2.1GHz和3.5GHz频段在5G网络中的应用建议
摘要：
随着移动通信网络的不断发展，运营商拥有高中低不同的频段资源，无线电频段资源是宝贵的战略资源，如何合理高效的利用频谱资源是目前运营商考虑的首要问题。
目前2.1g和3.5g频段是5g网络部署的主流频段，本文从链路预算和实地测试两个方面对2.1g和3.5g的覆盖性能进行了对比，详细分析了他们在覆盖性能、业务承载上的差异，论证了3.5g频段独立组网的缺陷及2.1g频段重耕对后续组网效率的提升。并结合山东联通现网情况提出了对应的建设策略。为后续5g网络建设提供重要依据。
01
概述
随着5g牌照的颁布，中国5g网络商用拉开了序幕。工信部授权中国联通使用3.5 ghz作为5g频段。3.5g频段在全球产业支撑最好，然而3.5g频段频率高，信号衰减更快。基于3.5g频段部署5g网络将需要新增更多基站，且相应的基站设备投资和配套投资也将会大大提高。如何低成本建设一张高品质、具有竞争力的5g网络成为摆在中国联通面前的一个重要问题。
随着中国联通和中国电信启动共建共享5g网络，这一契机为5g网络的建设带来了机遇。目前中国联通3g网络拥有2.1g频段15 mhz带宽，4g网络拥有2.1g频段10 mhz带宽，中国电信4g网络拥有2.1g频段20 mhz带宽。中国联通和中国电信两家在2.1g频段拥有45 mhz带宽，另外国内2.1g频段还剩余10 mhz带宽未分配，如获得批准使用，中国联通和中国电信在2.1g频段将拥有55 mhz带宽。无线电频段资源是宝贵的战略资源，2.1g频段和3.5g频段在5g网络中如何合理高效地利用是目前运营商考虑的首要问题。本文结合链路预算和实地测试2个方面对2.1g和3.5g频段的覆盖性能、业务承载等方面进行了对比分析，详细分析了它们在覆盖性能、业务承载上的差异，论证了3.5g频段独立组网的缺陷及2.1g频段重耕对后续组网效率的提升，并结合山东联通现网情况提出了对应的建设策略，为后续5g网络建设提供重要依据。
02
2.1g和3.5g频段覆盖能力理论分析
3gpp协议中规定b42频段为3.5g频段，b1频段为2.1g频段，b3 频段为1.8g频段，b41频段为2.6g频段。3.5g频段波长比2.1g频段短，3.5g频段天然穿透能力、绕射能力以及衍射能力较2.1g频段差，从而导致终端侧的上行覆盖不足。
以现网b3 频段（1.8g频段）为基准点，分别计算1.8g、3.5g、2.1g、2.6g频段的链路预算理论值。通过上行链路预算结果对比可以发现，3.5g频段上行能力比2.1g频段（4t4r）上行能力差7.7 db，比2.6g频段上行能力差4.2 db。
表1示出的是上行链路预算结果。
由此可见，3.5g频段相比较2.1g频段独立部署5g网络上行覆盖较差。
03
2.1g和3.5g频段上行覆盖能力实测
选取潍坊市开发区谷德广场基站进行测试，由于目前尚未有支持2.1g的nr终端，因此实地测试时，同站部署2.1g 4t4r lte设备与3.5g 64tr nr设备，对 3.5g与2.1g频段上行覆盖能力进行实地对比测试。
3.1 测试参数设置
a）同站部署2.1g 4t4r lte设备与3.5g 64tr nr设备，设置相同的挂高、方向角、下倾角等参数。测试时通过临时关闭周围基站、调整发射功率等手段使主测小区覆盖范围扩大至500 m以上。
表2测试基站物理工参
b）3.5g基站配置情况为：功率配置为200 w，ssb-rs参数为17.8 dbm，nr下行中心载频3 550 mhz，带宽100 mhz；下上行时隙配比7∶3。sa终端天线配置要求2t4r，最大发射功率为26 dbm。2.1g基站配置为：功率配置为4×40 w；crs rs参数设置为21.2 dbm；sa终端天线配置要求1t4r，最大发射功率为23 dbm。
3.2测试情况说明
对2.1g和3.5g频段的覆盖情况进行测试，选择2.1g与3.5g频段主瓣法线方向、挂高、方向角、下倾角（包含电子下倾）和功率谱密度相同的扇区进行测试，相关的cqt及dt测试路线示意图如下所示：
图1测试路线示意图
连续覆盖区域室外拉网路测（dt测试）要求如下：
a）2部终端并排放置与车内桌面或座位上，分别锁频3.5和2.1 ghz，各自发起满 buffer ftp上行业务并保持。
b）网管侧实时记录测试时间内主测小区的上行底噪等信息。
c）测试车携带测试终端及路测工具沿预定路线慢速移动（不高于5 km/h），遍历主测小区内道路，且测试时间不小于1 h。
d）如果业务掉线，记录掉线信息，在附近重新发起数据业务，继续路测。
e）路测软件按要求实时记录整个测试过程中的log数据。
在进行深度覆盖cqt测试时，按照图2在3.5g和2.1g小区主瓣法线方向由近及远选取不少于7栋楼宇作为cqt测试楼宇，直至楼宇距离基站500 m以外或无法接入为止。
图2 cqt测试点位选取
a）每栋待测楼宇选择高、中、低层分别进行测试，优选1层、3层、5层进行测试。
b）2部终端并排放置，分别锁频3.5 ghz和2.1 ghz后，在各楼宇内测试点发起满 buffer ftp上行业务，遍历楼内道路并至少保持业务1 min；若测试楼宇内无法完成接入，详细记录测试现象。
c）保持站高、下倾角不变，将两主测小区顺时针旋转30°（邻近小区按需调整），在原测试位置，按照相同的测试路线，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 cqt测试结果
由图3测试结果可知，在小区覆盖边缘(lte rsrp<-105 dbm)情况下，2.1g频段近似覆盖概率为94%，3.5g频段近似覆盖概率为31%。在深度覆盖情况下，cqt测试3.5g频段rsrp值较2.1g频段少6~7 db，说明在深度覆盖方面3.5g频段性能较2.1g频段差。
3.4 覆盖能力dt测试
在进行dt测试数据分析中，lte 2.1g手机与nr 3.5g手机同位置/同时在小区内进行拉网测试，为便于对比分析，把相同位置nr与lte速率按照lte rsrp归一化处理。
以现网实际道路覆盖测试2.1g与3.5g频段，选择2.1g与3.5g频段主瓣法线方向、挂高、方向角、下倾角（包含电子下倾）和功率谱密度相同的扇区。dt测试轨迹结果如图4所示。
图4dt测试覆盖情况图
通过路测数据rsrp对比分析，2.1g频段测试的平均电平值为-97 dbm；而3.5g频段测试的平均电平值为-105 dbm，且部分测试区域脱网情况严重。
随着覆盖距离的增加，在非视距场景下3.5g的信号衰落大于2.1g，且两者信号强度差异随着覆盖距离的增加而继续增大，数据分析情况如图5所示。
图5dt测试信号强度与覆盖距离的对比分析
由图5数据分析可知，在覆盖距离较近时，视距场景内 3.5g的信号接收强度与2.1g相差约为7 db，在覆盖距离较远处，非视距场景内两者信号强度相差14db。
另外，从小区边缘覆盖情况对3.5g和2.1g进行分析，如图6所示。
图6dt测试小区边缘覆盖情况分析
由图6分析可知，在小区边缘速度为1 mbit/s时，2.1g的接收信号为-115 dbm，而3.5g的接收信号为-106 dbm， lte2.1g与nr3.5在现网实际环境中上行覆盖差异为9 db。
对上行速率进行了对比分析，信号强度在-98 dbm时，3.5gnr的上行速率明显高于2.1g频段。
图7dt测试小区上行速率对比分析
04
4t4r 2.1g nr语音支撑能力分析
在中国联通和中国电信共建共享大原则确定的前提下，语音承载方案逐渐向vonr的方向演进。在nsa组网阶段时，通过volte灵活分配至中国联通或中国电信的lte网络来承载。在sa组网阶段时，初期可以通过eps回落至lte网络，后续在2.1g频段上平滑开启vonr功能。
对volte和wcdma网络语音承载进行对比分析，通过分析mos值和rsrp数据，可发现2.1g频段上vonr的语音质量强于wcdma网络的语音质量。
05
2.1g和3.5g应用建议
通过前面的分析可知，2.1g频段能够有效增强3.5g频段的容量和覆盖，但2.1g频段带宽不如3.5g频段带宽资源丰富，且3.5gnr设备产业链相对成熟。综合分析，对2.1g和3.5g频段的应用，总结分析如下。
a）由于2.1g nr设备产业链还不成熟，5g网络建设初期建议以3.5g网络为打底网，实现连续覆盖。后续加速推进2g、3g网络的减频退频，适时重耕2.1g频段，高低频协同打造差异化5g网络。
b）5g网络采用2.1g与3.5g频段混合组网，是建设优质5g网络的重要思路。2.1g频段可提供上行容量补充及深度覆盖延伸，根据建设需求灵活组网，提升用户感知，增强中国联通品牌影响力。
c）3g/4g/5g混模组网可利用现网设备软件升级开通5g业务，在降低5g网络建设成本的同时，深度挖掘现网设备能力，实现资源利用最大化。同时也为后续网络结构调整提供前提条件。
06
结束语
本文从链路预算和实地测试2个方面对2.1g和3.5g频段的覆盖性能进行了对比分析，3.5g频段信号衰减较大，在深度覆盖方面3.5g频段性能较2.1g频段差。在相同的边缘速率下3.5g频段上行覆盖比2.1g频段差9 db。通过理论分析及实地测试，发现2.1g频段能够有效增强3.5g频段的容量和覆盖范围。5g网络可采用2.1g与3.5g频段混合组网，能够增强上行覆盖能力，进而满足5g行业应用的上行容量和时延的需求。现网2.1g频段及设备重耕至5g能够提升5g网络建设速度，并同时减少建设资源投入，降低建设难度，是提升5g网络建设效率的重要手段。
SiLC公司FMCW激光雷达原理及优势
史上最全的支付宝集福卡攻略，敬业福到底该如何抱得归来
苹果来自中国的供应商数量持续增长
工业4.0三大变化:大规模定制、开放式创新与智能化工厂
上海电信5G创新生态圈正式成立
2.1GHz和3.5GHz频段在5G网络中的应用建议
LED虚拟拍摄中LED屏幕的作用
交换机芯片背后的黑科技解密
智能手环新体验，让运动成为每天的乐趣
Littelfuse推出一个表面安装式保险丝系列产品
苹果反对印度实施iPhone USB-C法规
年货节买数码产品，2022有哪些比较不错的数码产品
台积电认可Cadence Tempus时序签收工具用于20纳米设计
快讯：三星Galaxy系列手机终止对谷歌Daydream VR平台支持
博捷芯精密划片机：半导体工艺精细化高效化的新里程碑
车载电源的输出频率
浅析Antenna Switch Tuner测试方法
小间距LED优势与发展方向
电压逆变器IC形成高效轨道分配器
ADM-PCIE-8K5 PCIe加速器板卡的特性
随着移动通信网络的不断发展，运营商拥有高中低不同的频段资源，无线电频段资源是宝贵的战略资源，如何合理高效的利用频谱资源是目前运营商考虑的首要问题。
目前2.1g和3.5g频段是5g网络部署的主流频段，本文从链路预算和实地测试两个方面对2.1g和3.5g的覆盖性能进行了对比，详细分析了他们在覆盖性能、业务承载上的差异，论证了3.5g频段独立组网的缺陷及2.1g频段重耕对后续组网效率的提升。并结合山东联通现网情况提出了对应的建设策略。为后续5g网络建设提供重要依据。
01
概述
随着5g牌照的颁布，中国5g网络商用拉开了序幕。工信部授权中国联通使用3.5 ghz作为5g频段。3.5g频段在全球产业支撑最好，然而3.5g频段频率高，信号衰减更快。基于3.5g频段部署5g网络将需要新增更多基站，且相应的基站设备投资和配套投资也将会大大提高。如何低成本建设一张高品质、具有竞争力的5g网络成为摆在中国联通面前的一个重要问题。
随着中国联通和中国电信启动共建共享5g网络，这一契机为5g网络的建设带来了机遇。目前中国联通3g网络拥有2.1g频段15 mhz带宽，4g网络拥有2.1g频段10 mhz带宽，中国电信4g网络拥有2.1g频段20 mhz带宽。中国联通和中国电信两家在2.1g频段拥有45 mhz带宽，另外国内2.1g频段还剩余10 mhz带宽未分配，如获得批准使用，中国联通和中国电信在2.1g频段将拥有55 mhz带宽。无线电频段资源是宝贵的战略资源，2.1g频段和3.5g频段在5g网络中如何合理高效地利用是目前运营商考虑的首要问题。本文结合链路预算和实地测试2个方面对2.1g和3.5g频段的覆盖性能、业务承载等方面进行了对比分析，详细分析了它们在覆盖性能、业务承载上的差异，论证了3.5g频段独立组网的缺陷及2.1g频段重耕对后续组网效率的提升，并结合山东联通现网情况提出了对应的建设策略，为后续5g网络建设提供重要依据。
02
2.1g和3.5g频段覆盖能力理论分析
3gpp协议中规定b42频段为3.5g频段，b1频段为2.1g频段，b3 频段为1.8g频段，b41频段为2.6g频段。3.5g频段波长比2.1g频段短，3.5g频段天然穿透能力、绕射能力以及衍射能力较2.1g频段差，从而导致终端侧的上行覆盖不足。
以现网b3 频段（1.8g频段）为基准点，分别计算1.8g、3.5g、2.1g、2.6g频段的链路预算理论值。通过上行链路预算结果对比可以发现，3.5g频段上行能力比2.1g频段（4t4r）上行能力差7.7 db，比2.6g频段上行能力差4.2 db。
表1示出的是上行链路预算结果。
由此可见，3.5g频段相比较2.1g频段独立部署5g网络上行覆盖较差。
03
2.1g和3.5g频段上行覆盖能力实测
选取潍坊市开发区谷德广场基站进行测试，由于目前尚未有支持2.1g的nr终端，因此实地测试时，同站部署2.1g 4t4r lte设备与3.5g 64tr nr设备，对 3.5g与2.1g频段上行覆盖能力进行实地对比测试。
3.1 测试参数设置
a）同站部署2.1g 4t4r lte设备与3.5g 64tr nr设备，设置相同的挂高、方向角、下倾角等参数。测试时通过临时关闭周围基站、调整发射功率等手段使主测小区覆盖范围扩大至500 m以上。
表2测试基站物理工参
b）3.5g基站配置情况为：功率配置为200 w，ssb-rs参数为17.8 dbm，nr下行中心载频3 550 mhz，带宽100 mhz；下上行时隙配比7∶3。sa终端天线配置要求2t4r，最大发射功率为26 dbm。2.1g基站配置为：功率配置为4×40 w；crs rs参数设置为21.2 dbm；sa终端天线配置要求1t4r，最大发射功率为23 dbm。
3.2测试情况说明
对2.1g和3.5g频段的覆盖情况进行测试，选择2.1g与3.5g频段主瓣法线方向、挂高、方向角、下倾角（包含电子下倾）和功率谱密度相同的扇区进行测试，相关的cqt及dt测试路线示意图如下所示：
图1测试路线示意图
连续覆盖区域室外拉网路测（dt测试）要求如下：
a）2部终端并排放置与车内桌面或座位上，分别锁频3.5和2.1 ghz，各自发起满 buffer ftp上行业务并保持。
b）网管侧实时记录测试时间内主测小区的上行底噪等信息。
c）测试车携带测试终端及路测工具沿预定路线慢速移动（不高于5 km/h），遍历主测小区内道路，且测试时间不小于1 h。
d）如果业务掉线，记录掉线信息，在附近重新发起数据业务，继续路测。
e）路测软件按要求实时记录整个测试过程中的log数据。
在进行深度覆盖cqt测试时，按照图2在3.5g和2.1g小区主瓣法线方向由近及远选取不少于7栋楼宇作为cqt测试楼宇，直至楼宇距离基站500 m以外或无法接入为止。
图2 cqt测试点位选取
a）每栋待测楼宇选择高、中、低层分别进行测试，优选1层、3层、5层进行测试。
b）2部终端并排放置，分别锁频3.5 ghz和2.1 ghz后，在各楼宇内测试点发起满 buffer ftp上行业务，遍历楼内道路并至少保持业务1 min；若测试楼宇内无法完成接入，详细记录测试现象。
c）保持站高、下倾角不变，将两主测小区顺时针旋转30°（邻近小区按需调整），在原测试位置，按照相同的测试路线，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 cqt测试结果
由图3测试结果可知，在小区覆盖边缘(lte rsrp<-105 dbm)情况下，2.1g频段近似覆盖概率为94%，3.5g频段近似覆盖概率为31%。在深度覆盖情况下，cqt测试3.5g频段rsrp值较2.1g频段少6~7 db，说明在深度覆盖方面3.5g频段性能较2.1g频段差。
3.4 覆盖能力dt测试
在进行dt测试数据分析中，lte 2.1g手机与nr 3.5g手机同位置/同时在小区内进行拉网测试，为便于对比分析，把相同位置nr与lte速率按照lte rsrp归一化处理。
以现网实际道路覆盖测试2.1g与3.5g频段，选择2.1g与3.5g频段主瓣法线方向、挂高、方向角、下倾角（包含电子下倾）和功率谱密度相同的扇区。dt测试轨迹结果如图4所示。
图4dt测试覆盖情况图
通过路测数据rsrp对比分析，2.1g频段测试的平均电平值为-97 dbm；而3.5g频段测试的平均电平值为-105 dbm，且部分测试区域脱网情况严重。
随着覆盖距离的增加，在非视距场景下3.5g的信号衰落大于2.1g，且两者信号强度差异随着覆盖距离的增加而继续增大，数据分析情况如图5所示。
图5dt测试信号强度与覆盖距离的对比分析
由图5数据分析可知，在覆盖距离较近时，视距场景内 3.5g的信号接收强度与2.1g相差约为7 db，在覆盖距离较远处，非视距场景内两者信号强度相差14db。
另外，从小区边缘覆盖情况对3.5g和2.1g进行分析，如图6所示。
图6dt测试小区边缘覆盖情况分析
由图6分析可知，在小区边缘速度为1 mbit/s时，2.1g的接收信号为-115 dbm，而3.5g的接收信号为-106 dbm， lte2.1g与nr3.5在现网实际环境中上行覆盖差异为9 db。
对上行速率进行了对比分析，信号强度在-98 dbm时，3.5gnr的上行速率明显高于2.1g频段。
图7dt测试小区上行速率对比分析
04
4t4r 2.1g nr语音支撑能力分析
在中国联通和中国电信共建共享大原则确定的前提下，语音承载方案逐渐向vonr的方向演进。在nsa组网阶段时，通过volte灵活分配至中国联通或中国电信的lte网络来承载。在sa组网阶段时，初期可以通过eps回落至lte网络，后续在2.1g频段上平滑开启vonr功能。
对volte和wcdma网络语音承载进行对比分析，通过分析mos值和rsrp数据，可发现2.1g频段上vonr的语音质量强于wcdma网络的语音质量。
05
2.1g和3.5g应用建议
通过前面的分析可知，2.1g频段能够有效增强3.5g频段的容量和覆盖，但2.1g频段带宽不如3.5g频段带宽资源丰富，且3.5gnr设备产业链相对成熟。综合分析，对2.1g和3.5g频段的应用，总结分析如下。
a）由于2.1g nr设备产业链还不成熟，5g网络建设初期建议以3.5g网络为打底网，实现连续覆盖。后续加速推进2g、3g网络的减频退频，适时重耕2.1g频段，高低频协同打造差异化5g网络。
b）5g网络采用2.1g与3.5g频段混合组网，是建设优质5g网络的重要思路。2.1g频段可提供上行容量补充及深度覆盖延伸，根据建设需求灵活组网，提升用户感知，增强中国联通品牌影响力。
c）3g/4g/5g混模组网可利用现网设备软件升级开通5g业务，在降低5g网络建设成本的同时，深度挖掘现网设备能力，实现资源利用最大化。同时也为后续网络结构调整提供前提条件。
06
结束语
本文从链路预算和实地测试2个方面对2.1g和3.5g频段的覆盖性能进行了对比分析，3.5g频段信号衰减较大，在深度覆盖方面3.5g频段性能较2.1g频段差。在相同的边缘速率下3.5g频段上行覆盖比2.1g频段差9 db。通过理论分析及实地测试，发现2.1g频段能够有效增强3.5g频段的容量和覆盖范围。5g网络可采用2.1g与3.5g频段混合组网，能够增强上行覆盖能力，进而满足5g行业应用的上行容量和时延的需求。现网2.1g频段及设备重耕至5g能够提升5g网络建设速度，并同时减少建设资源投入，降低建设难度，是提升5g网络建设效率的重要手段。
SiLC公司FMCW激光雷达原理及优势
史上最全的支付宝集福卡攻略，敬业福到底该如何抱得归来
苹果来自中国的供应商数量持续增长
工业4.0三大变化:大规模定制、开放式创新与智能化工厂
上海电信5G创新生态圈正式成立
2.1GHz和3.5GHz频段在5G网络中的应用建议
LED虚拟拍摄中LED屏幕的作用
交换机芯片背后的黑科技解密
智能手环新体验，让运动成为每天的乐趣
Littelfuse推出一个表面安装式保险丝系列产品
苹果反对印度实施iPhone USB-C法规
年货节买数码产品，2022有哪些比较不错的数码产品
台积电认可Cadence Tempus时序签收工具用于20纳米设计
快讯：三星Galaxy系列手机终止对谷歌Daydream VR平台支持
博捷芯精密划片机：半导体工艺精细化高效化的新里程碑
车载电源的输出频率
浅析Antenna Switch Tuner测试方法
小间距LED优势与发展方向
电压逆变器IC形成高效轨道分配器
ADM-PCIE-8K5 PCIe加速器板卡的特性