對解決5G TDD干擾問題的研究

紀元茂

摘要：當部署5G TDD基站時，還存在共存的4G TDD基站時，系統(tǒng)之間的干擾將會變得嚴重，而這種系統(tǒng)間干擾主要是由于無線幀時隙未對齊而導致的上下行交叉時隙干擾。本文會以當前國內(nèi)4G網(wǎng)絡的TDD時隙配比為基礎(chǔ)，通過計算推導得出適合的5G TDD配置方案，該計算流程和方法也可以適用于其他4G TDD配置。

關(guān)鍵詞：5G;TDD;干擾;時隙;3GPP規(guī)范

中圖分類號：TN929.5?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）11-0055-01

自2011年以來，已有數(shù)百萬4G TD-LTE基站在全國的各個省市大規(guī)模部署，使4G系統(tǒng)的無線覆蓋達到了理想的效果，但也給將來大規(guī)模5G基站的部署帶來挑戰(zhàn)。

目前，5G建設(shè)正處在實驗網(wǎng)階段，5G的基站數(shù)量少，不同無線系統(tǒng)之間的干擾問題還不突出。但在不久的將來，隨著5G終端的增長和5G TDD基站的大規(guī)模部署，系統(tǒng)之間的干擾問題就隨之而來了。本文對4G和5G TDD系統(tǒng)共存問題進行了研究，并根據(jù)國內(nèi)運營商的現(xiàn)網(wǎng)配置，通過計算，得出了適合網(wǎng)絡共存的解決方案，以避免4G和5G同頻段組網(wǎng)時帶來的干擾問題。

目前，國內(nèi)5G基站的工作頻段可劃分為大致2.6GHz和3.5GHz，當部署5G TDD基站，存在共存的4G TDD基站時，系統(tǒng)之間的干擾將會變得嚴重，而這種系統(tǒng)間干擾主要是由于無線幀時隙未對齊而導致的上下行干擾。所以，分析4G和5G TDD上下行子幀的配比就尤為重要。

運營商在部署TDD網(wǎng)絡時，通常會根據(jù)業(yè)務模型、覆蓋距離和網(wǎng)絡共存等多方面來考慮上下行配比。在5G網(wǎng)絡部署初期，考慮4G網(wǎng)絡還是為用戶提供主要服務的網(wǎng)絡，本文會以4G網(wǎng)絡的TDD時隙配比不變?yōu)榛A(chǔ)，在確保兩個系統(tǒng)上下行不干擾的前提下，通過計算來找到合適的5G TDD配置方案。

在4G系統(tǒng)中，從其空口無線幀結(jié)構(gòu)來看，TD-LTE與FDD LTE的時域結(jié)構(gòu)大致類似，無線幀時長為10毫秒，每無線幀分為10個子幀，但與FDD不同的是，10個子幀中包括上行資源和下行資源，還有特殊子幀，這種結(jié)構(gòu)是為了滿足上下行對容量有不同需求而設(shè)計的。為了避免上下行干擾，在特殊子幀中還引入了GP（保護間隔）的概念。5G系統(tǒng)的TDD配置也會繼續(xù)保持下行資源、GP和上行資源這種結(jié)構(gòu)，但同時設(shè)置也會變得更加靈活。

在4G系統(tǒng)中，3GPP提出了7種上下行子幀比例的配置，編號是由3GPP給出的配置編號，每一種配置編號下有不同的上下行子幀配比，有下行子幀，上行子幀，特殊子幀。特殊子幀中包含下行資源、保護間隔和上行資源。3GPP對特殊子幀定義了9種配置。

這些配置實際的周期是5ms，所以本文會在5ms半幀內(nèi)來討論配置問題。根據(jù)3GPP 36.211 表4.2-1對符號和子幀長度的定義，在5ms周期內(nèi)，按時間順序，可進行資源占比計算，計算過程如下：下行資源的時長為（30720+21952）*Ts秒，保護間隔的時長為2192*2*Ts秒，上行資源的時長為（2192*2+30720）*Ts秒，下行資源時長為30720*2*Ts秒。其中，基本時間單位Ts = 1/ （15000* 2048）秒。

如果要考慮5G TDD基站會與TD-LTE基站的共存，只要TD-LTE的上下行資源和5G的空口的上下行資源對齊，那么兩個系統(tǒng)之間上下行干擾的問題將會得到解決。接下來我們來看看5G的時隙配比在規(guī)范中的定義。

5G同樣也采用了上下行時隙不同配比的方案來實現(xiàn)上行和下行對容量的不同需求，但設(shè)計變得更加靈活。在3GPP規(guī)范38.331中定義，5G的上下行時隙以及特殊時隙的配比不再像LTE的特殊子幀一樣只有幾種選擇，而是由一系列參數(shù)來靈活配置的。

根據(jù)38.211定義，在5G中的時域最小單位是Tc，Tc=1/Δfmax·Nf，在此處Δfmax=480·103 Hz ，Nf=4096，根據(jù)前面所述Ts的概念，Ts/Tc=64。

一個子幀的時長為Tsf=ΔfmaxNf/1000·Tc=1·ms，在使用30Khz子載波間隔時，每個符號的時長為Tsymbol=ΔfmaxNf/28*1000·Tc。當5G下行符號與4G的下行符號時長相近，則可以理解為5G時隙與4G子幀對齊，假設(shè)下行符號數(shù)為Ndl1，那么需要解方程Tsymbol*Ndl1=52762Ts中的Ndl1即可，Ndl1=52762Ts/Tsymbol。通過運算，下行符號數(shù)Ndl1略等于48，通過同樣的方法，我們可以算出特殊時隙的保護間隔符號數(shù)，上行符號數(shù)和第二部分下行符號數(shù)。

特殊時隙的保護間隔符號數(shù)Ngp應滿足Tsymbol*Ngp=4384Ts，上行符號數(shù)Nul應滿足Tsymbol*Nul=35104Ts，第二部分下行符號數(shù)Ndl2應滿足Tsymbol*Ndl2=61400Ts。

運算結(jié)果，當Ndl1=48，Ngp=4，Nul=32，Ndl2=56時，TD-LTE和5G TDD系統(tǒng)即可時隙對齊，達到最小化上下行干擾的效果。

符號總數(shù)為140，時長為5ms，在配置pattern的時候應選擇兩個pattern來配置，根據(jù)符號數(shù)量及連續(xù)符號時長的特點，時隙0至時隙5使用pattern1，時長為3毫秒最佳，時隙6至時隙9使用pattern2，時長為2毫秒，正好滿足5毫秒半幀為一個周期的需求。

根據(jù)前文所述，結(jié)合對3GPP規(guī)范定義的分析并通過計算，得出結(jié)論，5G基站參數(shù)配置通過合理的取值，可以避免TD-LTE和5G TDD的上下行干擾。

參考文獻：

[1]5G基站與C波段衛(wèi)星地球站的干擾協(xié)調(diào)問題 [J]. 陳海航，蔡靈偉，范凌峰. 中國無線電. 2019（11）