5G 700 MHz部署的干扰分析与优化研究

2022-07-08施左桥

通信电源技术 2022年4期

孙健，王亮，郑进，施左桥

（1.浙江云端保网络科技有限公司，浙江杭州 310000；2.中国移动温州市分公司，浙江温州 325000；3.中国铁塔温州市分公司，浙江温州 325000）

0 引言

2020年5月，中国移动与中国广电宣布签署5G共建共享合作框架协议。此次合作双方通过700 MHz和2.6 GHz混合组网，实现在容量和覆盖上的优势互补，可快速、低成本地部署连续覆盖的优质5G网络，能够满足双方未来开展的物联网、直播、视频会议等业务需求。

为了加快建设步伐，节省投资和天面资源，700 MHz的天面解决方案主要有以下3种：（1）天面资源丰富时，采用新增四端口700 MHz天线；（2）现网天线不支持700 MHz的，更换700 MHz的多频天线；（3）现网的天线支持700 MHz的，采用合路器接射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU），利旧现有天线[1]。

在最新的中国移动2021年度业绩发布会上，中国移动董事长杨杰表示，目前700 MHz 5G网络建设进展顺利，通过与广电共建共享，2021年共建设700 MHz基站20万个，2022年计划再建设28万个，实现700 MHz网络全国覆盖。

中国广电自2020年开始快速推进700 MHz清频工作，然而清频工作涉及广电多个地面数字电视频道和地面模拟电视频道的处置，工作量大，同样耗资巨大，整体进度较慢。因此，中国移动与中国广电普遍采用“边建设、边移频、边运营”的总体思路建设700 MHz网络。

现阶段，随着700 MHz网络的快速部署和应用，用户流量快速增长。但由于广电700 MHz清频工作尚未完成，在部分区域会形成对覆盖和速率的干扰，影响用户体验和感知。为有效解决现阶段700 MHz 5G网络的干扰问题，需要对现网进行检测分析，并制定规避干扰的优化方案。

1 700MHz优劣势

2020年4月，工业和信息化部发布《关于调整700 MHz频段频率使用规划的通知》，通知指出将原用于广播业务的700 MHz频段频率规划调整后用于移动通信系统，并将703～743/758～798 MHz（2×40 MHz）频段规划用于频分双工（Frequency Division Duplexing，FDD）工作方式的移动通信系统。

700MHz频段用于5G组网建设的优缺点都很突出，其中优点主要是700 MHz频率低，覆盖面积广，可用于郊区的广度覆盖，另外绕射能力强，穿墙覆盖能力强，可以用于城市的室内深度覆盖。缺点是带宽小、容量小，无法作为5G容量主力[2]。因此，700 MHz适用于郊区的广度覆盖场景和城市内的室内深度覆盖场景，需要与其他的频段合理组合，以达到更优的效果。

从覆盖角度看，700 MHz主要和移动2.6 GHz频段组合进行使用。2.6 GHz具有大带宽和高速率的优势，是移动5G覆盖的主要频段，采用载波聚合、补充上行等特性配置能实现两个频段在覆盖、容量和速率上的互补，改善用户的使用体验和感知。从容量角度看，700 MHz与2.6 GHz双层组网可大幅提升5G网络的上行边缘速率，利于满足视频会议、直播、视频监控等对上行带宽要求更高的5G业务需求[3]。

2 700MHz干扰测量分析

根据移动公司的指导意见，在地市层面700 MHz网络建设采用多频协同组网的模式，其中网络上下行均使用全带宽30 MHz。同步信号（Synchronization Signal Block，SSB）配置以地市/区县为单位区域统一，中心频点配置在干扰最小的地面数字多媒体广播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcast，DTMB）频道的中间位置。目前，广电700 MHz清频尚未完成，大多数地市存在干扰和强干扰，少部分地市8个DTMB频道无干扰。干扰对700 MHz网络覆盖、速率、容量以及用户感知会造成影响，且干扰越强影响越大。为优化700 MHz网络的覆盖和速率，保障用户的使用体验，需要对700 MHz网络进行实地的干扰测量，同时根据干扰的轻重程度选择基站侧干扰避让和干扰隔离方案。

2.1 干扰测量

干扰测量由各地市组织，主要采用扫频测试分析接收的信号强度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）数据频域底噪波形特征，可明确干扰频段。每个广电频道的平均干扰采用对应广电频道中部分频段求算数平均来计算（每个DTMB两边去掉1 MHz带宽），然后根据计算结果判断是否有干扰，如果某个广电频道下行平均干扰值大于-105 dBm（扫频仪RBW设置为200 kHz）或大于-108 dBm（扫频仪RBW设置为100 kHz），则将标示此广电频道的对应比特位设置为1（认为存在干扰），反之设置为0，最终得到干扰图谱。

下行干扰图谱用4个0、1比特依次代表广电频道DS44、DS45、DS46、DS47，如“1000” 代表DS44存在干扰。上行干扰图谱用4个0、1比特依次代表广电频道DS37、DS38、DS39、DS40，如“1000”代表DS37存在干扰。

基站侧有PRB级别的小区上行干扰测量值，反映了天面处干扰强度。实测发现，天面干扰普遍高于道路扫频测试干扰，差值为5～30 dBm，所以上行干扰应以基站侧干扰测量值为准。用0～159个PRB上行干扰测量值计算广电频道平均干扰，过程与用扫频结果计算一样，每个DTMB两边去掉1 MHz带宽。

另外需注意的是，北向文件中小区上行每PRB干扰测量值单位是毫瓦分贝，当计算线性平均时应先还原成毫瓦再计算平均，然后再换算成毫瓦分贝。

2.2 干扰对网络性能指标和客户感知的影响

2.2.1 干扰对性能指标的影响

测试结果显示，当上行30 MHz全带宽平均噪声指数（Noise Index，NI）大于-105 dBm时，基准参考时钟（Primary Reference Clock，PRC）无线接通率＜98%，无线掉线率＞2%，指标明显下降（如图1所示）。

图1 干扰对掉线的影响

单个DTMB频段干扰大于-80 dBm时，上行全带宽频段内地整体干扰会提升到-105 dBm以上。因此，干扰大于-80 dBm的DTMB频段需要采用深度滤波抑制干扰，避免引起整体频段的NI抬升。

2.2.2 干扰对覆盖的影响

700MHz网络的覆盖范围由上行边缘速率确定。测试结果显示，在不同干扰水平下，小区平均干扰每提升5 dB，上行5 Mb/s速率边缘点的同步信号SSRSRP（Synchronization Signal Reference Signal Received Power，SS-RSRP）收缩约3.5 dB，覆盖范围收缩21%（如图2所示）。

图2 干扰对覆盖的影响

理论上，当假设边缘场景手机满功率发射（23 dBm）、上行信号与干扰加噪声比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）需求固定时，则下行覆盖参考信号接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）与上行干扰成线性关系，即干扰抬升值对应为覆盖收缩值[4]。

2.2.3 干扰对速率和容量的影响

从理论角度分析，部分频段存在干扰将导致整体带宽频谱效率下降。一是部分干扰段资源块（Resource Block，RB）SINR差导致30 MHz带宽SINR下降，影响全带宽速率。二是上行阻塞干扰导致接收机饱和。当基站开通30 MHz带宽时，个别DTMB频段强干扰导致基站上行接收机达到饱和，无干扰DTMB频段底噪被抬升10 dBm以上，上行解调性能下降，上传速率恶化。

由实测数据可知，上行速率恶化50%～92%，下行速率恶化9%～23%。在好点的场景下，干扰梯度值每增加10 dBm，上行速率下降约22 Mb/s，下行速率下降7 Mb/s。当上行干扰达到-65 dBm时，上行体验速率整体下降比例为92%，当下行干扰达到-81 dBm时，下行体验速率整体下降比例为9%。在差点的场景下，上行干扰梯度值每增加10 dBm，上行速率下降约1.7 Mb/s，下行速率下降10 Mb/s。当上行干扰达到-70 dBm左右时，上行体验速率下降比例为50%，上行干扰大于-65 dBm时，终端无法接入。当下行干扰达到-85 dBm时，下行体验速率整体下降比例为23%[5]。

3 700MHz干扰优化方案

经理论分析和实测数据验证，当上行干扰大于-65 dBm时会造成基站设备接收机阻塞不能正常工作；当上行干扰介于-65～-80 dBm时需在基站物理层进行干扰隔离；当上行干扰介于-80～-105 dBm时可利用3GPP协议定义的5G NR特性进行干扰避让。

3.1 广播/控制信道干扰避让

广电广播对广播信道的干扰会导致UE无法搜索700 MHz小区以及寻呼不到等问题。广电广播对控制信道的干扰导致初始接入失败、调度信息重传导致速率降低等问题。控制信道干扰避让通过扫频结果确定干扰图谱，基于干扰图谱制定广播/控制信道部署方案，并通过工具配置完成。

3.2 业务信道干扰避让

业务信道的频选方案分为上行频选方案和下行频选方案（如图3所示）。其中上行频选方案基站通过SRS质量判断是否要调用干扰RB频段，近点用户基于干扰强度自适应判断调度全带宽或无干扰RB频段，中远点用户只调度无干扰RB频段。下行频选方案基站基于终端下行信道质量指示（Channel Quality Indication，CQI）反馈，计算调度30 MHz带宽资源和只调度无干扰RB带宽资源体验速率的差异，选取用户体验速率最高的方式进行调度。