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基于4G數(shù)據(jù)識別5G室內(nèi)外同頻干擾的方案研究

2020/12/15
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目前中國移動(dòng)主要基于 2.6GHz 頻段開展 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè),由于室分系統(tǒng)和宏站共用 100MHz 頻譜,因此室內(nèi)外同頻干擾會(huì)對 5G 用戶感知產(chǎn)生不利影響。本文提出了一種基于 4G 測量報(bào)告快速識別室外 5G 高干擾小區(qū)的技術(shù)方案,可用于識別 5G 室內(nèi)外高干擾小區(qū)。研究分析和測試驗(yàn)證表明:該方案可快速發(fā)現(xiàn)并定位室內(nèi)外同頻干擾覆蓋問題,有助于輔助制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化措施。

5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期,用戶數(shù)量較少,5G 的測量數(shù)據(jù)相關(guān)網(wǎng)管功能尚不完善,暫無法通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析覆蓋和干擾等問題;同時(shí),人工入戶掃樓測試時(shí),存在部分區(qū)域無法進(jìn)入導(dǎo)致測試不完整的問題。本文利用現(xiàn)階段 4G 與 5G 網(wǎng)絡(luò)共天線建設(shè)的特點(diǎn),提出并驗(yàn)證了一種基于室分系統(tǒng) 4G 錨點(diǎn)小區(qū)的測量報(bào)告(MR)數(shù)據(jù)反推 5G 室內(nèi)外同頻干擾的方案,可快速發(fā)現(xiàn)并定位室外強(qiáng)干擾小區(qū),進(jìn)而輔助提升 5G 室內(nèi)用戶感知。

1、技術(shù)方案

1.15G 網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)外同頻組網(wǎng)干擾分析

目前,中國移動(dòng)的 5G 室內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)均基于 2.6GHz 頻段的 100MHz 帶寬,是同頻組網(wǎng)。外場測試數(shù)據(jù)表明:在 5G 室內(nèi)外同頻組網(wǎng)情況下,室外同頻強(qiáng)干擾信號對室內(nèi)小區(qū)影響較大。從圖 1 和圖 2 可見,當(dāng)室內(nèi)電平高于室外電平 5dB 以上時(shí),室內(nèi)小區(qū)的下載速率損失一般低于 15%;當(dāng)室內(nèi)電平低于室外電平 5dB 以上時(shí),室外干擾對室分下載速率性能影響最大則可達(dá) 45%。

圖 1 同頻組網(wǎng)時(shí)室內(nèi)外電平差對室分速率的影響

圖 2 同頻組網(wǎng)時(shí)室內(nèi)外電平差對速率損失的影響

然而,現(xiàn)階段 5G 網(wǎng)絡(luò)用戶較少,主設(shè)備供應(yīng)商 5G 網(wǎng)管的 MR 功能尚未全面開啟,現(xiàn)場測試評估方式成本較高,現(xiàn)有這兩種手段均目前均無法支撐 5G 室外強(qiáng)干擾小區(qū)的識別。

1.2 基于 4G 與 5G 共天線特征的室外高干擾小區(qū)識別方案

1.2.1 總體思路

根據(jù)當(dāng)前 4G 與 5G 共天線建設(shè)的現(xiàn)網(wǎng)特點(diǎn),按照與 5G 室分小區(qū)共 RRU 的 FDD1800 錨點(diǎn) 4G 小區(qū) MR 數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),可分別估算出室內(nèi)外 5G 小區(qū)電平,并根據(jù)室內(nèi)外 5G 電平差的比例識別室外 5G 強(qiáng)同頻干擾小區(qū)(圖 3)。

圖 3 總體思路示意

1.2.2 建模方案

相同無線環(huán)境下,基于經(jīng)典的 Cost231-Hata 模型,1800MHz 與 2600MHz 頻段的路徑損耗差約 5.4dB;選取深圳市某典型室分系統(tǒng)(表 1)開展的現(xiàn)場測試(圖 4 和圖 5)也驗(yàn)證了該模型:與 FDD1800 錨點(diǎn)站共 RRU 的 5G NR 室分小區(qū)電平低于錨點(diǎn)站小區(qū)約 5.5dB。同時(shí),實(shí)測結(jié)果(圖 5 和圖 6)也表明 4G 的 3D-MIMO 小區(qū)共 AAU 的 5G NR 宏站小區(qū)電平與 4G 的 3D-MIMO 小區(qū)電平基本一致(均為 2600MHz)。

表 1 室內(nèi)外站點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)

(1)室分系統(tǒng)中 5G NR 與錨點(diǎn) FDD1800 頻段的對比測試情況

圖 4 和圖 5 分別是在深圳市某典型室分系統(tǒng)中 4G 錨點(diǎn)站及 5G NR 系統(tǒng)的路測情況,表 2 列出了數(shù)據(jù)分析結(jié)果,可知室分共 RRU 時(shí),5G NR 小區(qū)電平低于錨點(diǎn) FDD1800 小區(qū)約 5.5dB。

圖 4 4G 錨點(diǎn)站 RSRP

圖 5 5G NR 室分站 RSRP

表 2 室分系統(tǒng) 1800MHz 與 2600MHz 頻段的損耗差

數(shù)據(jù)來源 平均電平

(2)室外宏站 4G 與 5G 共 AAU 時(shí) 4G 3D-MIMO 與 5G NR 小區(qū)電平對比測試情況

圖 6 和圖 7 分別是典型室外宏站中 4G 錨點(diǎn)站及 5G NR 系統(tǒng)的路測情況,表 3 列出了數(shù)據(jù)分析結(jié)果,在本參數(shù)配置情況下同一點(diǎn)位上,4G 3D-MIMO 小區(qū)與 5G NR 小區(qū)的電平基本接近。

圖 6 4G 3D-MIMO 小區(qū) RSRP

圖 7 5G NR 小區(qū) RSRP

表 3 室外宏站 4G 3D-MIMO 與 5G NR 的損耗差

數(shù)據(jù)來源 平均電平

基于以上分析,本文提出一種基于室分系統(tǒng) 4G FDD1800 網(wǎng)絡(luò) 的 MR 數(shù)據(jù)快速識別 5G 室外高干擾小區(qū)的方案,步驟如下:

(1)篩選出與 5G 站點(diǎn)室分小區(qū)共 RRU 的錨點(diǎn) FDD1800 小區(qū)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。

(2)室分 FDD1800 小區(qū)的電平值減去頻段引起的路損差(5.5dB),即為室分 NR 小區(qū)的電平。

(3)通過開啟室分 FDD1800 的異頻測量功能,可獲取室分小區(qū)周邊宏站 3D-MIMO 小區(qū)在室內(nèi)的電平,該電平即可近似為周邊宏站的 NR 小區(qū)電平。

(4)基于以上兩步分析,利用 FDD1800 的 MR 數(shù)據(jù),即可分別計(jì)算出室內(nèi)外 NR 小區(qū)電平,再對每個(gè) MR 采樣點(diǎn)計(jì)算出的 NR 電平差值進(jìn)行匯總分析,即可計(jì)算出 5G 網(wǎng)絡(luò)室外對室內(nèi)的強(qiáng)干擾小區(qū)。

上述步驟中的基本判斷規(guī)則可以定義為如下指標(biāo):

NR 電平差值小于 5 的采樣點(diǎn)占比

?

? ? ? ? ? ?(1)

其中,In NR RSRP 為室分 NR 小區(qū)電平,可用室分 FDD1800 小區(qū)電平(In RSRP)減去 5.5dB 來近似估算,Out NR RSRP 為宏站 NR 小區(qū)電平,可用宏站 3D-MIMO 小區(qū)電平(3D-MIMO RSRP)來近似估算,MR Point 為 FDD 1800 的測量報(bào)告總采樣點(diǎn)數(shù);同時(shí),根據(jù)圖 1 中的測試結(jié)論,可將室內(nèi)外電平差門限設(shè)為 5。

如果該指標(biāo)的值越大,說明該小區(qū)收到的室外同頻干擾就越嚴(yán)重。但需要指出的是:對于部分共站率不如本文所述場景高的情況,須根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r開展圖 4 和圖 5 所示測試,具體估計(jì)場景的偏差;同時(shí),上述室分系統(tǒng)中 5G NR 與錨點(diǎn) FDD1800 頻段的對比測試情況是在廣州典型商業(yè)樓宇中開展的。

2、測試驗(yàn)證

2.1 驗(yàn)證區(qū)域

依據(jù)公式(1)可以對室分系統(tǒng)開展篩選式計(jì)算。本文在廣東深圳密集城區(qū)內(nèi)選取了某營業(yè)廳進(jìn)行驗(yàn)證,該室分站點(diǎn)已經(jīng)開通 5G 小區(qū),且使用共 pRRU 開通的 FDD1800 作為 5G 錨點(diǎn),該營業(yè)廳周邊已經(jīng)開通 5G 宏站以及反開 3D-MIMO 的 4G 小區(qū)。

2.2 驗(yàn)證方案

根據(jù)上面介紹的建模方案,基于 MR 數(shù)據(jù)識別的 5G 宏站干擾小區(qū),結(jié)合現(xiàn)場測試情況進(jìn)行比對,以驗(yàn)證方案的準(zhǔn)確性。

(1)基于 5G 室分小區(qū)的錨點(diǎn) FDD1800 小區(qū) MR 數(shù)據(jù),按照上面方法分別估算室內(nèi)共模 5G NR 小區(qū)電平和周邊宏站 5G NR 小區(qū)電平,進(jìn)而識別室外 NR 強(qiáng)干擾小區(qū)。

(2)開展現(xiàn)場路測,根據(jù)測試結(jié)果分析識別周邊宏站的 NR 同頻小區(qū),并對室內(nèi) 5G 下載速率影響情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

(3)對比以上兩步的分析結(jié)果,確認(rèn)基于室分錨點(diǎn)小區(qū) MR 數(shù)據(jù)識別 5G 室外強(qiáng)干擾小區(qū)方案準(zhǔn)確性。

(4)對識別出的強(qiáng)干擾小區(qū)進(jìn)行優(yōu)化,降低室外信號在室分的同頻影響,并再次驗(yàn)證建模方案的準(zhǔn)確性,同時(shí)對室內(nèi)速率改善情況進(jìn)行分析對比。

2.3 模型驗(yàn)證

2.3.1 基于 4G 錨點(diǎn)小區(qū) MR 數(shù)據(jù)的模型驗(yàn)證

驗(yàn)證區(qū)域周邊環(huán)境如圖 8 所示,在網(wǎng)管側(cè)提取了 FDD1800 錨點(diǎn)小區(qū)的兩兩異頻鄰區(qū) MR 數(shù)據(jù),并結(jié)合 5G 室內(nèi)外同頻組網(wǎng)干擾原理,通過總采樣點(diǎn)占比識別出有兩個(gè)室外同頻小區(qū)與 5G NR 室分小區(qū)存在同頻干擾(表 4)。

圖 8 試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分布圖

表 4 采樣點(diǎn)占比情況表

需要說明的是:雖然深圳海王工業(yè) D-HRH-1、深圳科技北 D-HRH-1 的采樣點(diǎn)占比也很高,但是由于采樣點(diǎn)總數(shù)都很少,不建議作為強(qiáng)干擾小區(qū);而深圳科興科學(xué) D-HRH-3、深圳科技北 D-HRH-2 的總采樣點(diǎn)和電平差值小于 5 采樣點(diǎn)的占比都很高,符合干擾小區(qū)的特性,這兩個(gè)小區(qū)可識別為室外同頻高干擾小區(qū)。

2.3.2 基于現(xiàn)場 5G 道路測試的驗(yàn)證

由于 5G 用戶較少,現(xiàn)場對營業(yè)廳周邊 5G 宏站小區(qū)模擬加載 50%,進(jìn)行測試驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)被測室分小區(qū)與上述方案所識別出的兩個(gè)室外宏站小區(qū)確實(shí)存在同頻干擾,造成營業(yè)廳門口位置的下載速率惡化嚴(yán)重(圖 9 右紅框區(qū)域)。

圖 9 現(xiàn)場速率測試結(jié)果圖

2.3.3 驗(yàn)證總結(jié)

根據(jù)以上驗(yàn)證結(jié)果,除去個(gè)別 MR 采樣點(diǎn)極少的小區(qū)外,基于 5G 室分錨點(diǎn)的 MR 數(shù)據(jù)建模并識別的 5G 強(qiáng)干擾小區(qū)與現(xiàn)場測試強(qiáng)干擾小區(qū)基本相符。

2.4 優(yōu)化處理

(1)優(yōu)化調(diào)整前:由于 5G 室分小區(qū)與室外宏站鄰區(qū)存在同頻干擾,營業(yè)廳整體速率 585Mbit/s,營業(yè)廳門口位置速率惡化明顯,平均速率只有 285Mbit/s。

(2)優(yōu)化調(diào)整后:針對室外高干擾小區(qū)開展了無線射頻(RF)優(yōu)化,將深圳科興科學(xué) D-HRH-3 小區(qū)的電傾角由 4 度調(diào)至 6 度、方位角由 270 度調(diào)至 260 度,將深圳科技北 D-HRH-2 小區(qū)的電傾角由 5 度調(diào)至 8 度、方位角由 60 度調(diào)至 75 度),室分小區(qū)的平均下載速率提升明顯(表 5)。

表 5 問題路段優(yōu)化前后測速情況

優(yōu)化調(diào)整后,對營業(yè)廳內(nèi) 4G 與 5G 共 RRU 室分小區(qū)再次開展頻鄰區(qū) MR 采集,結(jié)果(表 6)表明:干擾小區(qū)差值小于 5 的采樣點(diǎn)占比下降幅度很大,不再屬于強(qiáng)干擾小區(qū)。

表 6 優(yōu)化后采樣點(diǎn)占比情況表

3、結(jié)束語

本文提出了一種基于 4G 網(wǎng)絡(luò)測量報(bào)告數(shù)據(jù)來快速識別 5G 室外高干擾同頻小區(qū)的技術(shù)方案,現(xiàn)場測試結(jié)果符合理論預(yù)期,從而證明在 5G 覆蓋開展初期,可以采用上述 5G 室外同頻干擾源識別技術(shù),高效發(fā)現(xiàn) 5G 同頻高干擾小區(qū),該方案避免了大量現(xiàn)場作業(yè)排查協(xié)調(diào)工作,且可以在 5G 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷抬升之前提前開展網(wǎng)絡(luò)預(yù)優(yōu)化工作。

參考文獻(xiàn)

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