李鐵鋼

（廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510627）

0 引言

干擾問題是無線網(wǎng)絡通信中無法避免的難題之一，當前5G 頻譜資源有限，移動運營商在2.6GHz 頻段、子載波30kHz、100MHz 帶寬配置下，僅有273 個RB 用于5G 網(wǎng)絡，無更多頻譜資源可用，隨著5G 站點建設及用戶的增多，網(wǎng)內(nèi)同頻干擾情況也逐漸明顯，網(wǎng)外干擾情況更加復雜。

1 5G 干擾類型

5G 網(wǎng)絡的干擾類型主要分為內(nèi)部干擾和外部干擾。

內(nèi)部干擾主要是來自于5G 終端的干擾，當前網(wǎng)絡情況下有些區(qū)域的D1、D2 仍然是4G 網(wǎng)絡的主力容量頻點，受限于網(wǎng)絡容量，未到達退頻條件，這樣就會存在5G 網(wǎng)絡100M 帶寬和4G 的D1、D2 同時存在的場景，在這種情況下同時進行相應的上傳業(yè)務時，5G 基站會接收到4G 終端的上傳信號，對5G 的信號產(chǎn)生內(nèi)部干擾，會導致基站的解調(diào)能力下降，嚴重影響用戶感知體驗[1]。

外部的干擾主要是來其自他無線通信系統(tǒng)的信號干擾，根據(jù)干擾特征區(qū)分，外部的干擾分為雜散干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾和帶內(nèi)干擾。解決外部干擾問題往往需要配合基站端的各種抗干擾技術和檢測技術，結(jié)合各種干擾抑制、干擾協(xié)調(diào)與干擾消除的策略，以降低干擾造成的影響。

2 頻選調(diào)度算法

上行干擾一般具有頻率選擇性與隨機性，干擾可能在某些資源塊RB 上出現(xiàn)干擾強度大或者概率較大，或者在某些RB 上出現(xiàn)干擾強度小或者概率較小，尤其在5G 大帶寬的網(wǎng)絡中，干擾出現(xiàn)情況更為常見，因此我們要求5G 網(wǎng)絡在干擾環(huán)境中能有選擇性使用未被干擾的RB 進行通信，從而降低干擾的影響，提高抗干擾的能力[2]。

眾所周知，5G 上行調(diào)度是用來給用戶體驗（user experience, UE）分配PUSCH 資源的，上行調(diào)度由UE觸發(fā)與維持，上行調(diào)度總共包括兩個調(diào)度器，基站側(cè)有一個調(diào)度器，主要負責調(diào)度每個UE 的邏輯信道，UE 側(cè)有一個調(diào)度器負責調(diào)度邏輯信道組內(nèi)的邏輯信道。由于上行調(diào)度的調(diào)制與編碼策略（modulationand coding scheme, MCS）選擇和RB 計算協(xié)議中沒有明確的定義，因此各廠家實現(xiàn)的算法會有差異[3]。

上行頻選調(diào)度算法具體是指基站調(diào)度器根據(jù)UE上報的上行頻帶信道質(zhì)量，為每個UE 選擇最合適的頻帶資源。基站側(cè)調(diào)度器依據(jù)UE 所需要的RB 個數(shù)，為每個UE 設定一個滑動的窗口，當上行頻選調(diào)度開關打開時，從低頻段到高頻段依次滑動窗口，基站側(cè)基于用戶在窗口內(nèi)的上行頻譜效率和信道質(zhì)量SINR 來估算滑動窗口預期增益，選擇窗口內(nèi)預期增益最大的資源組合，避免高干擾區(qū)間，作為分配給用戶的資源，從而降低干擾的影響。

3 頻選調(diào)度算法的不足

深入研究發(fā)現(xiàn)通過上行頻選調(diào)度算法可以規(guī)避高干擾的PRB 區(qū)間，選擇干擾情況較小的頻域位置分配RB，提升小包用戶的調(diào)度的MCS，一定程度緩解了干擾情況，但它存在一些不足，頻選調(diào)度算法并未分配到SINR 最佳的RB 區(qū)段，尚有一定的優(yōu)化空間，具體過程如下。

通過分析感知質(zhì)差站點連續(xù)四天的時延變化，發(fā)現(xiàn)TCP 建鏈無線側(cè)時延與問題小區(qū)用戶數(shù)呈正相關，在忙時出現(xiàn)TCP 建鏈無線側(cè)高時延情況，核查小區(qū)同一時間階段用戶面相關的關鍵業(yè)績指標（key performance indication, KPI），該小區(qū)表現(xiàn)較差的主要為上行相關的指標，UE 進行數(shù)據(jù)業(yè)務時，需進行TCP 建鏈，TCP 建鏈流程如圖1 所示。TCP 無線側(cè)時延=TCP 建鏈確認時延+TCP 建鏈成功到首事務請求時延[4]。

圖1 TCP 建鏈流程

核查干擾情況，發(fā)現(xiàn)問題小區(qū)的干擾為三段式內(nèi)部干擾，與該小區(qū)上行PUSCH 資源分配方案為上行三段式資源協(xié)同機制相關；PUSCH 連續(xù)調(diào)度過程中會進一步按照上行SINR 頻選選擇子帶實時視頻服務器（simple realtime server, SRS）SINR 大于SRSSINR 平均值的子帶RB 起始位置，作為上行RB 資源分配起始位置，采集該小區(qū)RBslot 級上行干擾，發(fā)現(xiàn)該小區(qū)默認上行RB 起始位置存在模三干擾，如圖2、圖3 所示。

圖2 RB slot 級上行干擾類型（一）

圖3 RB slot 級上行干擾類型（二）

進一步分析發(fā)現(xiàn)，該小區(qū)已部署了針對小包業(yè)務的基于SINR 頻選功能，但通過采集問題小區(qū)的上行調(diào)度日志，定位大時延用戶的調(diào)度案例時，進一步分析日志發(fā)現(xiàn)，該問題用戶實際分配的PRB 位置并未達到SINR 的最優(yōu)位置。目前PUSCH 上行基于SINR 的頻選流程，將273 個RB 以每4RB 為一個子帶，共68 子帶進行SINR 測量跟蹤；當子帶的SRSSINR 小于各子帶的SRSSINR 的平均值時，該子帶不可用，當UE 觸發(fā)頻選條件后，將選擇可用子帶進行上行資源分配。

通過上述問題分析，當前的SINR 頻選流程只規(guī)避了高干擾的PRB 區(qū)間，但是并未分配到SINR 最佳的PRB 區(qū)段。針對頻選調(diào)度算法不足，我們對上行頻選流程進一步優(yōu)化，通過采用PUSCH 調(diào)度滑窗機制，在上行可用PRB 區(qū)段內(nèi)進行二次PRB 資源篩選，利用滑窗機制選出上行PUSCH 可用PRB 區(qū)間內(nèi)的最佳上行PRB 資源段，作為UE 實際上行PRB 分配的區(qū)間，提升信道質(zhì)量和抗干擾能力，從而縮短建鏈時延，提升小包業(yè)務性能[5]。

4 基于滑窗尋優(yōu)算法

針對上述缺陷問題，我們對上行頻選流程進一步優(yōu)化提出基于PUSCH 滑窗尋優(yōu)算法，在上行可用PRB區(qū)段內(nèi)進行二次PRB 資源篩選，利用滑窗尋優(yōu)機制選出上行PUSCH 可用PRB 區(qū)間內(nèi)的最佳上行PRB 資源段。實現(xiàn)優(yōu)中選優(yōu)，作為UE 實際上行PRB 分配的區(qū)間，如圖4 所示。

圖4 滑窗尋優(yōu)算法

優(yōu)化新的PUSCH 滑窗尋優(yōu)抗干擾方案后，將PRB大于SRSSINR 平均值的子帶作為PRB 分配可用子帶，在該區(qū)域進一步按照PUSCH 滑窗進行局部尋優(yōu)，最終找到的可用PRB 區(qū)間如圖5 所示，可以看到對于一個小包業(yè)務，可用PRB 資源段有三處，但是實際SINR 更高的明顯是3 號窗的位置最佳，引入PUSCH 滑窗尋優(yōu)算法流程后，最終用戶實際可以分配到2 號或3 號窗位置，SINR 相對更高，上行PUSCH 信道條件更好，時延能夠更短[6]。

上行PUSCH 滑窗尋優(yōu)算法需配合基于SINR 頻選功能使用，建議對已開啟基于SINR 頻選功能的站點進行部署。打開SINR 頻選功能雖然會對站點信令負荷造成一定影響，但在干擾影響的區(qū)域所帶來的增益遠遠大于造成的影響。

5 效果驗證

微信TCP 建鏈無線側(cè)時延質(zhì)差小區(qū)時延由414ms下降為145ms，下降幅度明顯，并且上行混合自動重傳請求（hybrid automatic repeat-re quest, HARQ）重傳比例、多址接入信道（multiple access channel, MAC）層上行殘留誤塊率等指標在小區(qū)忙時也有所下降。

進行網(wǎng)格驗證，優(yōu)化上行PUSCH 滑窗尋優(yōu)流程后，基礎KPI 指標、MAC 層上行殘留誤塊率、上行HARQ 重傳比率、上行正交相移鍵控（quadrature phase shift keying, QPSK）編碼比例、上行誤塊率（block error rate, BLER）、含尾包的上行速率均有一定改善，如表1所示。

表1 基于滑窗尋優(yōu)網(wǎng)格優(yōu)化效果

對比開啟滑窗頻選前后兩天，TCP 建鏈無線側(cè)時延指標均總體減少13.12ms，TCP 建鏈無線側(cè)時延指標整體有所下降，并且在晚忙時改善最為明顯。

根據(jù)網(wǎng)格的部署效果來看，該方案對現(xiàn)網(wǎng)指標增益均為正增益，推廣值全網(wǎng)實施，全網(wǎng)部署后指標變化與網(wǎng)格驗證趨勢相符，如表2 所示。

表2 基于滑窗尋優(yōu)全網(wǎng)優(yōu)化效果

6 應用總結(jié)

通過上行頻選功能以及相關參數(shù)的部署，使終端用戶在不同網(wǎng)絡覆蓋的干擾情況下進行大小包業(yè)務時進入頻選，對覆蓋質(zhì)差下的小包業(yè)務用戶帶來了一定的增益，但是SINR 頻選流程只規(guī)避了高干擾的PRB區(qū)間，但是并未分配到SINR 最佳的PRB 區(qū)段，所以用戶感知表現(xiàn)不穩(wěn)定。

因此對該算法進行改進，在頻選功能基礎上引入基于滑窗機制算法，在PUSCH 上行的可用PRB 區(qū)段內(nèi)進行二次PRB 資源篩選，利用滑窗機制算法，選出上行PUSCH 可用PRB 區(qū)間內(nèi)的最佳上行PRB 資源段，作為UE 實際上行PRB 分配的區(qū)間，提升信道質(zhì)量和抗干擾能力，從而縮短TCP 建鏈無線側(cè)時延，達到提升小包業(yè)務性能的效果，提升用戶感知，算法改進后效果明顯。