5G上行干擾識別和處理研究

方東旭，王麗秋，薛曉宇，方義成（.中國移動通信集團重慶有限公司，重慶 40；.中國移動通信集團設(shè)計院有限公司重慶分公司，重慶 4047）

0 前言

大帶寬是5G 的特性之一。在5G NR 中，定義了2種頻段范圍，F(xiàn)R1 和FR2；FR1 表示低頻頻段，最大支持100 MHz帶寬；FR2表示毫米波高頻頻段，最大支持400 MHz 帶寬。大帶寬伴隨的是更多的網(wǎng)絡(luò)干擾，隨著5G 網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)干擾問題將日益凸顯。如何開展5G小區(qū)干擾識別和優(yōu)化，已經(jīng)成為運營商優(yōu)化維護中的重點工作之一。

本文將5G小區(qū)的干擾情況進行分段分析，分別計算5G 小區(qū)每20 MHz 帶寬的平均干擾值，當分段平均干擾值的最大值滿足干擾小區(qū)門限，則判斷該小區(qū)為受干擾小區(qū)；然后通過受干擾的分段數(shù)、各分段干擾值以及小區(qū)業(yè)務(wù)量3 種因素，對目標干擾小區(qū)進行綜合排序，得到干擾小區(qū)的處理優(yōu)先級；再根據(jù)干擾小區(qū)PRB 的干擾程度和分布特征，識別對應(yīng)的干擾類型，以便于現(xiàn)場掃頻中快速甄別干擾源，以達到快速支撐5G 干擾優(yōu)化工作，達到提升5G 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知的目的。

1 5G干擾現(xiàn)狀

目前5G 小區(qū)的干擾判定方法，通常以指標“上行每PRB 的接收干擾噪聲平均值”作為判斷標準，當該指標取值大于門限M，則判定該小區(qū)有干擾，一般情況下門限M=-107 dBm。以該方法統(tǒng)計某地（市）5G干擾小區(qū)數(shù)量為385個，干擾占比為1.58%。

從目前已排查的干擾小區(qū)情況分析，5G 小區(qū)主要受到外部干擾，干擾類型為屏蔽器干擾和無線網(wǎng)橋干擾。屏蔽器干擾主要由學(xué)校考試時開啟屏蔽器產(chǎn)生，無線網(wǎng)橋干擾主要由碼頭、倉庫、居民樓使用的無線監(jiān)控非法占用5G頻段產(chǎn)生（見圖1）。

圖1 各5G干擾類型占比

2 5G干擾小區(qū)識別

2.1 干擾分段

5G 100 MHz帶寬的小區(qū)，采用30 kHz子載波間隔時，擁有273 個RB。當僅有部分RB 被干擾時，平均干擾值有可能達不到門限M而被忽略。

為了更精準地了解5G 小區(qū)被干擾情況，將5G NR小區(qū)100 MHz頻段按20 MHz帶寬劃分為：D4、D5、D6、D1、D2共5個分段，如表1所示。

表1 頻段劃分規(guī)則

2.2 分段干擾強度計算

將5G 小區(qū)分段后，分別計算每個分段的干擾值，計算步驟如下。

第1步：將頻域PRB 底噪電平值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的功率值。

第2步：將所有PRB的功率值求平均。

第3步：把功率值的平均值轉(zhuǎn)換為底噪對應(yīng)的電平值，得到分段平均干擾值。

具體如下：

D4頻段干擾均值的計算公式為：

D5頻段干擾均值的計算公式為：

D6頻段干擾均值的計算公式為：

D1頻段干擾均值的計算公式為：

D2頻段干擾均值的計算公式為：

其中NIPRBi表示第i個PRB的底噪電平值。

干擾值越大，對用戶的影響越大。當干擾電平在-107～-105 dBm 時，時延有所增加；當干擾電平在-105～-100 dBm 時，體驗速率有所降低；當干擾電平在-100～-95 dBm 時，瀏覽網(wǎng)頁存在明顯卡頓；當干擾電平在-95～-90 dBm時，用戶語音通話容易掉線；當干擾電平大于-90 dBm時，用戶接入網(wǎng)絡(luò)困難。

因此，定義5G 小區(qū)的整體干擾電平取分段的電平的最大值，P=MAX(PD4,PD5,PD6,PD1,PD2)。

2.3 干擾小區(qū)識別

以P值大小進行干擾小區(qū)識別，當P>-107 dBm時，判定目標小區(qū)存在5G 干擾；當P≤-107 dBm 時，判定目標小區(qū)不存在5G 干擾。以該方法統(tǒng)計相同地（市）5G 干擾小區(qū)數(shù)量有454個，干擾占比為1.86%，相比傳統(tǒng)方法增加17.92%，干擾小區(qū)的識別更精準。

3 5G干擾小區(qū)等級確定

干擾小區(qū)的處理過程是很復(fù)雜的，定位干擾源的過程通常需要長達多天的掃頻測試，耗費大量的人力和物力資源。為了將有限的資源投入到最值得的地方，確定5G干擾小區(qū)的處理優(yōu)先級顯得尤為重要。

本文從干擾范圍、干擾強度、小區(qū)業(yè)務(wù)量3 個維度，對干擾小區(qū)進行綜合排序，確定干擾小區(qū)的處理優(yōu)先級（見圖2）。干擾范圍和干擾強度表現(xiàn)了小區(qū)受干擾影響的程度，而小區(qū)業(yè)務(wù)量則表示了該小區(qū)的價值，小區(qū)業(yè)務(wù)量越大，則表示受干擾的高價值用戶越多。

圖2 5G干擾處理優(yōu)先級排序

3.1 干擾等級劃分

根據(jù)干擾范圍、干擾強度、小區(qū)業(yè)務(wù)量分別對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響的程度，劃分不同的優(yōu)先等級，具體如表2所示。

表2 優(yōu)先級劃分規(guī)則

3.2 TOPSIS綜合排序算法

把綜合評價的問題列成矩陣，通過矩陣歸一化確定正理想解和負理想解，然后計算每一個被評價的對象與正理想解和負理想解之間的差距，再比較與理想解的接近度，從而得出綜合評價排名。其具體計算流程如下。

步驟1：將趨勢化相同的原始矩陣Xij歸一化處理，得到歸一化矩陣Zij。其中，Xij表示第i個小區(qū)的j指標優(yōu)先級，本示例中，表2 可表示為()n× 3 的矩陣Xij，i表示小區(qū)數(shù)，i=1,2,3,…,n；j表示指標數(shù)，j=1,2,3，則。

步驟2：經(jīng)過歸一化處理后，可以得到干擾范圍、干擾強度、小區(qū)業(yè)務(wù)量3 個維度最優(yōu)指標（正理想解Z+）和最差指標（負理想解Z-）:

步驟5：對各小區(qū)接近程度Li進行排序，數(shù)值越小，干擾處理優(yōu)先級越高。

4 5G常見干擾類型識別

目前5G 常見干擾類型有：偽基站干擾、D 頻段未退頻干擾、屏蔽器干擾、無線網(wǎng)橋干擾。通過統(tǒng)計PRB 干擾數(shù)據(jù)的分布特征，以及每種干擾類型常出現(xiàn)的干擾分段，對干擾類型進行識別。

4.1 偽基站干擾

偽基站干擾原理：偽基站獨立于運營商網(wǎng)絡(luò)，又與運營商的網(wǎng)絡(luò)同頻率，導(dǎo)致運營商正常的網(wǎng)絡(luò)信號被干擾。

偽基站干擾波形圖：頻段內(nèi)連續(xù)20～40 個PRB 底噪抬升，其余PRB 底噪無抬升，常出現(xiàn)在頻段D1、D2中，如圖3所示。

圖3 偽基站干擾波形圖

4.2 D頻段未退頻干擾

D 頻段未退頻干擾原理：LTE-TDD 和5G 系統(tǒng)存在頻譜重疊區(qū)，2個系統(tǒng)間在頻譜重疊區(qū)域相互干擾。

D 頻段未退頻干擾波形圖：僅在D1、D2 頻段連續(xù)超過50 個PRB 底噪抬升，其余PRB 底噪無抬升，如圖4所示。

圖4 D頻段未退頻干擾波形圖

4.3 屏蔽器干擾

屏蔽器干擾原理：從信道的低頻段向高頻段以一定的速度掃描，使手機接收報文信號中形成亂碼干擾。屏蔽器干擾波形圖如圖5 所示，全頻段PRB 底噪抬升或者后80 MHz頻段的PRB底噪抬升。

圖5 屏蔽器干擾波形圖

4.4 無線網(wǎng)橋干擾

無線網(wǎng)橋干擾原理：無線監(jiān)控設(shè)備發(fā)射信道占用5G的D4&D5頻段。無線網(wǎng)橋干擾波形圖如圖6所示，僅在D4、D5 頻段連續(xù)超過30 個PRB 底噪抬升，其余PRB底噪無抬升。

圖6 無線網(wǎng)橋干擾波形圖

5 5G干擾優(yōu)化工具及優(yōu)化效果

將以上所述的干擾小區(qū)識別和干擾等級排序以及常見干擾類型識別過程，通過工具化實現(xiàn)，可以有效地提高干擾監(jiān)測的時效性和準確性。5G 干擾識別工具只需要從網(wǎng)管中導(dǎo)出5G 小區(qū)業(yè)務(wù)量以及273 個RB 的干擾值，通過程序自動計算和處理，即可得到目標區(qū)域的受干擾小區(qū)處理優(yōu)優(yōu)先級和干擾類型，如表3所示。

表3 5G干擾處理和分類自動識別工具

某地（市）將5G 干擾識別工具投入應(yīng)用，5G 干擾小區(qū)占比從2.52%降低到1.67%。同時將干擾引發(fā)的投訴占比由2.38%下降到0.66%，有效地提升了用戶滿意度。

6 結(jié)束語

5G 的大帶寬特性為用戶帶來高速體驗和良好感知的同時，也更容易受到外界的干擾。本文通過對5G干擾小區(qū)進行分段分析和處理，確定干擾小區(qū)的處理優(yōu)先級，同時對小區(qū)干擾類型進行初步識別。有助于提高5G干擾問題的識別精確度和5G干擾源的掃頻定位速度，將有限的干擾處理資源投入到對網(wǎng)絡(luò)影響最大的干擾處理工作中，不僅能夠提升用戶網(wǎng)絡(luò)感知還能降低運營商的OPEX。