（2021 年江蘇省通信學會“華蘇杯”論文征集二等獎）5G 遠端干擾排查與優化研究

孫 海 顧 偉 邵義豐

中國聯合網絡通信集團有限公司蘇州分公司

0 引言

隨著全國各地市5G 電聯組網規模的不斷增加，聯通側對匠心網絡指標越來越重視。在影響指標提升的因素中，遠端干擾對KPI 指標的影響尤為突出，它不僅導致小區各項KPI 難以提升，還會在夏秋交替之際，受大氣波導影響，指標嚴重惡化，影響用戶體驗。本研究主要對5G 遠端干擾問題進行原理分析，梳理遠端干擾判斷條件，并提出三種解決方案來降低遠端干擾問題的影響，提升用戶體驗。

1 遠端干擾成因和影響的研究

1.1 遠端干擾原理研究

遠端干擾是TDD 的固有問題。TDD 系統上下行時分復用，需要設置保護間隔（GP），避免因傳輸時延導致下行干擾上行，當遠端基站下行信號的傳播時延超過GP 長度時，就會落入近端基站上行接收窗造成干擾。遠端干擾原理如圖1 所示。

圖1 遠端干擾原理

1.2 站點超遠覆蓋導致的遠端干擾

站點超遠覆蓋導致的遠端干擾，產生的原因主要為地勢落差（高原與平原、山體與盆地等）、功率過大、傾角過小、站點過高、超級基站、環境空曠、大面積水面等易導致信號超遠距離傳播的因素。

電聯組網初期特殊子幀配比為10：2：2，中間隔離GP為兩個符號，抗遠端干擾距離約21.4 km。當受擾站點收到21.4 km 外基站的下行信號時，就會干擾到接收基站的上行符號，且隨著施擾站點與受擾站點距離的增加，上行時隙中受干擾的符號也會增加，即形成遠端干擾。

在上述的無線環境下，下行信號傳輸20 km 以上，具有理論依據和實際案例，傳播損耗可通過自有空間傳播模型L=32.4+20Log（d）+20Log（f）計算得到。

遠端干擾具有如下特點：（1）施擾站點下行功率較大，施擾站點下行干擾受擾站點上行；（2）施擾站點下行會因多站點功率在受干擾站點匯聚，疊加多個較弱的信號從而形成強干擾；（3）少量施擾站點會導致出現大面積受擾站點。

示例：施擾站點的無線信號隨著傳輸距離的增加而損耗增大，30 km 相比300 米，損耗增加約40 dB，即如果下行電平為-70 dBm，則傳輸到30 km，約衰減至-110 dBm，即受擾站點會收到約-110 dBm 左右的干擾信號；干擾信號隨著施擾站點數增加而疊加，從而抬升干擾信號強度。如果有10 個站點傳輸30 km 到達同一位置，則干擾信號強度可抬升到-100 dBm。

1.3 大氣波導現象導致的遠端干擾

當對流層的某層出現逆溫或水汽急劇減小，導致空氣密度和折射率的垂直變化很大，造成無線電波射線的超折射傳播，其電磁能量在該層大氣的上下壁之間來回反射向前傳播，好像在波導內進行的現象稱之為大氣波導現象。大氣波導效應原理如圖2 所示。

圖2 大氣波導效應原理

大氣波導發生的大氣層即為大氣波導層。研究表明，邊界層中的電磁波若要形成波導傳播，必須滿足4 個基本條件：（1） 近地層或邊界層某一高度處必須存在大氣波導層；（2） 電磁波的波長必須小于最大陷獲波長（頻率高于最低陷獲頻率）；（3） 電磁波發射源必須位于大氣波導層內。對于抬升波導，有時電磁波發射源位于波導底下方時，也可形成波導傳播，但此時發射源必須距波導底不遠，且波導必須非常強；（4） 電磁波的發射仰角必須小于穿透角，只有小于該仰角的無線電波才能在大氣波導層中傳播。大于該仰角時，電波將透過大氣波導層。

在內陸地區的春夏過渡期和夏秋過渡期，以及沿海地區的冬季，當達到條件時大氣波導現象就會出現。大氣波導發生時，電磁波會以極低的損耗傳播到超遠距離（傳播距離通常大于100 km），對受擾區域形成干擾。當水汽或溫度達不到條件時，大氣波導現象就會消失，受擾區域的干擾也同時減退。通常受這種現象影響的頻率范圍約為0.3 GHz～30 GHz。

1.4 遠端干擾對網絡質量的影響

遠端干擾主要是影響SRS 信號的接收。SRS 信號的作用是上行信道質量的估計，從而用于上行調度、上行TA、上行波束管理等。根據TDD 上、下行信道互易的特點，利用信道對稱性，估計下行信道質量。因此SRS 信號受到干擾，會影響上下行信道質量估計、上行調度、波束管理、SRS權值的評估、下行RANK 以及MCS 選階等，直接導致無線線率、速率、切換成功率等KPI 指標惡化，降低用戶體驗。SRS 信號位置示意圖如圖3 所示。

電聯組網初期，特殊子幀配比為10∶2∶2，GAP 符號有2 個，能抵御21.4 km 左右的遠端干擾，21.4 km 以上的遠端干擾就會影響到SRS 信號的接收。其中GAP 最后一個符號的功率counter 能大致表征小區受到遠端干擾的程度。

2 遠端干擾特征和判斷方法的分析

2.1 時域特征

發生遠端干擾時，受擾基站上行符號上干擾強度左高右低呈“斜坡”現象，即越靠近GP 的上行符號，干擾越強，稱為遠端干擾在時域上的斜坡特征。

2.2 頻域特征

遠端干擾可以看作是一種遠距離同頻干擾，即施擾站點與受擾站點頻域存在重合的位置會收到遠端干擾，其他頻域位置不會受到遠端干擾；若兩小區帶寬不完全重疊則是固定頻域干擾抬升；完全重疊，則是全頻段干擾。

2.3 遠端干擾判斷方法

遠端干擾話統判斷時，時域左高右低呈“斜坡”特征。遠端干擾時域特征如圖4 所示。

圖4 遠端干擾時域特征

網管話統指標中有三個話統指標，可用來進行遠端干擾判斷：

指標1：N.GAP.LastSymbol.Pwr，最后一個GP 上的功率；

指標2：N.UL.NI.Avg，上行Slot 符號6 上的功率；

指標3：N.UL.Last.Symbol13.Pwr，上行Slot 最后一個U符號上的功率。

反向頻譜判斷時域斜坡特征和施擾站點距離：符號級時域上同樣有斜坡特征；一個符號大約是10.7 km，即可以通過受干擾的符號數計算施擾站點的大概距離等于（GP 符號個數+n 個上行受干擾符號）*10.7 km。當干擾距離超過100 km，即判斷為大氣波導現象導致的遠端干擾。

3 遠端干擾優化的實現

根據遠端干擾的原理，可以從以下三面入手：（1）通過基線參數控制合理規避遠端干擾；（2）通過受擾區域的地理位置特征，判斷施擾站點區域，減少施擾站點數量；（3）通過增加GP 長度來增加受擾站點抗遠端干擾能力。

3.1 遠端干擾規避

遠端干擾規避功能是指基站側調整SRS 的時域位置，在不會受到遠端干擾的上行符號中發送，從而提高SRS 信號的接收成功率，降低遠端干擾的影響。網管升級至21B 版本后，通過調節相應參數可以實現。SRS 遠端干擾規避功能原理如圖5 所示。

圖5 SRS 遠端干擾規避功能原理

3.2 減少施擾站點數量

若受擾站點通過受干擾符號個數計算施擾站點的距離在21km到50km左右，則可判斷為站點超遠覆蓋導致的遠端干擾。這類站點一般為相對高度超高站點、大功率站點（超級基站等）、大范圍超遠傳播場景和下傾角較小等可能產生超遠覆蓋的站點，主要通過RF 優化手段和覆蓋參數控制手段減少施擾區域施擾站點數量。當網管升級至21B 版本后，施擾站點的無線信號可攜帶特殊標記，分析受擾站點接收到干擾信號的特殊標記即可準確定位施擾站點位置，方便后續制定優化方案。SRS特殊標記精準定位如圖6 所示。

圖6 SRS 特殊標記精準定位

3.3 增加受擾站點抗遠端干擾能力

研究發現，遠端干擾的形成主要是施擾站點無線信號傳播距離超過了GP 符號的保護距離，所以可以通過增加GP 符號來增強受擾站點的抗遠端干擾能力。

以電聯共建共享NR 網絡為例，目前電聯特殊子幀符號配比為1∶2∶2，只能抵御21 km 以內的干擾，導致受到超過21km 外的遠端干擾比較嚴重，已是全國性網絡問題。可以通過將特殊子幀符號配比從10∶2∶2 修改為8∶4∶2，增加兩個GP 符號，抗遠端干擾的距離可增加至4*10.7 km=42.8 km，可以有效解提高電聯受擾區域站點的抗遠端干擾能力。增加受擾站點抗遠端干擾能力原理如圖7 所示。

圖7 增加受擾站點抗遠端干擾能力原理

該方案需在覆蓋連續的區域一次全部修改完成，否則無線側信號會因為特殊時隙配比不同產生更強的干擾。

案例：蘇州聯通SA 組網下TOP 小區高掉線問題

蘇州聯通5G 網絡日常優化發現掉線率高，為8.74%。以TOP 站點SZ_KS_HW_少卿西路為例進行分析。解析發現，小區掉線率高，全是Uelost 原因。

在排查空口無線環境時發現，該站受遠端干擾特征突出，時域上呈左高右低斜坡狀。GAP 最后一個符號功率（毫瓦分貝）與最后一個上行Slot 的符號6 功率（毫瓦分貝）差值超過20dB。綜上，判斷嚴重的遠端干擾導致該小區高掉線率。

關鍵舉措：增加特殊子幀中兩個GP 符號。特殊子幀符號配比從10∶2∶2 修改為8∶4∶2，增加兩個GP 符號，增加抗遠端干擾的距離。參數優化后，效果明顯，KPI 指標變化情況如圖8 所示。

圖8 優化前后KPI 指標對比

4 結束語

在對當前遠端干擾原理研究、成因研究、影響研究的基礎上，結合電聯組網的實際情況提出合理的優化方向，基于遠端干擾影響范圍大、影響距離遠、存在地理分布規律和時間分布規律等特點，通過增加受擾站點抗遠端干擾能力、減少施擾站點數量、遠端干擾規避功能三種方式，有效降低了遠端干擾，提升了KPI 指標和用戶體驗。