李挺，张道勇，刘鑫，王昕，孙安宁
（1.中国铁塔西安市分公司，陕西 西安 710061；2．安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230031；3.中讯邮电咨询设计院有限公司，四川 成都 610042）
0 引 言5G 700M技术已逐步成熟，相关产品陆续实现供货，作为低频5G网，频率低，覆盖远，穿透能力强，可作为VoNR语音托底网络，实现5G基础薄网覆盖。本文在介绍700M技术能力、产业现状基础上，对工程建设方案、无线网络仿真、网间干扰协调、设备选型、基站同步、基站传输给出了具体要求。
1 700 M技术能力700 MHz频率低，覆盖半径远、穿透能力强，但带宽窄、难以实现大阵列天线，速率和容量有限，难以支撑大带宽、高速率业务。
在网络覆盖方面，基于理论分析，700 MHz具备广度覆盖和深度覆盖优势。在农村广覆盖方面，700 MHz4TR在农村平原区域单站覆盖半径可达6.2公里（用户接入极限拉远距离），平原、丘陵、山地等不同地形覆盖半径也大于其他5G中高频段。在城区深度覆盖方面，密集城区按400～600米站距组网上行边缘速率可达3～5 Mbps，小区边缘具备支持720 P/1 080 P视频实时上传的能力，上行业务体验领先。
网络容量方面，700 MHz峰值速率、平均吞吐量低。具体如表所示。
表1 5G 700 MHz频段容量能力表
时延方面，由于700 MHz采用FDD方式，空口时延降至1.6～3.6 ms，优于TDD方式。
因此，5G 700 MHz网络可作为VoNR语音托底网络，实现5G基础薄网覆盖，并承载速率低、时延要求高业务。
2 产业现状700 MHz产业已基本成熟，具备大规模商用部署的条件：
（1）标准化情况。700 MHz端到端30M带宽已纳入3GPP R16标准/3GPP暂未计划支持端到端40M带宽。基于NR帧结构的5G广播多播服务在R17版本中定义、R17版本预计最快在2022年6月冻结。
（2）国际商用情况。2020年5月，Vodafone德国宣布全球首个700 MHz 5G网络商用。截至2021年1月，全球已建设700 MHz 5G商用网络13张，主要分布在欧洲和北美地区，频谱带宽以2×10 MHz为主、设备以4通道宏站为主。
（3）系统侧情况。国际上4通道宏站已成熟商用，技术难度不大。700 MHz主设备设备规范已完成评审，主设备供应商已均可提供2×30 MHz带宽的测试设备、规模供货。
（4）终端侧情况。截至2020年12月，累计700 MHz上市手机达到36款。
主流芯片基本支持700 MHz，20 MHz带宽，海思、高通已支持30 MHz带宽，MTK于2022年Q1支持30 MHz带宽。
3 产品要求3.1 700 MHz基站主设备主要应用700 MHz宏站设备。700 MHz基站主设备硬件采用BBU+RRU架构。
BBU应具备高集成度、大容量、低功耗等特性。一块BBU基带板至少可支持3个5G小区，一个BBU机框至少可支持配置成15个5G小区，一个S111基站的BBU最大功耗不超过240 W。当配置成5个S111基站时，BBU总功耗不超过570 W。当配置成10个S111基站时，BBU总功耗不超过920 W。
为提升上下行容量，选用4T4R RRU。RRU工作带宽2×30 MHz，最大发射功率不小于240 W，额定功率输出时设备满载功耗不大于700 W，50%负载率功耗不大于420 W。RRU间至少能实现3集级联。
3.2 700 MHz天线结合现网基站技术制式和频段要求，规定三类6款含700 MHz天线，分别是：4+4+4天线（700/900/1 800 MHz），分普通增益和高增益；4+4+4+8天线（700/900/1 800/FA），分长款和短款；单4天线（700 MHz），分普通增益和高增益。要求天线迎风面积不大于0.8 m2，重量不大于47 kg。
4 工程建设方案4.1 规划指标乡镇及以上的连续覆盖区域应按照穿透一堵墙的上行边缘速率达3 Mbps或5 Mbps规划。
上行边缘速率3 Mbps可支持VoNR语音连续覆盖。对应的室外连续覆盖分场景规划指标如表2所示。
表2 700 MHz室外连续覆盖分场景规划指标（上行3M）
上行边缘速率5 Mbps可支持1 080 P视频实时上传，有助于提高VoNR语音承载比例、提升5G用户通话体验。对应的室外连续覆盖分场景规划指标如表3所示。
表3 700 MHz室外连续覆盖分场景规划指标（上行5M）
农村组网特征为广域非完全连续覆盖，通常为单点覆盖，规划目标为实现行政村覆盖率，因此无须制定专门的边缘电平或速率指标要求。
4.2 工作频段和载波带宽使用700 MHz频段以下频率：上行：703～733 MHz；下行：758～788 MHz。
700 MHz频段标记信道栅格的NR绝对射频信道编号（NR-ARFCN）的计算公式为：
FREF=FREF-Offs+ΔFraster（NREF–NREF-Offs）
700 MHz的NR-ARFCN如表4所示。
表4 全球频率栅格的NR-ARFCN参数
5G 700 MHz频段的带宽可按表5选择：
表5 5G 700 MHz频段的带宽选择
综合频段、竞争、技术、应用与设备现状等因素，建议700 MHz频段5G网络采用30 MHz带宽组网，15 kHz子载波间隔。
4.3 基站建设方案700M前期优先实现县城区域连续覆盖、乡镇良好覆盖，农村区域适度覆盖为目标，在地市城区、百强县的覆盖指标以及乡镇、农村的覆盖率两方面加以差异化考虑。
宏基站配置以S111为主。站址选择优选共址建设，BBU优先部署于C-RAN机房中。
天馈方案：700 MHz宏基站天馈采用“RRU+天线”形式。
4.3.1 天面建设总体原则
考虑到天面资源普遍紧张，可新增天面比例低，且新增天面一般涉及的新增租金，因此天馈建设以采用多频段多端口独立电调天线进行整合为主，一般不新增天面，新增独立天线比例原则上控制在10%以下。
天馈建设应在确保支持现网系统的前提下，统筹考虑700 MHz与其他5G频段的需求，天线整合尽量一步到位，避免“翻烧饼”。
4.3.2 天线类型
700 MHz天线共有三类6款：4+4+4天线（700 MHz、900 MHz、1 800 MHz共用天线，每频段4通道），4 448天线（700 MHz、900 MHz、1 800 MHz、FA频段共用天线，除FA频段为8通道外，其余频段为4通道），单4天线（700 MHz单频天线，4通道）。其中4+4+4与单4天线均区分高低增益，4 448天线分长短款。具体天线选择应根据基站频段制式和已有天馈情况选择。
5 无线网络仿真根据建设方案，各区域应达到的规划指标如表6所示。
表6 本项目700 MHz室外连续覆盖规划指标要求
主要对城区、县城进行无线网络仿真，公共信道的仿真结果应达到规划指标要求：仿真区域内SS-RSRP不小于门限值的面积比例不小于95%，仿真区域内50%加载时SSSINR不小于门限值的面积比例不小于95%。
6 网间干扰协调6.1 700 MHz频段与地面数字电视干扰分析5G 700 MHz频段与地面数字电视频率之间的干扰属于同频/邻频干扰。基站站址不能设置在大功率广播塔附近，且尽量满足以下条件：
（1）广播塔和基站间非视距（NLOS环境）。
（2）广播塔和基站不在对方天线主瓣方向之内。
干扰分析在以下参数条件下进行：
（1）广播塔发射功率：2 kW。
（2）广播塔天线增益：12 dB（含馈线接头损耗）。
（3）5G NR（700 MHz）基站接收天线增益：12.5 dB（含馈线接头损耗）。
（4）系统天线间耦合损耗：-21 dB。
（5）空间隔离距离计算使用的传播模型：Okumura-Hata模型。
干扰分析结果以下：
（1）若广播塔发射频率为694 ~ 702 MHz（上行703 ~733 MHz的邻道）：5G NR（700 MHz）基站接收机灵敏度降低3 dB所需隔离度为123 dB。若全部采用空间隔离方式，基站距离广播塔应大于3.1 km；若加装15 dB滤波器，基站距离广播塔应大于1.1 km。
（2）若广播塔发射频率为686 ~ 694 MHz（上行703 ~733 MHz的次邻道）：5G NR（700 MHz）基站接收机灵敏度降低3 dB所需隔离度为108 dB。若全部采用空间隔离方式，基站距离广播塔应大于1.1 km；若加装15 dB滤波器，基站距离广播塔应大于410 m（NLOS环境。由于广播塔很高，410 m距离内较难有NLOS环境），或应大于2 km（LOS环境）。
目前700 MHz频段部分频率被地面数字/模拟电视频道占用，在重庆、贵州、甘肃、广东等地，700 MHz还被用于智慧城市、Wi-Fi覆盖保障等服务。由于地面数字/模拟电视系统功率大、覆盖广的特点，700 MHz的5G NR系统与之干扰严重，其建设、开通都存在很大的困难，因此必须做好现有694 ~ 788 MHz频段的清频工作，才能正常开通700 MHz 5G网络。
6.2 与其他移动通信系统共站时的干扰协调经过分析计算，各系统间的干扰协调要求为：
5G NR（700 MHz频段）与其他无线系统共址且独立天线部署时，需预留足够的干扰隔离距离规避干扰，同时多系统共址时需要预留不同天馈系统间的安装和维护空间，因此建议：
（1）5G NR（700 MHz）系统定向天线与其他系统定向天线并排同向安装时，需保证0.5 m以上隔离距离。
（2）5G NR（700 MHz）系统定向天线与其他系统定向天线垂直安装时，需保证0.4 m以上隔离距离。
（3）如果安装空间有限，可以适当缩减隔离距离，以不影响天馈系统安装和维护为宜。
7 设备选型要求为满足网络建设需求，700M拟选用的主设备BBU硬件和射频硬件技术要求如表7所示。
表7 主设备技术要求表
700 MHz天线主要技术性能指标要求如表8所示。
表8 700 MHz 天线主要技术要求表
8 基站同步要求同步方案包括卫星同步、IEEE 1588V2等：
（1）卫星同步：指接收定位卫星（如GPS，北斗等）的定位信号，获取时钟同步。此技术可获得较高的同步精度（50～100 ns），但在卫星信号难以获取的室外楼宇遮挡较严重区域、室内区域等此技术可能失效。5G基站应优先采用卫星同步方案。5G基站同步要求支持北斗和GPS双模工作，具备自动切换功能。
（2）IEEE 1588V2：在回传链路具备条件时，可采用IEEE 1588V2的时钟同步，通过传输网络中的时钟服务器获取时钟同步，精度可达到亚微秒级。IEEE 1588V2部署包括时间同步源部署和地面回传网络改造，地面回传网络改造需解决抖动测量和时延配置补偿等传输设备配置与调整问题。当具备IEEE 1588V2同步条件时，对于北斗/GPS天线安装困难场景，可利用传输1588V2信号进行同步。
9 基站传输需求9.1 基站回传由于带宽小及无法采用大规模天线阵列技术，5G 700 MHz基站速率有限，其平均速率及峰值速率如表8所示。
表8 5G 700 MHz基站平均数据速率与峰值数据速率表（2×30 MHz载波带宽）
5G 700 MHz基站回传带宽需求应根据现阶段部署场景的业务模型对以上峰值速率和平均速率进行加权，例如对于典型S111宏站（2×30 MHz载波带宽），若按照1个小区达到峰值速率、2个小区达到均值速率配置单站回传带宽，S111单站回传带宽需求约为570 Mbps。具体配置及预留的传输带宽由传输专业根据传输环的不同层面和不同因素综合取定。
700 MHz基站回传接口，可根据需求配置GE、10 GE、25 GE光模块。
9.2 基站前传5G BBU至AAU或RRU之间的信号传输称为“基站前传”。
当基站前传信号不压缩时，5G 700 MHz基站单小区前传带宽需求小于10 Gbps。
700 MHz前传接口支持配置10 GE光模块（白光或彩光），支持前传信号1：2压缩，支持RRU3级级联。
10 结 论5G网络作为新基建之首，3.5G及2.6G建设频段高，700M网络的低频段先天优势，是5G网络建设的转折点。建设700M网络，可以效解决城区5G网络深度覆盖、农村区域5G广度覆盖不足问题，能为用户提供良好的通信服务，能为社会发展创造巨大的经济效益和社会效益。
