.8GHzLTE。同时，为了满足下行速率100Mbit/s、上行10Mbit/s的边缘速率要求，5GNR信号电NR在穿墙损耗上要比LTE平均大10dB左右。平需满足RSRP≥-106dBm，SINR≥6dB。在室内深度覆盖场景，由于3.5GHz的频段相较于LTE偏高，5G

因此，在未来的5G网络规划部署工作中，建议如

看出，LTE在高、中、低层的深度覆盖情况均优于5GNR。随着楼层升高，LTE信号衰减开始加重，得益于波束赋形的增益，NR在高层的信号衰减较为平缓。

10dB左右。因此，浅层深度覆盖，建议宏站覆盖室内为主，针对高层深度覆盖，建议部署室内分布来提升覆盖效果。

从测试结果看，5GNR室内外平均损耗比LTE大

44

2020/04/DTPT

0~-70-70~-75-75~-80-80~-85-85~-90-90~-95-95~-100-100~-105-105~-110-110~-115-115~-120-120~-130RSRP区间/dBm

0~-70-70~-75-75~-80-80~-85-85~-90-90~-95-95~-100-100~-105-105~-110-110~-115-115~-120-120~-13045.0040.0035.0030.0025.0020.0015.0010.005.000.00

百分比/%百分比/%百分比/%窄波束高层宽波束高层

30.0025.0020.0015.0010.005.000.00

窄波束中层宽波束中层

-7-700~-7-755~-8-800~-8-855~-9-900~-9-95~5-1-10000~-1-10505~-1-11010~-1-11515~-1-12020~-130RSRP区间/dBm30.0025.0020.0015.0010.005.000.00

窄波束低层宽波束低层

0~0~唐昊，赵永强，李源无线通信

5GNR覆盖性能研究RadioCommunication

-80-85RSRP/dBm-90-95

损耗/dB5GNR1.8GLTE900MLTE

NR和LTE深度覆盖对比

-100-105-110

高层

中层

底层

45.0040.0035.0030.0025.0020.0015.0010.005.000.00

NR和LTE深度覆盖损耗对比

40.07

34.93

22.85

21.50

5GNR1.8GLTE900MLTE28.31

19.8119.91

31.74

28.28

高层中层底层

图75GNR与1.8GHzLTE和900MHzLTE对不同楼层深度覆盖和穿墙损耗情况

7-9.

下。

络规划初期，在LTE站点较为密集的城区内，建议5GNR和1.8GHzLTE按照1∶3配比建网，后期按需逐步GHzLTE或900MHzLTE按照1∶1配比加站。

b）在室内深度覆盖场景，对于浅层深度覆盖，建加密；在LTE站点较为稀疏的郊区，建议5GNR与1.8

a）在室外覆盖场景，为了保障5G连续覆盖，在网

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作者简介：唐昊，毕业于华中科技大学，工程师，本科，主要从事移动网络优化工作；赵永强，毕业于上海交通大学，工程师，本科，主要从事移动网络质量优化管理工作；李源，毕业于武汉大学，工程师，硕士，主要从事移动网规划设计与建设工作。邮电设计技术/2020/04

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