提升5G網絡上行速率的應用研究

張會娜，谷巖龍

1.武警工程大學，陜西，西安，710065；2.中國人民解放軍69220部隊，新疆，庫車，842000

0 引言

5G是產業(yè)互聯(lián)網的時代。工業(yè)制造、智慧電網、媒體娛樂、醫(yī)療健康、車聯(lián)網、智慧城市、智慧金融、智慧教育等5G to B業(yè)務對上行網速提出更高的要求[1]，需要本地產生的大量數(shù)據(jù)上傳至后端計算中心。目前，國內5G用的主要頻段為2.6G和3.5G，采用的是TDD雙工模式，上行和下行都是同一頻段上，時隙配比多為7:3，即30%的時隙用于上行業(yè)務，導致上行速率慢[8]。由于終端本身輕、薄等特點，發(fā)射功率只有0.2W，遠遠低于基站的發(fā)射功率320W，加上天線數(shù)量受終端體積限制，使上行覆蓋范圍受限，在邊緣區(qū)域或遠點，終端發(fā)起的上行信號無法到達基站，用戶上網速率低、無法打通電話等問題，降低用戶使用感知。

為了提升5G網絡的上行速率，滿足更多的需求。本文通過在實際網絡中的多次測試，提出了在LTE-NR高低頻共站場景下上行NR＋LTE分流以及NR上行回落LTE方案，從而在特定場景下提升整體上行速率并部分解決小區(qū)邊緣上行覆蓋受限問題[6-7]。

1 5G網絡上行速率提升方法研究

1.1 5G網絡上行速率提升原理

（1）非獨立組網NR上行回落LTE。NR上行PUSCH覆蓋受限時，即當NR側上行SINR質量變差時，切換到LTE PUSCH上發(fā)送數(shù)據(jù)，利用LTE的上行覆蓋能力補充NR上行的不足，提升邊緣用戶體驗[2]。NR的RLC層狀態(tài)報告等非應用層數(shù)據(jù)仍繼續(xù)在NR PUSCH發(fā)送，不會隨著上行fallback to lte功能觸發(fā)而遷移到LTE側。

NR上行回落LTE主要涉及兩個參數(shù)[3-4]，上行回落LTE SINR門限值（NsaUlFackToLteSinrThld）和上行回落遲滯（NsaUlFackToLteSinrHyst）。上行回落LTE 的觸發(fā)門限為：Thld-Hyst，當NR小區(qū)的上行SINR小于這個門限值時，切換到LTE。恢復門限為：Thld+Hyst，當 NR 小區(qū)的上行SINR大于這個門限時，將切換到上行NR。圖1為原理圖。

圖1 NR上行回落LTE原理圖

（2）上行NR＋LTE 分流原理。上行NR＋LTE 分流原理介紹：上行分流算法與終端能力相關，基站側通過RRC重配置下發(fā)分流策略給終端，具體分流算法由終端側自行決定[5]，所以上行分流性能表現(xiàn)由終端主導，表1為支持分流的芯片廠家及分流詳情。

表1 分流的芯片廠家及分流詳情

1.2 測試驗證

在某城區(qū)選取連續(xù)覆蓋場景以及NR覆蓋邊緣（錨點連續(xù)/NR不連續(xù)），即弱覆蓋場景進行試點研究，其中，覆蓋邊緣場景是NR的RSRP＜-105dBm的區(qū)域。

本次測試非獨立組網NR上行回落LTE門限設置為-6dB，即當NR 小區(qū)的上行SINR＜-6dB時，回落至LTE。分流測試的近點、中點、遠點的定義如下：

近點：NR RSRP＞-70dBm

中點：-85dBm ＜NR RSRP＜-95dBm

遠點：-95dBm ＜NR RSRP＜-105dBm

（1）場景下非獨立組網NR上行回落LTE試點驗證。NR的RSRP=-115dBm時，執(zhí)行切換。切換前后，NR的上行速率與LTE基本持平，速率均在5 Mbps左右。因此，在NR連續(xù)覆蓋場景下NR上行回落LTE特性沒有明顯增益，如圖2所示。

圖2 連續(xù)覆蓋場景的上行回落LTE數(shù)值

（2）邊緣覆蓋場景下非獨立組網NR上行回落LTE試點驗證。在覆蓋邊緣場景下，由圖2可知，當NR的RSRP=-110dBm時，LTE的RSRP=-65dBm，執(zhí)行切換。錨點同頻切換造成LTE切至覆蓋較好小區(qū)，在此類場景下NR上行回落LTE時，NR側上行速率明顯低于LTE，因此NR上行回落LTE可部分解決上行受限場景。

圖3 邊緣覆蓋場景的上行回落LTE數(shù)值

（3）連續(xù)覆蓋場景下上行NR＋LTE分流試點驗證。開啟上行NR＋LTE分流。選取近、中、遠點進行測試，測試結果如表2所示。

表2 連續(xù)場景下近、中、遠點測試值

圖4 連續(xù)場景下近、中、遠點測試值

遠點的增益較大為83.3%，因為NR的RSRP在-105dBm附近上行速率變差，而LTE的速率變化不大。開啟上行分流策略后，終端上行速率為NR＋LTE總速率，可有效提升用戶感知并改善遠點上行受限場景。

（4）NR邊緣覆蓋場景下上行NR＋LTE 分流驗證結果。開啟上行NR＋LTE分流。選取近、中、遠點進行測試，測試結果如表3所示（近點增益：30.7%，遠點增益：371.4%）。

表3 邊緣覆蓋場景下近、中、遠點測試值

NR邊緣覆蓋場景下，遠點的增益最大為371.4%，因為隨著無線環(huán)境的變化，NR的速率變差，而LTE的速率變化不大。開啟上行分流策略后，提升了整體的NR上行速率，極大地改善了邊緣覆蓋即弱覆蓋區(qū)域上行受限問題。

圖5 邊緣覆蓋場景下近、中、遠點測試值

2 結語

連續(xù)覆蓋場景下，NR上行回落LTE特性沒有明顯增益，在覆蓋邊緣即弱覆蓋場景，錨點可切換至更好地覆蓋小區(qū)，NR上行回落LTE解決了邊緣覆蓋上行受限問題，提升了上行速率，建議在弱覆蓋區(qū)域開啟。

上行NR＋LTE分流不管在連續(xù)覆蓋還是邊緣覆蓋均可有效提升上行速率，但是需要終端能力支持，目前部分終端不支持，且開啟后占用LTE，影響LTE用戶的體驗感知。因此，上行NR＋LTE分流不建議廣泛啟用。