（2021 年江苏省通信学会“华苏杯”论文征集二等奖）5G 远端干扰排查与优化研究

孙 海 顾 伟 邵义丰

中国联合网络通信集团有限公司苏州分公司

0 引言

随着全国各地市5G 电联组网规模的不断增加，联通侧对匠心网络指标越来越重视。在影响指标提升的因素中，远端干扰对KPI 指标的影响尤为突出，它不仅导致小区各项KPI 难以提升，还会在夏秋交替之际，受大气波导影响，指标严重恶化，影响用户体验。本研究主要对5G 远端干扰问题进行原理分析，梳理远端干扰判断条件，并提出三种解决方案来降低远端干扰问题的影响，提升用户体验。

1 远端干扰成因和影响的研究

1.1 远端干扰原理研究

远端干扰是TDD 的固有问题。TDD 系统上下行时分复用，需要设置保护间隔（GP），避免因传输时延导致下行干扰上行，当远端基站下行信号的传播时延超过GP 长度时，就会落入近端基站上行接收窗造成干扰。远端干扰原理如图1 所示。

图1 远端干扰原理

1.2 站点超远覆盖导致的远端干扰

站点超远覆盖导致的远端干扰，产生的原因主要为地势落差（高原与平原、山体与盆地等）、功率过大、倾角过小、站点过高、超级基站、环境空旷、大面积水面等易导致信号超远距离传播的因素。

电联组网初期特殊子帧配比为10：2：2，中间隔离GP为两个符号，抗远端干扰距离约21.4 km。当受扰站点收到21.4 km 外基站的下行信号时，就会干扰到接收基站的上行符号，且随着施扰站点与受扰站点距离的增加，上行时隙中受干扰的符号也会增加，即形成远端干扰。

在上述的无线环境下，下行信号传输20 km 以上，具有理论依据和实际案例，传播损耗可通过自有空间传播模型L=32.4+20Log（d）+20Log（f）计算得到。

远端干扰具有如下特点：（1）施扰站点下行功率较大，施扰站点下行干扰受扰站点上行；（2）施扰站点下行会因多站点功率在受干扰站点汇聚，叠加多个较弱的信号从而形成强干扰；（3）少量施扰站点会导致出现大面积受扰站点。

示例：施扰站点的无线信号随着传输距离的增加而损耗增大，30 km 相比300 米，损耗增加约40 dB，即如果下行电平为-70 dBm，则传输到30 km，约衰减至-110 dBm，即受扰站点会收到约-110 dBm 左右的干扰信号；干扰信号随着施扰站点数增加而叠加，从而抬升干扰信号强度。如果有10 个站点传输30 km 到达同一位置，则干扰信号强度可抬升到-100 dBm。

1.3 大气波导现象导致的远端干扰

当对流层的某层出现逆温或水汽急剧减小，导致空气密度和折射率的垂直变化很大，造成无线电波射线的超折射传播，其电磁能量在该层大气的上下壁之间来回反射向前传播，好像在波导内进行的现象称之为大气波导现象。大气波导效应原理如图2 所示。

图2 大气波导效应原理

大气波导发生的大气层即为大气波导层。研究表明，边界层中的电磁波若要形成波导传播，必须满足4 个基本条件：（1） 近地层或边界层某一高度处必须存在大气波导层；（2） 电磁波的波长必须小于最大陷获波长（频率高于最低陷获频率）；（3） 电磁波发射源必须位于大气波导层内。对于抬升波导，有时电磁波发射源位于波导底下方时，也可形成波导传播，但此时发射源必须距波导底不远，且波导必须非常强；（4） 电磁波的发射仰角必须小于穿透角，只有小于该仰角的无线电波才能在大气波导层中传播。大于该仰角时，电波将透过大气波导层。

在内陆地区的春夏过渡期和夏秋过渡期，以及沿海地区的冬季，当达到条件时大气波导现象就会出现。大气波导发生时，电磁波会以极低的损耗传播到超远距离（传播距离通常大于100 km），对受扰区域形成干扰。当水汽或温度达不到条件时，大气波导现象就会消失，受扰区域的干扰也同时减退。通常受这种现象影响的频率范围约为0.3 GHz～30 GHz。

1.4 远端干扰对网络质量的影响

远端干扰主要是影响SRS 信号的接收。SRS 信号的作用是上行信道质量的估计，从而用于上行调度、上行TA、上行波束管理等。根据TDD 上、下行信道互易的特点，利用信道对称性，估计下行信道质量。因此SRS 信号受到干扰，会影响上下行信道质量估计、上行调度、波束管理、SRS权值的评估、下行RANK 以及MCS 选阶等，直接导致无线线率、速率、切换成功率等KPI 指标恶化，降低用户体验。SRS 信号位置示意图如图3 所示。

电联组网初期，特殊子帧配比为10∶2∶2，GAP 符号有2 个，能抵御21.4 km 左右的远端干扰，21.4 km 以上的远端干扰就会影响到SRS 信号的接收。其中GAP 最后一个符号的功率counter 能大致表征小区受到远端干扰的程度。

2 远端干扰特征和判断方法的分析

2.1 时域特征

发生远端干扰时，受扰基站上行符号上干扰强度左高右低呈“斜坡”现象，即越靠近GP 的上行符号，干扰越强，称为远端干扰在时域上的斜坡特征。

2.2 频域特征

远端干扰可以看作是一种远距离同频干扰，即施扰站点与受扰站点频域存在重合的位置会收到远端干扰，其他频域位置不会受到远端干扰；若两小区带宽不完全重叠则是固定频域干扰抬升；完全重叠，则是全频段干扰。

2.3 远端干扰判断方法

远端干扰话统判断时，时域左高右低呈“斜坡”特征。远端干扰时域特征如图4 所示。

图4 远端干扰时域特征

网管话统指标中有三个话统指标，可用来进行远端干扰判断：

指标1：N.GAP.LastSymbol.Pwr，最后一个GP 上的功率；

指标2：N.UL.NI.Avg，上行Slot 符号6 上的功率；

指标3：N.UL.Last.Symbol13.Pwr，上行Slot 最后一个U符号上的功率。

反向频谱判断时域斜坡特征和施扰站点距离：符号级时域上同样有斜坡特征；一个符号大约是10.7 km，即可以通过受干扰的符号数计算施扰站点的大概距离等于（GP 符号个数+n 个上行受干扰符号）*10.7 km。当干扰距离超过100 km，即判断为大气波导现象导致的远端干扰。

3 远端干扰优化的实现

根据远端干扰的原理，可以从以下三面入手：（1）通过基线参数控制合理规避远端干扰；（2）通过受扰区域的地理位置特征，判断施扰站点区域，减少施扰站点数量；（3）通过增加GP 长度来增加受扰站点抗远端干扰能力。

3.1 远端干扰规避

远端干扰规避功能是指基站侧调整SRS 的时域位置，在不会受到远端干扰的上行符号中发送，从而提高SRS 信号的接收成功率，降低远端干扰的影响。网管升级至21B 版本后，通过调节相应参数可以实现。SRS 远端干扰规避功能原理如图5 所示。

图5 SRS 远端干扰规避功能原理

3.2 减少施扰站点数量

若受扰站点通过受干扰符号个数计算施扰站点的距离在21km到50km左右，则可判断为站点超远覆盖导致的远端干扰。这类站点一般为相对高度超高站点、大功率站点（超级基站等）、大范围超远传播场景和下倾角较小等可能产生超远覆盖的站点，主要通过RF 优化手段和覆盖参数控制手段减少施扰区域施扰站点数量。当网管升级至21B 版本后，施扰站点的无线信号可携带特殊标记，分析受扰站点接收到干扰信号的特殊标记即可准确定位施扰站点位置，方便后续制定优化方案。SRS特殊标记精准定位如图6 所示。

图6 SRS 特殊标记精准定位

3.3 增加受扰站点抗远端干扰能力

研究发现，远端干扰的形成主要是施扰站点无线信号传播距离超过了GP 符号的保护距离，所以可以通过增加GP 符号来增强受扰站点的抗远端干扰能力。

以电联共建共享NR 网络为例，目前电联特殊子帧符号配比为1∶2∶2，只能抵御21 km 以内的干扰，导致受到超过21km 外的远端干扰比较严重，已是全国性网络问题。可以通过将特殊子帧符号配比从10∶2∶2 修改为8∶4∶2，增加两个GP 符号，抗远端干扰的距离可增加至4*10.7 km=42.8 km，可以有效解提高电联受扰区域站点的抗远端干扰能力。增加受扰站点抗远端干扰能力原理如图7 所示。

图7 增加受扰站点抗远端干扰能力原理

该方案需在覆盖连续的区域一次全部修改完成，否则无线侧信号会因为特殊时隙配比不同产生更强的干扰。

案例：苏州联通SA 组网下TOP 小区高掉线问题

苏州联通5G 网络日常优化发现掉线率高，为8.74%。以TOP 站点SZ_KS_HW_少卿西路为例进行分析。解析发现，小区掉线率高，全是Uelost 原因。

在排查空口无线环境时发现，该站受远端干扰特征突出，时域上呈左高右低斜坡状。GAP 最后一个符号功率（毫瓦分贝）与最后一个上行Slot 的符号6 功率（毫瓦分贝）差值超过20dB。综上，判断严重的远端干扰导致该小区高掉线率。

关键举措：增加特殊子帧中两个GP 符号。特殊子帧符号配比从10∶2∶2 修改为8∶4∶2，增加两个GP 符号，增加抗远端干扰的距离。参数优化后，效果明显，KPI 指标变化情况如图8 所示。

图8 优化前后KPI 指标对比

4 结束语

在对当前远端干扰原理研究、成因研究、影响研究的基础上，结合电联组网的实际情况提出合理的优化方向，基于远端干扰影响范围大、影响距离远、存在地理分布规律和时间分布规律等特点，通过增加受扰站点抗远端干扰能力、减少施扰站点数量、远端干扰规避功能三种方式，有效降低了远端干扰，提升了KPI 指标和用户体验。