5G演進(jìn)：網(wǎng)絡(luò)控制直放站

張楠，栗子陽(yáng)，李儒岳，曹偉

（1. 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)多媒體技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518055； 2.中興通訊股份有限公司，廣東 深圳 518057）

0 引言

蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋是運(yùn)營(yíng)商在系統(tǒng)部署和網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化時(shí)關(guān)注的核心指標(biāo)，也是制約連續(xù)廣域高速數(shù)據(jù)服務(wù)的重要因素。尤其是由于頻域資源的短缺，通信系統(tǒng)所能使用的頻段資源逐步向中高頻拓展，如新空口（new ra2io，NR）系統(tǒng)FR1頻段的部署包含3.5 GHz，且大量使用FR2頻段的網(wǎng)絡(luò)工作在28 GHz、39 GHz，甚至可以達(dá)到60 GHz[1]。隨著工作頻段的提升，無(wú)線信道不可避免地會(huì)遭受更高的路徑損耗，極易受到障礙物（如建筑物）的阻擋[2]，并存在散射、繞射以及高穿透損耗等現(xiàn)象[3-5]，因此覆蓋性能面臨與傳統(tǒng)的無(wú)線系統(tǒng)相比更大的挑戰(zhàn)。

為了增強(qiáng)5G的系統(tǒng)性能，業(yè)界針對(duì)覆蓋問題引入了不同層次的增強(qiáng)。

從信號(hào)處理的角度，針對(duì)當(dāng)前通信系統(tǒng)中的覆蓋受限信道，通過(guò)3GPP Release 17（簡(jiǎn)稱Rel-17）NR覆蓋增強(qiáng)課題的研究[6]，確定了通過(guò)增加重復(fù)次數(shù)以及支持在多個(gè)時(shí)隙上的傳輸塊處理等方式提升上行數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的強(qiáng)度。有研究表明[7]，不同的覆蓋增強(qiáng)的方式可以對(duì)上行信號(hào)產(chǎn)生0.7～3 2B的增益。此外，3GPP Rel-17增加了對(duì)跨物理上行共享信通（physical uplink share2 channel，PUSCH）重 復(fù) 的 解 調(diào) 參 考 信 號(hào)（2emo2ulation reference signal，DM-RS）綁定以及對(duì)動(dòng)態(tài)物理上行鏈路控制信道（physical uplink control channel，PUCCH）重復(fù)因子指示信令的支持機(jī)制[8]。

從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的角度，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界也對(duì)多類型傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的密集部署，從而提升系統(tǒng)性能和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性。

· 早在3GPP Rel-10中，中繼（relay）就被納入了3GPP標(biāo)準(zhǔn)[9]。在Rel-10中支持的中繼對(duì)UE是非透明的，這些中繼擁有自己的物理標(biāo)識(shí)（physical ID），并向UE發(fā)送所有下行物理信道，從UE的視角在網(wǎng)絡(luò)中部署的中繼節(jié)點(diǎn)與常規(guī)eNB（evolve2 No2eB） 具有相同功能[10]。

· 在3GPP Rel-16/ Rel-17中引入了集成接入和回傳（integrate2 access an2 backhaul，IAB）[1,11]，運(yùn)營(yíng)商利用其擁有的部分無(wú)線頻段實(shí)現(xiàn)回傳，減少了密集部署下的光纖需求。IAB節(jié)點(diǎn)的功能與普通基站一致，可以通過(guò)對(duì)接入和回程數(shù)據(jù)進(jìn)行全協(xié)議棧處理，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠行卣埂?/p>

· 文獻(xiàn)[12]依照節(jié)點(diǎn)設(shè)備本身的復(fù)雜度以及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)包含的協(xié)議棧等級(jí)定義的不同類型中繼器也在網(wǎng)絡(luò)中有所部屬，且在3GPP Rel-17中的研究主要集中在層2/層3中繼。具體來(lái)看，層2中繼對(duì)接收的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解碼和重新編碼，由于這種附加的信號(hào)處理，層2中繼無(wú)法同時(shí)接收和發(fā)送信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)存在一定的時(shí)延，而且層2中繼無(wú)法利用業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量（quality of service，QoS） 區(qū)分其轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)先級(jí)。層2中繼的優(yōu)勢(shì)在于噪聲和干擾不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)。層3中繼是更高級(jí)別的中繼，它在IP層轉(zhuǎn)發(fā)用戶面流量數(shù)據(jù)包，可以支持QoS調(diào)度、緩存管理、流量控制、增強(qiáng)切換等功能，可以認(rèn)為是自回程的基站。相應(yīng)地，層3中繼的復(fù)雜度和成本也較高。 · 除了上述具備對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)能力的節(jié)點(diǎn)，在5G應(yīng)用下，工業(yè)界也對(duì)傳統(tǒng)的射頻直放站進(jìn)行了研究。由于該類節(jié)點(diǎn)僅具備放大和轉(zhuǎn)發(fā)其所接收到信道的能力，因此其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和成本較低?；谶@些特征，傳統(tǒng)射頻直放站在 2G、3G 和 4G 中均有部署，以改善常規(guī)蜂窩小區(qū)的整體覆蓋。然而，傳統(tǒng)的射頻直放站不但會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)和放大信號(hào)，同樣也會(huì)放大網(wǎng)絡(luò)的干擾和噪聲，針對(duì)該類直放站特征，學(xué)術(shù)界對(duì)其網(wǎng)絡(luò)性能的影響展開了分析[14-18]。

本文研究?jī)?nèi)容是在3GPP Rel-18 中引入的網(wǎng)絡(luò)控制直放站[19]，作為對(duì)傳統(tǒng)射頻直放站的增強(qiáng)，具有從網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收和處理直放站控制信息的能力。該機(jī)制允許網(wǎng)絡(luò)控制直放站以更有效的方式執(zhí)行其放大和轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)操作，包括實(shí)現(xiàn)信號(hào)在空間域的定向增強(qiáng)、直放站的動(dòng)態(tài)使能和簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)集成。

1 網(wǎng)絡(luò)控制直放站總體分析

1.1 直放站的功能和結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的直放站主要通過(guò)射頻模塊完成對(duì)信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)發(fā)操作，射頻直放站結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要組成部分包括收/發(fā)端天線功放（包括低噪放）和濾波器。在時(shí)分雙工（time 2ivision 2uplex，TDD）模式下，直放站上下行鏈路的開關(guān)鍵控可以依照網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。此外，部分直放站也有進(jìn)行收發(fā)信號(hào)移頻的功能[20]，可以進(jìn)一步按實(shí)際傳輸需求進(jìn)行收/發(fā)頻點(diǎn)匹配，提升傳輸距離和降低干擾。

圖1 射頻直放站結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)控制直放站，除了能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)內(nèi)基站和用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的放大轉(zhuǎn)發(fā)外，也存在與網(wǎng)絡(luò)之間的控制信息的交互。網(wǎng)絡(luò)控制直放站結(jié)構(gòu)如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)控制直放站主要由兩個(gè)功能模塊——控制單元和轉(zhuǎn)發(fā)單元組成，并通過(guò)控制鏈路（指網(wǎng)絡(luò)控制直放站與基站進(jìn)行通信的鏈路，該鏈路能夠完成直放站與基站間的信息交互）和轉(zhuǎn)發(fā)鏈路（指網(wǎng)絡(luò)控制直放站對(duì)于基站/終端數(shù)據(jù)通過(guò)射頻接收-放大-轉(zhuǎn)發(fā)操作的鏈路，網(wǎng)絡(luò)控制直放站對(duì)于該鏈路所承載內(nèi)容不進(jìn)行任何處理）完成相關(guān)功能。

· 控制單元：主要作用包括接收與解調(diào)基站下發(fā)的控制信息，并且根據(jù)控制信息調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)單元的配置?？刂茊卧梢园葱枭芍狈耪緦?duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的傳輸信號(hào)。圖2中，控制鏈路1為用于基站下發(fā)控制信息至網(wǎng)絡(luò)控制直放站，而控制鏈路2則可用于傳遞控制單元發(fā)送至基站的上行信息，如隨機(jī)接入信號(hào)和針對(duì)基站下發(fā)信息的反饋信號(hào)等。

· 轉(zhuǎn)發(fā)單元：主要作用為依照相應(yīng)的配置和指示信息完成對(duì)接收數(shù)據(jù)的放大轉(zhuǎn)發(fā)操作。與傳統(tǒng)直放站一樣，該行為包含了兩條不同方向的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。圖2中，轉(zhuǎn)發(fā)鏈路1和轉(zhuǎn)發(fā)鏈路3構(gòu)成了一條完整的基站到UE的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路，而轉(zhuǎn)發(fā)鏈路2和轉(zhuǎn)發(fā)鏈路4構(gòu)成了一條完整的UE到基站的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路。

在這兩個(gè)模塊的共同作用下，基站可以通過(guò)控制鏈路1下發(fā)的控制信息，以不同的控制粒度調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)單元的配置和工作狀態(tài)。例如，控制鏈路1的控制信息為轉(zhuǎn)發(fā)鏈路3所需的波束信息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)控制直放站會(huì)據(jù)此調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)單元的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路3所使用的波束實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的基站到特定用戶的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

圖2 網(wǎng)絡(luò)控制直放站結(jié)構(gòu)

1.2 部署場(chǎng)景和假設(shè)

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)控制的直放站，業(yè)內(nèi)針對(duì)其潛在部署場(chǎng)景進(jìn)行了詳細(xì)研究并確認(rèn)其能夠靈活適用于FR1/FR2頻點(diǎn)下的室內(nèi)外和室外覆蓋室內(nèi)（out2oor to in2oor，O2I）場(chǎng)景。在后續(xù)研究評(píng)估中，考慮場(chǎng)景的典型性，會(huì)優(yōu)先考慮FR2 頻段，以及室外和O2I場(chǎng)景。與此同時(shí)，考慮直放站以輕量化協(xié)議棧為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此重點(diǎn)關(guān)注單跳固定網(wǎng)絡(luò)控制直放站部署方式。

此外，考慮目前5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和商用化日趨成熟，為了兼容網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有終端，因此確定網(wǎng)絡(luò)控制直放站相關(guān)的增強(qiáng)需對(duì)終端透明。在該假設(shè)下，作為對(duì)現(xiàn)有無(wú)線覆蓋的拓展，直放站的部署和使用由運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)，通過(guò)與現(xiàn)有基站的耦合部署能夠提供有效的網(wǎng)絡(luò)性能增強(qiáng)，并能有效規(guī)避由第三方影響（如終端控制直放站模式）導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)擁塞的現(xiàn)象。

2 網(wǎng)絡(luò)控制信息

2.1 網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制信息

網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制信息主要指網(wǎng)絡(luò)通過(guò)圖 2所示控制鏈路向所關(guān)聯(lián)直放站傳輸?shù)挠糜诳刂浦狈耪具\(yùn)行配置的波束信息、定時(shí)信息、TDD上下行配置信息、開關(guān)信息、功控信息。

（1）波束信息

多天線技術(shù)對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的性能提升具有重大的作用，尤其是5G通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)中高頻通信的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地引入了模擬波束成形和波束管理技術(shù)。該技術(shù)能夠使傳統(tǒng)通信鏈路在目標(biāo)方向獲得最大的天線和波束成形增益，并通過(guò)空間濾波特性降低干擾。直放站服務(wù)－干擾示意圖如圖 3所示，傳統(tǒng)射頻直放站在多天線配置僅能基于網(wǎng)絡(luò)勘測(cè)規(guī)劃等方式對(duì)目標(biāo)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)固定方向或者全向覆蓋，提升盲點(diǎn)覆蓋但易對(duì)其他用戶產(chǎn)生干擾。

圖3 直放站服務(wù)—干擾示意圖

在網(wǎng)絡(luò)控制直放站研究中，進(jìn)一步引入波束指示信息，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)圖 2所示各鏈路（如轉(zhuǎn)發(fā)鏈路）最佳波束的指示。通過(guò)初步的仿真驗(yàn)證，該特征的引入能夠進(jìn)一步強(qiáng)化直放站部署對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的改善。

（2）定時(shí)信息

傳統(tǒng)的設(shè)備在通過(guò)無(wú)線方式接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要通過(guò)接收檢測(cè)同步信號(hào)等方式完成系統(tǒng)同步和定時(shí)信息獲取。對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制直放站，除了為保障控制鏈路正常運(yùn)行（如直放站接入、控制信息接收和上行反饋等）外，也需要研究是否需要額外基站指示信息以完成轉(zhuǎn)發(fā)鏈路的正常維護(hù)和運(yùn)行。

（3）TDD上下行配置信息

TDD上下行配置信息主要指示網(wǎng)絡(luò)中所使用的幀結(jié)構(gòu)信息，如上行、下行以及靈活幀的配置。圖1（b）中，在TDD系統(tǒng)中，為了準(zhǔn)確完成基站－終端數(shù)據(jù)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)，直放站系統(tǒng)必須能夠準(zhǔn)確獲知網(wǎng)絡(luò)TDD上下行配置信息。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)（如4G）實(shí)現(xiàn)中，該項(xiàng)配置一般固定不變，在相應(yīng)的直放站使用中，通過(guò)部署時(shí)預(yù)設(shè)置方式對(duì)該配置信息進(jìn)行固化。在5G系統(tǒng)中，引入了對(duì)于該配置信息的指示更新機(jī)制，因此需要研究相應(yīng)的機(jī)制保證直放站的適配使用，但該機(jī)制的必要性主要取決于現(xiàn)網(wǎng)中是否會(huì)使用動(dòng)態(tài)TDD的配置特征。不同時(shí)變等級(jí)的更新方案也會(huì)對(duì)直放站本身的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度產(chǎn)生影響，在方案設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮。

（4）開關(guān)和功控信息

圖3中，傳統(tǒng)射頻直放站在完成網(wǎng)規(guī)部署時(shí)無(wú)法根據(jù)目標(biāo)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的用戶業(yè)務(wù)、信道變化等對(duì)自身狀態(tài)完成調(diào)整，可能引起不必要的干擾。本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制直放站，討論使能/關(guān)閉直放站的轉(zhuǎn)發(fā)功能或功率水平的機(jī)制，以便降低由直放站部署而引入的干擾。

從直放站應(yīng)用角度來(lái)看，開關(guān)和功控信息可以是控制一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制直放站的指示，也可以是對(duì)一個(gè)直放站的某一個(gè)或多個(gè)鏈路的控制。例如，為了避免對(duì)用戶設(shè)備的干擾，又不想影響用戶設(shè)備到基站的信號(hào)強(qiáng)度，僅對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)鏈路3進(jìn)行關(guān)閉或降低功率，保持轉(zhuǎn)發(fā)鏈路2和鏈路4的開啟和功控狀態(tài)。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于網(wǎng)絡(luò)控制直放站采用透明轉(zhuǎn)發(fā)工作模式，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)鏈路傳遞的數(shù)據(jù)（如物理信道）對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制直放站均是不可見的，因此為了完成針對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)信道的功率調(diào)整，現(xiàn)有協(xié)議中針對(duì)物理信道的功控機(jī)制需要增強(qiáng)。

2.2 信令承載

在網(wǎng)絡(luò)控制直放站系統(tǒng)中，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)控制信息的信令承載設(shè)計(jì)主要依照直放站與基站交互功能的定義完成圖2所示的控制鏈路的協(xié)議棧設(shè)計(jì)。在現(xiàn)有5G通信系統(tǒng)中，為了完成基站與用戶間的數(shù)據(jù)傳輸，需要支持用戶面和控制面的完整協(xié)議棧（包括無(wú)線資源控制（ra2io resource control，RRC）、介質(zhì)訪問控制（me2ium access control，MAC）和物理層（physical layer，PHY）協(xié)議）。對(duì)直放站系統(tǒng)而言，考慮其場(chǎng)景應(yīng)用的靈活度（如單跳固定部署）、鏈路信道特征和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量等特征，并參考內(nèi)部控制單元實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，其所需的信令配置設(shè)計(jì)存在進(jìn)一步簡(jiǎn)化的空間。當(dāng)圖2所示的直放站內(nèi)部控制單元僅具有有限通信功能，在信令承載設(shè)計(jì)時(shí)，可以側(cè)重于采用O&M （operation an2 management） 完成特定信息的預(yù)配置（如配置特定資源位置），或者簡(jiǎn)化現(xiàn)有配置信令架構(gòu)（如裁剪冗余配置參數(shù)和功能）等。

3 直放站管理

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，考慮接入網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)所具備的功能，以及其對(duì)無(wú)線電接入網(wǎng)（ra2io access network，RAN）側(cè)調(diào)度和核心網(wǎng)功能的影響，需要采用不同程度的管理（包含識(shí)別和鑒權(quán)）。網(wǎng)絡(luò)控制直放站除了具備傳統(tǒng)直放站的轉(zhuǎn)發(fā)功能外，還引入了與基站交互的功能，進(jìn)而使能網(wǎng)絡(luò)對(duì)直放站的控制。本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制直放站的管理過(guò)程進(jìn)行研究。

3.1 直放站識(shí)別

由于網(wǎng)絡(luò)控制直放站與傳統(tǒng)用戶具有不同的調(diào)度需求，以及直放站引入對(duì)正常終端調(diào)度存在潛在影響，因此在RAN側(cè)（即基站側(cè)）需要完成對(duì)直放站的識(shí)別。除了基于實(shí)現(xiàn)的方式外，考慮直放站可能采用現(xiàn)有初始接入過(guò)程完成網(wǎng)絡(luò)接入，對(duì)直放站的識(shí)別可以在該過(guò)程完成，以降低RAN側(cè)對(duì)直放站的響應(yīng)時(shí)延。例如，隨機(jī)接入機(jī)制流程如圖 4所示，通過(guò)四步隨機(jī)接入和兩步隨機(jī)接入過(guò)程完成RAN側(cè)識(shí)別。

圖4 隨機(jī)接入機(jī)制流程

具體來(lái)看，四步隨機(jī)接入過(guò)程的步驟1通過(guò)特定配置給網(wǎng)絡(luò)控制直放站的隨機(jī)接入時(shí)機(jī)和/或前導(dǎo)碼，由基站識(shí)別接入的設(shè)備是否為網(wǎng)絡(luò)控制直放站。步驟3通過(guò)特定設(shè)計(jì)用于網(wǎng)絡(luò)控制直放站的消息3的內(nèi)容，使基站識(shí)別接入設(shè)備。對(duì)于兩步隨機(jī)接入過(guò)程，可以在步驟1中通過(guò)基站接收特定前導(dǎo)碼和識(shí)別信息，完成RAN側(cè)對(duì)直放站的識(shí)別。

同時(shí)，由于直放站對(duì)基站－用戶雙向數(shù)據(jù)的采用透明化轉(zhuǎn)發(fā)，并且直放站本身對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)收費(fèi)等功能均無(wú)額外影響，因此不需要在核心網(wǎng)側(cè)進(jìn)行識(shí)別。

3.2 直放站鑒權(quán)

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如IAB、中繼等，需要支持靈活的拓?fù)湔{(diào)整（支持多跳和移動(dòng)性）以及對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完成不同層級(jí)的解調(diào)處理，因此需要在核心網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)深度識(shí)別和鑒權(quán)過(guò)程。對(duì)直放站系統(tǒng)，考慮其有限的功能，與傳統(tǒng)直放站類似，并不存在安全問題，所以不需要支持接入網(wǎng)級(jí)別的鑒權(quán)過(guò)程，相應(yīng)的識(shí)別和鑒權(quán)功能均可以在RAN側(cè)實(shí)現(xiàn)。

4 仿真與分析

引入網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制信息后，新型直放站系統(tǒng)有望克服傳統(tǒng)直放站部署引起的局部網(wǎng)絡(luò)干擾惡化現(xiàn)象，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)總體性能。本節(jié)在典型蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署模型下，對(duì)波束信息的作用進(jìn)行分析。

4.1 仿真假設(shè)和布局

仿真布局示例如圖5所示，為了在如圖5（a）所示的典型蜂窩網(wǎng)絡(luò)中驗(yàn)證引入網(wǎng)絡(luò)控制直放站的性能，本文仿真中除了原有基站層，還引入了如圖 5（b）所示的直放站。其中，直放站建模由兩個(gè)背靠背面板組成，分別模擬對(duì)基站側(cè)的單元（虛線表示該單元法線方向）和用于服務(wù)用戶的單元（實(shí)線表示該單元法線方向）。仿真中，直放站在各服務(wù)扇區(qū)中均勻分布，傳統(tǒng)射頻直放站在面向終端側(cè)采用固定方向波束，而網(wǎng)絡(luò)控制直放站，可以基于基站控制靈活改變其所使用的波束，采用與基站相同方式，對(duì)每個(gè)用戶使用基于波束訓(xùn)練后的服務(wù)波束。系統(tǒng)仿真假設(shè)見表 1。

4.2 仿真結(jié)果及分析

基于前文所述仿真配置，本文評(píng)估了直放站部署不同密度的網(wǎng)絡(luò)性能。下行SINR CDF分布如圖 6所示，相比于僅含有宏基站的部署，在引入傳統(tǒng)射頻直放站和網(wǎng)絡(luò)控制直放站后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的信干燥比（signal to interference an2 noise ratio，SINR）性能均有提升（尤其是在低SINR和中SINR區(qū)域），隨著直放站數(shù)目增加，該增益進(jìn)一步擴(kuò)大。該結(jié)果表明，在5G系統(tǒng)尤其高頻應(yīng)用下，直放站系統(tǒng)能夠有效彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞。

圖5 仿真布局示例

圖6 下行SINR CDF分布

表1 系統(tǒng)仿真假設(shè)

進(jìn)一步，對(duì)比基于傳統(tǒng)直放站與網(wǎng)絡(luò)控制直放站的結(jié)果可以看到，隨著引入基站指示的波束信息，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的SINR性能得到明顯提升，其增益值最大可提升1.2倍。與此同時(shí)，可以看到在高SINR區(qū)域，隨著直放站數(shù)目的增強(qiáng)，傳統(tǒng)直放站系統(tǒng)的服務(wù)鏈路由于采用固定波束方向，在對(duì)本小區(qū)用戶進(jìn)行服務(wù)的同時(shí)，容易對(duì)該波束覆蓋范圍內(nèi)位于其他小區(qū)中心的用戶產(chǎn)生干擾，使部分高SINR用戶性能惡化。在網(wǎng)絡(luò)控制直放站下，通過(guò)對(duì)本小區(qū)目標(biāo)終端服務(wù)側(cè)波束的調(diào)整，可以有效抑制波束指向不匹配以及旁瓣泄露等因素造成的干擾惡化，有效地保障網(wǎng)絡(luò)性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了在5G 演進(jìn)中引入的網(wǎng)絡(luò)控制直放站項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容和基本方向，并對(duì)使能網(wǎng)絡(luò)側(cè)指示波束信息的新型直放站性能進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，在5G部署下，直放站系統(tǒng)能夠有效提升現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)性能，并且相較于傳統(tǒng)直放站，新型直放站能有效結(jié)合基站指示信息，針對(duì)性地優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路的傳輸，進(jìn)一步提升接收信號(hào)質(zhì)量并有效降低干擾。此外，基于本文的成果和經(jīng)驗(yàn)，將為后續(xù)演進(jìn)方向的智能超表面（reconfigurable intelligent surface，RIS）的研究和標(biāo)準(zhǔn)化提供基礎(chǔ)，更好地發(fā)揮智能超表面的優(yōu)勢(shì)[21-25]。