專網(wǎng)2.6GHz大上行時(shí)隙配比方案業(yè)務(wù)

驗(yàn)證

中核檢修有限公司昌江分公司海南省昌江黎族自治縣5727002

海南核電有限公司海南省昌江黎族自治縣572700：'

Summary：第五代通信技術(shù)自2019年正式商用以來，社會(huì)上各行各業(yè)開展圻

發(fā),大力投入垂直行業(yè)落地應(yīng)用，創(chuàng)新方案亦遍地開花.隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平不

斷提高及產(chǎn)品成熟度的不斷加強(qiáng)，應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)也逐漸變得明顯。5GtoB

應(yīng)用中，存在著大量的對(duì)上行帶寬要求較高的場(chǎng)景，如電廠生產(chǎn)區(qū)大規(guī)模高清

攝像頭等上行業(yè)務(wù)對(duì)5G的上行帶寬提出了更高的要求。

Keys：2.6GHz頻段；5G幀結(jié)構(gòu)；1D3U；大上行；異幀組網(wǎng)

引言：

5G賦能千行百業(yè)，5G改變社會(huì)主要源于技術(shù)應(yīng)用的三大場(chǎng)景，即國(guó)際標(biāo)

準(zhǔn)化組織3Gpp定義的三大場(chǎng)景：eMBB增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，主要應(yīng)用3D超高清視頻

等大流量業(yè)務(wù)；mMTC入規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)；超高可靠超低時(shí)延通信，主要應(yīng)用于無人

駕駛、工業(yè)自動(dòng)化業(yè)務(wù)。當(dāng)前階段5G商用公眾網(wǎng)絡(luò)主要滿足eMBB類的需求,

即下行帶寬大，上行帶寬小，而對(duì)于垂直行業(yè)上下行的帶寬需求存在一定的差

異性。

一、行業(yè)應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)能力需求調(diào)研

本文列舉了對(duì)5G應(yīng)用場(chǎng)景及行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)能力需求的部分調(diào)研，見下表1：

表1垂直行業(yè)上下行峰值速率需求調(diào)研

垂直行業(yè)上行峰值速率(Mbps)下行峰值速率(Mbps)

智慧礦山600500

智慧園區(qū)750750

智慧醫(yī)療400230

能源行業(yè)300500

二、NR“新”技術(shù)方案

本文以能源行業(yè)的NR網(wǎng)絡(luò)能力需求為例，論證人上行時(shí)隙配比方案的可行

性。

我們知道，在4G中子載波間隔只有一種配置，即15KHz,不同于4G,5G定義

的子載波間隔也是15KHz,但可靈活擴(kuò)展：

|口為整數(shù)

由于正常CP情況下，每個(gè)時(shí)隙(4G和5G一樣)包含的OFDM符號(hào)數(shù)是固定的

14個(gè)，因此在時(shí)域上，時(shí)隙長(zhǎng)度會(huì)隨著子載波間隔變大而變小。

5G的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法相比4G要復(fù)雜的多，4G網(wǎng)絡(luò)以子幀為單位進(jìn)行調(diào)度，而5G

在eMBB場(chǎng)景下是以時(shí)隙為單位進(jìn)行調(diào)度的。在5G中，1個(gè)子幀長(zhǎng)度是固定

的，每個(gè)子幀包含若干個(gè)時(shí)隙，下表列出不同參數(shù)值a下時(shí)隙數(shù)量與單個(gè)時(shí)隙

長(zhǎng)度的關(guān)系，a值決定了每個(gè)子幀所包含的時(shí)隙數(shù)。也就是說在5G中，1個(gè)時(shí)

隙長(zhǎng)度是靈活可變的，當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商主要采用的參數(shù)a=l,即時(shí)隙的長(zhǎng)度為

0.5mso介紹完上述時(shí)隙的相關(guān)定義，我們下面列舉一下5G的時(shí)隙配置方案，6

種典型時(shí)隙配置方案如下：

-i5ms單周期；

「3+2ms雙周期（3ms單周期+2nis單周期）

-12.5ms雙周期

-11nls單周期

「2.5ms單周期（1U3D）

-）2.5ms單周期（1D3U）

根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，5G可靈活配置不同時(shí)隙的“D”和“U”，如5ms單周期

主要是大下行時(shí)隙配置，運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要面向toC場(chǎng)景即采用多

“D”配置；1ms單周期時(shí)隙配置主要面向高可靠、低時(shí)延的業(yè)務(wù)場(chǎng)景；而

2.5ms單周期（1D3U）中下行時(shí)隙（D）：上行時(shí)隙（U）=1：3,主要面向大上

行的業(yè)務(wù)場(chǎng)景等，根據(jù)具體需求適用專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。另外，5G的另外一人

“新”為新頻譜，3GPP38101-2為NR主要定義了兩個(gè)頻率范圍：

「FR1：sub6G,也就是目前的低頻頻段，是5G的核心頻段；其中3GHz以下的

頻率稱為sub3G,其余頻段稱為C-band；

三、試驗(yàn)場(chǎng)景組網(wǎng)介紹

為最大程度減少傳輸鋌路網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，本次采用5G獨(dú)立組網(wǎng)（SA）5Gc全量下沉部

署方案，同時(shí)配置ETP服務(wù)器、兩套基站設(shè)備（相同覆蓋區(qū)域）及兩部測(cè)試終

端

無線側(cè)采用NR2.6GHz組網(wǎng)，兩套基站采用異幀組網(wǎng)方式（分別采用5nls亙周

期和2.5ms單周期（1D3U）兩種典型幀結(jié)構(gòu)）。根據(jù)運(yùn)營(yíng)商相關(guān)硬件設(shè)備規(guī)范

要求，本方案中采用的分布式皮基站硬件滿足通用要求，支持

60MHz/80MHz/100MHzNR信道帶寬、5ms幀結(jié)構(gòu)（DDDDDDDSUU）、1D3U幀結(jié)構(gòu)

（DSUUUDSUUU）等設(shè)置，其中特殊子幀S配比DL：UL：Gp：=6：4：4（主要考慮與

TDLTE保持時(shí)隙對(duì)齊同步）。

四、5G終端兩種時(shí)隙配置速率測(cè)算及驗(yàn)證

1、2.6GHzNR51ns單周期（DDDDDDDSUU）UE理論峰值速率測(cè)算及驗(yàn)證

下面我們就當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置下,5G能達(dá)到的理論峰值進(jìn)行測(cè)算及驗(yàn)證°

基站子載波間隔二30khz,調(diào)制階數(shù)max=256QAM,編碼效率=92.5%,上下行時(shí)隙

配置8:2,控制信道存在一定的開銷負(fù)荷，系統(tǒng)昔寬二100M,PRBmax=273,基站

4天線發(fā)送，UE終端設(shè)備2根接收天線。

1）子載波間隔=30kHz：可以計(jì)算出每秒一個(gè)載波上傳輸?shù)姆?hào)數(shù)。因符號(hào)的長(zhǎng)

度與子載波間隔成反比，得到每個(gè)符號(hào)占用"30000s,去掉每個(gè)符號(hào)前綴CP

（對(duì)抗多徑干擾），則每個(gè)載波上每秒鐘可以傳28000個(gè)符號(hào)；

2）調(diào)制階數(shù)max=256QAM,根據(jù)計(jì)算公式log2M可以計(jì)算出每個(gè)符號(hào)攜帶的信

息量為log225量8bit；

3)編碼效率=92.5%：根據(jù)NRMCS(ModulationandCodingScheme)調(diào)制編

碼方案，MCS=28,TargetcodeRate=948,則948/1024=92.5%,在實(shí)際傳輸?shù)倪^

程加入了一部分冗余編碼來對(duì)抗無線信道傳輸中引入的噪聲和干擾，這部分冗

余編碼的開銷占7.5%；

4）上下行時(shí)隙配置8:2,控制信道存在一定開銷。

每個(gè)slot包含14個(gè)符號(hào)，在DL中每傳輸14個(gè)下行符號(hào)就有2個(gè)符號(hào)額外開

銷（用于PDCCH：下行控制信道和DMRS：解調(diào)參考信號(hào)，用于物理信道的信道

估計(jì)和相關(guān)解調(diào)等控制信息的傳輸）。同時(shí)每傳瑜10個(gè)slot,只有前面的7

個(gè)時(shí)隙和第8時(shí)隙的部分（4/14）做下行，因此，此種時(shí)隙配比的下行傳輸效

率為：（12x7+4）/14x10=62.8%0

因此在一條傳輸流上的理論傳輸速率約為：

28000x8x92.5%x62.8%=130350bit/so

5）100M的系統(tǒng)帶寬下，可最多調(diào)用的PRB數(shù)量PRBmax=273個(gè)，每個(gè)PRB有12

個(gè)子載波，子載波共273x12=3276個(gè)（5G中傅里葉變化的取樣點(diǎn)為4096個(gè)，

在能譜上，數(shù)字接收發(fā)射機(jī)經(jīng)過帶通濾波器的兩測(cè)殘留帶寬要求各有410個(gè)采

樣點(diǎn)，即3276=4096-410x2）。

6）由于受限于UE端的天線數(shù)量，最多只能支持4組數(shù)據(jù)流同時(shí)接收，因此當(dāng)

前5G系統(tǒng)配置下的單用戶下行理論峰值速率：

130350bit/sx273PRBx12x4流=1708106400bit/s0

在組網(wǎng)環(huán)境中好點(diǎn)實(shí)測(cè)情況：

AVERSRP=-58dBm,AVESINR=30dB；

AVE_PDCCHThrDL=1099Mbps；Max_PDCCHThrDI=：670MbpSo

同理，在測(cè)試終端上行只能支持2組數(shù)據(jù)流同時(shí)上傳時(shí)，5G系統(tǒng)配置下的單用

戶上行理論速率測(cè)算如下：

1）子載波間隔二30kHz：每個(gè)載波上每秒鐘可以傳28000個(gè)符號(hào)；

2）調(diào)制階數(shù)max=256QAM,每個(gè)符號(hào)攜帶的信息量為log2256=8bit；

3）編碼效率=92.5%；

4）上下行時(shí)隙配置8:2,上行傳輸效率為：（2x12+2）/140=18.5%o

28000x8x92.5%x18.5%x273PRBx12x2流二252333900bps。

在本次組網(wǎng)環(huán)境中好點(diǎn)實(shí)測(cè)情況：

AVE_RSRP=-58dBm,AVE_SINR=38dB；

AVE.PUCCHThrUL=208Mbps；Max_PUCCHThrUL=224Mbps（實(shí)測(cè)PRB資源調(diào)度為

259PRB）o

2、2.6GHzNR2.5ms單周期（DSUUUDSUUU）UE理論峰值速率測(cè)算及驗(yàn)證

與8：2時(shí)隙配比計(jì)算思路相同，測(cè)試環(huán)境與測(cè)試系統(tǒng)條件不變，100M5G系統(tǒng)

帶寬1D3U配置下，單用戶下行理論速率測(cè)算如下：

1）子載波間隔二30kHz：每個(gè)載波上每秒鐘可以傳28000個(gè)符號(hào)；

2）調(diào)制階數(shù)max=256QAM,每個(gè)符號(hào)攜帶的信息量為log2256=8bit；

3）編碼效率=92.5%；

4）上下行時(shí)隙配置1：3,下行傳輸效率為：（1x12+4）x2/140=22.8%0

28000x8x92.5%x22.8%x273PRBx12x4流=621129600bps。

在本次組網(wǎng)環(huán)境中好點(diǎn)（核島封閉機(jī)房L603）實(shí)測(cè)情況：

AVE_RSRP=-60dBm,AVE_SINR=32dB；

AVE_ThrDL=532Mbps；Max_ThrDL=595Mbps。

同理，測(cè)試終端上行只能支持2組數(shù)據(jù)流同時(shí)上傳，1D3U配置下的單用戶上行

理論速率測(cè)算如下：

1）子載波間隔=30kHz：每個(gè)載波上每秒鐘可以傳28000個(gè)符號(hào)；

2）調(diào)制階數(shù)max=256QAM,每個(gè)符號(hào)攜帶的信息置為log2256=8bit；

3）編碼效率=92.5%；

4）上下行時(shí)隙配置1：3,上行傳輸效率為：（3x12+2）*2/140=54.3%o

28000x8x92.5%x54.3%x273PRBx12x2流二737591400bps。

在本次組網(wǎng)環(huán)境中好點(diǎn)（核島封閉機(jī)房L603）實(shí)測(cè)情況：

AVE_RSRP=-63dBm,AVE_SINR=37dB；

AVE_PUCCHThrUL=560Mbps；MaxPUCCHThrUL=682Mbps（實(shí)測(cè)PRB資源調(diào)度為

261PRB）o

通過理論計(jì)算及實(shí)測(cè)，NR系統(tǒng)100M帶寬1D3U時(shí)隙配比下，在電廠核島封閉室

內(nèi)場(chǎng)景下，下行均值速率532Mbps,峰值速率可達(dá)595Mbps,上行均值速率

560Mbps,峰值速率可達(dá)682Vbps,充分驗(yàn)證了專網(wǎng)2.6GHz大上行時(shí)隙配比方案

的可行性，在此種場(chǎng)景下，攝像頭分辨率設(shè)置為1080P,帶寬需求按5M計(jì)算，

峰值情況下單小區(qū)支持并發(fā)高清攝像頭數(shù)量為682/5=136路，均值情況下支持

112路，分別是傳統(tǒng)8：2時(shí)隙配比方案的3倍和2.7倍，可滿足近遠(yuǎn)期大上行

業(yè)務(wù)需求。

3、更高大上行技術(shù)探討

另外一種超大上行技術(shù)是做CA(載波聚合)，即2.6GHz80M+80MCA技術(shù),理論

上可比上述方案提升約28舟，此種方案需增加較大的設(shè)備投資，后續(xù)根據(jù)技術(shù)

演進(jìn)及業(yè)務(wù)需求再展開進(jìn)一步討論驗(yàn)證。

五、結(jié)束語

本文主要介紹了專網(wǎng)2.6GHz大上行時(shí)隙配比方案，通過理論計(jì)算與實(shí)地測(cè)減驗(yàn)

證了7D2U與