700 MHz頻段5G網絡廣播電視系統干擾問題研究

呂沛錦，陸赟，楊曉康，楊丹，尹以雁，郭正義

700 MHz頻段5G網絡廣播電視系統干擾問題研究

呂沛錦，陸赟，楊曉康，楊丹，尹以雁，郭正義

（中國移動通信集團云南有限公司，云南 昆明 650228）

在700 MHz頻段5G網絡運營中存在廣播電視系統的同頻干擾風險，嚴重影響網絡性能。從廣播電視系統的頻率配置出發，首先，探討了700 MHz頻段5G網絡受廣播電視系統干擾的原理；然后，分析廣播電視系統干擾特點，并針對這些特點提出了基于頻域信息的廣播電視系統干擾識別算法；最后，對算法識別的準確性進行測試驗證，實現通過干擾識別支撐干擾優化、規避的目標。

700 MHz頻段；同頻干擾；干擾識別

0 引言

2021年1月，中國移動通信集團有限公司發布公告表示，其與中國廣播電視網絡有限公司已簽署5G共建共享合作框架協議，拉開了我國700 MHz頻段5G網絡中國移動與中國廣電共建共享的序幕。700 MHz頻段為1 GHz以下的“黃金頻譜”，具有覆蓋范圍廣、穿透能力強等優勢，為5G網絡在農村區域的廣域覆蓋、在密集城區的深度覆蓋提供了低成本、高效能的解決方案，并可在一定程度上加速中國移動VoNR業務的商用進程[1-8]。

前期中國廣電將 700 MHz 頻段主要用于數字廣播電視業務，電臺發射功率高、信號傳播距離遠。在700 MHz 頻段5G網絡建設初期，由于中國廣電700 MHz頻段清頻需要一定的時間周期，未清頻的700 MHz頻段電臺將對700 MHz頻段5G網絡造成較強的同頻干擾問題。尤其是上行干擾問題，將對小區覆蓋范圍內的所有終端造成影響，使接通、保持、切換性能惡化，前期4G網絡抗干擾性能測試結果顯示：當小區平均干擾功率在?107 dBm/180 kHz時，相比于?112 dBm/180 kHz，上行用戶平均體驗速率下降約34%，下行用戶平均體驗速率下降約22%，上行MOS質差占比提升0.53%；當干擾功率大于?90 dBm/180 kHz時，相比于?112 dBm/180 kHz，無線接通率惡化0.81%、無線掉線率增加0.1%。

本文從干擾產生的根本原因出發，提出了一種700 MHz頻段廣播電視系統干擾識別算法，通過測試證明該算法可快速、精準識別廣播電視系統干擾問題，并有效支撐干擾規避措施的實施。

1 700 MHz頻段廣播電視系統干擾問題

1.1 干擾機理

根據工業和信息化部（簡稱工信部）發布的《關于調整700 MHz頻段頻率使用規劃的通知》，將703～743MHz/758～798 MHz頻段規劃用于頻分雙工（FDD）工作方式的移動通信系統，其中703～743 MHz頻段主要用于5G上行業務傳輸，758～788 MHz頻段主要用于5G下行業務傳輸，但中國移動現階段優先建設703～733 MHz頻段用于5G上行業務傳輸，700 MHz頻段頻譜劃分如圖1所示。

圖1 700 MHz頻段頻譜劃分

在此之前，中國廣電主要將700 MHz頻段應用于地面數字多媒體廣播（digital terrestrial multimedia broadcast，DTMB）業務，其信道帶寬為8 MHz，為了規避同頻干擾問題，主要采用頻分復用的方式進行塔臺使用信道的規劃。在703～733 MHz頻段主要規劃以下4個發射信道：DS37、DS38、DS39以及DS40，分別對應702～710 MHz頻段、710～718 MHz頻段、718～726 MHz頻段以及726～734 MHz頻段。廣播電視塔發射功率較高，當DS37～DS40中一個或多個信道未清頻時，一定會對其覆蓋范圍內的700 MHz 5G網絡造成嚴重的上行干擾，影響受擾小區服務范圍內所有用戶的業務感知。

1.2 干擾指標

目前4G/5G網絡干擾分析主要基于小區對上行底噪的測量值，根據中國移動參數測量（parameter measurement，PM）數據標準規范，可以通過網管系統對每個小區提取15 min粒度干擾測量數據，用于干擾小區的篩選與干擾類型的識別[9]。目前網管數據中底噪數據以PRB為單位提取，依據3GPP協議，可根據5G小區的帶寬、子載波間隔確定小區的PRB總數，即在頻域維度可以提取相應小區個PRB的底噪測量值。根據3GPP TS 38.104協議[10]，目前700 MHz頻段5G網絡PRB數量與系統帶寬及子載波間隔的關系見表1。

由于700 MHz頻段的帶寬較少，目前中國移動使用的載波間隔主要配置為15 kHz，主要使用的帶寬為5 MHz、10 MHz、20 MHz和30 MHz，因此對于5 MHz小區共有25個PRB，對于10 MHz小區有52個PRB，對于20MHz小區有106個PRB，對于30 MHz小區有160個PRB。

目前中國移動一般按照小區底噪值大于?110 dBm/180 kHz即認為是受干擾小區，因此對于具有個PRB的小區，按照式（1）計算其干擾均值。

其中，PRB標識為該PRB對應的受干擾功率，單位為dBm。按照中國移動目前干擾判斷的標準，當某小區hour的值超過–110 dBm/180 kHz時，即認為該小區為受擾小區，需要基于各PRB的詳細信息開展干擾類型識別，支撐后續的干擾定位與優化工作。

2 700 MHz頻段廣播電視系統干擾識別算法

根據廣播電視系統信道規劃，對700 MHz頻段5G網絡上行703～733 MHz頻段造成干擾的主要是DS37、DS38、DS39、DS40這4個信道，每個信道為8 MHz，而實際有用信號占用約7 MHz，兩端各有約0.5 MHz為頻率保護帶。因此，本文認為廣播電視系統干擾有以下幾方面的特點：①通信頻段的中心頻點固定；②相鄰通道中心頻點間隔8 MHz；③有用信號實際使用帶寬約為7 MHz，兩邊各有部分保護帶；④在一個信道內，有用信號對各PRB的干擾功率相近，但在保護頻帶內干擾信號功率較低。針對以上4個特點，本文基于受干擾小區底噪測量數據，對700 MHz頻段5G網絡的廣播電視系統干擾進行識別，首先根據特點①和②，篩選700 MHz頻段廣播電視系統干擾的主要干擾PRB與保護帶邊緣PRB，廣播電視系統干擾PRB及保護帶邊緣PRB示意圖如圖2所示，然后基于這些PRB的實際位置，提出干擾識別算法。

圖2 廣播電視系統干擾PRB及保護帶邊緣PRB示意圖

2.1 關鍵PRB位置信息計算

目前700 MHz頻段5G網絡使用的子載波間隔為15 kHz，每個PRB的帶寬為0.18 MHz，根據3GPP TS 38.104協議[10]，絕對頻率對應的PRB位置為：

表2 700 MHz頻段關鍵頻率PRB位置對照

按照廣播電視信道有用信號占用帶寬為7 MHz計算，當700 MHz頻段5G小區受廣播電視系統干擾時，廣播信道中心頻點對應的PRB兩邊應各有約18個PRB受到相近功率等級的干擾。

表1 PRB數量N與系統帶寬及子載波間隔的關系

2.2 干擾識別算法與驗證

本文結合700 MHz頻段廣播電視系統對5G小區上行干擾的關鍵PRB的位置信息及廣播電視系統干擾信號的特點，針對不同信道的廣播電視系統干擾提出識別算法。

（1）DS37信道

針對DS37廣播電視信道，中心頻點為706 MHz，對應5G小區PRB13的位置；下邊帶l為702 MHz，與5G上行703～733 MHz的使用頻帶無交集；上邊帶h為710 MHz，對應5G小區PRB35的位置。當5G小區受干擾時，可根據式（3）判斷該小區是否受DS37廣播電視系統干擾。

其中，DS37為PRB0至PRB31中所有PRB干擾絕對功率的平均值。

（2）DS38信道

針對DS38廣播電視信道，中心頻點為714 MHz，對應5G小區PRB57的位置；下邊帶l為710 MHz，對應5G小區PRB35的位置；上邊帶h為718 MHz，對應5G小區PRB80的位置。

當5G小區受干擾時，可以基于以下方法判斷該小區是否受到DS38廣播電視系統干擾。

其中，DS38為PRB39至PRB75中所有PRB干擾絕對功率的平均值。

（3）DS39信道

針對DS39廣播電視信道，中心頻點為722 MHz，對應5G小區PRB102的位置；下邊帶l為718 MHz，對應5G小區PRB80的位置；上邊帶h為726 MHz，對應5G小區PRB124的位置。

當5G小區受干擾時，可根據式（5）判斷該小區是否受到DS39廣播電視系統干擾。

其中，DS39為PRB84至PRB120中所有PRB干擾絕對功率的平均值。

（4）DS40信道

針對DS40廣播電視信道，中心頻點為730 MHz，對應5G小區PRB146的位置；下邊帶l為726 MHz，對應5G小區PRB124的位置；上邊帶h為734 MHz，與5G上行703～733 MHz的使用頻帶無交集。

當5G小區受干擾時，可根據式（6）判斷該小區是否受到DS40廣播電視系統干擾。

其中，DS40為PRB128至PRB159中所有PRB干擾絕對功率的平均值。

為了驗證本文所提廣播電視系統干擾識別算法的準確性，基于某省已定位干擾源的700 MHz頻段5G受擾小區進行驗證，提取小區的PRB級上行干擾測量數據。本次算法準確性測試一共選擇1 200個700 MHz頻段受干擾的5G小區，分布在不同的地市，其中DS37廣播電視系統干擾、DS38廣播電視系統干擾、DS39廣播電視系統干擾以及DS40廣播電視系統干擾小區各200個，其余400個小區為非廣播電視系統干擾的5G小區。典型算法識別廣播電視系統干擾小區頻域波形如圖3所示。

算法識別準確性測試驗證結果表明：800個受干擾的5G小區中，可正確識別出廣播電視系統干擾信道的小區共計683個，廣播電視系統干擾的檢測成功概率在85%以上，因此可以達到通過后臺PRB數據分析快速識別廣播電視系統干擾的小區，從而指導廣播電視系統干擾的優化工作，提升一線優化工作效率；400個非廣播電視系統干擾的5G小區中，算法錯誤識別為廣播電視系統干擾的小區共計29個，錯檢概率為7%左右，其中DS37廣播電視系統干擾和DS40廣播電視系統干擾識別算法中由于約束條件相對DS38或DS39較少，因此非廣播電視系統干擾更易錯檢為DS37廣播電視系統干擾或DS40廣播電視系統干擾，因此實際應用中應加強對識別為DS37廣播電視系統干擾或DS40廣播電視系統干擾5G小區的核查工作。

圖3 算法識別廣播電視系統干擾小區頻域波形

2.3 干擾規避方案建議

干擾類型識別是干擾源定位與優化的基礎。與其他外部干擾需要進行外部干擾源排查、定位不同，廣播電視系統干擾的干擾源位置可通過與廣電溝通協調獲取，在中國廣電703～733 MHz頻段清頻前，應通過干擾規避手段降低影響，保證網絡質量。在廣播電視系統干擾及干擾信道識別的基礎上，可通過干擾信道對應PRB禁用、控制信道干擾避讓等方案盡量降低干擾影響。

700 MHz頻段5G小區的上行初始BWP可以選擇配置在上行703～733 MHz頻段的前20 MHz頻段，即703～723 MHz頻段，其中包括公共PUCCH、專用PUCCH及PRACH，主要存在DS37、DS38及DS39信道的廣播電視系統干擾風險。當存在廣播電視系統干擾時，可開啟基站上行控制信道干擾避讓功能，調整初始BWP起始位置或專用 PUCCH和PRACH位置以規避干擾影響，保障用戶接入性能。在上行業務傳輸過程中，可以依據算法識別的700 MHz頻段干擾的信道（DS37～DS40），降低干擾信道對應PRB的調度優先級或直接禁用，從而保障5G用戶感知。干擾規避方案示意圖如圖4所示，當700 MHz頻段5G小區干擾類型識別為廣播電視系統干擾時（干擾信道為DS37），可將該小區初始BWP起始位置配置PRB35，保證用戶的接入性能，同時將該小區PRB0～PRB34設置為禁用，即不允許在上述PRB調度業務。

為了驗證700 MHz干擾規避方案的性能，在現網中選擇15個物理站點開展干擾規避功能驗證，這些站點主要存在DS39廣播電視系統干擾問題。與干擾規避功能開啟前相比：干擾規避功能開啟后試點區域5G小區RRC連接平均用戶數達到61個，比修改前1日增加近20個；5G流量增長3.63 GB，漲幅達到36%；5G分流比從3.3%增長至4.46%，增長1.16%，干擾規避方案應用效果見表3。同時，測試區域無線接通率、無線掉線率、系統內切換成功率等指標均在正常范圍內波動，通過測試充分證明了700 MHz干擾規避方案的有效性。

圖4 干擾規避方案示意圖

表3 干擾規避方案應用效果

3 結束語

700 MHz頻段5G網絡建設為農村廣域覆蓋、密集城區室內深度覆蓋提供了切實可行的解決方案，將進一步加大5G技術在千行百業中的應用范圍。本文針對目前700 MHz頻段5G網絡受到未清頻廣播電視系統干擾問題，提出相應的干擾識別準則，可以快速、準確識別受廣播電視系統干擾的700 MHz頻段5G小區，更好地支撐廣播電視系統干擾規避方案的制定，從而降低干擾對網絡性能的影響，保障用戶感知。

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Research on broadcast and TV system interference of 700 MHz band in 5G network

LYU Peijin, LU Yun, YANG Xiaokang, YANG Dan, YIN Yiyan, GUO Zhengyi

Yunnan Branch of China Mobile Communications Group Co., Ltd., Kunming 650228, China

There is a risk of co-channel interference from broadcast TV systems in the operation of 5G networks in the 700 MHz band, which seriously affects the network performance. Firstly, from the frequency configuration of broadcast TV system, the principle of interference by broadcast TV system in 5G network in 700 MHz band was discussed. Then, the interference characteristics of broadcast TV system were analyzed, and the interference identification algorithm of broadcast TV system based on frequency domain information was proposed for these characteristics. Finally, the accuracy of the algorithm identification was tested and verified to achieve the goal of interference optimization and avoidance through interference identification.

700 MHz band, co-channel interference, interference identification

TN929.5

A

10.11959/j.issn.1000–0801.2022274

2022?01?24；

2022?10?08

呂沛錦（1991? ），女，中國移動通信集團云南有限公司工程師，主要研究方向為無線網絡優化、網絡結構管理。

陸赟（1988? ），男，中國移動通信集團云南有限公司工程師，主要研究方向為無線網絡優化、端到端業務質量提升。

楊曉康（1976? ），男，中國移動通信集團云南有限公司無線優化中級技術專家，2021年入選中國移動通信集團“十百千”專家庫，主要研究方向為無線網絡優化、5G行業應用。

楊丹（1986? ），男，中國移動通信集團云南有限公司工程師，主要研究方向為無線網絡優化、網絡規劃管理。

尹以雁（1984? ），男，中國移動通信集團云南有限公司工程師，主要研究方向為無線網絡優化、網絡規劃管理。

郭正義（1970? ），男，中國移動通信集團云南有限公司工程師，主要研究方向為通信動環設備管理、網絡優化、網絡結構管理。