摘 要

动态频谱共享技术（DSS）作为一种创新的频谱管理方法，能够实现4G和5G网络之间的频谱共享，提高频谱利用率并降低网络维护成本。测试结果表明，连片DSS 10 MHz模式表现优于LTE 5 MHz+NR 5 MHz模式，DSS插花部署与LTE 5 MHz+NR 5 MHz模式相近，且LTE和NR的移动性均正常，在语音、视频和数据业务中表现良好。

PART 01

概 述

随着900 MHz网络建设的完善，如何兼顾4G网络需求和5G网络发展，网络演进中如何在升级NR900做优5G的同时保证4G感知逐渐成为热门课题。频谱动态共享（Dynamic Spectrum Sharing，DSS）［1-6］是一种创新的无线通信频谱资源管理方法，它可以实现不同无线通信系统之间的频谱共享，提高频谱利用率，并改善了频谱碎片化的现象，提高了频谱的可持续利用性。900 MHz网络使用DSS技术可以使4G、5G网络之间的频段资源得到充分的利用，有效基于现网实际用户情况动态分配频谱资源，提升4G/5G双模制式下频谱资源利用率，实现频谱资源管理的最佳化，DSS技术还有助于降低通信网络的故障率和维护成本。因此，在900 MHz网络的建设中，DSS技术具有一定的应用前景和推广价值。

PART 02

动态频谱共享原理

5G NR物理层设计与4G LTE具有相似之处，在相同的子载波间隔和相似的时域结构下，4G和5G之间进行动态频谱共享是可行的［7］，这是4G和5G之间实现动态频谱共享的基础［8-9］。动态频谱共享技术的基本思想是在LTE子帧中调度NR用户，同时确保用于同步和下行链路测量的参考信号不会发生冲突，不会对LTE用户产生任何影响。实现动态频谱共享技术的关键点为：确保5G NR的参考信号（SSB或DMRS）与LTE的参考信号（CRS）在时频资源分配上不会发生冲突；在两者不发生冲突的前提下，将5G NR信号插入LTE子帧［10-11］。

如图1所示，LTE的所有信道的时频资源是固定分配的，LTE的参考信号在连续的时频资源中占用特定的位置。5G NR物理层设计灵活可扩展，NR参考信号、数据信道、控制信道都具有极高的灵活性，允许进行动态配置。利用NR物理层的动态灵活性去适配静态的LTE，可避免2种技术之间发生冲突。

图1 动态频谱共享帧结构配置示意

a)

DSS下行5G控制信道传输

在4G的子帧里，CRS是终端评估信道质量的参考信号，4G的控制信道会将其配置在前3个符号里，根据数据调度量去灵活决定使用几个符号，但总是从第1个符号开始使用。而5G的下行控制信道，也是默认在前3个符号使用，不要求从第1个符号开始使用。标准里规定5G的控制信道不能和4G的CRS资源冲突，4G大部分都是使用4个CRS Ports，CRS会分布到一个子帧的第1，2，5，8，9，11个符号里，通常5G使用第3个符号。

b)

DSS下行5G数据信道传输

5G的下行数据传输也是占用多个符号，标准中允许5G的下行数据传输信道（PDSCH）避开4G的CRS位置，CRS的具体位置会使用RRC去配置消息发给终端，可以避免5G数据传输与4G的CRS冲突。

c)

5G的SSB模块发送

5G的SSB占有连续4个符号，始终无法完全避开4G的CRS，标准里提出可以利用一下4G里的MBSFN子帧，MBSFN子帧除了前面的控制信道的几个符号，后面的符号是没有CRS的，避免了5G的SSB传输与CRS冲突。

d)

5G的广播信道发送

5G的广播信道也可以在MBSFN子帧里发送，MBSFN子帧除了前面的控制信道的几个符号，后面的符号是没有CRS的，避免了5G的广播信道发送与CRS冲突。

e)

DSS上行5G控制信道传输

5G的上行控制信道使用的资源可以灵活配置，由于上行没有下行CRS避让的问题，可以完全避开4G的上行控制信道。

f)

DSS上行5G数据信道传输

上行的5G数据信道，通过合理调度去避开4G的控制信道和数据信道，保证4G和5G在上行资源的使用不产生任何冲突。

PART 03

900 MHz网络动态频谱共享测试分析

3.1

测试环境

测试区域位于A县城，共10个站点组成测试环境，在测试区域内测试了3种900 MHz组网环境：LTE10 MHz带宽、LTE 5 MHz+NR 5 MHz、DSS 10 MHz（LTE和NR同时开通10 MHz带宽共享频谱），对语音、视频及数据业务的组网DT性能、定点性能和DSS插花组网的移动性等各项业务进行了验证和对比测试［12-14］。

3.2

业务感知测试

对测试区域分别按照LTE 10 MHz组网、LTE 5MHz+NR 5 MHz组网、DSS 10 MHz组网3种环境，进行道路遍历测试。3种组网配置下的上下行数据业务速率统计如表1所示。

表1 不同组网条件下的测试数据

通过以上3种不同组网配置的速率对比可以看出：在站间距为500～800 m的DT场景中，DSS 10 MHz性能表现良好，性能高于LTE 5 MHz+NR 5 MHz模式。

3.3

DSS插花部署测试

选取2个站点开通DSS配置，区域内其他站点开通LTE 5 MHz+NR 5 MHz和LTE 10 MHz 2种组网环境，验证DSS与LTE 5 MHz+NR 5 MHz业务测试对比，并验证DSS与LTE 5 MHz+NR 5 MHz、LTE 10 MHz 2种组网环境下移动性切换对比。

a）插花部署业务测试。在DSS与LTE 5 MHz+NR5 MHz插花组网情况下，DSS-LTE的下行平均速率为15.21 Mbit/s，上行平均速率为10.74 Mbit/s；DSS-NR的下行平均速率为19.35 Mbit/s，上行平均速率为15.71 Mbit/s；从测试结果可知，DSS LTE上下行速率略优于LTE 5 MHz上下行速率，DSS NR上下行速率略优于NR 5 MHz上下行速率，并未见明显降低。

b）插花部署移动性测试。DSS与LTE 10 MHz插花场景，以及DSS与LTE 5 MHz+NR 5 MHz 的插花场景，LTE和NR的移动性均正常。

3.4

定点测试

在近点、中点、远点3种典型覆盖点位，分别测试上下行数据业务、语音业务、视频播放（3 min 1080P视频播放）业务。结果如表2所示。

表2 不同组网定点测试数据

• 下行速率感知

  与LTE 10 MHz相比，DSS 10MHz-LTE平均速率低10%左右；与LTE 10 MHz相比，DSS 10 MHz-NR平均速率高7%左右；与LTE 5 MHz+NR 5 MHz-LTE相比，DSS 10 MHz-LTE 的平均速率高60%左右；与LTE 5 MHz+NR 5 MHz-NR相比，DSS 10 MHz-NR的平均速率高30%左右。

• 上行速率感知

  与LTE 10 MHz相比，DSS 10MHz-LTE平均速率低5%左右；与LTE 10 MHz相比，DSS 10 MHz-NR平均速率高60%左右；与LTE 5 MHz+NR 5 MHz-LTE相比，DSS 10 MHz-LTE平均速率高150%左右；与LTE 5 MHz+NR 5 MHz-NR相比，DSS 10 MHz-NR平均速率高160%左右。

语音MOS感知均在4.21～4.36，视频缓冲延时均在0.11～0.29 s，感知良好（见图2）。

图2 定点测试语音MOS及视频缓冲时延

从上下行速率的测试结果来看：DSS 10 MHz组网的NR上下行速率均优于LTE 10 MHz，DSS 10 MHz组网的LTE略差于LTE 10 MHz；DSS 10 MHz组网的NR和LTE均好于LTE 5 MHz+NR 5 MHz组网的NR 5 MHz和LTE 5 MHz。

从语音MOS和视频缓冲延时测试结果看：主被叫语音MOS值在4.0以上，1080P视频3 min播放流畅、无卡顿和掉线，初始缓冲时延基本在0.3 s以下，用户感知良好。

PART 04

结束语

本次DSS外场测试，通过对比LTE 10 MHz 组网、LTE 5 MHz+NR 5 MHz组网以及DSS 10 MHz组网3种环境下的各项业务性能，可以看到DSS 10 MHz组网方案的性能表现良好，上下行速率优于LTE 5 MHz+NR 5 MHz组网（DSS 10 MHz相对于LTE 5 MHz下行速率提升约80%，上行速率提升约90%；DSS 10 MHz相对于NR 5 MHz下行速率提升约15%，上行速率提升约60%）；语音和视频业务正常，体验良好；LTE和NR间干扰在可接受范围内，DSS与LTE/NR站点的移动性切换正常。

对于城区场景，结合与中国电信4G一张网，基本形成4G中频打底连续覆盖，可考虑直接部署NR 10 MHz，不考虑LTE 5 MHz+NR 5 MHz或DSS 10 MHz。

对于乡农场景，根据测试结果，DSS与LTE 10 MHz/NR 10 MHz、LTE 5 MHz+NR 5 MHz干扰在可接受范围内、切换连续、用户感知良好。结合网络架构和业务流量负荷，局部4G中频连续覆盖区域，可以直接考虑开通NR 10在可接受范围内；4G覆盖为900 MHz托底区域，建议低负荷区域（PRB利用率低于50%）可以考虑开通DSS，兼顾4G、5G覆盖；高负荷区域（PRB利用率大于50%），建议结合新建3.5 GHz 8TR，保障4G、5G覆盖和用户感知。

参考文献

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［13］ 陈大明，但德东.2.1G FDD NR 网络性能及 NR-LTE 混合组网方案研究［J］.电子世界，2021（20）：2.

［14］ 李世博，田宇琪，孙庆，等.FDDLTE/NR动态频谱共享的性能分析［J］.微处理机，2024，45（5）：25-28.

作者简介

任洪彬，高级工程师，硕士，主要从事移动通信工程规划、设计工作；

关永法，工程师，学士，主要从事移动通信工程规划、设计工作；

孟凡一，工程师，硕士，主要从事移动通信工程规划、设计工作。