4G载波向5G重耕之前的5G业务覆盖能力研究

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023044

电信科学 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (3): 115-123.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2023044

4G载波向5G重耕之前的5G业务覆盖能力研究

刘光海, 肖天, 李贝, 程新洲, 薛永备, 李一, 朱小萌, 郑雨婷

中国联合网络通信有限公司研究院，北京 100048

修回日期:2023-03-03 出版日期:2023-03-20 发布日期:2023-03-01
作者简介:刘光海（1972- ），男，中国联合网络通信有限公司研究院高级工程师，主要研究方向为无线网络规划建设及智能运营
肖天（1991- ），男，中国联合网络通信有限公司研究院工程师，主要研究方向为网络智能运营
李贝（1983- ），女，中国联合网络通信有限公司研究院高级工程师，主要研究方向为网络智能运营
程新洲（1978- ），男，中国联合网络通信有限公司研究院正高级工程师、享受国务院政府特殊津贴专家，主要研究方向为网络智能运营
薛永备（1971- ），男，中国联合网络通信有限公司研究院高级工程师，主要研究方向为网络智能优化分析
李一（1990- ），女，中国联合网络通信有限公司研究院工程师，主要研究方向为网络性能及差异化能力
朱小萌（1987- ），女，中国联合网络通信有限公司研究院工程师，主要研究方向为网络性能评估
郑雨婷（1995- ），女，中国联合网络通信有限公司研究院工程师，主要研究方向为网络性能仿真
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFB1800800);国家重点研发计划项目(2020YFB1806700)

Research on 5G service coverage capability before 4G carrier re-farming to 5G

Guanghai LIU, Tian XIAO, Bei LI, Xinzhou CHENG, Yongbei XUE, Yi LI, Xiaomeng ZHU, Yuting ZHENG

Research Institute of China United Network Communicaitons Co., Ltd., Beijing 100048, China

Revised:2023-03-03 Online:2023-03-20 Published:2023-03-01
Supported by:
The National Key Research and Development Program of China(2018YFB1800800);The National Key Research and Development Program of China(2020YFB1806700)

摘要/Abstract

摘要：

为了满足低成本建设5G广覆盖网络的需求，需要提前研究低频3G、4G网络向5G重耕的最佳方案。在没有进行重耕，因而没有理想的低频5G测试环境的情况下，采用理论分析的手段进行重耕后的覆盖能力估算。以未来L900重耕用于5G广覆盖为例，探讨了链路预算的关键设定、模型选择等问题，并通过多个本地网实际测试数据间接验证估算结果的合理性。所得结论已实际应用于某大运营商对全国900 MHz网络的规划方案，对于指导网络重耕具有重要的借鉴意义，也为面向覆盖和感知的6G网络演进及重耕提供了参考模型。

关键词: 5G, 低频, 重耕, 覆盖能力, 间接验证

Abstract:

In order to build a low-cost and high-efficiency 5G low-frequency network, it is necessary to study the best plan of plowing low-frequency 3G and 4G networks into 5G in advance.Under the condition of no ideal low frequency 5G test environment due to no re-farming, the coverage capacity after re-farming was estimated through theoretical analysis and was indirectly verified based on the current network test data.The key setting of link budget and model selection were discussed, the rationality of the estimation results was indirectly verified by the actual test data.The conclusion had been actually applied to the planning scheme of a major operator for the national 900 MHz network, which has essential reference significance to guide the network refarming.

Key words: 5G, low frequency, re-farming, coverage ability, indirect verification

刘光海, 肖天, 李贝, 程新洲, 薛永备, 李一, 朱小萌, 郑雨婷. 4G载波向5G重耕之前的5G业务覆盖能力研究[J]. 电信科学, 2023, 39(3): 115-123.

Guanghai LIU, Tian XIAO, Bei LI, Xinzhou CHENG, Yongbei XUE, Yi LI, Xiaomeng ZHU, Yuting ZHENG. Research on 5G service coverage capability before 4G carrier re-farming to 5G[J]. Telecommunications Science, 2023, 39(3): 115-123.

图/表 10

表1

表2

图1

表3

表4

图2

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表5

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表6

参考文献 12

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协议层/子层	字段长度
协议层/子层	未使用RoHC技术	使用RoHC技术
语音业务/20 ms	23.85 kbit/s→488 bit/s	23.85 kbit/s→488 bit/s
实时传输协议（real-time transport protocol，RTP）头	12 byte	40 bit
用户数据报协议（user datagram protocol，UDP）头	8 byte
网际互连协议（internet protocol，IP）头（IPv4/IPv6）	20 byte /40 byte
分组数据汇聚协议（packet data convergence protocol，PDCP）序列号	12 byte	12 byte
非确认模式的无线电链路控制（radio link control，RLC）	2 byte	2 byte
媒体访问控制（media access control，MAC）子层	3 byte	3 byte
MAC头（PHR+BSR）	48 bit	48 bit
包长度/20 ms（IPv4）（一般/最大）	864 bit/912 bit	584 bit/632 bit
包长度/20 ms（IPv6）（一般/最大）	1 024 bit/1 072 bit

覆盖场景		乡村	乡村	乡村	乡村
覆盖水平		1 Mbit/s@95%	3 Mbit/s@90%	1 Mbit/s@95%	3 Mbit/s@90%
基站类型		L900 2T2R	L900 2T2R	NR900 4T4R	NR900 4T4R
链路预算信道		上行PUSCH	上行PUSCH	上行PUSCH	上行PUSCH
用户感知速率	Mbit/s	1	3	1	3
载波频率	GHz	0.915	0.915	0.915	0.915
基站侧天线配置	#	2T2R	2T2R	4T4R	4T4R
终端侧天线配置	#	1T2R	1T2R	1T4R	1T4R
所需RB数	#	10	30	10	30
调制方式		QPSK 0.25	QPSK 0.25	QPSK 0.25	QPSK 0.25
Tx 等效全向辐射功率（equivalent	dBm	-0.79	-5.56	-0.79	-5.56
isotropic radiated power，EIRP）
热噪声功率谱密度	dBm/Hz	-132.24	-132.24	-132.24	-132.24
所需SINR	dB	0.24	0.24	-2.76	-2.76
基站接收机灵敏度	dBm	-129.20	-129.20	-132.20	-132.20
小区覆盖概率		95%	90%	95%	90%
边缘覆盖概率		87%	75%	87%	75%
阴影衰落余量	dB	9.0	5.4	9.0	5.4
切换增益/阴影衰落补偿	dB	3	3	3	3
最大可用传播损耗	dB	125.90	124.74	128.90	127.74

覆盖场景		乡村	乡村	乡村	乡村
覆盖水平		1 Mbit/s@95%	3 Mbit/s@90%	1 Mbit/s@95%	3 Mbit/s@90%
		（达到1 Mbit/s的	（达到3 Mbit/s的	（达到1 Mbit/s的	（达到3 Mbit/s的
		概率不低于95%）	概率不低于90%）	概率不低于95%）	概率不低于90%）
基站类型		L900 2T2R	L900 2T2R	NR900 4T4R	NR900 4T4R
最大可用传播损耗/dB		125.90	124.74	128.90	127.74
基准覆盖	Okumura-Hata	1 966	1 821	2 398	2 222
能力/m	3GPP RMa-NLOS	1 530	1 428	1 829	1 707
不同模型加权	50% : 50%	1 748	1 625	2 114	1 965
后的覆盖能力	60% : 40%	1 792	1 664	2 170	2 016
估算结果/m	80% : 20%	1 879	1 742	2 284	2 119
	…	…	…	…	…

系统带宽	系统类型	单用户		单小区
系统带宽	系统类型	下行峰值速率/（Mbit·s^-1）	上行峰值速率/（Mbit·s^-1）	下行峰值速率/（Mbit·s^-1）	上行峰值速率/（Mbit·s^-1）
10 MHz×2	2T2R	110.2	49.9	110.2	99.8
	2T4R	110.2	49.9	110.2	99.8
	4T4R	220.4	49.9	220.4	99.8
5 MHz×2	2T2R	52.6	20	52.6	40.1
	2T4R	52.6	20	52.6	40.1
	4T4R	105.2	20	105.2	40.1

覆盖场景	乡村	乡村
覆盖水平	1 Mbit/s@95%	3 Mbit/s@90%
基站类型	L900 2T2R	L900 2T2R
边缘信号强度	125.9	124.74
参考符号每RE功率/dBm	15.2	15.2
边缘信号强度RSRP/dBm	-112.7	-108
干扰余量补偿/dB	2	2
阴影衰落余量/dB	9	5.4
路测数据对照门限/dBm	-101.7	-100.6

4G载波向5G重耕之前的5G业务覆盖能力研究

Research on 5G service coverage capability before 4G carrier re-farming to 5G

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覆盖距离	试点1	试点2	试点3	试点4	试点5	多地加合	理论均值	理论范围
3 Mbit/s@90%对应覆盖距离/m	1 475	1 553	1 613	1 743	1 800	1 680	1 625	1 428～1 821
1 Mbit/s@95%对应覆盖距离/m	1 551	1 715	1 728	1 940	1 908	1 800	1 748	1 530～1 966

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