5G COMP技術原理及部署策略探討

王 慶，張琪璇，堯文彬

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

0 引 言

隨著5G大規模天線技術的部署，相同組網站間距下5G SSB窄波束較4G覆蓋能力大幅提升，交疊覆蓋區域進一步增加。同時，考慮5G主要采用同頻組網方式，交疊覆蓋區域的增加將進一步擴大同頻干擾影響范圍，嚴重影響邊緣區域用戶體驗，因此降低小區交疊區域同頻干擾、提升邊緣用戶體驗是當前5G網絡建設亟待解決的重要問題[1]。

COMP技術作為一種可以應對同頻干擾的有效解決方案，在4G網絡中已初步應用，但受交疊區域面積及終端流數等影響，COMP技術收益相對不高[2,3]。隨著5G C-RAN部署比例加大、設備立體組網（宏宏、宏微、室內外）多樣化增加、終端支持流數翻倍，5G COMP技術較4G網絡有更大的收益空間[4]。因此，結合5G網絡特征及COMP技術特點，研究COMP技術分場景部署方案是非常有必要的[5]。

1 5G COMP技術原理分析

5G COMP 包 括 聯 合 發 送（Joint Transmission，JT）、聯合接收（Joint Reception，JR）、協作波束賦形（Coordinated Beamforming，CBF）、協作調度（Coordinated Scheduling，CS）4種技術，其本質是通過多小區間協作、聯合調度等方式降低交疊區域同頻干擾，進而提升用戶速率，并提高網絡利用率[6]。

1.1 JT技術原理

JT技術通過兩個或者多個小區協同向小區邊緣用戶發送數據方式，使協作小區原本可能為干擾的信號轉化為有用信號，進而提升交疊區域用戶邊緣速率[7]。具體地，基站首先基于RSRP、小區配置（帶寬、頻點、時隙）等因素選取協作小區，其次服務小區和協作小區再結合信道質量信息選擇合適的JT傳輸模式進行下行數據發送。當信道質量較好時（如SINR值高于5 dB），協作小區與服務小區發送不同的數據信息，充分利用空分資源，進一步提升邊緣用戶速率；當信道質量一般時（如SINR值低于5 dB）、協作小區與服務小區發送相同的數據信息，改善信道質量，確保用戶體驗。JT技術原理如圖1所示。

圖1 JT技術原理

1.2 JR技術原理

與JT技術原理相似，JR通過兩個或者多個小區協同接收交疊區域用戶發送的上行數據，使原本可能對協作小區造成干擾的上行數據轉化為有用數據，然后協作小區和服務小區再合并譯碼完成上行數據的接收工作[8]。JR技術原理如圖2所示。

圖2 JR技術原理

1.3 CBF技術原理

與JT、JR通過多小區聯合發送、接收方式不同，CBF技術通過協調服務小區與協作小區的波束域資源使得協作小區的波束方向偏離服務小區所需調度的用戶，或將協作小區波束零限對準用戶，進而降低交疊區域用戶受到鄰區同頻干擾的影響[9]。以圖3中UE1為例，在接收Cell1發送的有用下行數據時，可能受到Cell2旁瓣波束（虛線波束）干擾，此時需要借助Ce111和Cell2小區的協作來改變Cell2波束方向，使得Cell2旁瓣波束零限對準用戶，從而實現Cell2對Cell1波束域同頻干擾的規避。

圖3 CBF技術原理

1.4 CS技術原理

與JT、JR通過多小區聯合發送、接收方式不同，CS技術通過協調服務小區與協作小區的時頻域資源實現交疊區域用戶干擾管理，即同一時隙上服務小區調度用戶的頻域RB資源時，協作小區上不再進行相同位置的頻域資源調度，進而降低邊緣用戶受到鄰區同頻干擾的影響[10]。以圖4中UE1為例，在接收Cell1發送的有用下行數據時，可能同時收到來自Cell2發送的下行干擾數據，此時通過Ce111和Cell2小區的協作，Cell2在當前時隙對應Cell1調度的RB資源位置開啟RB靜默，不再進行資源調度，從而實現Cell2對Cell1同頻干擾的規避。

2 5G COMP技術分場景部署策略探討

針對JT、JR、CBF、CS這4種技術，結合技術原理、測試情況兩部分分別介紹各技術對應的分場景部署策略。

2.1 JT技術分場景部署策略探討

從JT技術原理（圖1）看，JT技術需要協作小區和服務小區共同向交疊區域用戶發送數據，即協作小區需要預留部分資源以輔助服務小區發送數據，因此該技術更適用于中低負荷場景。

以5G 2.6 GHz頻段為例，選取64TR服務小區和協作小區開展交疊區域JT技術性能測試，測試結果如圖5所示。

圖5 5G 2.6GHz 64T+64T交疊區JT技術測試情況

從測試結果來看，JT功能開啟后邊緣用戶約有10%～45%增益，且服務小區與協作小區電平差值越小則JT功能開啟后性能收益越大，越能體現多小區協作發送優勢。結合理論及測試情況分析，建議當協作小區與服務小區處于中低負荷場景且交疊區域服務小區與協作小區RSRP值小于一定電平差值（如5 dB）時，可按需開啟JT功能。

2.2 JR技術分場景部署策略探討

JR技術原理與JT類似，需要協作小區和服務小區共同接收交疊區域用戶信息，即協作小區需要預留部分資源以輔助服務小區接收數據，因此該技術也更適用于中低負荷場景。

測試條件與JT技術相同，依舊選取2.6GHz頻段64TR服務小區和協作小區開展交疊區域JR技術的性能測試，測試結果如圖6所示。

圖6 5G 2.6GHz 64T+64T交疊區JR技術測試情況

從測試結果看，JR技術開啟后邊緣用戶也有10%～40%增益，且服務小區與協作小區電平差值越小則JR技術性能增益越大，更能體現多小區協作接收優勢。結合理論及測試情況分析，JR技術與JT技術部署場景相似，即當協作小區與服務小區處于中低負荷場景且交疊區域服務小區與協作小區RSRP值小于一定電平差值（如5 dB）時，可按需開啟JR功能。

2.3 CBF技術分場景部署策略探討

由于CBF技術無需借助協作小區資源進行服務小區用戶信息的發送或者接收，因此該技術部署場景不像JT技術或JR技術那樣對小區負荷有明確要求。考慮CBF技術需要將協作小區波束方向偏離服務小區用戶或將協作小區波束零限對準服務小區用戶這一技術原理，需要確保UE1與UE2的距離較遠且相關性較弱。

以5G 2.6GHz頻段為例，選取64TR服務小區和協作小區開展交疊區域CBF技術性能測試，測試結果如圖7所示。雖然CBF功能開啟后UE2性能可能略有損失，但整個系統頻譜資源利用率有明顯提升，下行速率提升20%～40%。結合理論分析及實測數據，建議CBF技術主要部署于協作小區與服務小區用戶間距離較遠且相關性較弱場景。

圖7 5G 2.6GHz 64T+64T交疊區CBF技術測試情況

2.4 CS技術分場景部署策略探討

雖然CS技術無需借助協作小區資源進行服務小區用戶信息的發送或者接收，但由于CS技術需要犧牲協作小區頻域RB資源以換取更高的頻譜利用率，因此需要綜合考慮用戶距離、相關性、業務需求等因素進一步細分CS技術部署場景。具體地，如果兩小區距離較近、相關性較強，CBF技術無法僅通過波束域管理實現干擾規避，此時需要借助CS技術通過犧牲協作小區部分RB資源方式確保服務小區用戶性能。同時，還需要滿足CS功能開啟后整個系統頻譜效率有明顯提升，不能為滿足服務小區業務需求（小包業務）而犧牲協作小區資源（大包業務），因此該技術適用場景可能更為嚴格。

同樣以5G 2.6GHz頻段為例，選取64TR服務小區和協作小區開展交疊區域CS技術性能測試，測試結果如圖8所示。雖然CS功能開啟后用戶RB數約降了一半，但是整個系統下行速率卻有20%左右收益，提升了小區吞吐量及網絡利用率。結合理論分析及實測數據，建議CS技術主要部署于協作小區與服務小區用戶間距離較近且相關性較強的中高負荷場景。

圖8 5G 2.6GHz 64T+64T交疊區CS技術測試情況

綜上所述，5G COMP技術主要適用于服務小區與協作小區RSRP值相差較近的小區交疊區域，提升用戶速率及網絡利用率。對于中低負荷交疊區域，建議優先采用JT技術將交疊區域干擾轉化為系統增益，并按需輔以CBF技術進一步降低干擾，確保用戶下行體驗；對于中低負荷交疊區域，建議優先采用JR技術將交疊區域干擾轉化為系統增益，進一步提升上行傳輸速率及網絡利用率；對于交疊區域，如果用戶間距離較遠、相關性較弱，建議采用CBF技術通過將波束零限對準其他用戶方式進行干擾規避；對于高負荷交疊區域，如果用戶間距離較近、相關性較強，建議開啟CS技術通過犧牲頻域資源方式換取更高小區吞吐量，確保用戶體驗。

3 結 論

針對5G C-RAN場景下交疊覆蓋區域面積較大、小區邊緣用戶干擾增加等問題，不僅研究了4種5G COMP技術原理及實現方式，還通過開展外場測試數據等給出了不同技術的分場景部署策略建議，為后續5G無線組網規劃提供了理論指導。