基于SSB多波束（1+X）提升5G覆蓋的方法研究

杜建俊

（中國移動通信集團山西有限公司晉中分公司，山西 晉中 030600）

1 背景介紹

隨著5G新站開通規(guī)模逐漸增大，市區(qū)5G深度覆蓋問題越來越突出，現(xiàn)在全網(wǎng)已經(jīng)開啟8波束加強深度覆蓋，但8波束存在以下幾個方面的潛在問題：

（1）高層樓宇覆蓋差：5G網(wǎng)絡建設初期，為了快速建網(wǎng)，全網(wǎng)統(tǒng)一采用SSB水平8波束來實現(xiàn)NR覆蓋，所有SSB賦形波束基本用于覆蓋道路和地面，無法兼顧高層樓宇的覆蓋。隨著5G網(wǎng)絡建設深化，深度覆蓋已經(jīng)成為現(xiàn)階段5G網(wǎng)絡建設的重點之一。

（2）資源開銷大：發(fā)送多個覆蓋波束需要多份時間及頻率資源，在系統(tǒng)總資源一定的情況下影響用戶體驗及業(yè)務容量。

（3）兼顧垂直覆蓋設計復雜：水平8波束在兼顧高樓覆蓋場景下，需要減少水平波束，用于垂直覆蓋，重新設計水平波束的個數(shù)、波束寬度、覆蓋功率。不同場景下，垂直波束需求不一致，需要將水平及垂直覆蓋進行緊耦合設計，規(guī)劃優(yōu)化難度大，覆蓋可拓展性差、靈活性低。

（4）影響節(jié)能效果：多個波束需要在多份時間資源上進行發(fā)送，相應的時間窗內即使沒有業(yè)務也無法啟用如符號關斷等節(jié)能技術，無法實現(xiàn)更高效的節(jié)能。

SSB 1+X權值優(yōu)化方案可以有效解決上述網(wǎng)絡痛處。

2 SSB 1+X基本原理介紹

2.1 TCP丟包、亂序相關指標說明

SSB 1+X設計的主要思路是水平和垂直覆蓋解耦，基本原理如下：

2.2 “1”個的水平增強寬波束

（1）水平道路由增強型“1”覆蓋。水平波寬65度，為達到水平7/8波束的覆蓋效果，6db boosting并且模N錯開。

（2）SSB Boosting 6dB，水平覆蓋RSRP和8波束拉齊。

圖1 中移幀結構下1+X原理圖

（3）SSB 時域上模N錯開，水平質量SINR超越8波束，N可以取3、4或5。對于電聯(lián)2.5ms雙幀結構，可以模3/模4；對于中移5ms單幀結構，可以模3/模4/模5，建議模3錯開。

（4）模3可以直接關聯(lián)PCI自動生成時隙配置，模4/模5需要借助Mongoose網(wǎng)規(guī)工具規(guī)劃時隙配置位置，建議模3錯開配置。

（5）模N錯開時，自動實現(xiàn)PDSCH信道打孔調度，規(guī)避鄰區(qū)SSB/SIB對本小區(qū)業(yè)務信道的干擾。

圖2 增強型寬波束示意圖

2.3 “X”個垂直可變波束

（1）X波束用于中高層樓宇，可以取0、1、2或3。

（2）根據(jù)覆蓋樓宇的寬度，X波束的水平波寬可以取20、30、45或65度。

（3） X個數(shù)由樓宇高度決定，24層以上高樓X建議取3。以基站掛高30米，距離目標樓宇150米為例，24層以上高層樓宇，一般配置3個垂直波束，8層以下的低層樓宇一般不配置垂直波束。

3 SSB 1+X各種配置下的速率對比

圖3 單波束資源消耗示意圖

平均分配的話每個RE的功率是200W*1000/（273RB*12）=61mW=17.8dBm，SSB的 功 率 等 于17.8+10*log10（20RB*12）=41.4dBm（14.64W）， 如果SSB功率boosting 6dB，相當于變成原來的4倍達到58.56W，也就是多用了3份功率（多出43.92W），為了保證總功率不變，需要從業(yè)務借用這部分功率，相當于在SSB所在的slot就要少調度60個RB（20*3）。

如果在320W設備上，開一個100M 200W小區(qū)，則SSB boosting 6dB無需借用業(yè)務信道功率，速率和常規(guī)單波束相比，無損失。

4 晉中移動SSB 1+X課題選點——君豪國際商城

【君豪國際商城】：位于山西省晉中市榆次區(qū)順城街與中都路交匯口，占地面積為4562.38平方米，高度近90米26層。高層商宇整體采用有源室分或DAS解決成本昂貴，物業(yè)協(xié)調建站困難，探索采用宏站樓間對打結合SSB 1+X立體波束解決淺層覆蓋。

圖4 君豪國際外景照片

4.1 5G SA樓間對打SSB 1+X立體覆蓋解決方案

圖5 SSB 1+X波束立體覆蓋示意圖

現(xiàn)場測試選擇晉中市榆次區(qū)君豪國際商城的1F室外、2F、5F、8F、11F、14F、17F、21F、24F、26F 走廊進行DT測試。

4.2 驗證結果

（1）路測（走測）部分

相比水平8波束，1+X 在6dB功率增強情況下，樓宇外部的覆蓋及下載速率也得到了提升，樓宇內部的用戶感知遠超于8波束下的效果。

RSRP平均增益約6dB；SINR平均增益約5dB；PDCP DL throughput平均增長約110Mbps。

（2）室內CQT部分：（走測：平均值）

相比水平8波束1+X在boosting功率增強6dB情況下，更加明顯地反映出1+X功能在高層樓宇內部的優(yōu)勢特點。從整體情況反映SS-RSRP平均增益約6dB，SINR平均增益約6dB，下行速率平均提升約60Mbps。對于20層以上樓層，開啟1+X波束方案后，能有效改善高樓場景5G覆蓋不足的情況。詳見下表：

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5 結束語

高樓場景室分覆蓋存在空洞、弱覆蓋，“一高四低（中間高樓，四周建筑相對較矮）”場景中，室外宏站傳統(tǒng)覆蓋方案難以有效覆蓋該高樓場景，中國移動研發(fā)致力于改善高樓弱覆蓋場景，提出SSB多波束（1+X）覆蓋高樓。使用1+X波束配置，水平“1”增強型寬波束，通過功率boosting拉齊到8波束覆蓋能力，通過鄰區(qū)SSB時域錯開配置，降低干擾；垂直“X”場景化波束，基于波束數(shù)量最小原則，根據(jù)場景特征，靈活選擇垂直X波束的數(shù)量和參數(shù)配置（波束寬度&高度），實現(xiàn)對高樓的覆蓋增強。

該方案在國內多地已均得到驗證，證實對高樓弱覆蓋場景確定能夠得到更好的提升效果，隨著5G用戶日益快速增長，SSB 1+X方案值得各地市部署及應用。