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标题: 5G与4G主用频段空口损耗差异浅析 [打印本页]
作者: STGing    时间: 2022-6-21 09:43
标题: 5G与4G主用频段空口损耗差异浅析
针对5G与4G网络规划中覆盖差异及损耗问题，通过理论分析和精确、严格的测试，对5G网络主用频段3500MHz与4G网络主用频段1800MHz进行了对比，得出5G与4G网络天线口EIRP相同的情况下的空口损耗差异，较现有引用的方法修正了约5.39dB，并提出该差异值的计算和测试方法及应用建议，为5G/4G的网络方案及策略的制定提供参考。
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1、概述8 e7 {5 R  z/ Q/ _3 M9 Y% m9 ?- g
2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，标志着我国5G移动通信网络正式进入建设元年。除5G网络典型技术外，各大运营商均基于4G现网站址和结构进行5G网络的规划建设。因而5G网络规划建设面临的最大问题是5G网络所采用3.5GHz核心频段下的射频网络覆盖特性与现有4G网络的差异。
( ^& l, M9 i$ v( ?. x( d- J针对5G射频网络而言，首次引入了3.5GHz频段和4.9GHz频段，后期也会考虑引入毫米波。随着移动通信向高带宽、高容量、超低时延、大连接的方向演进，引入高频段是不可避免的。在此情况下，针对5G网络，更需要对高频网络下电磁传播特征以及与现网频段特性差异，特别是直射、衍射、反射、透射、散射等射传播频特征进行研究。这直接决定运营商5G网络规划的方向以及5G网络最终的性能和用户业务感知。
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6 k, x) f4 g3 X/ A5 d8 `5G与4G网络规划链路预算差异表（常规）：  D' Q% i" m" \$ r3 j( `
链路参数
1.8GHz 4R
3.5GHz 64TR NR
链路差异/dB
UE发射功率/dBm
23
26
3
天线单元增益/dB
17
10
-7
RB数
48
160
-8.2
解调门限
MCS7
MCS2
13.2
跳线及连接损耗/dB
0.5
0
0.5
噪声系数
2.3
3.5
-1.2
干扰余量
5
3
2
阴影衰落
8
9
-1
频段传播差异
1.8 GHz
3.5 GHz
-5.7
穿透损耗/dB
14
20
-6

& L( F1 P+ g1 _# Wa）技术因素，如5G采用的MassivEMIMO、发射功率等参数。
- E. a% w, Q0 O! B  E. Sb）5G引用新的更高的3.5GHz频段带来的空中损耗差异。
! t" R4 S9 b' A$ f2 G其中针对技术因素，基于实验室算法/测试，通过链路级预算已经可以较为精确地估算和确定，其精确度差异往往在dB级，且网络配置如果确定，其链路影响基本确定，相对简单。
) g/ N- M& x; h1 j4 R3 B针对频段空口损耗差异，虽有理论计算方法，但5G移动通信业务场景多为低空地面覆盖网络，受建筑体、山体、树木等影响，其实际损耗值与理论计算有较大差异。本文将结合理论分析与实际精准测试，给出5G与4G承载核心频段带来的空中损耗差异，供规划及设计参考。. d  Y2 P  H! a, ^# S+ |- I' ^- Z
9 `9 B5 M  @- \+ b6 M# q2 q( ^
2、理论分析& q0 Y' B% O" q; `  @+ i
2.1 问题分析1 n/ c6 w8 @3 z. k6 j  K
目前，5G网络建设中引入3500MHz频段，而4G核心频段为1800MHz，较之前2G引入3G或3G引入4G而言，频段上出现大幅度变化，如表所示：
# M' N; X3 O" L8 W
新建网络
现有网络
现有网络频段/MHz
规划建设网络频段/MHz
频段差异/MHz
3G
2G
900/1 800
2100
300
4G
3G
2100
1800
-300
5G
4G
1800
3500
1 700
$ W$ c% `% G3 G1 h' v* k
5G 引入的 3.5 GHz 高频段原为 C 频段卫星/微波使用频段，因其高频特征主要用于视距通信。而在移动通信网络中，往往用于地面、建筑全覆盖，大部分属于地面网络下的非视距通信。而这样应用场景下的电磁波传播的技术经验和技术积累非常少。为此，需要从理论及实践测试 2 个方面确定其空口损耗上的差异，以便更好地在链路预算评估及网络建模仿真时进行更为科学、合理地应用。
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7 ]' _  i- M9 g2 B2 X7 f! e3、无线测试环境搭建
4 Q4 G# J( f0 w! h3.1 现有测试方法缺陷分析
, x: E; F% K' _2 q& E* _# {目前，3500MHz与1800MHz多基于试验网络进行拉网/DT测试，该方式将引入其他因素，导致结果偏差，具体如下。9 @) D: `" T" K. q
a）测试区域内，5G与4G站点规模、位置、结构存在差异。6 r8 Y; F: ~- L4 o& S& U
b）同一站址的5G与4G站点挂高与具体安装位置差异。
4 c4 H, c7 Y9 _+ Ic）同一站址下5G与4G站点馈线及接头损耗、天线配置、天线方向性图等存在差异。. v4 Y) I7 p) H3 i5 n- K1 l8 x
以上因素，因为区域内站点往往量级较大，很难针对单点进行细致、精确地修正，同时测试手机接收性能差异也会影响结果的评估，而得出的5G与4G网络覆盖的差异，可以用来做简要的评估，但无法进行链路级性能的计算。
* n6 D8 B* u: \& b. m
  _( w* n. i$ v# f3.2本文测试方法! `0 S$ y" J6 e  i, G4 k2 P1 S
针对常规测试存在的问题，此次测试采用在同一位置架设同一高度的发射天线，并采用射频功率计分别测试天线口功率差，还要考虑全向天线增益及方向性图差异，满足发射端EIRP的统一。发射端发射30kHz窄带CW信号。
3 |+ |5 K: k: E- J4 ]在接收端，采用高精度高频数字扫频接收仪，同时监测1800MHz与3500MHz窄带信号，以确保接收端无其他因素导致的差异，如图1所示。
- t( u+ G2 A2 i. D! m/ |9 Q在这样的配置下，选择在国内一线城市，确定3个站点进行测试，3个站点均位于该城市城区范围。在结果处理时，充分考虑不同频段配置差异，并对数据进行严格地均化、过滤，最终得出3500MHz与1800MHz空中损耗的差异。各测点的测试数据情况如表4所示。/ R; ^! A3 m" V% A
从表4可以看出，本文在某一线城市城区环境选择了典型的无线环境场景，并选择了3个具有代表性的站点，对每个站点均进行了海量数据测采集，测试路线涵盖站点下所有主要道路，满足常规意义上CW测试无线环境及特征站点等相关要求。
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& d# ]( T) H2 f7 g7 e0 Y; U* {$ O2 ~% T5 b  v: W

5G规划优化专刊.pdf

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作者: RGB_lamp    时间: 2022-6-21 10:46
支持支持，学习学习。
作者: niubility    时间: 2022-6-21 13:42
支持，学习学习。Thanks♪(･ω･)ﾉ
作者: big_gun    时间: 2022-6-21 14:52
支持，学习。Thanks♪(･ω･)ﾉ



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