700MHz频段干扰规避优化算法研究.pdf

65 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护700 MHz 频段由于频率低，具备覆盖距离远、绕射能力强和穿透能力强等优势，被称作黄金频段。但其带宽仅有 30 MHz，用户平均吞吐量和峰值速率不及 2.6 GHz，在网络中作为网络覆盖兜底层。调研发现各地 700 MHz 虽已大批量建设入网，但是其能力受到抑制，用户感知差，并未发挥其兜底的功能。其原因主要是国内 700 MHz 中有 8 MHz 频率资源已用于数字电视地面广播(DTMB)，导致上行干扰严重，小区能力被抑制，用户体验不理想，各地市通过驻留策略少用/不占用 700 MHz 小区。为解决 700 MHz 的干扰问题，发挥其兜底功能，提升网络质量，本文深入研究 700 MHz 的干扰特性，制定干扰规避方案，减少干扰的影响，提高频谱利用效率，持续提升 5G 网络质量。1 700 MHz 干扰规避优化算法研究广播电视信号对 700 MHz 上行的 DS37 DS40 产生700 MHz频段干扰规避优化算法研究王玮1，左怡民2，李宇丰1，李刚1，邹海燕1(1 中国移动通信集团广东有限公司，广州 510000；2 中国移动通信集团有限公司，北京 100032)摘 要 为解决广播电视信号对700 MHz小区的干扰问题，除了加速推动广播电视进行移频，可通过主动规避广播电视信号干扰，配合广播电视移频进度和各省市不同的清频策略，提高频谱利用效率，持续提升5G网络质量。本文提出的智能算法，通过计算干扰的频谱特征，生成合理的干扰规避方案，达到主动规避干扰频道和提高频谱利用效率的目的。经验证，该方法能有效提升了干扰分析优化效率，降低了广播电视信号对无线信号质量的干扰，整体性能指标提升明显。关键词 700 MHz；广播电视信号；干扰规避中图分类号 TN929.5 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2023）07-0065-08干扰，导致客户使用感知差。最佳的办法是清频，从根源上解决问题，但涉及跨企业联合开展，处理难度大且周期长，为此引入了干扰 RB 级精细化干扰规避、PUCCH 和PRACH 干扰自动规避、干扰规避切片配置三大干扰规避方案，搭建了 700 MHz 干扰规避优化体系，在广播电视干扰未清频的基础上，实现智能主动地规避干扰，保障了网络质量，提升了用户感知，算法流程如图 1 所示。2 700 MHz 干扰分析2.1 700 MHz 干扰小区提取5G 干扰分析基础数据包括 5G PM 数据（小时粒度）和 NRM 数据（天粒度），数据分别来自北向数据的性能、工参及资源。5G 网络的干扰参量也主要来源于网管的 PM 数据，即小区 RB 上行平均干扰电平，表示在统计周期内各PRB 底噪的平均值。通过对所有 PRB 干扰均值的分析，收稿日期：2023-01-0366 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护可以直观反映 5G 系统整个频段的受干扰情况。2.1.1 700 MHz 小区全频段均值计算700 MHz 频段 5G 干扰小区筛选根据指定时段内的全频段干扰均值PAll与 5G 干扰门限对比判断筛选 5G干扰小区。若小区全频段干扰均值PAll大于 5G 干扰门限即为 5G 干扰小区。计算PAll的前题是得先计算出 5G 小区小时粒度全带宽干扰均值Phour，将每 PRB 的干扰功率转换为功率值，然后取平均值。其中，N是 PRB 的个数，按带宽和子载波间隔设置确定，从 0 开始，且不做PRB 剔除。PAll是指定时间段内干扰均值，是8 22 时共 15 个小时内全频段干扰均值，计算公式如下。2.1.2 700 MHz 频段干扰识别5G 700 MHz 频段干扰识别流程如图 2 所示。(1)进行基因库匹配识别，标注识别出的干扰小区并输出。(2)对未匹配的干扰小区继续进行基于干扰案例库的匹配识别，标注识别出的干扰小区并输出。(3)对仍未匹配的干扰小区进行基于干扰波形识别算法的识别，标注识别出干扰小区。(4)经过上述步骤仍然未被识别标注的干扰小区标注为系统外其它干扰。(5)基因库和案例库匹配识别流程中需要注意复合干扰类型的识别。2.1.2.1 干扰特征分类(1)系统外干扰识别，依次判断数字广播电视干扰、模拟广播电视干扰、干扰器干扰、无线系统非法占用、复合干扰和其它干扰。若满足某类干扰，则进行标记，若是系统内干扰识则不标记。(2)系统内干扰识别是对未归类的干扰小区依次判700MHz干扰小区提取获取干扰规避相关参数干扰图谱计算干扰RB级精细化规避PUCCH和PRACH干扰规避配置干扰规避切片配置判断干扰规避方案是否合理干扰日常监控执行干扰规避方案干扰日常监控干扰规避是否成功干扰分析干扰方案制定干扰方案制定否否是是图1 700 MHz干扰规避优化算法流程图受干扰小区案例库基因库干扰波形识别算法（系统外、系统内）机器图像识别其它类型确定类型结果输出是是是未匹配未匹配未匹配未匹配是图2 700MHz干扰识别流程图67 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护断 PUSCH 信道网内干扰和 PUCCH 信道网内干扰，并进行标记。(3)经过前两个步骤后还未被标记的干扰，标记为系统外其它干扰类型，干扰原因为其它。2.1.2.2 网内干扰识别 PUSCH 信道网内干扰识别主要是对各频段经过系统外干扰识别后仍未被标注的干扰小区进行系统内干扰识别，具体流程如下。(1)数据时长判断。对于经过系统外干扰识别后未被标注的干扰小区。若该小区 24 h 存在干扰均值的时刻小于等于 12 h，则标注为系统外干扰的其它干扰类型。(2)闲时底噪均值判断。对剩余未被标注的干扰小区，判断小区 0 6 时 7 个小时的底噪数据是否存在。若存在，则计算 0 6 时的小时粒度干扰均值求平均，均值大于-107 dBm 的小区标注为系统外干扰的其它干扰类型。闲时均值计算公式如下。(3)时域底噪均值方差判断。对剩余未被标注的干扰小区，判断其 24 h 底噪均值方差是否大于 1，将方差小于等于 1 的干扰小区标注为系统外干扰的其它干扰类型。(4)24 h 底噪与业务量相关性分析。对剩余未被标注的干扰小区，判断小区 24 h 底噪与业务量相关系数是否大于等于 0.7，将相关系数小于 0.7 的干扰小区标注为系统外干扰的其它干扰类型。(5)系统内干扰小区判定。经过上面 4 个步骤分析标注后仍未被标注的干扰小区，判断为系统内干扰小区。2.2 获取干扰规避相关参数周期天粒度筛选出的 700 MHz 干扰小区，先以基站为单位，通过厂家网管的 OMC 批量下发 MML 命令获取参数，将基站级的查询结果解析，解析结果以小区为单位汇总。获取网管 700 MHz 小区的干扰规避相关参数。将 700 MHz 小区干扰分析的计算结果，通过小区 ID 匹配查询到的干扰规避参数，获取目标调整700 MHz 小区的全频段均值和各 RB 的底噪均值，获取的参数及描述见表 1。2.3 上行干扰图谱计算基于获取的 700 MHz 小区各干扰 PRB 底噪的均值数据，将各 PRB 的均值转换为毫瓦后，计算 DS37（PRB0 PRB30）、DS38（PRB41 PRB74）、DS39（PRB85 PRB118）、DS40（PRB129 PRB159）等信道对应的干扰功率均值。若各频道的平均功率均值大于门限-100 dBm，即受到干扰。上行干扰图谱使用 4位二进制 b1、b2、b3、b4 数表示，1 代表干扰严重，0代表干扰一般或无干扰。3 干扰规避方案制定3.1 干扰 RB 级精细化规避干扰 RB 级精细化干扰规避，需根据干扰分布情况，进行 RB 避让和调优。3.1.1 干扰规避起始 RB 计算常规干扰规避的做法是按照广播电视信号的频道划分 4 段进行平均统计。RB 的规避范围按照整段进行，对干扰拖尾场景、段内局部干扰场景容易漏配或误伤。本方案可以精准识别应该规避的实际 RB 范围，增加规避拖尾的 RB，补充段内局部干扰的 RB，而段内无干扰的 RB 不受影响。计算开始规避的 StartRB 和结束规避的 EndRB，需要对 700 MHz 的 160 个 RB 逐一进行底噪判断（从 PRO到 PRB159），门限值设定为-100 dBm。计算规则取最低连续 RB 数 30 个为干扰规避的起止范围，直到中断次数超过 15 或者i等于 159，结束判断过程。以下为算法说明。(1)i从0开始计算，如果RBi的底噪大于-100 dBm，则 RBi作为 StartRBj。如果 RBi的底噪小于-100 dBm，则 RBi-1作为 EndRBj。(2)如 果 此 时 StartRBj-EndRBj 30，则 获 取StartRBj为开始规避 RB，EndRBj为结束规避 RB，记68 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护录中断次数n=1。(3)如果此时 StartRBj-EndRBj 30，继续进行RB 干扰值和门限值的判断（循环第 1 步和第 2 步），此时中断次数加 1。(4)轮询过程中，如果i等于159或者中断次数n15，则停止进行判断。获取所有满足条件的 StartRBj和EndRBj，作为开始规避的 StartRB 和结束规避的EndRB。3.1.2 近点上行调度全带 SINR 门限调整根据计算的上行干扰图谱和小区干扰均值，按照合理参数设置近点上行调度全带 SINR 门限，详细参考规避方案执行，见表 2。3.2 PUCCH 和 PRACH 干扰自动规避传统广播电视 DTMB 信号对 700 MHz 上行信道产生参数名参数中文名描述gNodeBFunctionName基站名对应基站名称Datatime时间当天日期NrDuCellId小区 ID对应小区 IDNrDuCellName小区名对应小区名PrachFreqStartPositionPRACH 频域起始位置网管小区配置的 PRACH 帧偏置值StartRb开始 RB开始规避的 RBEndRb结束 RB结束规避的 RBInterferenceBandIndex带宽标识带宽标识（干扰频段索引）RsvdParam87二切片配置值二切片配置值INTRF_ISOLATE_SW四切片配置值四切片配置值，0 关闭，1 开启RsvdParam53近点上行调度全带 SINR 门限建议上行调度全带 SINR 门限averagevalue检测到的干扰噪声的平均值检测到的干扰噪声的平均值rb0noise第 0 个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值第 0 个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值rb1noise第 1 个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值第 1 个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值rb159noise第 159 个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值第 159 个 PRB 上检测到的干扰噪声的平均值表1 需获取的参数及描述广播电视上行干扰图谱上行每 PRB 的接收干扰噪声平均值(dBm)近点上行调度全带 SINR 门限建议值RsvdParam530010/0100/1000/00010011/1100/1001/0101/1010/0110大于等于-750-80，-75)35(-85，-80)30小于等于-85200111/1110/1101/1011大于等于-750-80，-75)30(-85，-80)25小于等于-8520表2 上行调度全带SINR门限（dB）69 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护干扰，使上行 PUCCH 和 PRACH信道受到影响。主动规避广播电视信号干扰，可开启 PUCCH 干扰避让设置，并根据计算的上行干扰图谱调整 PRACH 偏置配置，主动规避广播电视信号的干扰。3.2.1 PUCCH 干扰规避700 MHz 小区默认的配置上行初始 BWP 位于 30 MHz 带宽的前20 MHz。为了避开广播电视信号对上行 PUCCH 信道的干扰，可对所 有 30 MHz 带 宽 的 700 MHz 小区进行如下设置。(1)开启 PUCCH 干扰避让，开启后根据配置的上行干扰 RB 范围，调整初始 BWP 位置及 Dedicated PUCCH 位置，躲开干扰 RB 段。(2)当非干扰段 RB 较少时，同时开启PUCCH干扰避让优化开关，使得 Dedicated PUCCH 躲开干扰RB 段。3.2.2 PRACH 干扰规避针对 700 MHz 小区 30 MHz 带宽小区，根据计算的干扰图谱调整 PRACH 信道频域起始位置配置，详细参考见表 3。3.3 干扰规避切片配置700 MHz 频段存在未移频的广播电视信号干扰时，若广播电视信号强度太大，会导致上行接收机饱和，使得上行底噪整体抬升，影响上行性能。实施广播电视信号上行干扰隔离方案进行切片配置，将上行带宽频域上独立解调，避免部分 RB 受到的强干扰阻塞整个带宽，减少广播电视阻塞干扰影响其它有用频谱，提升无干扰带宽的频谱利用率。根据计算的上行干扰图谱，得出需要切片配置。网管中小区主要开启两切片配置。两切片配置值和四切片配置值，详细配置见表 4。4 干扰规避方案执行将算法生成的干扰规避方案与查询的干扰规避参数进行比对，判断现行的干扰规避参数设置是否合理，并执行新生成的干扰规避设置方案。4.1 规避起始 RB 调整以执行算法获得的干扰规避开始 RB、干扰规避结束 RB 为标准，对比现小区查询获取的干扰规避开始RB、干扰规避结束 RB 设置值。若起始规避 RB 设置值不合理，执行新的调整方案进行修改。4.2 根据干扰图谱对相关参数调整根据计算的 700 MHz 小区上行干扰图谱，对比网管小区查询获取的干扰规避参数，进行调整修改，达到广播电视上行干扰图谱开启 PUCCH 避让后BWP0 位置PRACH 频域起始位置（PrachFreqStartPosition）0001前 20 MHz65 5350010后 20 MHz65 5350011前 20 MHz65 5350100前 20 MHz65 5350101前 20 MHz65 5350110前 20 MHz65 5350111前 20 MHz65 5351000后 20 MHz65 5351001前 20 MHz401010后 20 MHz65 5351011后 20 MHz65 5351100后 20 MHz301101前 20 MHz841110后 20 MHz741111-65 535表3 PRACH频域起始位置配置70 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护广播电视上行干扰图谱两切片配置两切片配置值（RsvdParam87）四切片配置四切片配置值（INTRF_ISOLATE_SW）000120 MHz+10 MHz17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开001015 MHz+15 MHz37 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开001115 MHz+15 MHz3默认开010015 MHz+15 MHz37 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开0101默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开0110默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开0111默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开100010 MHz+20 MHz27 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开1001默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开1010默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开1011默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开110015 MHz+15 MHz3默认开1101默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开1110默认17 MHz+8 MHz+8 MHz+7 MHz开1111默认1默认开表4 干扰规避切片配置主动规避干扰的目的，参数调整的汇总见表 5。4.3 保持默认开启参数设置以下参数 700 MHz 小区的默认设置可满足干扰规避的条件，不做调整。(1)带宽标识 InterferenceBandIndex 配成 0 或 1。(2)PUCCH干扰避让开关PUCCH_INTRF_AVOID_SW配置为 1。(3)PUCCH 干扰避让优化开关 RsvdParam99 配置为 1。5 应用成果5.1 干扰 RB 级精细化规避选择 4 个 700 MHz 小区进行干扰 RB 级精细化规避调整。开启干扰规避并将 RB 级优化调整后，整体接通率提升 2.10%，掉线率改善 0.99%，切换成功率改善0.79%，上行用户速率提升 1.17 Mbit/s，上行 MAC误块率改善 5.5%，干扰电平改善 0.78%。5.2 PRACH 干扰自动规避选 择 4 个 700 MHz 小 区 进 行 PRACH 干 扰 自 动规避调整。PRACH 干扰规避优化调整后，整体用户数提升 8.53%，流量提升 6.81%，上行用户速率提升1.15 Mbit/s，干扰电平降低 0.06 个百分点。5.3 干扰规避切片配置5.3.1 二切片调整选择两个 700 MHz 站点进行干扰规避二切片调整。开启干扰隔离二切片后，DS37 和 DS38 两段受到DS39 段的影响消失，干扰下降超过 20 dB。而 DS40 段受到 DS39 段的干扰有所加强，调整前后干扰波形变化对比如图 3 所示。整体性能指标提升明显，整体接通率提升 2.70%，掉线率改善 0.69%，上行用户速率提升1.44 Mbit/s，上行 MAC 误块率改善 2.99%。5.3.2 四切片调整选择两个 700 MHz 站点进行干扰规避四切片调整。71 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护开启干扰隔离四切片后，原来 DS37、DS38 和 DS40 受到 DS39 段的影响消失，干扰下降超过 15 dB，整体性能指标提升明显，整体接通率提升 2.29%，掉线率改善0.38%，上行用户速率提升 0.86 Mbit/s，上行 MAC误块率改善 1.5%。调整前后干扰波形变化对比如图 4广播电视上行干扰图谱(b1、b2、b3、b4)PRACH 偏置PrachFreqStartPosition两切片配置值RsvdParam87四切片配置值INTRF_ISOLATE_SW近点上行调度全带 SINR 门限建议RsvdParam53（dB）全频段平均值(dBm)-75全频段平均值(dBm)-80，-75)全频段平均值(dBm)(-85，-80)全频段平均值(dBm)-850001655351开03530200010655353开0011655353开0100655353开0101655351开0110655351开1000655352开1001401开1010655351开1100303开1011655351开03025200111655351开1101841开1110741开1111655351开-表5 参数调整汇总所示。6 结束语本文研究的 700 MHz 干扰主动规避算法，通过对图3 二切片调整前后干扰波形变化72 2023年7月 第 7 期（第36卷 总第312期）月刊电信工程技术与标准化运 营 与 维 护Research on optimization algorithm for interference avoidance in 700 MHz frequency bandWANG Wei1,ZUO Yi-min2,LI Yu-feng1,LI Gang1,ZOU Hai-yan1(1 China Mobile Group Guangdong Co.,Ltd.,Guangzhou 510000,China;2 China Mobile Group Co.,Ltd.,Beijing 100032,China)Abstract In order to solve the interference problem of broadcast and television signals in 700 MHz cells,in addition to accelerating the frequency shift of broadcast and television,we could actively avoid interference of broadcast and television,cooperating with the progress of broadcast and television frequency shift and different frequency clearing strategies of various provinces and cities,improve spectrum utilization efficiency,and continuously improve 5G network quality.The intelligent algorithm proposed in this article calculates the spectral characteristics of interference,generates reasonable interference avoidance schemes,and achieves the goal of actively avoiding interference channels and improving spectrum utilization efficiency.After verifi cation,this method can eff ectively improve the effi ciency of interference analysis optimization,reduce the interference of radio and television signals on wireless signal quality,and signifi cantly improve overall performance indicators.Keywords 700 MHz;broadcast and television signals;interference avoidance参考文献1 宋心刚，张冬晨，李行政，等.2.6 GHz频段5G上行干扰分析与识别研究J.电信工程技术与标准化，2021(4).2 范培全，魏爱玲，张冬晨，等700 MHz频段5G网络性能分析与建设方案建议J电信科学，2022(5).3 张叶江700 MHz频段在5G网络优化中的应用研究J电信科学，2022(4).图4 四切片调整前后干扰波形变化700 MHz 干扰的特性分析，对上行调度采用了三大主动干扰规避调整措施，有效地解决了现阶段干扰规避计算数据量大、判断复杂、规避范围不够精细和分析效率低等问题，同时在广播电视干扰存在的情况，规避了干扰，提升了上行信号质量，提高了频谱利用率，上行感知速率得到改善，用户体验得到了保障。