5G干扰特征识别及解决方案研究

1 概述

2019 年是5G 大规模建设元年，上海正加快新一代信息基础设施建设，打造“双千兆宽带城市”，当前已基本实现了中心城区和郊区重镇的5G网络全覆盖，已基本保障用户能够正常占用5G 信号，但当5G 小区存在严重的上行干扰信号时，驻留在小区内用户的上下行业务会受到影响，可能会出现接入、掉话、速率低等问题，严重影响用户的感知体验，本文重点介绍NSA网络下5G各种上行干扰类型形成的主要原因，识别出各种干扰类型，针对各干扰类型的特征进行多维度分类，并研究各干扰类型的针对性解决方案，降低网络中的系统内外干扰，提升5G用户的感知体验。

2 5G干扰类型分析

现网已发现的5G 干扰类型主要分为三大类：5G系统内干扰、4G/5G 系统间相互干扰、5G 系统外干扰。其中外部干扰复杂多样，实际遇到的外部干扰种类比较多，常见干扰类型和来源主要如表1所示。

3 5G干扰特征分类

针对现网发现的不同干扰类型，结合具体小区的实际干扰频谱情况，并基于干扰小区的时域、频域、干扰符号等多维特征，本章主要总结5G的干扰特征库。

表1 5G干扰类型分类

3.1 5G系统内干扰

3.1.1 5G邻区用户间的相关干扰

5G 系统内邻区用户上行发射信号功率过大，会对本小区造成干扰。通过对5G 系统内干扰较大的站点进行干扰分析监控，发现干扰主要集中在使用带宽的前段低频带内，典型频谱波形特征如图1所示。

图1 RB级频谱干扰特征

3.1.2 基站间的帧偏置不对齐导致的时域上干扰

5G 为TDD 上下行时分系统，2.6 GHz 5G 站间需要上下行完全对齐，如果基站间的帧偏置出现不一致，会导致5G下行干扰上行的情况，连续多个符号出现强度一致的干扰，频域符号上的特征如图2所示。

3.2 4G/5G相互干扰

图2 时隙频谱干扰特征

3.2.1 同频段4G小区对5G的干扰

当前网络下2.6 GHz频段内出现5G和LTE共存情况（见图3），如5G 开通区域内存在4G 和5G 小区存在重叠使用的频段，就会产生4G对5G的同频干扰。

图3 2.6 GHz频段当前使用情况

LTE 频段D1/D2 同频干扰有2 种形式：一种是对应D1/D2 的PUCCH 信道干扰抬升明显，PUCCH 干扰现象如下：PRB 级干扰显示RB164～167、RB216～219、RB220～223 存在高干扰；一种是对应D1/D2 的PUSCH信道干扰抬升，PUSCH 干扰现象：D1/D2 PUSCH 对应的PRB 上有干扰抬升，干扰不是一直存在，和同覆盖的D1/D2话务量、业务模型相关。

如图4 所示，左侧频谱干扰特征属于LTE 的D1 同频干扰，其中5G 的100 MHz 带宽273 个RB 中的RB164～167、RB216～219 干扰明显；图4 右侧的频谱干扰特征属于LTE D2 的同频干扰典型频谱特征，除PUCCH外PUSCH信道也存在干扰。

3.2.2 季节性大气波导

图4 4G对5G干扰频谱特征

大气波导干扰属于TDD 同频DL 对远端5G 的UL干扰，具有地域和季节特征，夜晚多发于春夏、夏秋之交内陆郊区，冬季沿海。大气波导现象可以使远处gNodeB 的大功率下行信号产生远距离传输而到达本端gNodeB，从而干扰本端gNodeB 的上行接收，导致网络KPI下降。

大气波导干扰有如下特征。

a）众多远端基站导致大气波导具有干扰斜坡特征。

b）传播距离影响被干扰的符号数，距离越远受干扰符号越多。

从地理分布上看，上海近期突增的大面积大气波导干扰小区主要集中在崇明岛、长兴岛、南汇、东海大桥、金山、松江、浦东局部区域。受干扰站点的干扰谱图如图5 所示，在干扰特定时间段，D1/D2 频段的干扰现象非常明显，D1频段更严重。

3.2.3 LTE和5G帧偏置不对齐导致的干扰

5G 的2.6 GHz 小区与LTE-TDD 2.6 GHz 小区共用2.6 GHz频段进行组网的情况下，会出现由于子帧结构不同，收发时隙不一致，导致相互干扰。如图6 所示，红色框中的都是可能被干扰的区域。

只有将5G 和LTE-TDD 的帧结构配置一致（见图7），即在TDD-LTE 帧偏置基础上+3 ms 才能规避相互之间干扰的问题。

3.3 5G系统外干扰

现网发现的外部干扰主要有宽带和窄带2 种，已发现的干扰源有视频回传设备、伪基站和公安设备等。

3.3.1 大带宽的外部干扰

有全频段、部分频段，干扰现象特殊，需要扫频确认干扰源设备。PRB 级干扰指标上呈现全带宽或者80 MHz带宽的抬升，干扰24 h稳定存在（见图8）。

3.3.2 窄带干扰

主要集中在部分RB，有5/10/15/40 MHz 等干扰带宽。干扰一般24 h稳定存在，干扰值波动小（见图9）。

3.3.3 阻塞干扰

图5 大气波导干扰频谱特征

图6 LTE和5G帧偏置不对齐干扰特征

图7 LTE和5G帧偏置对齐配置

图8 宽带干扰频谱特征

图9 窄带干扰频谱特征

干扰特征是斜坡式的，当外部干扰强于-55 dB时，设备解调出现非线性现象，属于阻塞干扰（见图10）；当干扰信号减弱时，干扰呈现窄带抬升现象。

4 5G干扰解决方案

针对5G 不同的干扰类型，结合现网实施验证情况，制定对应的干扰解决方案如图11所示。

4.1 5G系统内干扰解决方案

针对5G系统内小区邻区间的相关干扰，通过上行干扰随机化调度、功控参数、预调度进行优化。

4.1.1 上行干扰随机化

针对5G多小区组网场景，通过上行干扰随机化调度功能，将相邻小区的资源分配位置尽可能错开，这样可以降低邻区UE 对本小区的上行干扰，提升中低负载时的上行系统容量和边缘用户吞吐率（见图12）。

功能开启前，相邻小区之间的RB 资源分配起始位置未错开，上行调度RB 资源均从频带的同一起始位置开始调度，RB资源位置重叠概率大，邻区UE对本小区的上行干扰较大。功能开启后，根据小区PCI 不同，将相邻小区之间的RB 资源分配的起始位置错开，上行RB 资源从频带的不同起始位置开始调度，从而降低邻区UE对本小区的上行干扰。

在现网进行功能实施验证，功能开启前大部分（91.7%）预调度是在RB13 开始的27 个RB，可以证实内部干扰和预调度有关，从理论分析也确认背景用户会对业务用户造成干扰，符合预期；上行干扰随机化功能打开后，整体干扰不再集中在低频带，而是比较均匀的分布在全带宽上。RB0～RB12 的干扰整体约有0.5 dB的改善。

4.1.2 5G功控参数优化

5G 系统内的RB0～RB12 的干扰，主要来自于PUCCH和PRACH信道。通过5G侧PUCCH和PRACH功控参数优化后，干扰可以降低0.5 dB，改善幅度和话务模型强相关。

图10 阻塞干扰频谱特征

图11 5G干扰解决方案

图12 上行干扰随机化功能方案

4.1.3 智能预调度参数优化

预调度是指不论UE 是否向gNodeB 发送SRI 请求，每隔一段时间gNodeB 都会主动调度一次UE，以减少UE 发送SRI 获得上行调度授权的时间。基本预调度是指无论UE 是否有业务请求，只要有剩余调度资源，该UE 就会被持续调度。智能预调度是指当UE 没有业务请求时，UE 进入DRX 休眠期，只有在智能预调度持续时长内，UE 处于激活态，才会被调度。打开智能预调度，预调度消耗空口资源减少，上行PRB 利用率下降，干扰也会降低（见图13）。

现网进行该功能实施后，白天全带宽的干扰值平均降低了0.5 dB，同时上行PRB利用率下降1.5%。

针对现网5G内部用户间存在的上行干扰，可以通过智能预调度、上行干扰随机化、功控参数来进行优化，整网平均干扰可以降低1 dB左右。

4.2 4G/5G间相互干扰解决方案

4.2.1 LTE侧D1和D2频段进行退频

图13 智能预调度功能方案

建议结合LTE 话务模型和发展趋势，阶段性进行LTE 的D 频率使用策略重耕，2.6 GHz 的前100 MHz 带宽全部用作5G。

4.2.2 LTE功控参数优化

LTE D1/D2 和5G 同覆盖下，终端上行发射导致的干扰强度和覆盖区域大小、无线环境、用户数有比较大的关联。通过优化干扰源LTE D1/D2 小区的PUCCH 功控参数，降低终端发射功率，从而降低对5G系统的干扰。

4.2.3 4G和5G间的干扰协同特性实施

LNR 特性通过干扰与非干扰带宽独立测量，避免部分频带受干扰拉低整个带宽MCS，并可以基于测量结果，用户自适应调度不同带宽，躲避干扰频带，通过UCI上报提升资源调度效率，以较少RB 数量承载更大速率。

4.2.4 大气波导解决方案

方案1：5G 干扰问题小区仅在D1/D2 频段上有干扰，可以修改小区带宽为60 MHz，使用2 515～2 575 MHz 频段；但将5G 100 MHz 带宽修改成60 MHz 带宽，也会影响5G下载速率。

方案2：采用5G 小区的特殊子帧配置SS55，通道校正使用上行slot 上的符号进行发送，规避干扰导致的通道校正失败问题。

方案3：利用基站产品的大气波导解决方案特性，进行远端干扰源检测和自适应干扰规避，降低大气波导干扰的影响，主要包含2个方面。

a）大气波导干扰源识别：RIM-RS 序列检测和发送可精准识别200 km范围内的大气波导干扰源。

b）自适应干扰规避：基于精准干扰源检测的自适应规避方案，通过延长本端符号发送时间进行干扰规避。此功能需要远端和本端同时打开RIM-RS 序列发送和检测功能，才能识别干扰并进行规避。

4.3 5G系统外干扰解决方案

针对5G系统外的干扰源，需要进行外场扫频确定干扰源，基于实际情况关闭干扰源或修改干扰源使用频段，降低对5G系统的干扰。

确定为外部干扰源后可以使用以下方法来初步判断外部干扰源位置。

a）利用MapInfo 软件的干扰定位方法。可以利用MapInfo工具通过对基站上行干扰数据分析，找出扇区的交集区域判定这些扇区交集可能是干扰存在的大致区域。

b）利用三点定位法排查外部干扰源。干扰定位是查找干扰源的过程，干扰源一般是有源器件，因此干扰排查时一定要特别注意有源器件，如监控摄像、伪基站、干扰机等有源器件。常用的方法是三点定区域，逐次逼近的方法。所谓逐次逼近的方法是指在确定的干扰区域里，利用干扰扫频仪使用定向天线按照仪器显示的干扰强度，多方向逐渐向干扰最强的位置逼近，最终发现干扰的方法。

5 结束语

本文重点介绍了NSA 网络下5G 各种上行干扰类型形成的主要原因，识别出主要三大类干扰类型：5G系统内干扰、4G/5G 系统间相互干扰、5G 系统外干扰，详细介绍了5G 邻区用户间的相关干扰、4G/5G 使用同频段下的干扰情况、春秋季易发的大气波导以及宽带和窄带的外部干扰情况，并针对各干扰类型的特征从时域、频域等进行多维度分类，从系统功能特性、4G/5G间干扰协同、外部干扰排查等方面研究各干扰类型的针对性解决方案，从而降低网络中的系统内外干扰，切实提升5G用户的感知体验。