中國移動5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)干擾分析及解決方案研究

摘要：5G無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是全球移動通信技術(shù)加速發(fā)展進程及其無線通信技術(shù)結(jié)構(gòu)全面更新升級下的最重要時代產(chǎn)物。超密集組網(wǎng)系統(tǒng)是當前5G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在許多實際技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中應(yīng)用的一類關(guān)鍵性技術(shù)，但當前這二項網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案在無法滿足現(xiàn)代人們?nèi)粘Ω咝阅?G高速無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用的需求的同時，卻會很容易地受到信號干擾，從而大大降低了無線網(wǎng)絡(luò)高速傳輸?shù)恼w質(zhì)量。根據(jù)中國移動5G網(wǎng)絡(luò)頻段使用規(guī)則，本文重點分析了中國移動5G網(wǎng)絡(luò)存在干擾的種類，并針對干擾類別進行分析，從而給出存在干擾問題的解決方案。

關(guān)鍵詞：5G;系統(tǒng)干擾;干擾分析

一、概述

隨著移動5G網(wǎng)絡(luò)的商用，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)步入正軌。5G網(wǎng)絡(luò)頻段規(guī)劃已經(jīng)正式拉開帷幕，現(xiàn)階段中國移動在5G低頻段上獲得了2.6GHz頻段，在5G高頻段上獲得了4.9GHz頻段。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國使用這兩個頻段的業(yè)務(wù)較為廣泛，所以，中國移動5G網(wǎng)絡(luò)部署建設(shè)存在著頻段干擾風險。

中國移動的5G網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)發(fā)展初期，在中國移動就采用了分階段網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的方式，在中國移動5G的網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)的前期階段，中國移動就采用的是非獨立的組網(wǎng)建設(shè)方式開始建設(shè)，在中國移動5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展的成熟完善后在中國移動開始正式采用的5G網(wǎng)絡(luò)獨立的組網(wǎng)的方式建設(shè)。在非獨立組網(wǎng)建設(shè)過程中采用4G網(wǎng)絡(luò)作為錨點，通過4G核心網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)控制面的信息傳送，所以在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，5G小區(qū)干擾分析不僅要考慮5G小區(qū)本身的干擾情況，也要考慮4G錨點小區(qū)的干擾情況。

二、5G干擾類型分析

根據(jù)對中國移動網(wǎng)絡(luò)5G現(xiàn)網(wǎng)的分析，目前對中國移動公司的5G移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上存在著的無線干擾信號源種類主要分為有下列的三種：5G的系統(tǒng)內(nèi)的干擾、5G的系統(tǒng)外的干擾和與其他移動4G、5G移動系統(tǒng)間發(fā)生的干擾。其中系統(tǒng)中的外環(huán)境干擾影響因素則較為廣泛豐富復(fù)雜，種類也繁多，排查解決較為困難。

（一）5G系統(tǒng)內(nèi)干擾

5G系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生的干擾的現(xiàn)象主要的還是體現(xiàn)在這兩個方面，一是指由于時鐘信號引起的信號不同步造成的干擾而由此導(dǎo)致的產(chǎn)生的時域信號上的同步干擾，二也是可以指是由任意的兩個信號在其相鄰的一個物理小區(qū)系統(tǒng)中之間傳輸產(chǎn)生的PCI（物理小區(qū)識別碼）除以3之后所產(chǎn)生的余數(shù)大小的相同的干擾信號所從而導(dǎo)致的模三干擾。

中國移動5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為TDD模式，要求5G基站的上下行完全保持一致，如果基站存在幀偏置不一致現(xiàn)象，會產(chǎn)生5G網(wǎng)絡(luò)下行對5G網(wǎng)絡(luò)上行的干擾情況。

（二）4G、5G系統(tǒng)間干擾

中國移動5G現(xiàn)網(wǎng)頻譜范圍為2515MHz～2615MHz ，而4G現(xiàn)網(wǎng)D頻段使用的頻段包括D1頻段、D2頻段和D3頻段三個頻段，其中每個頻段各有20M帶寬，其中D1頻段和D2頻段與5G網(wǎng)絡(luò)2.6G的頻段正好重合，如果在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)存在4G網(wǎng)絡(luò)的D1、D2和5G網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋現(xiàn)象，就會導(dǎo)致4G對5G的同頻干擾問題。所以4G D頻段與5G網(wǎng)絡(luò)共站址規(guī)劃過程中，需要著重考慮4G現(xiàn)網(wǎng)D頻段的頻段規(guī)劃情況，避免此問題發(fā)生。

（三）5G系統(tǒng)外干擾

5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生的各種外輻射干擾主要還能分為雜散式外輻射干擾、互調(diào)式干擾、阻塞性干擾、鄰頻性干擾等，通過對現(xiàn)網(wǎng)頻譜進行分析統(tǒng)計后會發(fā)現(xiàn)，對整個5G系統(tǒng)可能會直接產(chǎn)生系統(tǒng)的各種外輻射干擾，影響形式的系統(tǒng)類型有同一頻段條件下存在的異系統(tǒng)、同頻段的網(wǎng)橋設(shè)備、偽基站等。

雜散輻射干擾：由于其中一個網(wǎng)絡(luò)中的雜散的信號落入到了另一個網(wǎng)絡(luò)中造成干擾的情況，雜散干擾主要影響了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的接收信號的質(zhì)量。由于雜散干擾影響了接收信號系統(tǒng)，被干擾的信號系統(tǒng)將無法去除該干擾信號，因此如果想降低雜散干擾問題，主要是要求發(fā)送信號過程中的濾波效果要好，需把干擾信號過濾掉。

互調(diào)性干擾：是一種由于電磁波在接收信號或發(fā)送脈沖過程中，通過各種無源非線性器件的時候，會相應(yīng)產(chǎn)生許多額外產(chǎn)生的各種不同工作頻段信號的干擾接收信號，與接收信號頻率相接近的干擾信號會通過信號接收系統(tǒng)而對有用的接收信號產(chǎn)生干擾，這種調(diào)制干擾又稱為互調(diào)性干擾。

阻塞干擾：是指由于強干擾信號與發(fā)送信號通過非線性無源器件過程中，使得非線性無源器件達到峰值，由此產(chǎn)生失真現(xiàn)象，從而導(dǎo)致多級互調(diào)，多級交調(diào)產(chǎn)生的干擾信號阻塞正常信號的發(fā)送。

鄰頻干擾：主要是指接收系統(tǒng)中濾波性能差，造成相鄰小區(qū)的信號泄露到該系統(tǒng)中而產(chǎn)生的干擾。

偽基站干擾：偽基站通過設(shè)置成與4G D頻段網(wǎng)絡(luò)信號相同、PCI相同、頻點相同的假信號對附近的5G網(wǎng)絡(luò)小區(qū)造成的干擾。

三、5G干擾分析

（一）5G干擾分析方法

根據(jù)我國5G網(wǎng)絡(luò)獨立組網(wǎng)方式和非獨立組網(wǎng)式兩種組網(wǎng)方式情況的不同，小區(qū)的干擾的分析判定方法上也應(yīng)有所不同，其中SA獨立組網(wǎng)式的小區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)的干擾分析只需先考慮相對獨立組網(wǎng)的5G小區(qū)范圍內(nèi)小區(qū)的干擾情況及其是否同時存在，而非獨立組網(wǎng)的方式一方面需要綜合考慮5G小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)小區(qū)的干擾分布情況，另一方面更需要重點考慮4G網(wǎng)絡(luò)錨點小區(qū)的干擾情況。其對兩種組網(wǎng)方式之間的5G無線網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的干擾的分析計算方法如圖1所示。

（二）5G干擾分析所需數(shù)據(jù)

在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的建設(shè)準備階段和初期，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將是主要會采用以非獨立的組網(wǎng)系統(tǒng)的方式來進行小區(qū)建設(shè)，NSA組網(wǎng)情況下的5G小區(qū)干擾分析數(shù)據(jù)主要包含5G小區(qū)工參數(shù)據(jù)、底噪數(shù)據(jù)、錨點映射數(shù)據(jù)、錨點小區(qū)工參數(shù)據(jù)、錨點小區(qū)底噪數(shù)據(jù)文件。根據(jù)國內(nèi)當前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及其發(fā)展，現(xiàn)階段中國大部分5G網(wǎng)絡(luò)目前還是需要以完全獨立的組網(wǎng)技術(shù)方式去進行（SA組網(wǎng)）技術(shù)的建設(shè)，以獨立SA組網(wǎng)的方式來開展的5G小區(qū)的干擾分析與研究主要是僅只需要提供一個5G小區(qū)工參數(shù)據(jù)表和底噪數(shù)據(jù)表即可。

（三）5G干擾分析計算

5G小區(qū)干擾主要就是根據(jù)網(wǎng)管數(shù)據(jù)給出的小區(qū)的平均物理資源干擾電平指標來進行綜合分析研究的，該分析指標主要就體現(xiàn)出了每個5G小區(qū)在一個周期時間內(nèi)的各物理資源塊底噪的平均值。通過對小區(qū)范圍內(nèi)幾乎所有的PRB底噪值的算術(shù)平均值進行的統(tǒng)計分析，可更加直觀地反映5G小區(qū)環(huán)境的干擾分布情況。

中國移動2.6GHz的5G小區(qū)底噪均值計算需要根據(jù)帶寬的不同分別計算頻域和時域上干擾均值指標：當中國移動5G網(wǎng)絡(luò)按照100 MHz開通時，這樣小區(qū)需要判斷5G網(wǎng)絡(luò)是否存在與4G網(wǎng)絡(luò)D頻段存在同頻干擾問題，所以需要計算計算100MHz全頻段干擾平均值、4G網(wǎng)絡(luò)D頻段干擾平均值。當中國移動5G網(wǎng)絡(luò)按照60 MHz開通時，小區(qū)只需要計算60MHz全頻段干擾均值即可。

（四）高干擾小區(qū)分析過程

1. 5G高干擾分析過程

5G高干擾小區(qū)主要是通過5G小區(qū)在特定時間段內(nèi)的干擾的平均值，根據(jù)5G小區(qū)設(shè)置相應(yīng)的門限值來確認高干擾小區(qū)，然后針對確認好的高干擾小區(qū)進行分類。現(xiàn)階段，5G高干擾小區(qū)主要分為同頻高干擾小區(qū)、錨點高干擾小區(qū)和其他高干擾小區(qū)。其中同頻高干擾小區(qū)和其他高干擾小區(qū)主要是通過5G小區(qū)受干擾情況確定，錨點高干擾小區(qū)主要是通過4G錨點小區(qū)受干擾情況確定。

2. 4G錨點高干擾分析過程

4G錨點高干擾小區(qū)分析原理與5G高小區(qū)高干擾分析方法相同，在4G錨點高干擾小區(qū)分析過程中不區(qū)分干擾類型。通過錨點高干擾小區(qū)門限值分析確認，建議錨點高干擾小區(qū)的門限值為-90dBm/180kHz。根據(jù)對錨點小區(qū)的映射，確認所受的干擾5G小區(qū)是否受阻擾，如果為5G小區(qū)受擾，則應(yīng)該是與5G小區(qū)存在的同頻干擾或存在其他的干擾，若是5G小區(qū)未被受干擾，則可能屬于錨點小區(qū)的干擾情況。

四、5G干擾解決方案

（一）5G系統(tǒng)內(nèi)干擾解決方案

5G系統(tǒng)網(wǎng)內(nèi)下行干擾分析主要還可以嘗試通過對系統(tǒng)上行干擾信號進行隨機化預(yù)調(diào)度技術(shù)進行干擾信號排查，還包括可以考慮通過對分析系統(tǒng)功率的控制參數(shù)和預(yù)調(diào)度系統(tǒng)參數(shù)等進行優(yōu)化。

1. 上行干擾隨機化

在5G網(wǎng)絡(luò)小區(qū)規(guī)劃及建設(shè)發(fā)展過程管理中，根據(jù)小區(qū)5G無線覆蓋范圍的相對連續(xù)性，通過合理采用小區(qū)上行無線干擾的隨機分配調(diào)度等功能，將小區(qū)相鄰主小區(qū)之間的無線資源的分配調(diào)度區(qū)域位置盡可能準確地并與相鄰本網(wǎng)絡(luò)小區(qū)間的無線資源隨機分配區(qū)域位置準確錯開，這樣我們就基本上可以大幅降低了相鄰小區(qū)之間對同一個主網(wǎng)小區(qū)之間的小區(qū)上行干擾的情況，從而提高了本小區(qū)的用戶感知度。

2. 智能預(yù)調(diào)度參數(shù)優(yōu)化

智能調(diào)度是指由gNodeB根據(jù)實際的情況自動去智能調(diào)度UE，如果當UE完全沒有業(yè)務(wù)情況狀態(tài)下，UE系統(tǒng)將會進入到休眠的狀態(tài)，當這個智能的調(diào)度功能處于持續(xù)運行狀態(tài)時候，UE系統(tǒng)才能夠處于被激活的狀態(tài)，這樣整個UE系統(tǒng)才會正常被調(diào)度。當采用智能調(diào)度方式的時候，大大地減少了調(diào)度時占用的空口資源，使得上行的PRB利用率降低，從而降低系統(tǒng)內(nèi)干擾。

（二）4G、5G系統(tǒng)間干擾解決方案

1. 4G網(wǎng)絡(luò)D1和D2頻段進行退頻

建議結(jié)合國內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)話務(wù)模型特點和未來發(fā)展技術(shù)趨勢，階段性地進行對LTE網(wǎng)絡(luò)的D頻率帶寬使用和策略進行重耕，2.6GHz網(wǎng)絡(luò)的前100MHz帶寬可以全部被用作5G網(wǎng)絡(luò)。

2. 大氣波導(dǎo)解決方案

（1）5G采用SS56時隙配比

當5G網(wǎng)絡(luò)采用了SS56的方式來配置進行時隙配比的時候，SS56的方式的配置的情況下時隙配比的最大保護距離間隔就會被再增加至了2個符號，所以網(wǎng)絡(luò)的最大保護距離間隔也將會再次被再增加至了64.28km，從而可以降低5G網(wǎng)絡(luò)時隙交叉干擾問題。

（2）禁用特殊子幀的上行符號功能

當5G網(wǎng)絡(luò)信道采用SS56的方式來進行信道時隙配比計算分析的時候，特殊子幀中包含的這4個符號將更主要的被用于發(fā)送信道的探測信息和參考信號。在可以保證不發(fā)生直接影響信道和上行參考信號之間傳輸通道的信號質(zhì)量的大前提情況下，將信道上行的探測數(shù)據(jù)與上行參考信號之間均可以采用在普通時隙基礎(chǔ)信道上同步傳輸，這樣不使用特殊子幀上的4個符號作為保護間隔，這樣保護距離會增加至107km，從而可以降低5G網(wǎng)絡(luò)上行時隙交叉干擾問題。

（3）禁用特殊子幀的下行符號功能

當5G網(wǎng)絡(luò)采用SS56方式進行時隙配比的時候，特殊子幀的4個符號主要用于發(fā)送下行信號。當把特殊子幀的4個符號空閑下來作為保護間隔，這樣在浪費一定的傳輸資源的情況增加了保護距離，從而就可以降低了網(wǎng)絡(luò)的時隙交叉干擾問題。

（三）5G系統(tǒng)外干擾解決方案

針對5G系統(tǒng)外的干擾源，為了避免系統(tǒng)對系統(tǒng)之間的干擾的發(fā)生，必須要求兩個系統(tǒng)間要有足夠大的隔離空間。系統(tǒng)間隔離度大小是衡量系統(tǒng)與系統(tǒng)之間是否存在干擾的主要衡量標準。為了能夠避免在系統(tǒng)范圍外所造成的干擾，根據(jù)不同系統(tǒng)的干擾源類型，主要被采用到的抗干擾解決方案大致如下：

雜散干擾信號規(guī)避的主要準則：遭受干擾信號后，基站的天線口內(nèi)所可接收到的雜散的干擾信號功率一般都應(yīng)達到小于基站接收機天線底噪值的7dB，遭受干擾信號時，基站的基站終端天線口外所可能接收到的雜散的干擾信號功率值一般應(yīng)該大于基站接收機底噪。

阻塞信號干擾的規(guī)避準則：遭受阻塞信號干擾信號時，基站實際接收的探測到阻塞信號本身的正常信號功率至少是要比干擾信號本身的正常信號功率要高5dB。

互調(diào)干擾信號的規(guī)避處理準則：在基站信號受干擾時，基站接收機天線上所產(chǎn)生的基站接收機底噪值一定要達到和高于三階互調(diào)干擾信號干擾的信號電平值的7dB。

影響鄰頻干擾的大小有兩個主要的因素，鄰頻共存的干擾抑制比ACIR和基站間偏移。因此，可以嘗試通過采用以下的其他一些方法以進一步減小來自鄰頻系統(tǒng)的干擾：1.通過提高干擾抑制比，從而降低鄰頻干擾。2.增加系統(tǒng)間的頻率保護帶。3.要通過編制良好有效的通信工程規(guī)劃，盡量地減小通信系統(tǒng)節(jié)點間造成的通信基站間偏移，抑制通信系統(tǒng)基站間干擾。

五、結(jié)束語

針對在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的建設(shè)推進過程中，5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)將是一個整體工程，建設(shè)工程涉及面廣泛，整個建設(shè)周期較長，特別是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資較高，針對運營商而言，為了降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中需要選擇現(xiàn)網(wǎng)4G基站進行共站址建設(shè)。通過共址建設(shè)開通肯定會增加5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與共址系統(tǒng)產(chǎn)生系統(tǒng)間相互干擾問題。無線系統(tǒng)間的同頻干擾，不同無線接入技術(shù)因共享頻譜而產(chǎn)生的系統(tǒng)外干擾，TDD模式下的GPS時鐘不同步產(chǎn)生的系統(tǒng)內(nèi)干擾等。干擾問題的大量存在大大限制到了網(wǎng)絡(luò)的進一步開發(fā)的實際和應(yīng)用。如何快速有效合理地解決干擾問題也成了又一個亟待科學家深入系統(tǒng)研究思考的科學熱點問題。

作者單位：李新章" " 中國移動通信集團遼寧有限公司

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