基站硬件本身上行干擾產生原因及查找方法探討

黃政力　答嘉曦

【摘要】文章分析了網絡中上行干擾及其對網絡的影響,從基站硬件的結構方面闡述了硬件可能產生上行干擾的原因;通過采用高精度儀表對基站硬件參數進行測試,就如何發現和定位基站本身上行干擾作了探討,并給出了實例,為網絡基站上行干擾查找工作提供了參考。

【關鍵詞】基站硬件 上行干擾 TRU CDU Aeroflex6113

上行干擾一直以來都是影響網絡通話質量、引起客戶感知下降的重要原因。在引起上行干擾的原因中,除大家所熟悉的外部干擾源,還有一類是極難被發現的由于基站硬件原因引起的上行干擾。本文通過對基站硬件引起的上行干擾的分析及其查找方法的探討,為降低網絡上行干擾提出新思路。

1 上行干擾定義及分類

1.1 上行干擾定義

上行干擾是指干擾信號存在于移動網絡的上行頻段,基站受到外界射頻干擾或由于自身硬件故障而導致的干擾。上行干擾會造成無線信道利用率低、接入性能下降、持續性能差、通話過程中用戶主觀感受差等問題。

在GSM系統中,BTS通過連續不斷地測量上行鏈路方向上的所有空閑時隙進行上行干擾測試,一般把所接收到的電平分為5個等級,稱為干擾電平帶ICMBAND,取值范圍是1～5。

1.2 上行干擾分類

按照產生干擾的來源,上行干擾可分為以下幾類:

◆外部干擾機干擾;

◆直放站、干線放大器干擾;

◆基站硬件本身隱性故障干擾:由基站硬件TRU、CDU、CXU等原因引起的上行干擾,以2、3級的居多,嚴重的可以達到4、5級;

◆頻點引起的上行干擾;

◆其它原因引起的干擾。

其中,外部干擾機的干擾、直放站的干擾都可以通過頻譜儀查找,頻點上行干擾可以通過更換頻點的方法查找,唯獨基站硬件本身產生的上行干擾測試查找比較困難。我們著重就基站硬件本身產生的上行干擾及查找的方法進行探討和分析。

2 基站硬件上行干擾分析

2.1 基站硬件上行干擾判斷

基站硬件本身產生的上行干擾可分為兩類:一類是輕微的硬件干擾,上行干擾級別多為2、3級,一般只是1～2個載波有問題;一類是較嚴重的硬件隱性故障,可能多個載波有問題或控制所有載波的關鍵硬件有故障(如CDU、DXU等),此時上行干擾級別可能多為2～5級之間。實際判斷還應注意以下幾點:

(1)上行干擾級別多為2、3級,所占總干擾比例為15%～30%的問題,可能是由硬件或頻點干擾引起的;在排除是由頻點引起的之后,基本可以判斷是由于基站硬件引起的輕微上行干擾。

(2)3、4級上行干擾較多的,要配合BSC的其它指標綜合判斷。如:SDCCH通話時長比較長(達到7、8甚至10以上),內切現象嚴重(小區內切次數在一個小時內達到上百次,甚至500次以上),切換成功率低(切出成功率正常(95%以上),而切入成功率低于80%)等,都是硬件上行干擾的重要標志。

基站硬件本身產生上行干擾的原因比較復雜,下面從硬件結構的角度來闡述產生上行干擾的原因。

2.2 TRU、DTRU產生干擾分析

TRU和DTRU稱作收/發信機單元,主要是對移動臺無線信號進行處理,負責接收和發射。TRU用于2202設備,DTRU用于2206設備。TRU的原理圖見圖1:

圖1 TRU單元結構原理圖

TRU主要可分為RTX、RRX、TRUD三大塊來分析。

RTX單元主要執行下行鏈路信號的調制和放大,產生上行干擾的可能性有:

◆發信機單元通過功放進行發射,如果功放功能不好,可能會導致一部分信號回流,在發信機內產生自激。

◆RTX在發射的同時也在接收Pf、Pr兩路信號(用于計算VSWR),并跟TX、發信機形成一個回路。如果接收到的Pf、Pr信號太雜或VSWR單元有問題,會導致上行計算錯誤,最終在發信機端形成干擾。

◆發信機端本身性能不好。

RRX單元主要是執行手機無線信號(上行鏈路)的解調,并把解調信號送至TRUD部分進行接收處理。這部分是最不可能產生上行干擾的,唯一的可能就是收信機本身有故障。

TRUD可看作是TRU的控制器,它經由本地總線、CDU總線、定時總線和X總線與其它的RBS單元相連接。TRUD執行例如信道編碼、插入、加密、突發脈沖串格式和Viterbi均衡等上行和下行鏈路的數字信令的處理,產生上行干擾的可能性有:

◆RTX或RRX單元信息錯誤,當最后在TRUD進行匯總處理時,得出來的結果當然也是錯誤的。

◆TRUD功能塊里面的一些小單元(如信號處理單元)本身可能產生故障。

◆TRUD跟多種總線匯接,如其它單元性能不好而產生回流,會導致最終信息處理錯誤,可能會產生自激。

DTRU只是把兩個TRU集成在一個模塊上,功能原理差不多,這里不再贅述。

2.3 CDU產生干擾分析

CDU是TRU和天線系統的接口。它允許幾個TRU連接到同一天線,合成所有發信機的發射信號和分配接收信號到所有收信機,在發射前和接收后所有的信號都必須經過濾波器濾波。CDU還包括一對測量單元,為了計算電壓駐波比(VSWR),它必須能對前向和反向功率進行測量。

目前使用的主流CDU型號有CDU-D、CDU-F、CDU-G,本文主要以常用的CDU-D為例進行探討。圖2為CDU-D原理圖:

圖2 CDU-D原理圖

CDU-D由3部分組成,分別是CU、DU、FUD/FU。FUD的結構圖如圖3:

圖3 FUD的結構圖

FUD/FU是CDU的濾波單元,它產生上行干擾的可能性有:

◆MCU單元有多個回路,它是連接TX/RX跟COMB的主要器件,如果MCU、SD單元性能不好,就有可能導致上行干擾的產生。如雷卡儀表在卓越大廈L0測試中發現信令過程有VSWR告警提示,就是MCU故障的一個例子。

◆CU/FUD與天線組成發射端的回路,當CDU設備內部產生的VSWR過高時,設備回路自激產生故障,可能會導致濾波功能判斷出錯,回路信號流入上行,引起上行干擾。

DU的結構圖如圖4所示:

圖4 DU的結構圖

DU對6路TRU收信信號進行分配,它本身有自環接法(如主架時,A跟A1、B跟B1都是自環),同時它還有幾個回路,如果這些單元(功放、雙工器、RXDA等)有故障都會導致信號回流,引起上行干擾。

CU的結構圖見圖5:

圖5CU的結構圖

CU對2路TRU發射信號進行放大、耦合。如果放大、耦合單元性能不好,都有可能導致信號回流,引起上行干擾。

3 基站硬件上行干擾查找

3.1 查找方式

由基站硬件本身產生的上行干擾,常表現為小區接通率低、上行質差嚴重;而通過經驗積累和理論分析,其具體表現為上行接收誤碼率低、接收靈敏度、接收品質、接收信令信道誤碼率、Access Burst等參數指標低下。

通過對以上指標的測試,可以發現基站硬件是否存在上行干擾并判斷存在上行干擾的硬件。

3.2 查找工具

在基站硬件上行干擾查找中,對基站硬件參數指標的測試,需要精密的儀表和工具。這里使用Alerflexaa6113基站綜合測試儀,該測試儀能夠代替BSC對基站進行控制以及測試所有上下行參數,并根據GSM規范判斷參數是否合格。

3.3 查找方法

(1)判斷硬件故障

雷卡儀表對每一測試項都給出了實測值,將此實測值與根據GSM規范定義的門限值相比進行判斷。圖6所示為接收機誤碼率測試結果:

圖6 接收機誤碼率測試結果

由圖可見,當誤碼率的百分比(Ratio)小于規范值百分比(Limit)時,測試通過(PASS);反之不通過(FAIL)。Samples為抽樣測試的次數,Events為發生誤碼事件的次數。

(2)硬件定位更換原則

◆2202設備

如果一個RBS機柜單個TRU測試出現FAIL(包括發射和接收端測試)時,可定位為TRU故障或TRU連線問題。

如果測試小區的CDU型號為CDU-A、CDU-C、CDU-C+,當2個TRU(包括發射和接收端測試)測試不通過,而這兩個TRU又同屬于一個CDU時,基本可以定位故障硬件為測試TRU所屬的CDU。

如果測試小區的CDU型號為CDU-D型,當同屬一個CU的2個TRU發射端測試不通過時,故障點就定位為CU;如果多個TRU的接收端測試不通過時,則可定位于DU故障或FUD(FU)故障。

如果測試小區所有TRU的測試項都不通過,那么就定位為DXU故障。

◆2206設備

RBS2206設備的載波是DTRU,每個物理載波等同于2個普通TRU,常用的CDU型號有CDU-F、CDU-G型,每個CDU是4路邏輯TRU(2個物理DRU)的功率合成。另外,2206設備新增了CXU,用于分配12路RX信號。所以,對于雷卡測試的故障定位,與2202稍有不同:

對于單個邏輯TRU或同一個DTRU的兩個邏輯TRU測試不通過(包括發射和接收端測試),可簡單地定位為單個DTRU故障或載波連線問題(此類可能性比較小);

對于同屬一個CDU的多個載波的發射項測試不通過,且接收端測試(不超過4個邏輯TRU)不通過的現象,故障可定位于CDU;

如果測試小區超過4路邏輯TRU接收端測試不通過,則故障點可定位在CXU。

總之,對于基站雷卡測試故障的定位,需要對硬件配置方面進行綜合判斷,在實戰中多積累經驗。

3.4 典型案例

(1)鶴洲富源M1小區上行干擾解決

在鶴州富源M1小區的測試中,發現小區的6個DTRU接收誤碼率測試均不通過。鶴洲富源M1為RBS2206設備,由于CXU是分配CDU到DTRU的接收信號設備,如果CXU存在故障,將會導致接收端有問題。所以判斷CXU存在隱性故障,建議更換CXU。更換前后測試情況見圖7:

圖7 更換CXU前后的小區接收誤碼率測試情況

表1為鶴洲富源M1更換CXU前后的指標對比,可見指標改善明顯。

注:指標選取為更換硬件前后連續三天在話務忙時的指標總和,接通率取平均值。

(2)蓮塘三M3小區上行干擾解決

蓮塘三M3小區采用2202機柜,主、擴架,共10個載波,采用CDU-D型。指標觀察發現上行干擾。通過Aeroflex6113基站綜合測試儀的測試,發現第9載波接收電平測試不通過,更換該小區的第9載波后,測試通過,見圖8:

圖8 更換小區第9載波前后的接收電平測試情況

更換設備后BSC指標監控上行干擾消除,2、3級上行干擾成功解決。

4 結束語

通過網絡指標的分析,特別是上行指標的分析,判斷小區是否存在由于基站硬件本身引起的上行干擾;通過基站綜合測試儀的測試,可以準確地定位由基站硬件本身引起的上行干擾;通過更換硬件,可排除基站硬件本身的上行干擾。Aeroflex6113作為基站測試儀器,可以用來排除上行干擾。★

【作者簡介】

黃政力:高級工程師,MBA畢業于暨南大學,現任職于中國移動通信集團廣東有限公司網絡優化中心,主要從事無線網絡維護工作。

答嘉曦:系統分析員,碩士畢業于華中科技大學,現任職于中國移動通信集團廣東有限公司網絡優化中心,主要從事基站設備維護工作。