NB-IoT同频干扰抑制方案研究

王 荣

中国电信股份有限公司江苏分公司

0 引言

3GPP在Release13标准中提出了NB-IoT（窄带物联网，Narrow Band Internet of Things），现已成为物联网的一个重要技术。NB-IoT构建于蜂窝网络，仅占用大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低网络部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴技术，具有超大接入、超强覆盖、超低功耗、超低成本的特点，充分满足5G物联网场景对低功耗、广覆盖、海量连接的需求。

然而，由于NB-IoT频率带宽小且功率谱密度高、公共开销占比大，致使其同频干扰问题较为严重，从而导致SINR普遍较差，影响覆盖质量。因此，针对NB-IoT同频干扰问题进行研究，提出适用于NB-IoT网络现状的异频组网优化方案，从而有效抑制同频干扰。

1 同频干扰抑制方案

目前NB-IoT采用standalone方式部署，NB-IoT第1载波中心频率879.6MHz，频点号2506，NB-IoT与CDMA的保护带预留395KHz。

根据中国电信集团统一部署，江苏省LTE 800M网络采用与CDMA网络基站1：1方式建站部署，但由于NB-IoT系统功率谱密度高的特点，导致其小区间重叠覆盖严重，因而同频干扰严重。鉴于此，考虑充分利用中国电信800M频段上879.105M至800M上约1M的空闲带宽，采用异频覆盖的方案，达到减少或抑制同频干扰的目的，从而提升下行业务质量。

根据采用异频频点的不同，为保持异频点之间有一定的频率隔离，有以下两种异频方案：

异频方案1：2506、2509双载频异频部署，部署简单。

异频方案2：2506、2509、2410三载频异频部署，充分利用频点差异，但2410占用了后续可能会使用的C网1019频点。

2 异频组网试点测试及其分析和研究

在地市选取相关典型区域，开展NB-IoT异频组网试点，对试点前后网络的室内外覆盖效果分别进行测试，并对测试结果进行对比分析和研究。

2.1 异频方案一组网测试

异频方案1中，NB-IoT第1载波中心频率879.6MHz（频点号2506），第2载波中心频率879.9MHz（频点号2509）。第1载波与CDMA的保护带预留395KHz，第2载波与第1载波中心频率间隔300KHz，边缘间隔100KHz，如图1所示。

图1 异频方案1两载频组网示意图

经测试，当30个NB-IoT终端在第一载波扇区并发时，同覆盖区域的第二载波异频扇区RSSI均值仅抬升0.35dBm，峰值仅提高2.25dBm，频点间干扰可忽略不计。

选取某地市新城区11个站点的区域进行双载频异频配置试点。该区域主要以人口密集、业务应用丰富为特点，集居民区、商业区等多种场景于一体，整体参考价值较高。区域内共规划NB-IoT站点11个，与CDMA网络构成1：1组网比例，区域整体覆盖面积约为20平方公里。

规划频率的站点分为两组：F1组（组内站点的频点F1设置为2506）和F2组（组内站点的频点F2设置为2509），交替分配频率。F1组包含两个F1频点小区，F2组包含两个F2频点小区。试验区以全部F1频点组网作为T0网络，而以F1和F2异频组网为T1网络。在进行异频组网方案配置时，参数仅对频点进行了改动，即：F1频点设置为2506，F2频点设置为2509，其他参数未做修改。

评估NB-IoT网络对各场景环境的实际覆盖能力时，对室内、室外覆盖场景予以区分测试，以确保测试对象具有广泛性与可代表性，保证测试数据的研究价值。

对于室内覆盖场景，采用CQT定点的方式进行测试，要求在NB-IoT覆盖片区内选取5-10栋楼宇作为测试对象，每栋楼宇根据室外基站的挂高选择高、中、低楼层（各一层），各楼层选择室内CQT测试点不少于2个，尽量包含水电燃气表箱、弱电井、地下停车场、楼道等NB-IoT可能发生业务的地点或弱覆盖区域。

对于室外覆盖场景，可采用道路分布式CQT的方式进行测试，要求在NB-IoT小区覆盖范围内，对城区主干道、商业密集区道路、次级街道等交通要道进行相应测试，尽可能遍历站点覆盖区域，包括小区边缘与小区中心，基站内和基站间的重选区域。

测试时主要以验证覆盖为主，在每个测试位置，调动NBIoT终端发起随机接入过程5次，Ping业务进行20次，每次32字节，完成后到下一个测试位置进行测试，测试完成后统计RSRP、SINR关键指标。

图2为RSRP对比测试结果图，从图中可以看出，无论是室内低层、中层、高层还是室外，在配置异频组网后，无论占用的频点是原频点还是异频点，RSRP值变化都很小，根据测试数据统计T0值为-79.74dbm，异频配置后占用原频点T1值为-78.8dbm，占用异频点T1值为-80.1dbm，RSRP的变化值在信号的波动范围之内。

图2 异频方案1组网RSRP测试对比

图3是SINR对比测试结果图。可以看出室内外各场景在配置异频后，SINR有较大幅度改善，特别是占用到异频点，改善幅度更大。在配置异频前SINR整体平均值为6.3db，在配置异频后占用原频点SINR平均值为9db，上升2.7db。占用异频点SINR平均值为10.3db，较原值改善4db，即整体对SINR可提升3.35dB。

图3 异频方案1组网SINR测试对比

2.2 异频方案二组网测试

异频方案二中，NB-IoT第1载波中心频率879.6MHz（频点号2506），第2载波中心频率879.9MHz（频点号2509），第三载波中心频率870.2MHz（频点号2410）。第1载波与CDMA的保护带预留395KHz，第2载波与第1载波中心频率间隔300KHz，边缘间隔100KHz。第三载波与第一载波中心频率间隔9.4MHz，如图4所示。

图4 异频方案2三载频示意图

需注意，2410载波占用的是1019预留的频段，会造成后续1019频点无法使用的问题。

试点区域选取某地市城区的中心，该区域人口密集、业务应用丰富，集居民区、商业区、党政机关和地下停车场等多种场景于一体，整体参考价值较高。区域内共规划NB-IoT站点46个，与CDMA网络构成1：1组网比例，区域整体覆盖面积约为35平方公里。频点配置原则按照同站三扇区按MOD3 012的原则分别设置为2506、2509、2410。

试点区域内组网情况如图5所示。

图5 异频方案2试点区域基站分布图

采用异频组网前为T0值，异频组网后为T1值，绿色是2506频点，蓝色是2509频点，红色是2410频点，DT测试路线涵盖异频组网所有小区。CQT分别选取了五个小区一处高层楼宇，分别进行地下室、一层、六层、顶层（大于15层）测试，另在室外选取了五处边缘位置进行定点PING测试。

测试时主要以验证覆盖情况为主，DT采用空闲态测试，CQT采用Ping包测试。在每个测试位置，测试完成后统计RSRP、SINR等关键指标。

从DT测试RSRP结果前后对比看，RSRP整体覆盖变化不明显，实际统计DT平均值T0值为-70.76dbm，异频配置后T1值为-71.89dbm，结果相差不大。

从DT测试SINR结果前后对比看，T0值为7.55dB，异频配置后T1值为11.1dB，上升3.5dB，SINR值有较大幅度提升。

对于室内CQT测试，RSRP对比测试结果如图6所示。从图中可以看出五类室内场景RSRP变化较小，统计测试数据，整体T0平均值为-80.07dbm，异频配置后T1值为-79.81dbm，信号强度变化在波动范围内。

图6 异频方案2 CQT测试RSRP对比

图7为室内SINR对比图，图中室内楼宇CQT SINR值除地下室外，其他楼层提升明显，统计测试数据，整体T0值平均为6.67dB，异频配置后T1平均值为12.11db，SINR整体提升6dB左右。

图7 异频方案2 CQT测试SINR对比

综上所述，得出如下结论：（1）无论采用哪种异频方案，NB-IoT频点间、NB-IoT频点对C网的干扰均在可接受范围内，无需特别关注及优化；（2）三载异频配置对SINR的提升优于双载异频；（3）在1019频点未使用区域，建议使用方案2异频配置方案；（4）在1019频点已使用区域，建议使用方案1异频配置方案。

3 结束语

针对NB-IoT同频干扰问题进行研究，提出了两种同频干扰抑制方案，并对方案的干扰性能进行了测试和研究。同时，针对所提方案，选取了区域人口密集、业务应用丰富的区域进行组网测试。结合NB-IoT室内外覆盖需求，在试点区域内分别开展了DT测试和CQT测试，并对测试结果进行了分析。测试结果表明，所提方案对抑制NB-IoT同频干扰效果显著。