5G C波段SA组网后站点密度增加，如何避免小区间同频干扰？

gaosmile

背景大事记

2019年9月，全球移动通信系统协会（GSMA）正式宣布，成立《5G SA部署指南》工作委员会（task force）。鉴于中国电信在SA技术、组网等方面的突出工作成就，GSMA确定该工作委员会由中国电信牵头，并且由中国电信5G创新中心王敏担任主席，NTT DOCOMO、Hutchison等多家5G运营商以及华为、中兴、大唐、爱立信等5G主设备和终端厂商正在积极申请加入。
问：5G C波段SA组网后站点密度增加，如何避免小区间同频干扰呢？答：从3G时代开始，无线空口就已经实现采用同一个频点组一张网的愿景，这样大量节省运营商建设无线网络时，所付出的无线频谱的投资。到4G和5G时代，同样支持同频组网，甚至在5G RAN2.1之前无线基站都只支持同频测量，都不支持起GAP进行异频测量。这也说明建设一张连续覆盖的5G网络，工信部最初给各运营商每家分配的100Mhz频谱资源完全够用于建设一张独立的5G网络。但鉴于5G用户越来越多，同时因采用3.5Ghz的C波段造成站点密度越来越高，5G小区间同频干扰也越来越大。最初建设4G无线网络时，一开始说覆盖不够要抬天线下倾角要加站，随着用户越来越多又说加了站同频干扰太大，要压天线下倾角要控制覆盖（参考《192天线阵子的32TR AAU与64TR AAU性能上有哪些差异？》）。所以为避免小区间的同频干扰，有两种方案：第一，实现异频；第二，实现空间隔离。对于第一种方案，因为没有更多频点资源，不能直接增加，便产生了小区边缘异频解决方案ICIC，对于小区边缘容量有所牺牲，如下图：
图一：小区间干扰协调方案
对于第二种方案，完全空间隔离在3G/4G时代的天线技术也提出一个智能天线的说法，最早时应用部署在中国移动的TD-SCDMA网络，对于业务信道采用波束赋形，实现业务的空间波束隔离，如下图： 图二：3G/4G空间波束赋形的智能天线技术
对于5G SA小区，以上第一种小区间干扰协调方案不适用于AAU场景，而对于第二种波束空分隔离场景，不同于3G/4G只针对PDSCH信道进行波束赋形，5G AAU对所有信道都采用波束赋形。其小区同步广播信道SSB采用时分扫描机制，相邻小区间波束起始顺序与PCI有关系，如果不考虑关联PCI，都将波束起始方向从默认起始方向进行时，这会出现以下小区正中交汇处的同频干扰，重叠覆盖度为3，如下图所示： 图三：5G相邻小区SSB波束干扰场景一
采用不同起始位置进行扫描轮询也有讲究，如下两种场景，第一种场景有两处存在波束同频干扰，重叠覆盖度为2，而第二种场景则减少到只有一处位置存在波束同频干扰，重叠覆盖度为2，如下图所示： 图四：5G相邻小区SSB波束干扰场景二

图五：5G相邻小区SSB波束干扰场景三
综上所述，采用最后一种起始位置的分时扫描策略，小区间SSB同频干扰概率是最小的，5G RAN2.1以后都采用该方式进行分时扫描赋形。如果干扰太大，会造成物理层的无线链路失步而导致掉话，所以在NR的物理层也有相应的RLM物理链路检测机制，来及时检测物理层的链路问题，如果触发了物理层链路失步（RLF），可以通过相应的恢复机制保证上层协议链路的连通性，及时恢复业务。因5G干扰级别从小区级细化到波束级，在空口物理层引入了针对单个波束的波束失步检测（BFD）及恢复（BFR）的机制和流程。检测机制类似小区级RLF，UE进行波束检测也是通过RRC消息中的信元“RadioLinkMonitoringConfig”下发，如下图所示：
图六：RLM消息信元
3GPP标准中只定义了下行链路检测的流程，上行链路主要通过上行定时流程进行维护。根据规范的定义，无论是NSA组网还是SA组网，只要终端激活了相应的BWP，终端就需要进行链路检测。一般场景下，我们可以认为只要终端处于RRC连接态（SA场景）或者SCG连接（NSA场景），终端就需要进行物理层检测。终端可以使用SSB或者CSI-RS两种参考信号进行检测，测量规范中也没有明确定义，UE会周期性的进行测量（周期不超过10ms），可以是RSRP，SINR或者是BLER。对检测后的结果进行评估，来触发是否失步。3GPP中定义两个门限，RlmInSync和RlmoutSync，简写为Qin和Qout，分别对应可靠的链路状态和非可靠的链路状态。BLF检测基于RS的SINR进行检测，而RLF检测基于RS的电平进行检测。但这两个门限的定义是基于特定DCI配置下，UE检测PDCCH的BLER进行定义的。Qin和Qout可以通过RRC信令进行下发，如果不下发，则使用协议默认值：Qin=2%，Qout=10%。终端L1根据每个周期的测量结果和这两个门限对比，根据对比结果，终端L1会向L3下发相应的指示：        a.如果测量结果大于Qout，则L1向L3上报out-of-sync指示        b.如果测量结果小于Qin，则L1向L3上报in-sync指示在RRC消息中，gNodeB会给终端下发N310常量参数，该参数表示终端连续接收失步指示的次数。如果终端的L3连续收到N310个失步指示，则终端侧认为下行链路失步（RLF）。BLF波束检测时，如果UE配置了多个波束的检测集合，需要集合内所有的波束都满足该条件才会判决为波束失败。在连续N310个失步指示之前，如果终端L3收到过一次同步指示，那么N310将会被重置，重新进行计数。当UE检测到RLF时，终端侧会立即启动定时器T310，该定时器会用于控制链路恢复流程。

图七：失步检测与定时器
当UE检测到链路失步后，并不会立即导致掉话，UE侧会采集相应的措施恢复物理层链路。RLF链路恢复有如下两种机制：物理层直接恢复和RRC重建流程恢复（仅SA组网）。而BLF波束恢复不同，只能通过物理层随机接入流程进行恢复，没有RRC重建的流程，UE可以通过非竞争的随机接入（CFRA）或者基于竞争的随机接入（CBRA）进行波束恢复（参考《5G UE初始接入时经历哪些波束扫描的过程？》）。如果在T310超时之前无法收到连续N311个同步指示，对于NSA组网来说，没有其它的恢复机制，UE会立即向eNdoeB上报“SCG failure info”消息，触发5G的掉话。但如果是SA组网，即使T310超时，UE还是可以通过RRC重建流程进行链路恢复，如果重建成功，那么不会导致掉话。在此过程中，会使用到T311，T301等定时器进行控制，定时器的作用和意义和LTE网络基本一致。整体过程如下图所示： 图八：SA组网RRC空口重建

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