5G 站点LNR 共模场景超远干扰解决方案研究

［程国财］

1 引言

电磁波在大气中传播时，除了正常的折射外，在特殊条件下还会产生超折射现象，从而形成大气波导传播。大气波导对无线电波的影响主要表现在两个方面：一是增加传播的距离，二是增加电场强度。由于波导层使得无线电波来回不断反射，增加了其传播路径中的电场强度，从而使其能量衰减大大减缓，因此可使无线电波在波导层进行超长距离传播[1]。

当5G 基站同频干扰源小区存在超远距离传播，其传播时延超出正常值，导致与被干扰基站小区的上下行时隙错位，干扰源基站小区的部分下行符号位落在被干扰小区的GAP 符号位上[2]，对于LNR 共模场景，通道校正固定使用GAP 符号的特定符号进行收发校正，如果对应的符号上存在强干扰时，会导致通道的校正失败。严重影响5G 下行速率，从而影响用户感知。

2 问题描述

某地市移动5G 网络不定期出现个别小区速率骤降，严重影响日常拉网测试指标及用户感知。本文以T3 快捷外放D-HRH-3 基站小区为例进行分析说明，正常情况下该小区覆盖路段下行速率达到1 Gbit/s，某月份省公司网格测试该路段速率仅500 Mbit/s 左右。通过对问题小区KPI 指标，外场RSRP 信号测试、SINR 值等分析可知该问题小区无线信号质量良好，但RANK 偏低，基本一直处于Rank2，零星出现Rank4 的异常情况如表1 所示；初步分析判断，小区速率低的主要原因为Rank 低导致，需要进一步详细排查Rank 低的根因。

表1 问题小区KPI 指标

3 原因定位

3.1 告警、干扰、参数配置排查

经过后台网管排查，通过后台提取该小区的15 分粒度干扰数据，整体上行干扰电平在-112 dBm 左右如图1所示，上行无干扰。小区无明显干扰，也无相关故障告警，对问题小区的参数配置进行核查发现参数配置与前期速率正常时保持一致，同时对问题小区的传输进行排查也无异常。

3.2 灌包排查与基站板日志分析

通过后台对问题站点进行灌包测试，测试发现速率正常，排除上游大数据量涌入和带宽问题导致。

通过对问题站点相关基带板日志分析，发现该问题站点存在接收信道校正失败（RX failure）提示，失败原因为CINR 低导致如图2 所示。

3.3 通道校正失败的原因分析

图1 问题小区上行干扰值

5G 基站的AAU 有64 个通道，由于器件差异、布局走线等因素，各通道的幅度、相位、时延是有差别的，为了使5G 小区能够准确的发射和接收信号，必须保证AAU 的各个射频通道的收发信机之间的一致性，这需要对每个射频通道发射和接收通道进行幅度、相位及时延进行补偿，即通道校正。

图2 问题小区基带板日志系统截图

对于LNR 共模场景，S 子帧配比一般为SS54，即6:4:4[3]，通道校正固定使用GAP 符号的第2 个符号（符号7）进行下行发信道校正，第3 个符号（符号8）进行上行接收信道校正如图3 所示，如果对应的符号上存在强干扰时，会令CINR 严重恶化导致通道的校正失败。

图3 S 子帧配比示意图

若基站小区存在通道校正失败，系统由于无法准确评估SRS 权值，从而默认使用DFT 开环权值进行相关业务调度，gNB 会根据UE 上报的RI 来选择rank[4]，由于遵从如下规则：

（1）UECSI 的RI 为1，则当前使用RANK 为1

（2）UECSI 的RI 为2-3，则当前使用RANK 为2

（3）UECSI 的RI 为4-8，则当时使用RANK 为4

现由于受到强干扰，导致上行接收通道校正失败，影响Rank 选阶一直较低（Rank2），若基站小区使用的Rank 低，无法实现多流会导致小区业务性能下降。

3.4 反向频谱分析

图4 时域干扰图谱

一般而言从基站到终端，被称为前向。从终端到基站，被称为反向。反向频谱就是在基站侧采集的接收到的物理层的数据，通过工具输出时域、频域的图形。通过采集分析问题小区的反向频谱数据，发现6-8 符号（即GAP 位置）上存在强干扰，时域上呈现明显的斜坡特征（干扰由高缓慢降低），发生超远干扰时，受扰基站上行符号上干扰强度左高右低呈“斜坡”现象，即越靠近GAP 的上行符号，干扰越强，称为超远干扰在时域上的斜坡特征[5]。因此该干扰特征可以判定为受到超远干扰如图4，图5 所示。结合问题站点基带板日志分析，发现该问题站点存在上行接受信道校正失败（RX failure）提示。而符号8 正是用于上行接收信道校正使用。由此可推断该问题小区上行通道校正失败原因为GAP 的符号上（符号8）存在强干扰所致。

3.5 超远干扰成因分析

超远干扰是在特定地理、气象条件下发生的无线电传播现象。由于对流层中存在逆温或水汽随高度急剧变小的层次，在该层中无线电磁波形成超折射传播，大部分电波辐射被限制在这该层内，这种想象类似于在波导中传播如图6 所示。无线电池波信号在大气波导中传播损耗很小，可实现超远距离的传播[6]。

当同频干扰源小区存在超远距离传播，其传播时延超出正常值时。将导致与被干扰小区的上下行时隙错位，干扰源小区的部分下行符号位落在被干扰小区的GAP 符号位上，如果时延够大，将还可能进一步落入到U 时隙上如图7 所示。

图5 频域干扰图谱

图6 大气波导示意图

图7 大气波导引起干扰的原因

当前5G 话统中针对GAP 上的干扰，仅支持GAP最后一个符号的采样统计（符号9），若干扰源距离在30 km以内（单个符号传播距离=0.5 ms/14*C=0.0 005 s/14*300 000 km/s=10.714 km）[7]，即超远干扰仅出现在GAP前3 个符号上（符号6-8），当前无论是厂家的网管系统、网优之家、或是IDS 系统都无法统计到该处干扰情况，需要通过反向频谱进行分析方可发现。

3.6 问题小区覆盖环境分析

T3 快捷外放D-HRH-3 站点位置处于机场区域，站点高度比较较高且周边区域空旷（及海域），满足利于超远干扰的传播环境如图8 所示。

图8 问题站点现场环境

T3 快捷外放D-HRH-3 基站小区由于站点位于机场区域，周边无线环境空旷，且周边海面宽阔，有利于信号的传播[8]，导致本小区容易受到超远干扰，强干扰信号落入GAP 位置的符号6-8 上，当前网管系统暂不支持符号6-8的干扰统计，因此网管系统上未能及时发现干扰问题。而符号8 是用于上行接收通道校正使用，现由于受到强干扰，导致上行接收通道校正失败，影响Rank 选阶一直较低（Rank2），无法实现多流下载最终导致下载速率低下。

4 解决措施

既然收通道矫正失败是由于特定的符号被干扰导致，那是否可以通过改变相关符号位置避开相关干扰呢？通道校正位置自适应特性功能正是基于这种原理进行干扰的规避。

当系统开启通道校正位置自适应特性以后，当通道校正失败时，自动将通道校正位置移到其它位置上，规避干扰导致通道校正失败如图9 所示。优化开关打开后，接收通道校正位置从GAP 的第3 个符号调整到第后一个符号。如果连续N 次校正失败，接收信道校正位置后移到U Slot的第2 个符号。系统可明显改善由于超远干扰导致的影响[9]。但如果全网所有小区均开启通道校正位置自适应特性以后会明显增加系统负荷，故一般系统默认为关闭状态。建议只对相关问题小区选择性开启该项功能[10]。

图9 通道校正位置自适应特性示意图

5 处理效果与总结

问题小区处理效果：

问题小区开启通道校正自适应特性后，通过外场DT测试发现小区速率由500 Mbit/s 提升到1 Gbit/s，优化效果如图11 所示。小区通道校正结果如图10 所示。

全网小区应用效果：

通过网管命令查询该市全网小区通道校正失败且由于信噪比低导致的共有181 个小区，对该批小区全部开启通道校正自适应功能后，通道校正恢复正常。由于涉及小区较多，本次参数修改后，仅通过后台指标观察速率变化情况。修改小区的话统整体上/下行用户平均速率（Mbit/s）分别有44.24%、35.63%的提升如图12，图13 所示，效果明显。

经验总结：

图10 通道校正结果查询截图

图11 FTP 下载速率图

图12 上行用户平均速率

图13 下行用户平均速率

针对速率较低的问题小区，若经过排除无线信号问题、传输问题，且外场测试中RANK 一直较低，可通过以下步骤进行分析解决：首先核查是否存在上行接收通道校正失败，若小区存在频繁的通道校正失败且失败原因提示为CINR 低，需要进一步排查干扰问题。其次分析后台GAP干扰数据，若GAP 最后一个符号上无明显强干扰，则需要提取反向频谱分析是否存在超远干扰[11]；若反向频谱分析满足超远干扰特征：时频域上符号的干扰呈现左高右低（斜坡状）的干扰特征；可考虑开启通道校正自适应功能规避超远干扰。

6 结束语

本文通过对5G 站点LNR 共模场景超远干扰进行研究发现，当5G 基站同频干扰源小区存在超远距离传播时，干扰源基站小区的部分下行符号位会落在被干扰小区的GAP 符号位上，将会导致上行接收通道的校正失败。RANK 一直处于低阶无法实现多流下载导致速率降低，严重影响用户感知。在日常处理速率较低的问题小区时，若排除无线信号问题、传输问题，且外场测试中RANK 一直较低时，可通过核查是否存在通道校正失败导致，并通过开启通道校正位置自适应特性，进行干扰规避提升用户感知。