孫 海 顧 偉 邵義豐

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司蘇州分公司

0 引言

隨著全國各地市5G 電聯(lián)組網(wǎng)規(guī)模的不斷增加，聯(lián)通側(cè)對匠心網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)越來越重視。在影響指標(biāo)提升的因素中，遠端干擾對KPI 指標(biāo)的影響尤為突出，它不僅導(dǎo)致小區(qū)各項KPI 難以提升，還會在夏秋交替之際，受大氣波導(dǎo)影響，指標(biāo)嚴(yán)重惡化，影響用戶體驗。本研究主要對5G 遠端干擾問題進行原理分析，梳理遠端干擾判斷條件，并提出三種解決方案來降低遠端干擾問題的影響，提升用戶體驗。

1 遠端干擾成因和影響的研究

1.1 遠端干擾原理研究

遠端干擾是TDD 的固有問題。TDD 系統(tǒng)上下行時分復(fù)用，需要設(shè)置保護間隔（GP），避免因傳輸時延導(dǎo)致下行干擾上行，當(dāng)遠端基站下行信號的傳播時延超過GP 長度時，就會落入近端基站上行接收窗造成干擾。遠端干擾原理如圖1 所示。

圖1 遠端干擾原理

1.2 站點超遠覆蓋導(dǎo)致的遠端干擾

站點超遠覆蓋導(dǎo)致的遠端干擾，產(chǎn)生的原因主要為地勢落差（高原與平原、山體與盆地等）、功率過大、傾角過小、站點過高、超級基站、環(huán)境空曠、大面積水面等易導(dǎo)致信號超遠距離傳播的因素。

電聯(lián)組網(wǎng)初期特殊子幀配比為10：2：2，中間隔離GP為兩個符號，抗遠端干擾距離約21.4 km。當(dāng)受擾站點收到21.4 km 外基站的下行信號時，就會干擾到接收基站的上行符號，且隨著施擾站點與受擾站點距離的增加，上行時隙中受干擾的符號也會增加，即形成遠端干擾。

在上述的無線環(huán)境下，下行信號傳輸20 km 以上，具有理論依據(jù)和實際案例，傳播損耗可通過自有空間傳播模型L=32.4+20Log（d）+20Log（f）計算得到。

遠端干擾具有如下特點：（1）施擾站點下行功率較大，施擾站點下行干擾受擾站點上行；（2）施擾站點下行會因多站點功率在受干擾站點匯聚，疊加多個較弱的信號從而形成強干擾；（3）少量施擾站點會導(dǎo)致出現(xiàn)大面積受擾站點。

示例：施擾站點的無線信號隨著傳輸距離的增加而損耗增大，30 km 相比300 米，損耗增加約40 dB，即如果下行電平為-70 dBm，則傳輸?shù)?0 km，約衰減至-110 dBm，即受擾站點會收到約-110 dBm 左右的干擾信號；干擾信號隨著施擾站點數(shù)增加而疊加，從而抬升干擾信號強度。如果有10 個站點傳輸30 km 到達同一位置，則干擾信號強度可抬升到-100 dBm。

1.3 大氣波導(dǎo)現(xiàn)象導(dǎo)致的遠端干擾

當(dāng)對流層的某層出現(xiàn)逆溫或水汽急劇減小，導(dǎo)致空氣密度和折射率的垂直變化很大，造成無線電波射線的超折射傳播，其電磁能量在該層大氣的上下壁之間來回反射向前傳播，好像在波導(dǎo)內(nèi)進行的現(xiàn)象稱之為大氣波導(dǎo)現(xiàn)象。大氣波導(dǎo)效應(yīng)原理如圖2 所示。

圖2 大氣波導(dǎo)效應(yīng)原理

大氣波導(dǎo)發(fā)生的大氣層即為大氣波導(dǎo)層。研究表明，邊界層中的電磁波若要形成波導(dǎo)傳播，必須滿足4 個基本條件：（1） 近地層或邊界層某一高度處必須存在大氣波導(dǎo)層；（2） 電磁波的波長必須小于最大陷獲波長（頻率高于最低陷獲頻率）；（3） 電磁波發(fā)射源必須位于大氣波導(dǎo)層內(nèi)。對于抬升波導(dǎo)，有時電磁波發(fā)射源位于波導(dǎo)底下方時，也可形成波導(dǎo)傳播，但此時發(fā)射源必須距波導(dǎo)底不遠，且波導(dǎo)必須非常強；（4） 電磁波的發(fā)射仰角必須小于穿透角，只有小于該仰角的無線電波才能在大氣波導(dǎo)層中傳播。大于該仰角時，電波將透過大氣波導(dǎo)層。

在內(nèi)陸地區(qū)的春夏過渡期和夏秋過渡期，以及沿海地區(qū)的冬季，當(dāng)達到條件時大氣波導(dǎo)現(xiàn)象就會出現(xiàn)。大氣波導(dǎo)發(fā)生時，電磁波會以極低的損耗傳播到超遠距離（傳播距離通常大于100 km），對受擾區(qū)域形成干擾。當(dāng)水汽或溫度達不到條件時，大氣波導(dǎo)現(xiàn)象就會消失，受擾區(qū)域的干擾也同時減退。通常受這種現(xiàn)象影響的頻率范圍約為0.3 GHz～30 GHz。

1.4 遠端干擾對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響

遠端干擾主要是影響SRS 信號的接收。SRS 信號的作用是上行信道質(zhì)量的估計，從而用于上行調(diào)度、上行TA、上行波束管理等。根據(jù)TDD 上、下行信道互易的特點，利用信道對稱性，估計下行信道質(zhì)量。因此SRS 信號受到干擾，會影響上下行信道質(zhì)量估計、上行調(diào)度、波束管理、SRS權(quán)值的評估、下行RANK 以及MCS 選階等，直接導(dǎo)致無線線率、速率、切換成功率等KPI 指標(biāo)惡化，降低用戶體驗。SRS 信號位置示意圖如圖3 所示。

電聯(lián)組網(wǎng)初期，特殊子幀配比為10∶2∶2，GAP 符號有2 個，能抵御21.4 km 左右的遠端干擾，21.4 km 以上的遠端干擾就會影響到SRS 信號的接收。其中GAP 最后一個符號的功率counter 能大致表征小區(qū)受到遠端干擾的程度。

2 遠端干擾特征和判斷方法的分析

2.1 時域特征

發(fā)生遠端干擾時，受擾基站上行符號上干擾強度左高右低呈“斜坡”現(xiàn)象，即越靠近GP 的上行符號，干擾越強，稱為遠端干擾在時域上的斜坡特征。

2.2 頻域特征

遠端干擾可以看作是一種遠距離同頻干擾，即施擾站點與受擾站點頻域存在重合的位置會收到遠端干擾，其他頻域位置不會受到遠端干擾；若兩小區(qū)帶寬不完全重疊則是固定頻域干擾抬升；完全重疊，則是全頻段干擾。

2.3 遠端干擾判斷方法

遠端干擾話統(tǒng)判斷時，時域左高右低呈“斜坡”特征。遠端干擾時域特征如圖4 所示。

圖4 遠端干擾時域特征

網(wǎng)管話統(tǒng)指標(biāo)中有三個話統(tǒng)指標(biāo)，可用來進行遠端干擾判斷：

指標(biāo)1：N.GAP.LastSymbol.Pwr，最后一個GP 上的功率；

指標(biāo)2：N.UL.NI.Avg，上行Slot 符號6 上的功率；

指標(biāo)3：N.UL.Last.Symbol13.Pwr，上行Slot 最后一個U符號上的功率。

反向頻譜判斷時域斜坡特征和施擾站點距離：符號級時域上同樣有斜坡特征；一個符號大約是10.7 km，即可以通過受干擾的符號數(shù)計算施擾站點的大概距離等于（GP 符號個數(shù)+n 個上行受干擾符號）*10.7 km。當(dāng)干擾距離超過100 km，即判斷為大氣波導(dǎo)現(xiàn)象導(dǎo)致的遠端干擾。

3 遠端干擾優(yōu)化的實現(xiàn)

根據(jù)遠端干擾的原理，可以從以下三面入手：（1）通過基線參數(shù)控制合理規(guī)避遠端干擾；（2）通過受擾區(qū)域的地理位置特征，判斷施擾站點區(qū)域，減少施擾站點數(shù)量；（3）通過增加GP 長度來增加受擾站點抗遠端干擾能力。

3.1 遠端干擾規(guī)避

遠端干擾規(guī)避功能是指基站側(cè)調(diào)整SRS 的時域位置，在不會受到遠端干擾的上行符號中發(fā)送，從而提高SRS 信號的接收成功率，降低遠端干擾的影響。網(wǎng)管升級至21B 版本后，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)可以實現(xiàn)。SRS 遠端干擾規(guī)避功能原理如圖5 所示。

圖5 SRS 遠端干擾規(guī)避功能原理

3.2 減少施擾站點數(shù)量

若受擾站點通過受干擾符號個數(shù)計算施擾站點的距離在21km到50km左右，則可判斷為站點超遠覆蓋導(dǎo)致的遠端干擾。這類站點一般為相對高度超高站點、大功率站點（超級基站等）、大范圍超遠傳播場景和下傾角較小等可能產(chǎn)生超遠覆蓋的站點，主要通過RF 優(yōu)化手段和覆蓋參數(shù)控制手段減少施擾區(qū)域施擾站點數(shù)量。當(dāng)網(wǎng)管升級至21B 版本后，施擾站點的無線信號可攜帶特殊標(biāo)記，分析受擾站點接收到干擾信號的特殊標(biāo)記即可準(zhǔn)確定位施擾站點位置，方便后續(xù)制定優(yōu)化方案。SRS特殊標(biāo)記精準(zhǔn)定位如圖6 所示。

圖6 SRS 特殊標(biāo)記精準(zhǔn)定位

3.3 增加受擾站點抗遠端干擾能力

研究發(fā)現(xiàn)，遠端干擾的形成主要是施擾站點無線信號傳播距離超過了GP 符號的保護距離，所以可以通過增加GP 符號來增強受擾站點的抗遠端干擾能力。

以電聯(lián)共建共享NR 網(wǎng)絡(luò)為例，目前電聯(lián)特殊子幀符號配比為1∶2∶2，只能抵御21 km 以內(nèi)的干擾，導(dǎo)致受到超過21km 外的遠端干擾比較嚴(yán)重，已是全國性網(wǎng)絡(luò)問題?？梢酝ㄟ^將特殊子幀符號配比從10∶2∶2 修改為8∶4∶2，增加兩個GP 符號，抗遠端干擾的距離可增加至4*10.7 km=42.8 km，可以有效解提高電聯(lián)受擾區(qū)域站點的抗遠端干擾能力。增加受擾站點抗遠端干擾能力原理如圖7 所示。

圖7 增加受擾站點抗遠端干擾能力原理

該方案需在覆蓋連續(xù)的區(qū)域一次全部修改完成，否則無線側(cè)信號會因為特殊時隙配比不同產(chǎn)生更強的干擾。

案例：蘇州聯(lián)通SA 組網(wǎng)下TOP 小區(qū)高掉線問題

蘇州聯(lián)通5G 網(wǎng)絡(luò)日常優(yōu)化發(fā)現(xiàn)掉線率高，為8.74%。以TOP 站點SZ_KS_HW_少卿西路為例進行分析。解析發(fā)現(xiàn)，小區(qū)掉線率高，全是Uelost 原因。

在排查空口無線環(huán)境時發(fā)現(xiàn)，該站受遠端干擾特征突出，時域上呈左高右低斜坡狀。GAP 最后一個符號功率（毫瓦分貝）與最后一個上行Slot 的符號6 功率（毫瓦分貝）差值超過20dB。綜上，判斷嚴(yán)重的遠端干擾導(dǎo)致該小區(qū)高掉線率。

關(guān)鍵舉措：增加特殊子幀中兩個GP 符號。特殊子幀符號配比從10∶2∶2 修改為8∶4∶2，增加兩個GP 符號，增加抗遠端干擾的距離。參數(shù)優(yōu)化后，效果明顯，KPI 指標(biāo)變化情況如圖8 所示。

圖8 優(yōu)化前后KPI 指標(biāo)對比

4 結(jié)束語

在對當(dāng)前遠端干擾原理研究、成因研究、影響研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合電聯(lián)組網(wǎng)的實際情況提出合理的優(yōu)化方向，基于遠端干擾影響范圍大、影響距離遠、存在地理分布規(guī)律和時間分布規(guī)律等特點，通過增加受擾站點抗遠端干擾能力、減少施擾站點數(shù)量、遠端干擾規(guī)避功能三種方式，有效降低了遠端干擾，提升了KPI 指標(biāo)和用戶體驗。