中國移動5G SA系統(tǒng)內(nèi)同頻干擾分場景優(yōu)化策略研究

封陸游 高駿遠(yuǎn) 朱 偉 葉 萍

1.中國移動通信集團江蘇有限公司泰州分公司；

2.中國移動通信集團江蘇有限公司；

3.中國移動紫金（江蘇）創(chuàng)新研究院有限公司

0 引言

中國移動5G SA網(wǎng)絡(luò)采用TDD同頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段室內(nèi)外均使用2515 MHz- 2675 MHz頻段。同頻干擾會導(dǎo)致5G SA網(wǎng)絡(luò)的性能下降，用戶感知變差，為此需研究緩解同頻干擾的策略，改善同頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)絡(luò)性能。本文提出了室內(nèi)外同頻干擾和大氣波導(dǎo)遠(yuǎn)距離同頻干擾的優(yōu)化策略。

1 同頻干擾及現(xiàn)狀

SA同頻組網(wǎng)干擾主要有兩類：

一是重疊覆蓋導(dǎo)致。TDD制式系統(tǒng)基站當(dāng)前的PRB分配策略為由低到高，周邊鄰區(qū)存在重疊覆蓋時，遠(yuǎn)端用戶（邊緣用戶）會產(chǎn)生PRB碰撞，從而導(dǎo)致基站上行底噪抬升，形成系統(tǒng)內(nèi)同頻干擾。現(xiàn)網(wǎng)中主要是室外宏站對室內(nèi)邊緣用戶性能造成影響。

二是大氣波導(dǎo)導(dǎo)致。大氣波導(dǎo)效應(yīng)是一種發(fā)生在大氣對流層的效應(yīng)。在TDD系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)中，通過設(shè)置GP（Guard Period）隔離上、下行時隙，避免上下行信號間互相干擾。在大氣波導(dǎo)效應(yīng)的影響下，干擾源gNodeB的信號遠(yuǎn)距離傳輸至受干擾gNodeB，當(dāng)傳輸時間超過GP時，干擾源gNodeB的下行信號在受干擾gNodeB的上行時隙被接收，干擾了受干擾gNodeB的上行接收，產(chǎn)生遠(yuǎn)端同頻干擾。同時，受干擾gNodeB的下行信號也會對干擾源gNodeB的上行接收產(chǎn)生干擾，稱為大氣波導(dǎo)的互易性，導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的KPI下降。

2 分場景干擾優(yōu)化策略

在日常優(yōu)化過程中，亟需做好室內(nèi)外同頻干擾和大氣波導(dǎo)的抑制工作。下面從兩個方面進(jìn)行重點分析，開展分場景干擾優(yōu)化策略研究。

2.1 城區(qū)室內(nèi)外協(xié)同優(yōu)化方案

解決室內(nèi)外同頻干擾，主要有覆蓋控制、資源調(diào)度等手段。本次課題重點從聯(lián)合功控優(yōu)化、SSB波束協(xié)同優(yōu)化和基于業(yè)務(wù)信道的PRB隨機化策略三方面開展研究，改善5G室外室站對室分小區(qū)同頻干擾的影響。

（1）策略一：聯(lián)合功控優(yōu)化

PUSCH聯(lián)合功控功能是指gNodeB綜合考慮本小區(qū)用戶的性能和對鄰區(qū)的干擾來調(diào)整UE的PUSCH發(fā)射功率。當(dāng)鄰區(qū)承受的干擾量超過一定值時，gNodeB將調(diào)整本小區(qū)UE的PUSCH發(fā)射功率，從而將對鄰區(qū)的干擾控制在一定范圍。建議在重載場景或者負(fù)載不均衡場景（既有輕載小區(qū)，又有重載小區(qū)的場景）打開PUSCH聯(lián)合功控功能。

開啟PUSCH聯(lián)合功控功能后，具有鄰區(qū)關(guān)系的小區(qū)會每隔5分鐘交互一次各自所受到的來自鄰區(qū)的干擾情況。當(dāng)干擾嚴(yán)重，即小區(qū)的IoT（Interference over Thermal）超過本小區(qū)設(shè)定的IoT門限時，該小區(qū)鄰區(qū)的gNodeB會調(diào)整UE的PUSCH發(fā)射功率，降低干擾量?，F(xiàn)網(wǎng)試點開啟PUSCH聯(lián)合功控后，上行平均干擾噪聲由-111.38dBm改善至-112.14dBm，改善0.76dBm，達(dá)到預(yù)期。

（2）策略二：室分SSB波束協(xié)同優(yōu)化

目前宏站SSB一般默認(rèn)8波束，室分Lampsite默認(rèn)4波束，如圖1所示，宏站多波束的發(fā)送時域位置會干擾室分的業(yè)務(wù)信道，即宏站有4個SSB波束發(fā)送時頻位置對應(yīng)的是LampSite PDSCH信道。在宏微強干擾場景下，對邊緣UE整個業(yè)務(wù)信道測量和信道自適應(yīng)造成影響，影響用戶接入。

圖1 SSB波束優(yōu)化策略

室分4T4R設(shè)備小區(qū)的參數(shù)配置成“SINGLE_POLARIZATION”時，小區(qū)會按照和宏站一樣支持最多的8個SSB波束，實現(xiàn)室分和宏站的SSB信號時頻位置對齊，避免AAU SSB對室分PDSCH的碰撞干擾。通過以上操作，拉齊室分與宏站之間的CSI資源位置與SSB波束，能夠降低宏站與室分之間的干擾，同時參數(shù)修改之前為4天線輪流發(fā)，修改后為4天線并發(fā)，可同步提升室分小區(qū)下載速率。在現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整前后測試指標(biāo)如表1所示，SINR值、下載速率、重疊覆蓋均有明顯提升。

表1 SSB波束協(xié)同優(yōu)化效果

（3）策略三：基于業(yè)務(wù)信道的PRB隨機化

室內(nèi)外同頻組網(wǎng)會出現(xiàn)業(yè)務(wù)信道調(diào)度RB位置重疊的情況，導(dǎo)致小區(qū)間互相干擾，本方案通過為相鄰小區(qū)的RB資源分配不同的起始位置，主動避讓業(yè)務(wù)信道頻域位置復(fù)用來減少干擾，如圖2所示。當(dāng)小區(qū)RB占用率不高的時候，不同類型的小區(qū)間頻域資源能夠錯開，這樣可以降低鄰區(qū)UE對本小區(qū)的上行干擾，提升中低負(fù)載時的上行系統(tǒng)容量和邊緣用戶吞吐率。

圖2 SSB波束優(yōu)化策略

根據(jù)小區(qū)PCI的不同，錯開相鄰小區(qū)之間的RB資源分配的起始位置，上行調(diào)度RB資源從頻帶的不同起始位置開始調(diào)度，鄰區(qū)UE對本小區(qū)的上行干擾降低。

現(xiàn)網(wǎng)CQT測試驗證開啟PRB隨機化后，鄰區(qū)50%加擾時，在與鄰區(qū)占用資源完全錯開時增益最大，本小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大小固定時，上行占用RB數(shù)在近點、中點、遠(yuǎn)點最大分別減少了4.51%、4.63%、7.21%，下行占用RB數(shù)在近點、中點、遠(yuǎn)點分別減少了3.53%、5.12%、6.86%，小區(qū)吞吐率提升5%～10%。但在鄰區(qū)加擾100%時，本小區(qū)固定大小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上下行占用RB無明顯變化，高負(fù)載場景效果不明顯，因此，該方案只適用于中低負(fù)載場景。

2.2 農(nóng)村區(qū)域大氣波導(dǎo)對抗方案

為了解決因大氣波導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的遠(yuǎn)端干擾問題，計劃從時域、空域和頻域三個角度進(jìn)行干擾抑制研究。在時域方面，引入遠(yuǎn)端干擾管理特性功能，通過動態(tài)調(diào)整gNodeB下小區(qū)的GP，以降低遠(yuǎn)端干擾對gNodeB的影響；在空域方面，創(chuàng)新性地研究集中式RIM算法實現(xiàn)電子下傾角及波束陣列的調(diào)整；在頻域方面，結(jié)合未來700M建設(shè)討論規(guī)避方案。

（1）時域方案：遠(yuǎn)端干擾自適應(yīng)

遠(yuǎn)端干擾管理特性包含遠(yuǎn)端干擾自適應(yīng)規(guī)避功能、遠(yuǎn)端干擾自適應(yīng)規(guī)避增強功能。當(dāng)檢測到遠(yuǎn)端干擾后，干擾源gNodeB通過下行符號發(fā)送RIM-RS，受干擾gNodeB檢測上行符號中包含的RIM-RS，識別遠(yuǎn)端干擾特征，如圖3所示。RIM-RS（Remote interference management reference signal，遠(yuǎn)端干擾管理參考信號），是一個長度為15bit～22bit的序列，用于測量遠(yuǎn)端干擾源的強度、識別遠(yuǎn)端干擾源的位置等。

圖3 遠(yuǎn)端RM-IS實現(xiàn)原理

5G SA支持15種特殊子幀配比，如表2所示，目前現(xiàn)網(wǎng)使用的為6:4:4，通過特殊子幀配置，可以將GP符號數(shù)從4個擴大到18個，單符號傳播距離=0.5ms/14×C=0.0005s/14×3000 00000m/s=10714m，4個符號對應(yīng)的GP距離為43KM，18個符號對應(yīng)的GP距離為192.85KM。

表2 5G SA特殊子幀配比

gNodeB周期性檢測特征序列RIM-RS，并根據(jù)檢測結(jié)果動態(tài)調(diào)整GP，以減少遠(yuǎn)端干擾對gNodeB的影響。圖4即為特殊時隙GP錯位調(diào)整示意圖。

圖4 特殊時隙GP調(diào)整示意圖

打開NR遠(yuǎn)端干擾自適應(yīng)規(guī)避特性后，干擾時段上行干擾噪聲由-109.65下降至-110.69dBm，干擾噪聲下降了約1dB；干擾小區(qū)數(shù)由30個下降到27個，下降比例達(dá)10%。

（2）空域方案：集中式RIM算法實現(xiàn)電子下傾角及波束陣列的調(diào)整（部分實現(xiàn)）

大氣波導(dǎo)干擾主要發(fā)生在一般城區(qū)及農(nóng)村，平均40m站點相對較多。波瓣下傾角和覆蓋率測試結(jié)果如表3所示，通過此模型測算可以參考覆蓋受影響程度。假設(shè)下傾角從6度調(diào)整為9度，主瓣覆蓋距離從381m變?yōu)?53m，源主瓣381m處變?yōu)檎{(diào)整后的上波瓣-3dB覆蓋位置。

表3 波瓣下傾角和覆蓋距離

數(shù)字電下傾角調(diào)整后，干擾底噪改善3.34dB，干擾小區(qū)數(shù)減少36%，效果較為明顯。方案應(yīng)用后，實現(xiàn)對現(xiàn)網(wǎng)37個小區(qū)的天線調(diào)整，有效改善了5G干擾底噪。

（3）頻域方案：借助700M實現(xiàn)異頻組網(wǎng)

基于5G（FDD700M）上下行對稱組網(wǎng)的天然優(yōu)勢，室外5G異頻組網(wǎng)可從根本上避免大氣波導(dǎo)干擾。當(dāng)大氣波導(dǎo)來臨時，4G和5G的TDD系統(tǒng)通常會同時受到干擾，此時根據(jù)大氣波導(dǎo)強度進(jìn)行判斷，如果5G大氣波導(dǎo)干擾過強，可以向NR 700M小區(qū)進(jìn)行業(yè)務(wù)分流，改善用戶感知。

3 結(jié)束語

由于中國移動采取5G同頻組網(wǎng)方案，5G同頻干擾將是未來一段時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化面臨的重要問題。在基站受擾嚴(yán)重的情況下，從聯(lián)合功控優(yōu)化、室分SSB波束協(xié)同優(yōu)化和基于業(yè)務(wù)信道的PRB隨機化三個方面緩解室內(nèi)外同頻干擾；同時，從時域、空域和頻域開展大氣波導(dǎo)干擾對抗抑制研究。實施本研究課題給出的室內(nèi)外同頻干擾和大氣波導(dǎo)遠(yuǎn)距離同頻干擾的優(yōu)化措施和抑制方案，可以有效降低干擾影響，提升5G用戶的使用感知。