5G組網利器，廣播波束SSB 1+X方案
2020-05-12 10:02:57
來源：中興通訊
無線通信在改變人們生活的同時，通信系統本身的技術也在不斷發展和演進，從2G、3G、4G再到現在的5G，每一次新技術的應用都帶來無線系統空口容量大幅提升。5G空口采用Massive MIMO技術，通過波束賦形最大限度實現頻譜資源空分復用，極大提升頻譜效率和小區容量。但大量靈活的波束增加無線系統的復雜度。如果沒有好的波束管理和規劃，將對整個無線系統產生負面影響。同時，隨著日益復雜的無線環境和城市建設的發展，對5G系統的覆蓋提出挑戰，典型覆蓋場景包括普通場景廣覆蓋、高樓覆蓋、熱點場館覆蓋、高速公路覆蓋等。5G如何更好地實現不同場景下的覆蓋，同時降低系統間干擾，提升用戶體驗？
眾所周知，小區廣播的覆蓋范圍決定該小區的覆蓋范圍，因此，控制好廣播波束覆蓋是實現5G覆蓋的關鍵。為實現5G網絡優質覆蓋，中興通訊提出小區廣播波束SSB 1+X方案。其中“1”為基礎打底，“X”為適應各種場景的個性化拓展；該方案水平覆蓋通過不同小區使用不同SSB（SS /PBCH blocks）波束來錯開鄰區間干擾，垂直維度根據覆蓋需求，用更多的波束實現空間覆蓋，達到5G網絡最優覆蓋（見圖1）。
圖1 中興通訊廣播波束1+X方案
廣播波束SSB 1+X方案實現的目標主要包括提升覆蓋、降低功耗、控制干擾、節省資源四個方面，最終以高性價比得到優質用戶體驗。
提覆蓋
廣播波束SSB 1+X方案以最少的水平SSB波束+按需垂直波束實現三維全空間覆蓋及深度覆蓋擴展，適應復雜環境下各種覆蓋場景。
廣播波束SSB 1+X方案通過SSB功率增強功能提升水平波束增益能力，提升SSB 1波束增益達6dbm，這樣水平寬SSB 1波束與水平SSB 8波束覆蓋相當，同時預留出更多波束的位置用于垂直覆蓋。
省資源
5G系統中SSB對應的波束是通過時間上輪詢發送來區分的，多個SSB波束對應多個SSB時域位置，一個Slot可配置2個SSB，時域由4個OFDM符號組成，一個SSB頻域上占用20個PRB資源。普通場景廣覆蓋下，水平配置SSB 8波束，SSB波束在時域上占用4個Slot，同時，對應的系統消息SIB和Paging消息也需要有8份進行廣播，因此，將占用8份無線資源。
廣播波束SSB 1+X方案水平采用SSB 1波束配置方式即可滿足覆蓋要求，因此，水平配置SSB 1波束，時域只需要占用一個Slot中4個OFDM符號的資源，對應的系統消息SIB和Paging消息也只需要1份，極大節省發送信息所占用的無線資源。
經過數據分析，廣播波束SSB 1+X方案相比水平SSB 8波束可節省無線總資源約6%左右。尤其對于初始接入階段的無線資源，廣播波束SSB 1+X方案相比水平SSB 8波束可節省無線資源34%左右。
降功耗
廣播波束SSB 1+X方案占用更少的無線資源，從而大大降低設備功耗。
按照20ms周期來計算，水平配置SSB 8波束與廣播波束SSB 1+X方案進行對比分析，當配置SSB 8波束時，無線資源的占空比為76.92%；當配置SSB 1波束時，無線資源的占空比為11.30%。占空比越低，系統需要耗費的資源越少。SSB 8波束與SSB 1波束無線資源占空比的差值為65.62%，拿AAU的總功耗進行對比，采用廣播波束SSB 1+X方案相比SSB 8波束方案可節省AAU功耗近10%。
隨著5G網絡建設不斷擴大，全國幾十萬5G站點采用廣播波束SSB 1+X方案將大幅降低運營商5G網絡的長期運維成本。
控干擾
4G網絡系統中鄰區廣播之間干擾一直是網絡性能提升的關鍵問題。目前的5G網絡建設中同樣存在鄰區干擾問題。經過算法不斷論證，中興通訊提出的廣播波束SSB 1+X方案能較好地解決鄰區干擾問題。
由于5G的廣播波束水平采用SSB 1波束的配置，而不同的SSB波束是通過時間輪詢的方式發送的，因此，在相鄰小區之間配置不同的SSB波束，可通過時域輪發的特點，錯開鄰區之間SSB波束的發送時間，這樣可以規避鄰區之間廣播波束帶來的干擾。
鄰區之間除了的廣播消息干擾外，相鄰小區的廣播波束與業務波束之間發生碰撞時也會存在干擾，這部分干擾也會對用戶業務體驗形成負面影響，如何規避這部分干擾？中興通訊根據3GPP標準組織的5G協議中支持速率匹配功能，提出了鄰區間速率配置功能，該功能對于鄰區之間業務信道和SSB波束沖突時，在業務波束部分開啟符號級別的速率匹配功能，規避業務波束和鄰區SSB波束之間的干擾，提升用戶體驗。
2020年5G進入大規模建設階段，5G網絡覆蓋及網絡優化將面臨巨大挑戰。廣播波束SSB 1+X方案將助力運營商5G網絡優化及性能提升，實現5G業務高質量的發展及增長。
