5G组网利器,广播波束SSB 1+X方案

2020-05-12 10:02:57

来源:中兴通讯

无线通信在改变人们生活的同时,通信系统本身的技术也在不断发展和演进,从2G、3G、4G再到现在的5G,每一次新技术的应用都带来无线系统空口容量大幅提升。5G空口采用Massive MIMO技术,通过波束赋形最大限度实现频谱资源空分复用,极大提升频谱效率和小区容量。但大量灵活的波束增加无线系统的复杂度。如果没有好的波束管理和规划,将对整个无线系统产生负面影响。同时,随着日益复杂的无线环境和城市建设的发展,对5G系统的覆盖提出挑战,典型覆盖场景包括普通场景广覆盖、高楼覆盖、热点场馆覆盖、高速公路覆盖等。5G如何更好地实现不同场景下的覆盖,同时降低系统间干扰,提升用户体验?
 
众所周知,小区广播的覆盖范围决定该小区的覆盖范围,因此,控制好广播波束覆盖是实现5G覆盖的关键。为实现5G网络优质覆盖,中兴通讯提出小区广播波束SSB 1+X方案。其中“1”为基础打底,“X”为适应各种场景的个性化拓展;该方案水平覆盖通过不同小区使用不同SSB(SS /PBCH blocks)波束来错开邻区间干扰,垂直维度根据覆盖需求,用更多的波束实现空间覆盖,达到5G网络最优覆盖(见图1)。

图1  中兴通讯广播波束1+X方案
 
广播波束SSB 1+X方案实现的目标主要包括提升覆盖、降低功耗、控制干扰、节省资源四个方面,最终以高性价比得到优质用户体验。
 
提覆盖
广播波束SSB 1+X方案以最少的水平SSB波束+按需垂直波束实现三维全空间覆盖及深度覆盖扩展,适应复杂环境下各种覆盖场景。
 
广播波束SSB 1+X方案通过SSB功率增强功能提升水平波束增益能力,提升SSB 1波束增益达6dbm,这样水平宽SSB 1波束与水平SSB 8波束覆盖相当,同时预留出更多波束的位置用于垂直覆盖。
 
省资源
5G系统中SSB对应的波束是通过时间上轮询发送来区分的,多个SSB波束对应多个SSB时域位置,一个Slot可配置2个SSB,时域由4个OFDM符号组成,一个SSB频域上占用20个PRB资源。普通场景广覆盖下,水平配置SSB 8波束,SSB波束在时域上占用4个Slot,同时,对应的系统消息SIB和Paging消息也需要有8份进行广播,因此,将占用8份无线资源。
 
广播波束SSB 1+X方案水平采用SSB 1波束配置方式即可满足覆盖要求,因此,水平配置SSB 1波束,时域只需要占用一个Slot中4个OFDM符号的资源,对应的系统消息SIB和Paging消息也只需要1份,极大节省发送信息所占用的无线资源。
 
经过数据分析,广播波束SSB 1+X方案相比水平SSB 8波束可节省无线总资源约6%左右。尤其对于初始接入阶段的无线资源,广播波束SSB 1+X方案相比水平SSB 8波束可节省无线资源34%左右。
 
降功耗
广播波束SSB 1+X方案占用更少的无线资源,从而大大降低设备功耗。
 
按照20ms周期来计算,水平配置SSB 8波束与广播波束SSB 1+X方案进行对比分析,当配置SSB 8波束时,无线资源的占空比为76.92%;当配置SSB 1波束时,无线资源的占空比为11.30%。占空比越低,系统需要耗费的资源越少。SSB 8波束与SSB 1波束无线资源占空比的差值为65.62%,拿AAU的总功耗进行对比,采用广播波束SSB 1+X方案相比SSB 8波束方案可节省AAU功耗近10%。
 
随着5G网络建设不断扩大,全国几十万5G站点采用广播波束SSB 1+X方案将大幅降低运营商5G网络的长期运维成本。
 
控干扰
4G网络系统中邻区广播之间干扰一直是网络性能提升的关键问题。目前的5G网络建设中同样存在邻区干扰问题。经过算法不断论证,中兴通讯提出的广播波束SSB 1+X方案能较好地解决邻区干扰问题。
 
由于5G的广播波束水平采用SSB 1波束的配置,而不同的SSB波束是通过时间轮询的方式发送的,因此,在相邻小区之间配置不同的SSB波束,可通过时域轮发的特点,错开邻区之间SSB波束的发送时间,这样可以规避邻区之间广播波束带来的干扰。
 
邻区之间除了的广播消息干扰外,相邻小区的广播波束与业务波束之间发生碰撞时也会存在干扰,这部分干扰也会对用户业务体验形成负面影响,如何规避这部分干扰?中兴通讯根据3GPP标准组织的5G协议中支持速率匹配功能,提出了邻区间速率配置功能,该功能对于邻区之间业务信道和SSB波束冲突时,在业务波束部分开启符号级别的速率匹配功能,规避业务波束和邻区SSB波束之间的干扰,提升用户体验。
 
    2020年5G进入大规模建设阶段,5G网络覆盖及网络优化将面临巨大挑战。广播波束SSB 1+X方案将助力运营商5G网络优化及性能提升,实现5G业务高质量的发展及增长。

  • 关键词:
  • 5G
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