5G SA 超级上行 2B 行业支撑案例

贵州电信分公司  吕巍

【摘要】由于⽬前5G尚处于部署和优化阶段，现⽹存在较多的5G覆盖不足，实际⽤于上行的时频资源有限，导致⽤户上行体验不佳，严重影响⽤户的感知。通过将上⾏数据分时在Sub-3G

频谱和C-Band频谱上发送，极⼤地增加了5G⽤户的上⾏可⽤时频资源,提高现网的用户感知度。

【关键字】5G 5G上行资源

【业务类别】系统支撑能力提升

一、问题描述

       当前 5GC-Band 主要采⽤TDD 组⽹，即上⾏和下⾏时分复⽤C-Band 频谱资源，⼀般采⽤8: 2/7:3/4:1 时隙配⽐，实际⽤于上⾏的时频资源有限，导致⽤户上⾏体验不佳。超级上⾏通过将上⾏数据分时在 Sub-3G 频谱和 C-Band 频谱上发送，极⼤地增加了 5G⽤户的上⾏可⽤时频资源。其原理为：在 C-Band 频谱的上⾏时隙，使⽤C-Band 频谱进⾏上⾏数据发送；在C-Band 下⾏时隙，使⽤空闲的 Sub-3G 频谱补充进⾏上⾏数据发送，实现上⾏数据可以在全时隙发送，以C-BandTDD7：3 时隙配⽐为例，如下所示。

       在 5G 早期商⽤场景下，如果没有单独的 Sub-3G 频谱资源供 5G 使⽤，可以通过开通 LT EFDD 和 NR 上⾏频谱共享功能来获取Sub-3G 频谱资源。

二、 应用场景

2.1 应用描述

1.  应用场景

      超级上⾏应⽤于宏站场景。此场景中，超级上⾏技术使下⾏数据传输在 C-Band 频段，同时上行数据可以在 C-Band 和 Sub3G 频段分时传输，增强 C-Band 上行容量和覆盖能力，提升⽤户体验速率并满⾜更⾼要求的业务需求。

2. 超级上⾏频谱来源

       超级上⾏所需的 Sub3G 频谱可以由频谱 Refarming 或者通过 L-NR 上⾏频谱共享获得。现⽹密集城区 LTEFDD 上下⾏PRB 利⽤率⽐例约为 1:3，越热点的区域上下行PRB 利⽤率差值越⼤。

      现⽹FDD 上下行PRB 利⽤率不平衡、上行PRB 利⽤率偏低，为通过 LTE/NR 上行频谱共享获得超级上行频谱提供了可⾏性。

3. 方案价值

     1、上⾏容量增益：Sub-3G 上行频谱与 C-band 频谱时分叠加使用，极⼤增加上行频谱资源， 从⽽带来了 5G⼩区的上⾏容量增益；

     2、上⾏⽤户体验增益：超级上行⽤户使能上行全时隙调度，上⾏体验速率提升；

     3、上⾏覆盖增益：3.5G 传播损耗⼤，在远点覆盖受限，SULSub3G 传播特性优于 C-band，在小区远点上行体验速率优于 C-band，提升上行覆盖。

2.2 原理描述

2.2.1    超级上行

2.1.1  小区配置

       超级上行开通前需要完成 C-Band 小区和 Sub-3G小区配置。建⽴Sub-3G小区通过MONRDUCell 配置，Sub-3G小区必须配置的参数如所示。

2.1.2    载波信息

       为了保证 UE 在 Sub-3G 载波上正确接⼊和⼯作，gNodeB 需要将 Sub-3G 载波相关的信息发送给 UE。包括如下信息：

帧结构、系统带宽、频点、Sub-3G 上⾏公共信道配置

       —   PRACH 配置

       —   PUSCH 公共配置

       —   PUCCH 公共配置

       —   订阅系统消息配置： 当系统消息发送策略 gNBSibCon fi g.SibTransPolicy 配置为 “ON_DEMAND”时，会下发该配置。系统消息配置通过参数 MOgNBSibConfig 配置。

承载 Sub-3G 载波信息的消息如下：

       空闲态接⼊时，通过 SIB1（SystemInformationBlock1）承载；连接态接⼊时，通过 RRCReconfiguration 消息承载。

       说明：开启超级上⾏功能后，由于 gNodeB 会通过 SIB⼴播 SUL 信息，下⾏SSBRB 占⽤会轻微提升，下⾏峰值吞吐量可能会轻微降低。

2.1.3随机接⼊

       空闲态下，仅⽀持UE 从C-Band 上发起随机接⼊。

       随机接⼊，即 RA（RandomAccess），⽤于实现 UE 与 gNodeB 之间建⽴和恢复上⾏同步。

       随机接⼊过程分为基于竞争的随机接⼊和基于⾮竞争的随机接⼊：

       在基于竞争的随机接⼊过程中，接⼊前导由 UE 随机选定，不同 UE 选择的前导可能冲突。

       gNodeB 基于竞争解决不同 UE 的接⼊，其结果具有随机性，并不能保证 100%成功。

       在基于⾮竞争的随机接⼊过程中，接⼊前导由 gNodeB 分配给 UE，这些接⼊前导属于专⽤前导，因此 UE 不会发⽣前导冲突。但当专⽤资源不⾜时，gNodeB 会指示 UE 发起基于竞争的RA。

2.1.4上⾏TDM 调度

      超级上⾏⽣效后，下⾏链路承载在 C-Band 载波，上⾏链路承载在 C-Band 和 Sub-3G 载波。由于C-Band 的⼦载波间隔为 30kHz，Sub-3G 载波的⼦载波间隔为 15kHz，C-Band 载波与Sub-3G 载波的时隙数量⽐例是 2:1，因此调度时需要考虑不同时序的调度。SRAN16.0 版本，对于C-Band 载波，仅⽀持时隙配⽐7:3（通过参数NRDUCELL.SlotAssignment 配置）；对于 Sub-3G 载波，仅 C-Band 下⾏时隙对应的Sub-3G 时隙才可⽤。以时隙配⽐7:3 进⾏示意。超级上⾏调度时序：

        NR 引⼊了灵活的调度机制，协议引⼊k1 和 k2，以保证 gNodeB 和UE 间的调度时序不错乱。其中 k1⽤于确定下⾏数传的 HARQ 时序，k2⽤于确定上⾏调度时序，k1 和 k2 基于算法⾃动计算得到。gNodeB 通过 DCI（DownlinkControlInformation）消息将 k1 和 k2 参数下发给UE。其余调度算法与 C-BandNR(TDD)⼩区相同。下⾏HARQ 时序在超级上⾏场景下，下⾏数传的 ACK/NACK 反馈时序为 N+k1。当 UE 在C-Band 时隙 N 收到下⾏数据时，会在时隙N+k1 对应的C-Band 上⾏时隙反馈 ACK/NACK，如下所示。

上⾏HARQ 时序：

        超级上⾏⽀持在 C-Band 和 Sub-3G 间以TDM⽅式进⾏调度。⽹络侧通过 C-Band 动态指示UE 在C-Band 和 Sub-3G 上调度的资源，如所示。

       当  UE  在  C-Band  时隙  N  收到包含  C-Band  上 ⾏ 调 度 资 源 的  DCI（downlinkcontrolinformation）时，会在 C-Band 时隙 N+k2 对应的 C-Band 上⾏时隙发送上⾏数据。当 UE 在 C-Band 时隙 M 收到包含 Sub-3G 上⾏调度资源的DCI 时，会在C-Band 时隙

M+k2 对应的 Sub-3G 上⾏时隙发送上⾏数据。

1.2.5  上⾏功率控制

       超级上⾏的C-Band和Sub-3G 载波单独进⾏功率控制，基站通过TPC（TransmitPowerControl）单 独 指 示 UE 两 个 载 波 的 功 率 调 整 值 ， UE 也 在 两 个 载 波 上 单 独 上 报 PHR（Powerheadroomreport）值。

       备注：TPC 参DCI 中位域TPCcommandforscheduledPUSCH。

       超级上⾏的差异点在于 Sub-3G 没有下⾏链路，因此采⽤C-Band 下⾏链路进⾏路损估计。采⽤C-Band 载波下⾏链路获得路损估计会⼤于实际路损情况，因此会导致 Sub-3G 上⾏发射功率过⾼，导致上⾏⼲扰提升。因此 gNodeB 会根据 Sub-3G 和C-Band 载波下⾏的路损差调整如下值，通过 SI 消息下发。

P0_pre：gNodeB 期待接收到的preamble 的初始功率 P0_PUCCH：gNodeB 期待接收到的PUCCH 初始功率P0_PUSCH：gNodeB 期待接收到的PUSCH 初始功率

1.2.6        移动性管理

       支持超级上⾏的 UE 在 NR⼩区间移动时，切换和重定向时需要重新选择 C-Band⼩区驻留。UE 的移动性管理分为系统内移动性管理和系统间移动性管理：

       系统内移动性管理包含：同频切换、异频切换、异频重定向、异频盲重定向。本版本 NR 不⽀持系统内盲切换。

       系统间移动性管理包含：异系统切换/重定向、异系统盲重定向。同频切换：当 UE 上报同频切换A3 事件后，源gNodeB 执⾏站内同频切换或站间同频切换流程。

       基于 C-Band 下⾏RSRP 选择⽬标同频⼩区驻留，并通过切换 RRC 重配置消息指示 UE 在⽬标 gNodeB 发起切换并执⾏随机接⼊，与 TDD 同频切换⼀致。

异频切换和重定向：

       当 UE 上报异频切换A2 和A5 事件后，源gNodeB 执⾏站内异频切换或站间异频切换流程。基于 C-Band 下⾏RSRP 选择⽬标异频⼩区驻留，并通过切换 RRC 重配置消息指示 UE 在⽬标 gNodeB 发起切换/重定向并执

⾏随机接⼊，与 TDD 异频切换⼀致。

说明：仅当 UE 不⽀持切换时，会根据测量结果选择信号质量最优⼩区所在的频点进⾏重定向。UE 是否⽀持异频切换，通过 UE 能⼒字段 handoverInterF 表示。

异频盲重定向：

      异频盲重定向只对服务⼩区进⾏测量，不对邻区进⾏测量。当 UE 测量到服务⼩区 RSRP 满⾜异频盲A2 事件时，则启动异频盲重定向将 UE 重定向到频率优先级最⾼的频点。由于没有测量，因此 UE 默认在选择的频点对应⼩区的 C-Band 上⾏发起随机接⼊。

2.2.2 LNR 上⾏频谱共享

      LNR 上⾏频谱共享时上⾏PUSCH、PUCCH、PRACH 信道分布示意图如下：

2.2.1        技术原理

       NR 上⾏频谱的动态共享功能是指 LTE 和 NR 的上⾏物理信道基于业务优先级（eNodeB 和gNodeB 协商判断）和频谱优先级（通过参数 LteNrSpctShrCellGrp.LteNrUlSpectrumShrPriority 配置）分配频谱资源，如所示。

本功能通过：

      ⽀持 SRS 基于 LTE 和 NR 的业务量在时域维度进⾏频谱资源的动态分配来提升资源利⽤率。

      ⽀持对上⾏各物理信道资源的协调调度来避免在 LTE 和 NR 上⾏频谱共享过程中产⽣⼲扰。其中，上⾏各物理信道资源的协调调度需确保 LTE 和 NR 的⼦帧对⻬，通过 LTE 侧参数CellFrameOffset.FrameOffset 或ENodeBFrameOffset.FddFrameOffset（如果 LTE 侧同时配置了这两个参数， 则以参数 CellFrameOffset.FrameOffset 的取值为准）、 NR 侧参数 gNodeBParam.FrameOffset 来配置。在此前提下，eNodeB 和gNodeB 对资源的协调调度⽅式如下：

      NR 的 PUCCH：固定预留 10 个 RB 资源，对称部署在带宽的最两端。

      LTE 的PUCCH：紧随 NR 的 PUCCH 对称配置，PUCCH 在频域低频端的起始位置固定、在频域⾼频端的终⽌位置固定，具体请参⻅。LTE 的PUCCH 占⽤的 RB 数通过参数配置确定或动态调整，具体请参⻅“eRAN 特性⽂档”《物理信道资源管理》中关于 PUCCH 的介绍。本功能中，LTE 的PUCCH 总 RB 数要求不能超过 16 个，否则可能会对 SRS 造成⼲扰，影响⽹络性能。

LTE 的PUCCH 起始/终⽌位置（动态共享）

       以 15MHz 带宽为例，假设 LTE 的 PUCCH 配置的 RB 数为 12，则占⽤的低频端 RB 资源为RB3~RB8、⾼频端 RB 资源为 RB66~RB71。

      LTE 的PRACH：固定占⽤6 个 RB 资源，紧随 LTE 的PUCCH 在低频端部署。

      NR 的 PRACH：固定占⽤6 个 RB 资源，NR 的 PRACH 紧随 LTE 的 PUCCH⾼频端部署，NR的 PRACH 的频域起始位置通过 LTE 的PUCCH 配置确定。

     LTE 和 NR 的 PUSCH：LTE 和 NR 总的可⽤PUSCH 资源=总的可⽤频谱资源–LTE 和 NR 的PUCCH 占⽤资源–LTE 和 NR 的 PRACH 占⽤资源。LTE 和 NR 总的可⽤PUSCH 资源根据业务优先级和频谱优先级动态共享使⽤。PUSCH 资源分配时优先考虑业务优先级，其次考虑频谱优先策略（通过参数LteNrSpctShrCellGrp.LteNrUlSpectrumShrPriority 配置）。针对 LTE 和 NR 的业务类型区分优先级（例如：MSG3 业务优先级⾼于 GBR 业务），资源分配时优先满⾜⾼优先级业务需求。对于相同优先级的业务（除了 MSG3 业务、TTIB 等固定预留资源外），根据频谱优先策略进⾏资源分配。LTE 优先时，表示优先分配频谱资源给 LTE⼩区使⽤。NR 优先时，表示优先分配频谱资源给 NR⼩区使⽤。LTE 和 NR 公平时，表示根据 LTE 和 NR 的业务需求，⽐例公平地分配共享频谱资源给 LTE⼩区和 NR⼩区使⽤。LTEFDD 和 NR 上⾏频谱共享中 NR 的 PUCCH 的RB 数。

2.2.2   功能配置

        本功能需在LTE 侧和 NR 侧完成功能开关和相关参数的配置。 LTE 侧通 过将参数 SpectrumCloud.SpectrumCloudSwitch 配 置 为“LTE_NR_UPLINK_SPECTRUM_SHR”来开启本功能。同时，要进⾏如下参数配置：

—   将  LTE ⼩ 区加 ⼊ 频 谱 共 享 ⼩ 区集： 通 过 参 数  SpectrumCloud.LocalCellId  和SpectrumCloud.LteNrSpectrumShrCellGrpId 来配置。

—   配 置 LTE 和 NR 上 ⾏ 频 谱 共 享 模 式 为 动 态 共 享 ： 通 过 参 数LteNrSpctShrCellGrp.LteNrUlSpectrumShrMode 来配置（配置为“DYNAMIC_SHARING”）。LTE侧和 NR 侧的上⾏频谱共享模式必须配置⼀致。

—   配 置  LTE  和  NR  频 谱 共 享 优 先 级 ： 通 过 参 数

LteNrSpctShrCellGrp.LteNrUlSpectrumShrPriority 来配置。可根据⽹络规划来配置频谱共享优先级，包括：LTE 优先、NR 优先或 LTE 和 NR 公平。例如：配置为 LTE 优先时，表示优先分配共享频谱资源给 LTE⼩区使⽤。

—   配 置 LTE 和 NR 共 载 波 共 CPRI 数 据 开 关 ： 通 过 参 数LteNrSpctShrCellGrp.LteNrCoCarrCoCpriDataSw 来配置。仅当 LTE 和 NR 为 CPRIMUX 组⽹时，该开关才允许打开。打开后，可以降低 CPRI 带宽要求。

—   配置时间同步：通过参数 TASM.MODE、TASM.CLKSRC、PEERCLK.PN、PEERCLK.PNT、 PEERCLK.PS 和TASM.CLKSYNCMODE 来配置。本功能要求LTE⼩区和 NRSUL⼩区之间保持时间同步。

由于 NRSUL⼩区已经与NRC-Band⼩区保持时间同步，因此：仅在 LTE 和 NR 分离主控场景下，LTE 侧需将参考时钟源配置为对端 NR 侧的参考时钟源，并配置时钟同步模式为时间同步；在 LTE 和 NR 共主控场景下，LTE 侧⽆需配置时间同步。

NR 侧通过打开参数NRDUCellAlgoSwitch.SpectrumCloudSwitch 的⼦开

关“LTE_NR_UL_SPECTRUM_SHARING_SW”来开启本功能。同时，要进⾏如下参数配置：

—   配置 LTE 频谱共享⼩区集和 NR 频谱共享⼩区集的关联关系： 通过参数gNBDULteNrSpctShrCg.NrSpctShrCellGrpId 和 gNBDULteNrSpctShrCg.LteSpctShrCellGrpId

来配置。

—   将 NRSUL⼩区加⼊NR 频谱共享⼩区集：通过参数 NRDUCellSpctCloud.NrDuCellId 和NRDUCellSpctCloud.NrSpctShrCellGrpId 来配置。

—   配 置 上 ⾏ 频 谱 共 享 模 式 为 动 态 共 享 ： 通 过 参 数gNBDULteNrSpctShrCg.LteNrUlSpectrumShrMode 来配置（配置为“DYNAMIC_SHARING”）。 NR 侧和 LTE 侧的上⾏频谱共享模式必须配置⼀致。

2.3 超级上⾏特性、增强上⾏容量和覆盖

       园区业务场景区域分布多样化，如原⽔泥墙体 40CM 墙体衰减⼤、ft 间传送带区域路损⼤等存在 5G 体验感知⻛险，根据电信、⽔泥⼚需求，开通超级上⾏特性，通过超级上⾏3.5G 和 2.1G⾼低频上⾏全时隙调度，增强上⾏覆盖和容量，整体提升客户 5G 速率感知。

       组⽹情况：5GSA 开通 3.5GNR+2.1GSUL

       验证设备：MateX+PHU/probe 现场验证:

       1、MateX+PHU 当前版本适配问题，⼿机侧显示速率异常，测试完成后电脑 probe 回放确认速率；

       2、特性占⽤成功验证⽅式：MateX 终端侧速率提升+后台信令跟踪确认;超级上⾏特性⽣效验证⽅式Probe⽆线测量参数 SRSPower(SUL)有数值。

       统计本⼩区的平均基于时频融合的上⾏增强⽤户数不为 0。

       不同场景对⽐：近点测试超级上⾏增益百分⽐为 32.2%，远点测试：超级上⾏开通后增益百分⽐为 23.4%。

       园区拉⽹测试：超级上⾏开通前平均上⾏速率 140.5Mbps，开通后 191.4Mbps,速率增益 48.9Mbps，增益百分⽐34.3%.

主⼚区园区测试：

三、经验总结

        通过以上案例证明了将上⾏数据分时在Sub-3G频谱和C-Band频谱上发送，极⼤地增加了5G⽤户的上⾏可⽤时频资源这一方法是可行的，建议推广，从而通过该方法解决5G⽤户的上⾏可⽤时频资源不足状况,提高现网的用户感知度。