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。
