摘要

首先以试验网测试数据为参考，分析了非独立组网模式下5G NR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5G NR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。

1 5G概述

4G网络带动移动数据业务成熟，随着各类移动高清视频、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网络基于此应运而生。

2 5G新空口频段资源

5G网络在设计上满足3种场景的业务需求，分别是增强的宽带接入（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10Gbps，每平方公里100万连接，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种频率范围，一种是低于6GHz的FR1，一种是6GHz以上的FR2。

FR1就是我们通常说的sub 6GHz，低于6GHz的部分，这部分将是5G当前的主流应用范围。我们知道频率越低，覆盖能力越强，穿透能力越好，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，3GHz~6Hz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同时划定了其它可用的频段，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）。

FR2范围主要是高频，也就是我们通常说的毫米波，穿透能力较弱，但带宽十分充足，且没有什么干扰源，频谱干净，未来的应用也十分广泛。FR2频段（见表2）NR设计支持1GHz带宽，是4G网络的50倍，但目前的3GPP最新版本暂支持400MHz带宽。

3 5G新空口C-band覆盖性能

3.1 室外覆盖性能

为了验证3.5GHz NR 与1.8GHz、900MHz LTE室外覆盖效果，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。

其中，NR下行中心载频3450MHz，带宽100MHz，发射天线配置为64T64R，终端支持2T4R；LTE配置RS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。

3.1.1 5G NR与LTE连续覆盖对比

在室外单站覆盖条件下，3.5GHz NR与1.8GHz、900MHz LTE在NR分别配置为窄波束和宽波束下的覆盖情况如图1所示。

从图1可以看出，得益于波束赋形和MIMO等天线技术的应用，5G NR窄波束的覆盖均明显优于宽波束。在视距范围内，3.5GHz NR的覆盖效果优于1.8GHz LTE（1.5km左右开始持平），与900MHz LTE大致持平。

覆盖效果可以总结为：

900MLTE = NR窄波束 > 1.8GLTE >> NR宽波束（视距范围内）

3.1.2 5G NR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5G NR窄波束在不同锚点站下近点（200米）、中点（1000米）、远点（1800米）的信号覆盖情况。在锚点站为1.8GHz LTE和900MHz LTE条件下，5G NR侧和LTE侧的信号情况如表3所示。

从表3可以看出，5G NR小区在近中点处覆盖效果优于1.8GHz LTE，与900MHz LTE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5G NR和1.8GHz LTE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5G NR与1.8GHz LTE或900M LTE按照1:1配比加站。

3.1.3 5G NR空口吞吐量性能研究

在室外条件下，通过拉远测试，分析不同RSRP、SINR、拉远距离下5G中NR空口吞吐量性能，以探究5G边缘速率对终端接收信号的需求（5G NR边缘速率定义为下行100Mbps、上行10Mbps）。测试结果如图2~图4所示。

通过对测试数据处理分析：

a)从图2可以看出，当5G NR要满足下行边缘速率为100Mbps时，NR_RSRP要不低于-110dBm，同理，要满足上行边缘速率超过10Mbps时，NR_RSRP要超过-106dBm。因此， 5G终端接收电平在-106dBm左右才能满足下行100Mbps、上行10Mbps的边缘速率要求。

b)从图3可以看出，下行PDCP吞吐量随NR_SINR的增加而增加，且当NR_SINR≥6dB时5G NR才满足下行边缘速率要求。

c)从图4可以看出，NR拉远距离在2.7km以内满足边缘速率对RSRP的要求，拉远距离在2.4km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

为了验证3.5GHz NR 与1.8GHz LTE、900MHz LTE室外宏站覆盖室内效果，选取汤逊湖NSA试验网区域内腾睿大厦，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、宽波束下的覆盖情况。

其中，NR下行中心载频3450MHz，带宽100MHz，发射天线配置为64T64R，终端支持2T4R；LTE配置RS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。

3.2.1 5G NR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。

图5 宽窄波束在大厦不同楼层的覆盖情况

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，5G NR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。

图6 宽窄波束对相同楼层的覆盖情况

3.2.2 5G NR与LTE深度覆盖对比

5G NR与1.8GHz LTE和900MHz LTE对不同楼层深度覆盖和穿墙损耗情况如图7所示。从图7可以看出，LTE在高、中、低层的深度覆盖情况均优于5G NR。随着楼层加高，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。

图7 5G NR与1.8GHz LTE和900MHz LTE对不同楼层深度覆盖和穿墙损耗情况

从测试结果看，5G NR室内外平均损耗比LTE大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。

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，5G NR窄波束的覆盖效果优于1.8GHz LTE。同时，为了满足下行速率100Mbps、上行10Mbps的边缘速率要求，5G NR信号电平需满足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 NR在穿墙损耗上要比LTE平均大10dB左右。

因此，在未来的5G网络规划部署工作中，建议如下。

a)在室外覆盖场景，为了保障5G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5G NR和1.8GHz LTE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5G NR与1.8GHz LTE或900M LTE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，建议部署宏站覆盖室内为主，针对高层深度覆盖，建议部署室内分布来提升覆盖效果。

参考文献

[1]陈杨,杨芙蓉,余扬尧.5G覆盖能力研究[J].通信技术,2018,51(12):2866-2873.

[2]吴俊卿.5G通信系统深度覆盖分析与研究[J].移动通信,2019,43(4):57-62.

[3]王敏,陆晓东,沈少艾.5G组网与部署探讨[J].移动通信,2019,43(1):7-14.

[4]杨光,陈锦浩.5G移动通信系统的传播模型研究[J].移动通信,2018,42(10): 28-33.

[5]汤向栋.5G无线网络规划与城市规划结合策略研究[J].信息通信,2016,(10):236-237.

[6]李新,陈旭奇.5G关键技术演进及网络建设[J].电信快报,2017,(11):6-9.

[7]张成.关于5G无线网络覆盖问题及优化方案探讨[J].数字化用户,2018,24(32):17,19.

[8]张莉,罗新军.5G无线网络组网方案[J].通信技术,2018,51(4):862-865.

[9]祁放.5G无线网络技术特点与网络规划[J].科技创新导报,2018,15(15):128-129.

[10]何彦平.5G移动通信发展趋势与若干关键技术分析[J].中国信息化,2018,(5):62-63.

[11]张传福,张雁鸣.5G网络部署方案剖析[J].电信技术,2018,(8):7-9.

[12]刘德全,崔波,姚键,陈安华.5G网络部署方案研究[J].广东通信技术,2017,37(9):2-7.

[13]江巧捷,林衡华,岳胜.5G传播模型分析[J].移动通信,2018,42(10):19-23.

[14]朱颖,杨思远,朱浩,王海梅,张晶.5G独立组网与非独立组网部署方案分析[J].移动通信, 2019,43(1):40-45.

[15]李治国.中国联通5G网络部署面临的挑战和策略[J].移动通信,2018,42(4):30-35.

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。

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