5G室內(nèi)外同頻組網(wǎng)干擾解決方案

郭希蕊，張濤，張強(qiáng)，王東洋，楊艷

工程與應(yīng)用

5G室內(nèi)外同頻組網(wǎng)干擾解決方案

郭希蕊1，張濤1，張強(qiáng)2，王東洋1，楊艷1

（1. 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司研究院，北京 100176；2. 中訊郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，北京 100048）

5G室內(nèi)外采用同頻部署會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能和用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)下降，分析了室內(nèi)外同頻干擾產(chǎn)生的原因，對(duì)業(yè)務(wù)信道物理資源塊（physical resource block，PRB）隨機(jī)化干擾解決方案、室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案、室內(nèi)多波束干擾解決方案3種室內(nèi)外同頻干擾解決方案原理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并且針對(duì)室內(nèi)外同頻干擾的影響程度進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案中業(yè)務(wù)負(fù)載在30%左右時(shí)，抑制干擾的效果最好；室內(nèi)外波束協(xié)同功能在室外宏基站鄰區(qū)空載或者高加擾（70%）時(shí)，開(kāi)啟該功能對(duì)下行速率的提升更明顯；開(kāi)啟室內(nèi)多波束功能后下行速率要明顯高于單波束情況。最后給出了同頻干擾控制方案部署建議。

同頻干擾；RF規(guī)劃；PRB隨機(jī)化；波束協(xié)同；室內(nèi)多波束

0 引言

截至2021年年底，全國(guó)的5G基站數(shù)達(dá)到142.5萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全部的地級(jí)市。下一步運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向室內(nèi)覆蓋，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，頻段相對(duì)比較集中，而且5G對(duì)大帶寬需求會(huì)更加強(qiáng)烈，室內(nèi)外同頻組網(wǎng)場(chǎng)景不可避免。

對(duì)于樓宇在宏基站100 m以?xún)?nèi)覆蓋范圍場(chǎng)景下，宏基站信號(hào)對(duì)樓宇淺層有覆蓋，但同時(shí)考慮該樓宇有容量需求，部署了室分系統(tǒng)[1]，勢(shì)必會(huì)引入同頻干擾[2]，包括室內(nèi)外公共控制信道上的干擾，以及業(yè)務(wù)信道的干擾，都會(huì)綜合作用導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能和用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)的下降。因此，5G室內(nèi)外同頻干擾組網(wǎng)成為亟須研究和驗(yàn)證的課題，也是運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商需要共同面對(duì)的一個(gè)痛點(diǎn)問(wèn)題。

本文研究了同頻干擾形成機(jī)制和干擾解決方案技術(shù)原理，并結(jié)合外場(chǎng)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證分析了干擾解決方案的應(yīng)用效果，最終給出了室內(nèi)外同頻干擾解決方案的部署建議。

1 室內(nèi)外同頻干擾解決方案和實(shí)現(xiàn)原理

1.1 室內(nèi)外同頻干擾的影響

5G NR宏基站采用大規(guī)模 MIMO多天線(xiàn)技術(shù)[3]，其同步信號(hào)和PBCH塊（synchronization signal and PBCH block，SSB）信號(hào)相比傳統(tǒng)的LTE 小區(qū)參考信號(hào)[4]（cell reference signal，CRS）有更強(qiáng)的穿透能力，同時(shí)宏基站物理下行共享信道（physical downlink shared channel，PDSCH）窄波束也穿透到室內(nèi)，造成的干擾也強(qiáng)于LTE宏基站。相對(duì)于LTE，NR支持Rank3/4，支持更高編碼調(diào)制，干擾對(duì)于用戶(hù)速率的影響更大。室外宏基站對(duì)室內(nèi)基站的干擾影響[5]主要體現(xiàn)在如下方面。

●導(dǎo)致室內(nèi)基站覆蓋范圍收縮，室內(nèi)吸納用戶(hù)的能力下降，室內(nèi)邊緣用戶(hù)下行吞吐率下降明顯。

●室外宏基站的邊緣用戶(hù)對(duì)室內(nèi)基站的上行接收造成干擾，造成室內(nèi)基站功率飽和，上行吞吐量下降。

●室外宏基站干擾造成室內(nèi)站接入成功率、切換成功率下降、掉話(huà)率提升。

5G室內(nèi)一般采用數(shù)字化室分[6]或者小功率的天線(xiàn)點(diǎn)位[7]進(jìn)行部署，覆蓋范圍一般比較小，只要控制好與室外宏基站小區(qū)間的重疊覆蓋區(qū)域，室內(nèi)站對(duì)宏基站小區(qū)指標(biāo)的影響非常有限。

目前解決5G室內(nèi)外同頻干擾問(wèn)題的解決方案[8]有以下3種。

（1）異頻組網(wǎng)

在頻譜資源允許的條件下，盡量室內(nèi)外異頻組網(wǎng)，錯(cuò)開(kāi)室內(nèi)和室外的使用頻段，這樣就可以完全解決同頻干擾的問(wèn)題。本文主要針對(duì)室內(nèi)外同頻組網(wǎng)場(chǎng)景，因此異頻組網(wǎng)方案在這里不再贅述。

（2）室內(nèi)外協(xié)同射頻（radio frequency，RF）規(guī)劃與優(yōu)化

采用合理的站點(diǎn)規(guī)劃和優(yōu)化，規(guī)避室內(nèi)外同頻干擾。

（3）室內(nèi)外協(xié)同干擾控制方案

主要采取宏基站控制信道和業(yè)務(wù)信道干擾協(xié)同，從側(cè)面降低用戶(hù)處于干擾區(qū)域時(shí)受到的影響，該方案只能對(duì)用戶(hù)的體驗(yàn)做出一定程度的提高，不能解決同頻干擾的問(wèn)題。

下文對(duì)室內(nèi)外協(xié)同RF規(guī)劃與優(yōu)化和室內(nèi)外協(xié)同干擾控制的實(shí)現(xiàn)方案和原理進(jìn)行介紹。

1.2 室內(nèi)外協(xié)同RF規(guī)劃與優(yōu)化

在室分站點(diǎn)規(guī)劃階段[9]，提前進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)預(yù)先靈活規(guī)劃，合理規(guī)劃天線(xiàn)位置、高度、發(fā)射功率。采用定向天線(xiàn)，精確賦形天線(xiàn)，空間隔離室外站/室內(nèi)站覆蓋范圍，從設(shè)計(jì)上嚴(yán)格控制室外站/室內(nèi)站的重疊覆蓋范圍，室內(nèi)外協(xié)同RF規(guī)劃與優(yōu)化示意圖如圖1所示。

同時(shí)在室分站點(diǎn)規(guī)劃階段，建議針對(duì)室外站對(duì)室分的覆蓋水平進(jìn)行摸底評(píng)估。在宏基站距離樓宇較近的情況下，樓宇靠近宏基站一側(cè)接收到的室外宏基站信號(hào)遠(yuǎn)強(qiáng)于室內(nèi)信號(hào)，此時(shí)終端駐留宏基站即可得到較好的性能，靠近宏基站一側(cè)無(wú)須建設(shè)室分，但由于室外宏基站無(wú)法深度覆蓋室內(nèi)，在遠(yuǎn)離宏基站側(cè)及樓宇中心區(qū)域還需要建設(shè)室分。當(dāng)樓宇周邊存在多個(gè)宏基站時(shí)，高層區(qū)域可能會(huì)由于較多宏基站帶來(lái)導(dǎo)頻污染，此時(shí)需要在該區(qū)域建設(shè)室分站，并且將室分站點(diǎn)作為主服小區(qū)，提升室分信號(hào)的強(qiáng)度，對(duì)抗干擾。

圖1 室內(nèi)外協(xié)同RF規(guī)劃與優(yōu)化示意圖

在室分站點(diǎn)建設(shè)完成后，結(jié)合樓宇室內(nèi)的覆蓋情況，針對(duì)室內(nèi)外覆蓋交疊的區(qū)域，對(duì)室外站和室內(nèi)站進(jìn)行RF優(yōu)化，規(guī)避室內(nèi)外同頻干擾，可采取以下手段。

●對(duì)室外宏基站方位角優(yōu)化，主瓣避開(kāi)目標(biāo)樓宇的高業(yè)務(wù)區(qū)域。

●針對(duì)室外宏基站下傾角優(yōu)化，減少對(duì)室內(nèi)的越區(qū)覆蓋，降低對(duì)中高層窗邊入侵信號(hào)強(qiáng)度。

●結(jié)合室外宏基站信號(hào)入侵情況，精細(xì)規(guī)劃各區(qū)域的邊緣電平，對(duì)于建筑物邊緣的頭端或天線(xiàn)進(jìn)行功率調(diào)整，降低室外信號(hào)在建筑物外墻周?chē)?0～20 m的信號(hào)強(qiáng)度。

●窗邊高干擾區(qū)域，采用外接定向天線(xiàn)增強(qiáng)覆蓋，盡可能抬升室內(nèi)邊緣信號(hào)的強(qiáng)度，盡可能讓用戶(hù)留在室內(nèi)小區(qū)內(nèi)，避免與室外基站的切換。

●室外宏基站和室分鄰區(qū)間設(shè)置合理的鄰區(qū)切換參數(shù)，使室內(nèi)用戶(hù)盡可能多地駐留在室內(nèi)信號(hào)上，高層小區(qū)可以不設(shè)室外小區(qū)鄰區(qū)合理設(shè)置鄰區(qū)間移動(dòng)參數(shù)。

本文方案中涉及信號(hào)功率輸出的控制、小區(qū)方向角以及下傾角調(diào)整、改造等方面的手段，在一定程度上可以避免室內(nèi)與室外信號(hào)強(qiáng)度相近的非切換交疊區(qū)域存在，從而減少室外信號(hào)對(duì)室內(nèi)信號(hào)的干擾。但是本文方案對(duì)于不同的場(chǎng)景、區(qū)域需要進(jìn)行具體的信號(hào)干擾排查、干擾區(qū)域確認(rèn)等工作，需要工作人員進(jìn)行更多的實(shí)地勘察工作，實(shí)施起來(lái)較為煩瑣。

1.3 業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案

業(yè)務(wù)信道物理資源塊（physical resource block，PRB）隨機(jī)化[10]的原理是通過(guò)室內(nèi)外關(guān)聯(lián)小區(qū)物理小區(qū)標(biāo)識(shí)（physical cell identifier，PCI）進(jìn)行區(qū)分，按照小區(qū)ID模3將小區(qū)分類(lèi)，將小區(qū)的資源分配順序分別從高到低、從低到高和從中間位置分配，類(lèi)似異頻組網(wǎng)方式，以保證邊緣用戶(hù)的抗干擾能力。當(dāng)小區(qū)RB占用率不高時(shí)，不同類(lèi)型的小區(qū)間頻域資源能夠錯(cuò)開(kāi)，達(dá)到降低干擾、提升吞吐量的目的，但網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高時(shí)仍不能避免干擾。業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案示意圖如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案示意圖

PRB隨機(jī)化方案在中低負(fù)荷以下場(chǎng)景，相比全帶寬基于測(cè)量的頻選調(diào)度的增益會(huì)改善較多，因?yàn)殡S機(jī)化此時(shí)相當(dāng)于異頻，被調(diào)度的業(yè)務(wù)信道相當(dāng)于無(wú)干擾狀態(tài)，信道質(zhì)量從概率上會(huì)好于全帶寬基于測(cè)量的頻選調(diào)度。

1.4 室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案

室內(nèi)外波束協(xié)同[11]干擾解決方案的原理是通過(guò)室內(nèi)外鄰區(qū)間干擾協(xié)同，室外宏基站根據(jù)交換信息，主動(dòng)調(diào)整宏基站波束權(quán)值/功率，避免對(duì)室內(nèi)用戶(hù)的干擾。通過(guò)調(diào)整同頻相鄰小區(qū)用戶(hù)的波束方向，使得中近點(diǎn)用戶(hù)為相鄰小區(qū)邊緣用戶(hù)進(jìn)行避讓?zhuān)嵘脩?hù)頻譜效率。室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案示意圖如圖3所示。

圖3 室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案示意圖

室內(nèi)小區(qū)通過(guò)給終端配置測(cè)量消息進(jìn)行鄰區(qū)SSB波束測(cè)量，測(cè)量報(bào)告（measurement report，MR）反饋鄰區(qū)波束強(qiáng)度排序，通過(guò)室內(nèi)站收集一段時(shí)間終端的測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)，從MR數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析該室內(nèi)站周?chē)男┖昊镜牟ㄊ鴮?duì)室內(nèi)站存在強(qiáng)干擾，然后通過(guò)鄰區(qū)間交互波束信息（包括最強(qiáng)波束排序、期望的功率調(diào)整量），宏基站鄰區(qū)收到該微基站請(qǐng)求后，在有效時(shí)間內(nèi)綜合判定，決策是否進(jìn)行功率策略執(zhí)行。最終可以有效避免其宏基站最強(qiáng)波束對(duì)業(yè)務(wù)小區(qū)造成的強(qiáng)干擾。室內(nèi)外基站波束協(xié)同交互信息如圖4所示。

宏基站和室內(nèi)宏基站處理流程各自獨(dú)立，微基站負(fù)責(zé)收集終端MR數(shù)據(jù)，決策周?chē)男┖昊静ㄊ枰倒β?，微基站通過(guò)Xn接口消息通知宏基站。宏基站主要負(fù)責(zé)處理來(lái)自周?chē)弲^(qū)的SSB波束功率調(diào)整信息。

圖4 室內(nèi)外基站波束協(xié)同交互信息

宏基站通過(guò)調(diào)整子波束功率因子的權(quán)值達(dá)到調(diào)整功率的目的，假設(shè)宏基站收到降波束功率為dB，最終波束的功率因子的轉(zhuǎn)換公式為：

其中，為調(diào)整前的功率因子。

該方案可以根據(jù)終端位置分布變化及用戶(hù)數(shù)情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整宏基站波束降功率情況及是否恢復(fù)正常波束功率。

該方案室外宏基站的波束需要調(diào)整，有可能使得室外覆蓋出現(xiàn)空洞，影響室外的覆蓋。

1.5 室內(nèi)多波束干擾解決方案

采用波束管理[12]配置規(guī)避公共控制信道對(duì)業(yè)務(wù)信道上的干擾，包括廣播信道SSB、測(cè)量信道CSI-RS管理配置。目前運(yùn)營(yíng)商室外基站主要采用大規(guī)模MIMO宏基站小區(qū)使用7/8水平多波束掃描廣播方案[13]，但是現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)無(wú)論數(shù)字化室分還是傳統(tǒng)無(wú)源室分系統(tǒng)，都是單波束發(fā)送的方案，室內(nèi)微基站單波束場(chǎng)景下，宏基站多波束的發(fā)送時(shí)域位置會(huì)碰撞干擾室內(nèi)微基站的業(yè)務(wù)信道，在強(qiáng)干擾場(chǎng)景下，對(duì)邊緣用戶(hù)設(shè)備（user equipment，UE）整個(gè)業(yè)務(wù)信道測(cè)量和信道自適應(yīng)造成影響，影響用戶(hù)感知。因此，室內(nèi)站采用多波束，將廣播波束配置（包括SSB波束個(gè)數(shù)及偏移等）與宏基站完全對(duì)齊，使得室外宏基站SSB碰撞室內(nèi)微基站SSB，那么微基站業(yè)務(wù)信道干擾變化穩(wěn)定，降低宏小區(qū)多波束對(duì)室分小區(qū)業(yè)務(wù)的干擾，從而提升邊緣用戶(hù)感知。室內(nèi)多波束干擾解決方案示意圖如圖5所示。

圖5 室內(nèi)多波束干擾解決方案示意圖

2 干擾解決方案性能

2.1 測(cè)試環(huán)境

為驗(yàn)證不同室內(nèi)外干擾解決方案的實(shí)際效果，選擇一幢部署了數(shù)字化室分的建筑物，建筑物周?chē)?00 m內(nèi)有兩圈室外宏基站，室內(nèi)外同頻組網(wǎng)干擾解決方案測(cè)試環(huán)境如圖6所示。室外宏基站進(jìn)入室內(nèi)的同步信號(hào)在每個(gè)RE的平均功率（synchronization signal reference signal received power，SS-RSRP）不低于?100 dBm。室外宏基站和室內(nèi)數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)測(cè)試典型參數(shù)配置見(jiàn)表1，測(cè)試終端的配置要求見(jiàn)表2。

圖6 室內(nèi)外同頻組網(wǎng)干擾解決方案測(cè)試環(huán)境

表1 測(cè)試典型參數(shù)配置

表2 測(cè)試終端配置要求

2.2 室內(nèi)外不同信號(hào)差干擾驗(yàn)證

（1）測(cè)試方法

分別選擇開(kāi)啟一圈室外宏基站和兩圈室外宏基站，在空載、加載30%和加載70%的情況下，選擇室內(nèi)小區(qū)RSRP和室外宏基站小區(qū)RSRP相差15 dB、10 dB和5 dB的點(diǎn)，采用呼叫質(zhì)量撥打測(cè)試（call quality test，CQT）定點(diǎn)測(cè)試終端駐留在室內(nèi)小區(qū)的下行速率。

通過(guò)CQT定點(diǎn)測(cè)試，分析室內(nèi)外信號(hào)SS-RSRP不同差值以及室外宏基站不同加載條件下，室外宏基站對(duì)室內(nèi)站下行速率的影響。

（2）測(cè)試結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)外存在同頻干擾的情況下，室內(nèi)外基站發(fā)射功率的控制可以在一定程度上抑制同頻干擾的效果，室內(nèi)外信號(hào)不同差值對(duì)下行吞吐率的影響如圖7所示。從圖7可以看出：

●室內(nèi)外信號(hào)差5 dB時(shí)，室外宏基站加載30%時(shí)，室內(nèi)終端吞吐率比空載時(shí)降低8.2%；室外宏基站加載70%時(shí)，室內(nèi)終端吞吐率比空載時(shí)降低16.7%。

●室內(nèi)外信號(hào)差10 dB時(shí)，室外宏基站加載30%時(shí)，室內(nèi)終端吞吐率比空載時(shí)降低7.7%；室外宏基站加載70%時(shí)，室內(nèi)終端吞吐率比空載時(shí)降低10.7%。

●室內(nèi)外信號(hào)差15 dB時(shí)，室外宏基站加載30%時(shí)，室內(nèi)終端吞吐率比空載時(shí)降低3.3%；室外宏基站加載70%時(shí)，室內(nèi)終端吞吐率比空載時(shí)降低6.2%。

圖7 室內(nèi)外信號(hào)不同差值對(duì)下行吞吐率的影響

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，室內(nèi)外同頻干擾受室外業(yè)務(wù)負(fù)載影響較大，負(fù)載越大，受到的干擾越大；室內(nèi)外同頻干擾受室內(nèi)外信號(hào)差的影響較大，兩者信號(hào)差越大，受到的干擾越小。

如果室內(nèi)小區(qū)吞吐率容忍損失在5%左右，在低負(fù)載干擾的情況下，室內(nèi)小區(qū)邊緣的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)高于室外小區(qū)干擾信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度5～10 dB；在高負(fù)載干擾的情況下，室內(nèi)小區(qū)邊緣的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)高于室外小區(qū)干擾信號(hào)的信號(hào)住同頻干擾。

2.3 業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案驗(yàn)證

（1）測(cè)試方法

分別選擇開(kāi)啟一圈室外宏基站和兩圈室外宏基站，在空載、加載30%和加載70%的情況下，選擇室內(nèi)小區(qū)RSRP和室外宏基站小區(qū)RSRP相差5 dB的點(diǎn)，在上下行保持相同速率的條件下，分別測(cè)試在開(kāi)啟和關(guān)閉業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案時(shí)調(diào)用的小區(qū)RB數(shù)。

通過(guò)CQT定點(diǎn)測(cè)試，分析在保持相同的速率條件以及室外宏基站不同加載條件下，開(kāi)啟和關(guān)閉業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案對(duì)下行調(diào)度RB數(shù)的影響。

（2）測(cè)試結(jié)果分析

一圈以及兩圈室外宏基站時(shí)，業(yè)務(wù)信道PRB干擾隨機(jī)化對(duì)下行RB數(shù)的驗(yàn)證結(jié)果如圖8和圖9所示。

●當(dāng)室外基站空載時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低8%；兩圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低2%。室外空載時(shí)，對(duì)下行平均RB數(shù)影響較小。

●室外基站加載30%時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)，開(kāi)啟PRB隨機(jī)化干擾功能開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低27%；兩圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低28.5%。室外宏基站加載30%時(shí)，明顯降低了下行占用的RB數(shù)。

●室外基站加載70%時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)，開(kāi)啟PRB隨機(jī)化干擾功能后RB數(shù)調(diào)度降低9%；兩圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低9.6%。室外宏基站加載70%時(shí)，可以降低下行占用的RB數(shù)，但效果不如低負(fù)載時(shí)明顯。

一圈以及兩圈室外宏基站時(shí)業(yè)務(wù)信道PRB干擾隨機(jī)化對(duì)上行RB數(shù)影響的驗(yàn)證結(jié)果分別如圖10和圖11所示。

圖8 一圈室外宏基站時(shí)業(yè)務(wù)信道PRB干擾隨機(jī)化對(duì)下行RB影響的驗(yàn)證結(jié)果

圖9 兩圈室外宏基站時(shí)業(yè)務(wù)信道PRB干擾隨機(jī)化對(duì)下行RB影響的驗(yàn)證結(jié)果

圖10 一圈室外宏基站時(shí)業(yè)務(wù)信道PRB干擾隨機(jī)化對(duì)上行RB影響的驗(yàn)證結(jié)果

圖11 兩圈室外宏基站時(shí)業(yè)務(wù)信道PRB干擾隨機(jī)化對(duì)上行RB影響的驗(yàn)證結(jié)果

●當(dāng)室外基站空載時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低6%；兩圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低2.4%。室外空載時(shí)，對(duì)上行平均RB數(shù)影響較小。

●室外基站加載30%時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)，開(kāi)啟PRB隨機(jī)化干擾功能開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低18.5%；兩圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低8.8%。室外加載30%時(shí)，明顯降低了上行占用的RB數(shù)。

●室外基站加載70%時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)，開(kāi)啟PRB隨機(jī)化干擾功能后RB數(shù)調(diào)度降低3.6%；兩圈室外宏基站時(shí)，PRB隨機(jī)化干擾開(kāi)啟后RB數(shù)調(diào)度降低3.8%。室外加載70%時(shí)，可以降低上行占用的RB數(shù)，但效果不如低負(fù)載時(shí)明顯。

通過(guò)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)載在30%左右時(shí)，PRB干擾隨機(jī)化的效果最好。兩圈宏基站鄰區(qū)干擾的情況下開(kāi)啟PRB隨機(jī)化干擾功能的效果不如一圈宏基站的情況。

2.4 室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案驗(yàn)證

（1）測(cè)試方法

分別選擇開(kāi)啟一圈室外宏基站和兩圈室外宏基站，在空載、加載30%和加載70%的情況下，選擇室內(nèi)小區(qū)RSRP和室外宏基站小區(qū)RSRP相差5 dB的點(diǎn)，分別測(cè)試在開(kāi)啟和關(guān)閉室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案時(shí)，測(cè)試終端駐留在室內(nèi)小區(qū)的下行速率同步信號(hào)的信號(hào)與干擾加噪聲比（synchronization signal-signal to interference plus noise ratio，SS-SINR）的變化情況。

通過(guò)CQT定點(diǎn)測(cè)試，分析室外宏基站不同加載條件下，開(kāi)啟和關(guān)閉業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案對(duì)室內(nèi)站下行速率的影響。

（2）測(cè)試結(jié)果分析

當(dāng)開(kāi)啟宏微波束協(xié)同功能后，室外鄰宏小區(qū)的干擾波束會(huì)降低功率（SS-RSRP值下降），從而降低對(duì)室內(nèi)小區(qū)的干擾，室內(nèi)小區(qū)業(yè)務(wù)的SS-SINR明顯改善，下行速率提升。

一圈室外宏基站和兩圈室外宏基站時(shí)對(duì)SS-SINR的影響分析分別如圖12和圖13所示。

圖12 一圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)外波束協(xié)同對(duì)SS-SINR的驗(yàn)證結(jié)果

圖13 兩圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)外波束協(xié)同對(duì)SS-SINR的驗(yàn)證結(jié)果

●當(dāng)室外站空載時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后SS-SINR提升10.3 dB；兩圈室外宏基站時(shí)SS-SINR提升8.4 dB。

●室外站加載30%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后SS-SINR提升10.3 dB；兩圈室外宏基站時(shí)SS-SINR提升9 dB。

●室外站加載70%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后SS-SINR提升9.7 dB；兩圈室外宏基站時(shí)SS-SINR提升16.3 dB。

一圈室外宏基站和兩圈室外宏基站時(shí)對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果分別如圖14和圖15所示。

●當(dāng)室外站空載時(shí)，一圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升10.5%；兩圈室外宏基站時(shí)下行吞吐率提升12.7%。

●室外站加載30%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升5.7%；兩圈室外宏基站時(shí)下行吞吐率提升6.4%。

●室外站加載70%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升14.8%；兩圈室外宏基站時(shí)下行吞吐率提升55.7%。

圖14 一圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)外波束協(xié)同對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果

圖15 兩圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)外波束協(xié)同對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果

存在室外宏基站干擾情況下，室內(nèi)外波束協(xié)同功能可使室內(nèi)小區(qū)性能有明顯改善；在室外宏基站鄰區(qū)空載或者高加擾（70%）時(shí)，開(kāi)啟該功能對(duì)下行速率的提升更明顯，宏基站鄰區(qū)低加擾（30%）時(shí)下行速率提升效果次之。

2.5 室內(nèi)多波束干擾解決方案驗(yàn)證

（1）測(cè)試方法

分別選擇開(kāi)啟一圈室外宏基站和兩圈室外宏基站，在空載、加載30%和加載70%的情況下，選擇室內(nèi)小區(qū)RSRP和室外宏基站小區(qū)RSRP相差5 dB的點(diǎn)，分別測(cè)試在開(kāi)啟和關(guān)閉室內(nèi)多波束干擾解決方案時(shí)，測(cè)試終端駐留在室內(nèi)小區(qū)的下行速率。

通過(guò)CQT定點(diǎn)測(cè)試，分析室外宏基站不同加載條件下，開(kāi)啟和關(guān)閉室內(nèi)多波束干擾解決方案對(duì)室內(nèi)站下行速率的影響。

（2）測(cè)試結(jié)果分析

一圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)多波束對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果如圖16所示。室外基站空載時(shí)，室內(nèi)多波束開(kāi)啟后下行吞吐率提升15.1%；室外基站加載30%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升19.2%；室外基站加載70%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升9.1%。

圖16 一圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)多波束對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果

兩圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)多波束對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果如圖17所示。室外站空載時(shí)，室內(nèi)多波束開(kāi)啟后下行吞吐率提升28.8%；室外站加載30%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升38.1%；室外站加載70%時(shí)，室內(nèi)外波束協(xié)同開(kāi)啟后下行吞吐率提升18.6%。

圖17 兩圈室外宏基站時(shí)室內(nèi)多波束對(duì)下行吞吐率影響的驗(yàn)證結(jié)果

當(dāng)開(kāi)啟室內(nèi)多波束功能后，室內(nèi)微基站小區(qū)配置多波束時(shí)的下行速率要明顯高于單波束情況。室外宏基站低負(fù)載時(shí)，開(kāi)啟該功能對(duì)下行吞吐率提升更明顯。

3 室內(nèi)外協(xié)同干擾解決方案部署

在室分站點(diǎn)規(guī)劃階段，首先建議對(duì)站點(diǎn)預(yù)選建筑進(jìn)行信號(hào)掃頻摸底測(cè)試，確認(rèn)該站點(diǎn)確實(shí)存在覆蓋不足的情況，再進(jìn)行5G室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)，如果存在室外信號(hào)覆蓋室內(nèi)充足的情況，建議進(jìn)行部分區(qū)域的補(bǔ)盲，全面的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)需要進(jìn)一步地考慮后再確認(rèn)。如果后續(xù)因室內(nèi)容量或其他因素需要建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，建議可采用如下措施。

●如果頻譜資源允許的條件下，優(yōu)先建議室內(nèi)外異頻組網(wǎng)，徹底避免室內(nèi)外干擾。

●采用室內(nèi)外RF優(yōu)化，盡量規(guī)避室內(nèi)外同頻干擾，且室內(nèi)小區(qū)邊緣區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)至少高于室外信號(hào)10 dB，低話(huà)務(wù)量小區(qū)可以適度放寬到5 dB。

●如果采用RF規(guī)劃和優(yōu)化都不能解決同頻干擾的問(wèn)題，則建議采用室內(nèi)外協(xié)同干擾控制方案，上述3種方案的開(kāi)啟建議如下。

●業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案：建議默認(rèn)打開(kāi)該功能。

●室內(nèi)外波束協(xié)同干擾解決方案：在不影響室外覆蓋的前提下，建議打開(kāi)該功能。

●室內(nèi)多波束干擾解決方案：建議打開(kāi)該功能。

其中，室內(nèi)外波束協(xié)同和室內(nèi)多波束干擾解決方案，涉及算法層面問(wèn)題（非純信令流程），異廠(chǎng)商Xn接口存在一定的互聯(lián)互通問(wèn)題，不建議應(yīng)用。室內(nèi)外異廠(chǎng)商時(shí)，建議采用RF規(guī)劃和優(yōu)化方案以及業(yè)務(wù)信道PRB隨機(jī)化干擾解決方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)5G部署中存在的室內(nèi)外同頻干擾問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了通過(guò)室分站點(diǎn)RF規(guī)劃和優(yōu)化以及控制信道和業(yè)務(wù)信道干擾協(xié)同規(guī)避和降低室內(nèi)外的同頻干擾問(wèn)題。本文對(duì)不同的室內(nèi)外同頻干擾解決方案原理進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析，并且針對(duì)室內(nèi)外同頻干擾解決方案的效果進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，最后給出了室內(nèi)外覆蓋的同頻干擾控制方案部署建議。

目前5G還處于室外宏基站部署階段，室內(nèi)分布系統(tǒng)部署還處于開(kāi)始階段，且網(wǎng)絡(luò)還處于低負(fù)載情況，本文僅驗(yàn)證了在模擬加載情況下的干擾解決方案效果，尚未對(duì)真實(shí)負(fù)荷情況下進(jìn)行驗(yàn)證，因此后續(xù)將對(duì)現(xiàn)網(wǎng)真實(shí)情況下不同干擾場(chǎng)景下的情況進(jìn)行研究分析，同步開(kāi)展其他干擾解決方案的研究，進(jìn)一步豐富室內(nèi)外同頻干擾解決方案。

[1] 薛飛揚(yáng). 室內(nèi)分布系統(tǒng)概述[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù), 2004(11): 17-22.

XUE F Y. Summary on indoor coverage system[J]. Designing Teachniques of Posts and Telecommunications, 2004(11): 17-22.

[2] 袁建軍, 趙玉麗. 同頻干擾產(chǎn)生機(jī)理及特征分析[J]. 計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程, 2015, 43(5): 812-816, 835.

YUAN J J, ZHAO Y L. Mechanism and characteristics of co-channel interference[J]. Computer & Digital Engineering, 2015, 43(5): 812-816, 835.

[3] 尤力, 高西奇. 大規(guī)模MIMO無(wú)線(xiàn)通信關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中興通訊技術(shù), 2014, 20(2): 26-28, 40.

YOU L, GAO X Q. Key technologies in massive MIMO wireless communication[J]. ZTE Technology Journal, 2014, 20(2): 26-28, 40.

[4] 楊紅梅, 彭戀戀, 弓美桃, 等. LTE網(wǎng)絡(luò)CRS功率配置及其影響研究[J]. 移動(dòng)通信, 2016, 40(20): 27-30, 35.

YANG H M, PENG L L, GONG M T, et al. Study of CRS power configuration and impact in LTE network[J]. Mobile Communications, 2016, 40(20): 27-30, 35.

[5] 郭希蕊, 張濤, 李福昌, 等. 中國(guó)聯(lián)通5G數(shù)字化室分演進(jìn)方案探討[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù), 2019(8): 7-11.

GUO X R, ZHANG T, LI F C, et al. Discussion on the evolution scheme of 5G digital indoor distribution

[6] 趙云, 帥農(nóng)村, 苗放. 一種微蜂窩室內(nèi)吸頂式基站天線(xiàn)的研究[J]. 電波科學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 18(5): 564-569.

ZHAO Y, SHUAI N C, MIAO F. The study of a kind of base station antennas on the celling for indoor micro cellular system[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2003, 18(5): 564-569.

[7]. 李方, 黃震, 郭夢(mèng)杰, 等. 5G NR室內(nèi)外同頻組網(wǎng)方式探討[C]//5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì). 出版地不祥：出版社不祥, 2019.

LI F, HUANG Z, GUO M J ,et al. Discussion on 5G NR indoor and outdoor same frequency networking mode[C]//Proceedings of 5G network Innovation Seminar. [S.l.:s.n.], 2019.

[8] 馬穎, 程日濤, 馬向辰. 5G室內(nèi)外同頻組網(wǎng)性能分析及解決方案[J]. 通信世界, 2019(32): 42-44.

MA Y, CHENG R T, MA X C. Performance analysis and solution of 5G indoor and outdoor same frequency networking[J]. Communications World, 2019(32): 42-44.

[9] 王振章, 刁兆坤, 劉威, 等. 5G微小站的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究[J]. 通信世界, 2021(3): 33-35.

WANG Z Z, DIAO Z K, LIU W, et al. Research on planning and design of 5G micro station[J]. Communications World, 2021(3): 33-35.

[10] 劉翔飛. 基于PRB隨機(jī)化策略研究提升CQI高階占比[J]. 河南科技, 2020(22): 47-49.

LIU X F. Research on PRB randomization strategy to improve CQI higher order ratio[J]. Henan Science and Technology, 2020(22): 47-49.

[11] 衛(wèi)鴻婧, 郭寶, 張陽(yáng). 5G密集組網(wǎng)架構(gòu)中的集中與協(xié)同[J]. 測(cè)試科學(xué)與儀器, 2020, 11(1):70-77.

WEI H J, GUO B, ZHANG Y. Centralization and collaboration in 5G ultra-dense network architecture[J]. Journal of Measurement Science and Instrumentation, 2020, 11(1):70-77.

[12] 吳俊華. 5G Massive MIMO系統(tǒng)波束管理分析[J]. 中國(guó)新通信, 2019, 21(15): 88-89.

WU J H. Beam management analysis of 5G massive MIMO system[J]. China New Telecommunications, 2019, 21(15): 88-89.

[13] 劉小琴, 宋永剛, 崔鵬. 5G 3D-MIMO天線(xiàn)陣波束賦形仿真分析[J]. 電信快報(bào), 2020(8): 27-29.

LIU X Q, SONG Y G, CUI P. Simulation analysis of 3D-MIMO beamforming for 5G antenna array[J]. Telecommunications Information, 2020(8): 27-29.

A solution for 5G indoor and outdoor co-frequency network interference

GUO Xirui1, ZHANG Tao1, ZHANG Qiang2, WANG Dongyang1, YANG Yan1

1. Research Institute of China United Network Communications Co., Ltd., Beijing 100176, China 2. China Information Technology Designing & Consulting Institute Co., Ltd., Beijing 100048, China

5G indoor and outdoor deployment with the same frequency will lead to the decline of network coverage performance and user service experience. The causes of indoor and outdoor interference with the same frequency was systematically analyzed. The principle of three indoor and outdoor co-channel interference solutions, namely PRB random interference solution, indoor and outdoor beam cooperative interference solution and indoor multi beam interference solution were studied. The results show that the PRB random interference solution has the best interference suppression effect when the traffic load is about 30%. When the indoor and outdoor beam cooperation function is turned on when the adjacent area of the outdoor macro station is no-load or high load (70%), the improvement of the downlink rate is more obvious. When the indoor multi-beam function is turned on, the downlink rate is significantly higher than that of single beam. Finally, the deployment suggestions of co-channel interference control scheme were given.

co-channel interference, radio frequency planning, PRB randomization, beam coordination, indoor multi-beam

TP393

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2022029

2021?08?14；

2022?01?02

郭希蕊（1983?），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司研究院高級(jí)工程師，主要從事與無(wú)線(xiàn)通信研究相關(guān)的工作。

張濤（1979?），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司研究院高級(jí)工程師，主要從事與無(wú)線(xiàn)通信研究相關(guān)的工作。

張強(qiáng)（1978?），男，中訊郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，主要從事5G網(wǎng)絡(luò)、增值業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)管理工作。

王東洋（1980?），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司研究院高級(jí)工程師，主要從事與無(wú)線(xiàn)通信研究相關(guān)的工作。

楊艷（1984?），女，博士，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司研究院教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事與無(wú)線(xiàn)通信研究相關(guān)的工作。