5G NR系统室内场景部署的TDD非同步干扰研究

5GNR系统室内场景部署的TDD非同步干扰研究网络部署NetworkDeployment5GNR系统室内场景部署的TDDResearchonTDDAsynchronousInterferenceof5GNRSystemDeployedinIndoorScenario非同步干扰研究NiuYiying1，ZhouYao1，SuJuan2(1.ChinaUnicomResearchInstitute，Beijing100048，China；2.ChinaAcademyofInformationandCom⁃municationsTechnology，Beijing100191，China)摘要：5G室内频率使用许可的发放进一步推动了我国5G系统部署和商用进程，为高效合理地使用该段频率，满足室内场景上行业务占比较高的业务需求，研究了3300~3400MHz频段5GNR系统在室内场景部署时的TDD非同步干扰情况。分析了不同功率参数设置下2个干扰场景的仿真结果。最后给出5GNR系统在室内场景下采用不同TDD配置的共存建议及共存措施。Abstract：关键词：sn文章编号：1007-3043(2023)03-0035-05开放科学(资源服务)标识码(OSID)：5Gsysteminourcountry.Inordertousethisfrequencyefficientlyandmeetthehighdemandforuplinkservicesinindoorsimulationresultsoftwointerferencescenariosunderdifferentpowerparametersettingsareanalyzed.Finally，thecoexis-Keywords：1概述4800~5000MHz频段相关事宜的通知》(工信部无 [2017]276号)，规划3300~3600MHz和4800~5000MHz频段作为5G系统的工作频段，其中3300~3400MHz频段原则上限室内使用。2020年2月，工信部分别向中国电信、中国联通、中国广电颁发无线电频率收稿日期：2023-02-103300~3400MHz频段用于5G室内覆盖，该许可的发放进一步推动了我国5G系统的部署和商用进程。然而考虑到不同室内场景的上行业务比例不同，存在室内场景TDD时隙配比不同从而导致交叉链路干扰的情况，因此本文研究的3300~3600MHz频段5GNR系统室内场景部署的TDD非同步干扰，具有重要的理论价值和现实意义。2系统建模和仿真方法2.1干扰场景与拓扑结构本文的研究重点为室内热点场景，基站放置在openoffice中，UE在基站服务区域内均匀分布。如果邮电设计技术/2023/0335网络部署NetworkDeployment5GNR系统室内场景部署的TDD非同步干扰研究相邻小区TDD时隙配比不同，即在相同的时频资源上使用不同的传输方向，则存在交叉链路干扰，即TDD所示。考虑实际部署环境下UE到UE的干扰影响较BS-BSInterferenceDDBS-BSInterferenceDDDDDDUDDDDDDDUUDDDUUDUE-UEInterference图1交叉链路干扰室内场景BS到BS的干扰主要分为不同室内环境和同一室内环境2种情况，其中室内环境的站址分布站点4种部署方案。2.1.1不同室内环境对于不同室内环境，假设由于业务需求不同2个干扰。室内环境考虑12站点部署方案，干扰拓扑结构如图2(场景1)和图3(场景2)所示。2.1.2同一室内环境对于同一室内环境，假设个别站点上行容量需求较高而采用与周围基站不同的TDD时隙配比，从而产生TDD非同步干扰。室内环境考虑12站点部署方案，由于其站点分布存在对称性，故只需研究编号为1、2、BS50mBSBS50m5m0m5m0m20m20m20m20m20m10m20m5m5050md5m0m5m0m20m20m20m20m20m10m20m5m120m120120m图2不同室内环境基站分布示意图(场景1)50m5050m50m5m0m20m20m20m20m20m110m 20m5m120mBSd5m0m20m20m20m20m20m110m 20m5m120m图3不同室内环境基站分布示意图(场景2)同一室内环境相比不同室内环境，干扰BS到被干BS且间距较近，很难实现TDD非同步干扰共存，故补充研究3站点和2站点部署方2.2信道模型BS到UE的信道模型采用3GPPTS38.901信道模BS到BS的信道模型，不同室内环境采用3GPP距m50距m3330200206080040206080040距离/m图4同一室内环境基站分布示意图(12站点)362023/03/DTPT5GNR系统室内场景部署的TDD非同步干扰研究网络部署NetworkDeployment距m50距m402232000012000200012000距离/m图5同一室内环境基站分布示意图(3站点)距m50距m401d1d2000204060801001200距离/m图6同一室内环境基站分布示意图(2站点)TS38.901InH-Office场景信道模型的NLOS模型(见)，同一室内环境采用InH-Office场景信道模型，其中LOS概率计算如表2所示。表13GPPTS38.901InH-Office场景信道模型PLInH−LOS=32.4+17.3log10(d3D)+20log10(fc)σ=31m≤d150mPL'InH−NLOS=38.3lgd3D+17.30+24.9lgfcσ=8.031m≤d150m表23GPPTS38.901InH-Office场景LOS概率计算ScenarioLOSprobability(distanceisinmeters)Indoor-Openof⁃ficeïì1ïìexp-×0.54,d2D-in≤5m,5m<d2D-in≤49m,49m<d2D-in同时，不同室内环境的BS到BS间存在建筑物遮挡，故需要考虑穿透损耗，本文参考了3GPPTS36.873的穿透损耗模型，其中单层穿墙损耗PLtw考虑20dB，具体如表3所示。2.3功控模型下行链路无需使用功率控制，基站满功率发射，每个RB分配相同的功率。NR系统中的上行传输功率控制模型，采取计算表33GPPTS36.873UMa场景下的穿透损耗模型3D-O-to-IbtwinPL=PL+btwinForhexagonalcelllayout：PL=PL(d+d)PLtw=20PLin=0.5d2D-inσ=72D-out2D-in0m<d<252D-out2D-in0m<d<25m注：PL=basicpath-loss，PL=Lossof3D-UMaoutdoorscenario，PL=Lossthroughwall，PL=Lossinside，disassumeduniformlydistributedbetween0and25m.出控制功率并补偿到发射功率上的方法。终端的发射功率计算如下：PtPmaxminmaxRmin1)式中：Pmax——移动台最大发射功率Rmin——与用户最小发射功率有关的参数−G_Rx，MCL}。其中pathloss是传播损耗加上阴影衰x发射机方向上的接收机天线增益功控参数参考3GPPTR36.942和WP5D38e主席报告(5D/716)，具体如表4所示。表4PO_PUSCH(j)取值(单位：dBm)ParameterSetAlphaP0PUSCH(j)RSSet1-101.0-96.0Set20.8-92.2-87.2CLx−ile可以由PO_PUSCH(j)获取，考虑单用户传输带宽表5功率控制算法参数ParameterSetxileRSSet11106.7-Δ101.7-ΔSet20.8122.3-Δ116.1-Δ注：Δ=21lg(f/2.0)，不同频率调整参数，当f=2GHz时，Δ=0dB2.4评估标准NR系统共存的评估标准如表6所示。2.5仿真参数室内微站采用的仿真假设如表7所示。ACIR根据干扰系统ACLR与被干扰系统ACS指邮电设计技术/2023/0337网络部署NetworkDeployment5GNR系统室内场景部署的TDD非同步干扰研究表6评估标准方法评估准则1NR系统允许上下行吞吐量损失5%为评估的准则2I/N-6dB表7室内微站仿真参数假设仿真假设室内微站场景Indoorhotspot部署基站高度/m3下倾角/o90频率范围/MHz3300~3600带宽/MHz基站发射功率/dBm24基站线损/dB3基站天线配置全向天线基站噪声系数/dB基站天线增益/dBi2.5UE天线配置TXUE天线增益/dBi0UE发射功率/dBm23终端噪声系数/dB9人体损耗/dB4UE数量UE分布100%indoorACIRACLRACS(2)-1。ACS=Interferingsignalmeanpower−NoisefloorlgM(3)m参见3GPPTS38.104的表-1。Noise_floor根据用户带宽计算。被干扰系统为载波间隔为30kHz，对应用户带宽为9.72MHz；M=6把上述取值代入式(3)，可得ACS=42.4dB。将ACLR和ACS(需要将dB转换成实际值)代入式(2)，则NRTDD基站下行干扰NRTDD基站上行的ACIR如表8所示。3仿真分析结果3.1不同室内环境表8NRTDD基站下行干扰NRTDD基站上行的ACIR干扰链路ACIR/dBACLR/dBNRTDD基站下行对NRTDD基站上行40.54542.4本节研究干扰系统和被干扰系统使用同一频段吞吐量损失如表9所示。表9不同室内环境NR基站干扰NR基站吞吐量损失场景不同隔离距离0m25m50m75m100m场景1set1/%12.564.21620.810.49set2/%17.606.983.20710.88set1/%21.077.633.428001set2/%31.5813.526.503.4698a)室内NRTDD基站采用set1功控相对采用set2功控的吞吐量损失更小。b)对于场景1：在set1功控下，保护距离d≥25m下，保护距离d≥50m时，吞吐量损失小于5%，可实现同频共存。c)对于场景2：在set1功控下，保护距离d≥50m同频共存。d)以set1仿真结果为例，在当前隔离距离的基础上需要的额外隔离度如表10所示。表10不同隔离距离下系统间共存所需的额外隔离度场景隔离距离/m额外隔离度/dB场景107.809.6252.63.2同一室内环境本节研究干扰系统和被干扰系统使用相邻频段干扰系统吞吐量损失如表11所示。：a)室内NRTDD基站采用set1功控相对采用set2b)同一室内环境(12站点)中，当单站采用与周围基站不同的TDD帧结构时，邻频共存实现困难，至少382023/03/DTPT5GNR系统室内场景部署的TDD非同步干扰研究网络部署NetworkDeployment表11同一室内环境NR基站干扰NR基站吞吐量损失不同场景吞吐量损失/%额外隔离度/dB点结构场景1号站作为被干扰站set167.4618.06set275.562号站作为被干扰站set173.3119.37set280.7320.513号站作为被干扰站set174.8919.78set282.0720.90点结构场景1号站作为被干扰站set19.31set230.9010.742号站作为被干扰站set132.8311.30set240.8912.78站点结构场景站点间间隔60mset111.224.62set215.266.37站点间间隔100mset14.91-set26.6170站点间间隔114mset1--set24.92-需要18.06dB以上的额外隔离度进行保护。c)同一室内环境(3站点)中，当单站采用与周围基站不同的TDD帧结构时，邻频共存较为困难，需要9.31~10.74dB的额外隔离度保护。d)同一室内环境(2站点)中，单站采用与周围基站不同的TDD帧结构时，邻频共存可以实现。考虑set1功控，当站点间隔100m以上时，3GPP理论ACIR值即可满足系统间的邻频共存。4结论本文研究了3.3GHz频段上5GNR系统室内场景的TDD非同步干扰情况，分析了不同室内环境和同一室内环境两大场景下5种干扰拓扑结构，以及set1和set22种功控参数对系统间共存的影响。研究表明，不同室内环境采用合适的上行功控参数以及一定的隔离保护距离即可满足共存要求。同一室内环境共存较为困难，干扰系统和被干扰系统需使用不同频段，并考虑带外指标限制、减少站点部署等额外保护措施。参考文献： 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