700 MHz频段5G网络广播电视系统干扰问题研究

吕沛锦，陆赟，杨晓康，杨丹，尹以雁，郭正义

700 MHz频段5G网络广播电视系统干扰问题研究

吕沛锦，陆赟，杨晓康，杨丹，尹以雁，郭正义

（中国移动通信集团云南有限公司，云南 昆明 650228）

在700 MHz频段5G网络运营中存在广播电视系统的同频干扰风险，严重影响网络性能。从广播电视系统的频率配置出发，首先，探讨了700 MHz频段5G网络受广播电视系统干扰的原理；然后，分析广播电视系统干扰特点，并针对这些特点提出了基于频域信息的广播电视系统干扰识别算法；最后，对算法识别的准确性进行测试验证，实现通过干扰识别支撑干扰优化、规避的目标。

700 MHz频段；同频干扰；干扰识别

0 引言

2021年1月，中国移动通信集团有限公司发布公告表示，其与中国广播电视网络有限公司已签署5G共建共享合作框架协议，拉开了我国700 MHz频段5G网络中国移动与中国广电共建共享的序幕。700 MHz频段为1 GHz以下的“黄金频谱”，具有覆盖范围广、穿透能力强等优势，为5G网络在农村区域的广域覆盖、在密集城区的深度覆盖提供了低成本、高效能的解决方案，并可在一定程度上加速中国移动VoNR业务的商用进程[1-8]。

前期中国广电将 700 MHz 频段主要用于数字广播电视业务，电台发射功率高、信号传播距离远。在700 MHz 频段5G网络建设初期，由于中国广电700 MHz频段清频需要一定的时间周期，未清频的700 MHz频段电台将对700 MHz频段5G网络造成较强的同频干扰问题。尤其是上行干扰问题，将对小区覆盖范围内的所有终端造成影响，使接通、保持、切换性能恶化，前期4G网络抗干扰性能测试结果显示：当小区平均干扰功率在−107 dBm/180 kHz时，相比于−112 dBm/180 kHz，上行用户平均体验速率下降约34%，下行用户平均体验速率下降约22%，上行MOS质差占比提升0.53%；当干扰功率大于−90 dBm/180 kHz时，相比于−112 dBm/180 kHz，无线接通率恶化0.81%、无线掉线率增加0.1%。

本文从干扰产生的根本原因出发，提出了一种700 MHz频段广播电视系统干扰识别算法，通过测试证明该算法可快速、精准识别广播电视系统干扰问题，并有效支撑干扰规避措施的实施。

1 700 MHz频段广播电视系统干扰问题

1.1 干扰机理

根据工业和信息化部（简称工信部）发布的《关于调整700 MHz频段频率使用规划的通知》，将703～743MHz/758～798 MHz频段规划用于频分双工（FDD）工作方式的移动通信系统，其中703～743 MHz频段主要用于5G上行业务传输，758～788 MHz频段主要用于5G下行业务传输，但中国移动现阶段优先建设703～733 MHz频段用于5G上行业务传输，700 MHz频段频谱划分如图1所示。

图1 700 MHz频段频谱划分

在此之前，中国广电主要将700 MHz频段应用于地面数字多媒体广播（digital terrestrial multimedia broadcast，DTMB）业务，其信道带宽为8 MHz，为了规避同频干扰问题，主要采用频分复用的方式进行塔台使用信道的规划。在703～733 MHz频段主要规划以下4个发射信道：DS37、DS38、DS39以及DS40，分别对应702～710 MHz频段、710～718 MHz频段、718～726 MHz频段以及726～734 MHz频段。广播电视塔发射功率较高，当DS37～DS40中一个或多个信道未清频时，一定会对其覆盖范围内的700 MHz 5G网络造成严重的上行干扰，影响受扰小区服务范围内所有用户的业务感知。

1.2 干扰指标

目前4G/5G网络干扰分析主要基于小区对上行底噪的测量值，根据中国移动参数测量（parameter measurement，PM）数据标准规范，可以通过网管系统对每个小区提取15 min粒度干扰测量数据，用于干扰小区的筛选与干扰类型的识别[9]。目前网管数据中底噪数据以PRB为单位提取，依据3GPP协议，可根据5G小区的带宽、子载波间隔确定小区的PRB总数，即在频域维度可以提取相应小区个PRB的底噪测量值。根据3GPP TS 38.104协议[10]，目前700 MHz频段5G网络PRB数量与系统带宽及子载波间隔的关系见表1。

由于700 MHz频段的带宽较少，目前中国移动使用的载波间隔主要配置为15 kHz，主要使用的带宽为5 MHz、10 MHz、20 MHz和30 MHz，因此对于5 MHz小区共有25个PRB，对于10 MHz小区有52个PRB，对于20MHz小区有106个PRB，对于30 MHz小区有160个PRB。

目前中国移动一般按照小区底噪值大于−110 dBm/180 kHz即认为是受干扰小区，因此对于具有个PRB的小区，按照式（1）计算其干扰均值。

其中，PRB标识为该PRB对应的受干扰功率，单位为dBm。按照中国移动目前干扰判断的标准，当某小区hour的值超过–110 dBm/180 kHz时，即认为该小区为受扰小区，需要基于各PRB的详细信息开展干扰类型识别，支撑后续的干扰定位与优化工作。

2 700 MHz频段广播电视系统干扰识别算法

根据广播电视系统信道规划，对700 MHz频段5G网络上行703～733 MHz频段造成干扰的主要是DS37、DS38、DS39、DS40这4个信道，每个信道为8 MHz，而实际有用信号占用约7 MHz，两端各有约0.5 MHz为频率保护带。因此，本文认为广播电视系统干扰有以下几方面的特点：①通信频段的中心频点固定；②相邻通道中心频点间隔8 MHz；③有用信号实际使用带宽约为7 MHz，两边各有部分保护带；④在一个信道内，有用信号对各PRB的干扰功率相近，但在保护频带内干扰信号功率较低。针对以上4个特点，本文基于受干扰小区底噪测量数据，对700 MHz频段5G网络的广播电视系统干扰进行识别，首先根据特点①和②，筛选700 MHz频段广播电视系统干扰的主要干扰PRB与保护带边缘PRB，广播电视系统干扰PRB及保护带边缘PRB示意图如图2所示，然后基于这些PRB的实际位置，提出干扰识别算法。

图2 广播电视系统干扰PRB及保护带边缘PRB示意图

2.1 关键PRB位置信息计算

目前700 MHz频段5G网络使用的子载波间隔为15 kHz，每个PRB的带宽为0.18 MHz，根据3GPP TS 38.104协议[10]，绝对频率对应的PRB位置为：

表2 700 MHz频段关键频率PRB位置对照

按照广播电视信道有用信号占用带宽为7 MHz计算，当700 MHz频段5G小区受广播电视系统干扰时，广播信道中心频点对应的PRB两边应各有约18个PRB受到相近功率等级的干扰。

表1 PRB数量N与系统带宽及子载波间隔的关系

2.2 干扰识别算法与验证

本文结合700 MHz频段广播电视系统对5G小区上行干扰的关键PRB的位置信息及广播电视系统干扰信号的特点，针对不同信道的广播电视系统干扰提出识别算法。

（1）DS37信道

针对DS37广播电视信道，中心频点为706 MHz，对应5G小区PRB13的位置；下边带l为702 MHz，与5G上行703～733 MHz的使用频带无交集；上边带h为710 MHz，对应5G小区PRB35的位置。当5G小区受干扰时，可根据式（3）判断该小区是否受DS37广播电视系统干扰。

其中，DS37为PRB0至PRB31中所有PRB干扰绝对功率的平均值。

（2）DS38信道

针对DS38广播电视信道，中心频点为714 MHz，对应5G小区PRB57的位置；下边带l为710 MHz，对应5G小区PRB35的位置；上边带h为718 MHz，对应5G小区PRB80的位置。

当5G小区受干扰时，可以基于以下方法判断该小区是否受到DS38广播电视系统干扰。

其中，DS38为PRB39至PRB75中所有PRB干扰绝对功率的平均值。

（3）DS39信道

针对DS39广播电视信道，中心频点为722 MHz，对应5G小区PRB102的位置；下边带l为718 MHz，对应5G小区PRB80的位置；上边带h为726 MHz，对应5G小区PRB124的位置。

当5G小区受干扰时，可根据式（5）判断该小区是否受到DS39广播电视系统干扰。

其中，DS39为PRB84至PRB120中所有PRB干扰绝对功率的平均值。

（4）DS40信道

针对DS40广播电视信道，中心频点为730 MHz，对应5G小区PRB146的位置；下边带l为726 MHz，对应5G小区PRB124的位置；上边带h为734 MHz，与5G上行703～733 MHz的使用频带无交集。

当5G小区受干扰时，可根据式（6）判断该小区是否受到DS40广播电视系统干扰。

其中，DS40为PRB128至PRB159中所有PRB干扰绝对功率的平均值。

为了验证本文所提广播电视系统干扰识别算法的准确性，基于某省已定位干扰源的700 MHz频段5G受扰小区进行验证，提取小区的PRB级上行干扰测量数据。本次算法准确性测试一共选择1 200个700 MHz频段受干扰的5G小区，分布在不同的地市，其中DS37广播电视系统干扰、DS38广播电视系统干扰、DS39广播电视系统干扰以及DS40广播电视系统干扰小区各200个，其余400个小区为非广播电视系统干扰的5G小区。典型算法识别广播电视系统干扰小区频域波形如图3所示。

算法识别准确性测试验证结果表明：800个受干扰的5G小区中，可正确识别出广播电视系统干扰信道的小区共计683个，广播电视系统干扰的检测成功概率在85%以上，因此可以达到通过后台PRB数据分析快速识别广播电视系统干扰的小区，从而指导广播电视系统干扰的优化工作，提升一线优化工作效率；400个非广播电视系统干扰的5G小区中，算法错误识别为广播电视系统干扰的小区共计29个，错检概率为7%左右，其中DS37广播电视系统干扰和DS40广播电视系统干扰识别算法中由于约束条件相对DS38或DS39较少，因此非广播电视系统干扰更易错检为DS37广播电视系统干扰或DS40广播电视系统干扰，因此实际应用中应加强对识别为DS37广播电视系统干扰或DS40广播电视系统干扰5G小区的核查工作。

图3 算法识别广播电视系统干扰小区频域波形

2.3 干扰规避方案建议

干扰类型识别是干扰源定位与优化的基础。与其他外部干扰需要进行外部干扰源排查、定位不同，广播电视系统干扰的干扰源位置可通过与广电沟通协调获取，在中国广电703～733 MHz频段清频前，应通过干扰规避手段降低影响，保证网络质量。在广播电视系统干扰及干扰信道识别的基础上，可通过干扰信道对应PRB禁用、控制信道干扰避让等方案尽量降低干扰影响。

700 MHz频段5G小区的上行初始BWP可以选择配置在上行703～733 MHz频段的前20 MHz频段，即703～723 MHz频段，其中包括公共PUCCH、专用PUCCH及PRACH，主要存在DS37、DS38及DS39信道的广播电视系统干扰风险。当存在广播电视系统干扰时，可开启基站上行控制信道干扰避让功能，调整初始BWP起始位置或专用 PUCCH和PRACH位置以规避干扰影响，保障用户接入性能。在上行业务传输过程中，可以依据算法识别的700 MHz频段干扰的信道（DS37～DS40），降低干扰信道对应PRB的调度优先级或直接禁用，从而保障5G用户感知。干扰规避方案示意图如图4所示，当700 MHz频段5G小区干扰类型识别为广播电视系统干扰时（干扰信道为DS37），可将该小区初始BWP起始位置配置PRB35，保证用户的接入性能，同时将该小区PRB0～PRB34设置为禁用，即不允许在上述PRB调度业务。

为了验证700 MHz干扰规避方案的性能，在现网中选择15个物理站点开展干扰规避功能验证，这些站点主要存在DS39广播电视系统干扰问题。与干扰规避功能开启前相比：干扰规避功能开启后试点区域5G小区RRC连接平均用户数达到61个，比修改前1日增加近20个；5G流量增长3.63 GB，涨幅达到36%；5G分流比从3.3%增长至4.46%，增长1.16%，干扰规避方案应用效果见表3。同时，测试区域无线接通率、无线掉线率、系统内切换成功率等指标均在正常范围内波动，通过测试充分证明了700 MHz干扰规避方案的有效性。

图4 干扰规避方案示意图

表3 干扰规避方案应用效果

3 结束语

700 MHz频段5G网络建设为农村广域覆盖、密集城区室内深度覆盖提供了切实可行的解决方案，将进一步加大5G技术在千行百业中的应用范围。本文针对目前700 MHz频段5G网络受到未清频广播电视系统干扰问题，提出相应的干扰识别准则，可以快速、准确识别受广播电视系统干扰的700 MHz频段5G小区，更好地支撑广播电视系统干扰规避方案的制定，从而降低干扰对网络性能的影响，保障用户感知。

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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

吕沛锦（1991− ），女，中国移动通信集团云南有限公司工程师，主要研究方向为无线网络优化、网络结构管理。

陆赟（1988− ），男，中国移动通信集团云南有限公司工程师，主要研究方向为无线网络优化、端到端业务质量提升。

杨晓康（1976− ），男，中国移动通信集团云南有限公司无线优化中级技术专家，2021年入选中国移动通信集团“十百千”专家库，主要研究方向为无线网络优化、5G行业应用。

杨丹（1986− ），男，中国移动通信集团云南有限公司工程师，主要研究方向为无线网络优化、网络规划管理。

尹以雁（1984− ），男，中国移动通信集团云南有限公司工程师，主要研究方向为无线网络优化、网络规划管理。

郭正义（1970− ），男，中国移动通信集团云南有限公司工程师，主要研究方向为通信动环设备管理、网络优化、网络结构管理。