5G通信宏微干扰协同方案的研究

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摘要：工业和信息化部公布，截至2021年底，全国的5G基站数超过了140万，5G网络已覆盖全部的地级市，超过98%的县城城区和80%的乡镇镇区。2022年重点推进5G网络建设，适度超前开展5G网络建设，继续扩大县城和乡镇覆盖的广度，提升5G网络在人流密集区域以及重点行业的深度覆盖水平。目前中国移动5G使用2.6GHz进行同频宏微组网，存在 SSB信道干扰，严重影响用户的网络体验。文章将对中国移动5G宏微干扰的原因进行分析，探讨同频组网下宏微网络SSB波束配置，并对5G通信宏微干扰协同方案进行研究。

关键词：5G;SSB;宏微干扰协同

前言

对于移动通信网络，同频干扰是网内干扰的主要来源。为了降低同频干扰，无论2G网络、4G网络均使用异频宏微组网。相对于4G网络最大20M带宽，5G网络使用100M大带宽组网，运营商频谱资源有限，无法保证大带宽异频宏微组网。随着对5G室内深度覆盖需求的日益增长，做好5G宏微干扰协同的研究对于促进我国移动互联网通信技术的应用和发展有着极为重要的意义。

1.5G网络简述

1.1 5G网络概念

5G网络即第五代移动网络通讯技术，5G面向垂直行业和万物互联，不仅为传统智能手机用户提供高速率、高感知的移动网络，还为智能家居、智能穿戴、移动医疗等ToC用户提供低功耗、低时延的网络服务，更为新兴的ToB用户提供广连接的互联网业务。

1.2 5G SSB信道

由于5G网络的高频高带宽的特点，5G中将同步信号和PBCH组成了一个整体（SSB）进行发送，以降低网络接入时延。其中同步信号由PSS和SSS组成;PBCH由PBCHDMRS和PBCH（Data）组成。通过检测SSB，UE可以获得物理小区ID，实现时域和频域的下行同步，并获取PBCH的定时，解析小区基本的系统信息。

1.3 5G波束功能应用

在LTE里的波束覆盖范围大，可以覆盖整个小区服务范围，目前中国移动5G网络使用FR1的2.6G频段进行室内外同频组网，由于NR的频率越高，基站的覆盖范围就越小，而高频段载波的传播损耗大，需要采用波束赋形发射的方式来增加无线信号的覆盖距离，由于赋形波束覆盖的角度较小，NR通过发送多个SSB的波束扫描方式来覆盖整个小区的服务范围。

2.5G网络宏微干扰

目前中国移动5G网络使用2.6G频段进行室内外同频组网，室外64T64R宏站使用8波束SSB进行覆盖，通过波束扫描及SSB多波束发射，将赋形后的高增益波束发射至整个小区的服务范围，从而改善信号覆盖。室内微站使用小天线机型（QCELL，DAS等），天线数量少、无法进行权值设置，SSB不能应用8波束赋形。而终端需要解调周期性发送的SSB波束信息获得下行同步，所以在波束管理中SSB信号是不进行功控处理的。对于业务信道，基站会通过终端CSI-RS信号进行功率控制，当宏站与室内微站存在信号重叠覆盖时，SSB波束的电平强度会高于经过功控的PDSCH信道的电平强度，导致宏站SSB与微站的业务信道产生干扰。

3.5G网络宏微干扰协同方案研究

鉴于5G网络宏微干扰，主要来自宏微小区SSB波束配置不一致，产生的业务信道和公共信道（SSB）的碰撞，可以通过SSB波束对齐及SSB避让（打孔）两种技术方案，对宏微干扰进行协同研究。

3.1SSB波束对齐

通过多个天线正交轮发的方式，可以将室内微站的单天线轮发优化至两天线同时发送8次的方式，与宏站8波束进行SSB对齐。小天线的多波束能够规避宏微组网下的干扰，可以有去除微站业务信道和宏站公共信道（SSB）的干扰。

3.2SBB避让（打孔）

通过将室内微站SSB和室外宏站SSB时域错开的方式，可以避免SSB间的相互干扰。同时在邻区发送SSB位置，本区不下发PDSCH，降低SSB和PDSCH间的干扰。在本区和邻区SSB同频同周期时，通过本区和邻区的SSB时域错开，本区和邻区SSB位置不调度PDSCH，降低SSB和PDSCH间的相互干扰。

4.5G网络宏微干扰协同方案验证

4.1SSB波束对齐实施效果

为了实现宏微SSB 8波束对齐，采用软件代码的方式将室内QCELL微站的单天线分成4组正交权值进行8波束轮发。对实施波束对齐方案的宏微场景进行定点测试（CQT）和移动覆盖测试（DT），通过对比近点、中点和远点的信干噪比（SINR）和上下行速率，对宏微8波束对齐的效果进行评估。

在微站均开启8波束的情况下，室分8波束较室分单波束在近点、中点和远点覆盖性能提升明显，其中室内CQT测试的中点和远点SINR提升20dB左右，中点和远点下行速率至少提升40Mbps。室外DT测试SINR提升了18.75%，下载速率提升16Mbps。通过现场多维度测试对比，表明宏微SSB 8波束对齐可以有效改善宏微干扰，提升用户感知。

4.2SSB避让实施效果

对实施SSB避让方案的宏微场景进行CQT和DT测试，其中室分试点区域内分别选取功能开启前室分、宏站信号差[0-2dB]，[2-5dB]，[5-10dB]三个范围区间进行CQT测试，通过下载速率及SINR变化情况，对宏微SSB避让实施效果进行评估。

在SSB避让方案实施后，室分小区速率、SINR均有较明显提升。室分、宏站信号差[0-2dB]，[2-5dB]，[5-10dB]三个范围区间的质量提升明显，其中室内CQT测试的SINR分别提升9.1dB、3.17dB及4.36dB，下行速率至少提升183.95Mbps。室外DT测试SINR提升了5.62dB，下载速率提升138.3Mbps。通过现场多维度测试对比，表明宏微SSB 避让方案可以有效改善宏微干扰，提升用户感知。

5.结语

2022年是落实《5G应用“扬帆”行动计划（2021—2023年）》，扎实推进5G网络建设，推动5G应用规模化发展的重要时间。提升人流密集区域及重点场景的深度覆盖水平，需求更多的室内微站建设，急需解决5G网络宏微干扰协同问题。通过对5G网络及宏微干扰的研究，提出来波束对齐与SSB避让两种方案。现场多维度验证，证明两种方案均可以有效改善宏微干扰，提升网络质量与业务感知。两种方案各有特点，但原理互斥，无法同时实施。SSB避让对小区速率、SINR的提升效果更为显著;波束对齐方案实施更为简单，但干扰协同效果相对较差。可以结合覆盖场景特点与实际的业务需求，进行选择性设置，在降低宏微干扰的同时，提供更好的业务感知。

参考文献

[1]5G NR标准：下一代无线通信技术

[2]5G NR物理层技术详解：原理、模型和组件

[3]5G系统技术原理与实现

[4]5G 网络规划设计与优化

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