TD—LTE系統(tǒng)干擾分析

摘 要：文章主要對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)干擾類型進(jìn)行分析，并提出一些解決TD-LTE干擾的方法，并對(duì)TD-LTE干擾排查存在的難點(diǎn)解決方案進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：TD-LTE；雜散干擾；阻塞干擾；D頻段干擾；GPS失步干擾

1 干擾背景及影響簡(jiǎn)介

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入4G時(shí)代，其中TD-LTE技術(shù)作為4G技術(shù)的先導(dǎo)者在我國(guó)得到優(yōu)先部署。LTE網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，干擾對(duì)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量會(huì)產(chǎn)生極大影響，而我國(guó)部署時(shí)采用同頻組網(wǎng)策略，這對(duì)干擾控制技術(shù)要求更高。

2 系統(tǒng)內(nèi)干擾

TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾主要是有鄰區(qū)同頻干擾和基站間不同步導(dǎo)致的干擾等。鄰區(qū)同頻干擾主要是指PCI模三干擾。

2.1 PCI模三干擾原理簡(jiǎn)介

物理小區(qū)標(biāo)識(shí)PCI（Physical Cell ID）：PCI即物理小區(qū)ID，是LTE系統(tǒng)中終端區(qū)分不同小區(qū)的無線信號(hào)標(biāo)識(shí)。PCI和RS的位置存在一定的映射關(guān)系，相同PCI的小區(qū)，其RS位置相同，在同頻情況下會(huì)產(chǎn)生干擾。PCI=SSS碼序列ID×3+PSS碼序列ID，PSS碼序列有3個(gè)，SSS碼序列有168個(gè)，因此PCI取值范圍為[0，503]共504個(gè)值PCI值是映射到PSS、SSS的唯一組合，其中PSS序列ID決定RS的分布位置。在同頻組網(wǎng)、2X2MIMO的配置下，eNodeB間時(shí)間同步，PCI模3相等，意味著PSS碼序列相同，因此RS的分布位置和發(fā)射時(shí)間完全一致。LTE對(duì)下行信道的估計(jì)都是通過測(cè)量參考信號(hào)的強(qiáng)度和信噪比來完成的，因此當(dāng)兩個(gè)小區(qū)的PCI模3相等時(shí)，若信號(hào)強(qiáng)度接近，由于RS位置的疊加，會(huì)產(chǎn)生較大的系統(tǒng)內(nèi)干擾，導(dǎo)致終端測(cè)量RS的SINR值較低，我們稱之為“PCI模3干擾”。

2.2 基站間不同導(dǎo)致的干擾

基站間不同步導(dǎo)致的干擾在TDD雙工方式的通信系統(tǒng)里較為常見。TD-LTE系統(tǒng)作為TDD雙工通信方式的一員，對(duì)基站間的時(shí)間同步也存在嚴(yán)格要求，所以必須連接時(shí)鐘源進(jìn)行同步?，F(xiàn)網(wǎng)中部署的基站都是采用GPS同步方式，一旦GPS模塊出現(xiàn)故障，就會(huì)出現(xiàn)基站時(shí)鐘與周邊基站不同的情況，這是該基站對(duì)周邊基站來說就是強(qiáng)干擾源，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行。盡管各廠家都對(duì)GPS故障基站采用了自動(dòng)退服的處理方式，但系統(tǒng)中還是存在個(gè)別隱性的GPS故障由于各種原因無法被檢測(cè)到，導(dǎo)致基站對(duì)周邊形成強(qiáng)干擾。

3 系統(tǒng)外干擾

其他通信系統(tǒng)干擾包括來自于GSM900、DCS1800、PHS、WLAN、TD-SCDMA等系統(tǒng)的干擾。作用于不同頻率的系統(tǒng)間干擾，本質(zhì)上都是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的非完美性造成的。通常，有源設(shè)備在發(fā)射有用信號(hào)的同時(shí)，由于器件本身的原因和濾波器帶外抑制的限制，在它的工作頻帶外還會(huì)產(chǎn)生雜散、諧波、互調(diào)等無用信號(hào)，這些信號(hào)落到其他無線系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，就會(huì)對(duì)其形成干擾。發(fā)射機(jī)在發(fā)射有用信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生帶外輻射，它包括由于調(diào)制引起的鄰頻輻射和帶外雜散輻射。接收機(jī)在接收有用信號(hào)的同時(shí)，落入信道內(nèi)的干擾信號(hào)可能會(huì)引起接收機(jī)靈敏度的損失，落入接收帶寬內(nèi)的干擾信號(hào)可能會(huì)引起帶內(nèi)阻塞；同時(shí)接收機(jī)也存在非線性帶來的非完美性，帶外信號(hào)（發(fā)射機(jī)有用信號(hào)）會(huì)引起接收機(jī)的帶外阻塞。

4 干擾處理方案與部分干擾類型特征

4.1 PCI模三干擾場(chǎng)景及特征

PCI模三干擾主要體現(xiàn)在用戶感知上，一般測(cè)試時(shí)電平較好，SINR較差，就可能是PCI干擾。通過測(cè)試和查詢周邊基站工參，就可以準(zhǔn)確判斷，修改PCI或調(diào)整天線覆蓋方向問題就可以解決。

4.2 GPS失步案例

某公司一區(qū)域突發(fā)大量LTE投訴，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試接收電平在80dBm左右，但是無法正常建立RRC連接。通過觀察干擾統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)在整個(gè)頻帶內(nèi)存在強(qiáng)干擾，且各RB干擾值較為平均，該區(qū)域多個(gè)基站都存在類似情況。通過查看告警，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)基站存在GPS告警，分析該基站與周邊基站不同步產(chǎn)生強(qiáng)干擾。對(duì)該基站更換GPS后，告警消失，周邊基站的干擾也隨之消失，問題得以解決。該類干擾特征是整個(gè)頻點(diǎn)都受到干擾，且同基站各RB之間干擾值較為平均。

4.3 DCS1800雜散干擾特征

該類干擾體現(xiàn)在F頻段上，在網(wǎng)管側(cè)統(tǒng)計(jì)前部分RB干擾值較高，然后隨RB值增大干擾呈下降趨勢(shì)。

4.4 阻塞干擾特征

一般在整個(gè)頻帶內(nèi)干擾較為平均，或呈離干擾源頻率較近的頻帶干擾較高，遠(yuǎn)離干擾源頻率的頻帶上干擾較為平均。阻塞干擾通過調(diào)整天線覆蓋方向或在受干擾基站上加裝濾波器的方式可以解決。

4.5 廣電D頻段干擾案例

某公司開通LTE業(yè)務(wù)后，發(fā)現(xiàn)在合法使用的D頻段2575MHz-2635MHz之間有24MHz頻率存在較大干擾，導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量受到影響。干擾頻段大約在2583MHz-2607MHz之間，特征為每8MHz左右為一個(gè)干擾帶，共計(jì)3個(gè)干擾帶，每?jī)蓚€(gè)干擾帶間存在約0.4MHz隔離帶寬。

圖1

經(jīng)過排查分析，發(fā)現(xiàn)廣電公司某發(fā)射塔附近干擾較強(qiáng)，于是上報(bào)無線電管理委員會(huì)協(xié)助解決。經(jīng)過無委會(huì)與廣電公司協(xié)調(diào)后，干擾消失。

5 TD-LTE掃頻難點(diǎn)及解決方案

5.1 掃頻儀帶外阻塞解決方案

在排查系統(tǒng)間干擾進(jìn)行掃頻測(cè)試時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一個(gè)無法回避的問題，掃頻儀指向疑似干擾源天線時(shí)，目標(biāo)掃頻頻段內(nèi)底噪大幅抬升，無法正確識(shí)別出干擾。這是由于疑似干擾源發(fā)射功率過強(qiáng)，導(dǎo)致掃頻儀接收機(jī)阻塞，疑似干擾源發(fā)出的信號(hào)可能是在目標(biāo)掃頻頻段之內(nèi)，也可能是之外，都會(huì)引起掃頻儀接收機(jī)阻塞，這給排查系統(tǒng)間干擾帶來了很大困難。

針對(duì)這種情況，其實(shí)從理論也是有辦法解決的。我們需要解決的問題就是區(qū)分出是否存在目標(biāo)頻段之內(nèi)的干擾，那么排除目標(biāo)頻段之外的功率干擾，就可以實(shí)現(xiàn)了。根據(jù)以上原理，在掃頻儀主機(jī)與接收天線之間串聯(lián)一個(gè)高性能帶通濾波器，只允許目標(biāo)頻段頻率通過，這樣就可以防止帶外信號(hào)過強(qiáng)引起的掃頻儀接收機(jī)阻塞，從而真實(shí)還原出目標(biāo)頻段之內(nèi)的波形。當(dāng)然，以上方案只是在理論上可行，現(xiàn)實(shí)中還是有一定困難的。首先，該方案對(duì)濾波器性能要求極高，如果不能把帶外信號(hào)都濾掉，那么還是會(huì)引起阻塞，進(jìn)而失去意義。其次，排查不同的目標(biāo)頻段，要使用不同的濾波器，這加大設(shè)備成本，同時(shí)使用起來也不是很方便。該方案只是對(duì)實(shí)際問題的一個(gè)探討，最終實(shí)踐結(jié)果還未經(jīng)過驗(yàn)證。

5.2 TDD系統(tǒng)無法區(qū)分上下行的解決方案

在掃頻目標(biāo)頻段為TDD系統(tǒng)時(shí)，還有存在一個(gè)問題，由于上下行信號(hào)都在一個(gè)頻率上，因此掃頻儀無法區(qū)分出是干擾信號(hào)還是基站自身發(fā)出的信號(hào)，尤其是LTE頻點(diǎn)帶寬達(dá)到20MHz，與干擾信號(hào)完全混淆。目前，現(xiàn)網(wǎng)中TD-LTE掃頻時(shí)通用做法是關(guān)閉能收到的所有同頻LTE基站信號(hào)，然后再進(jìn)行掃頻測(cè)試，這種做法的危害是嚴(yán)重影響現(xiàn)網(wǎng)用戶感知，尤其在業(yè)務(wù)量較大的區(qū)域，基站數(shù)量較多，全部關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模投訴。所以，TD-LTE排查外部干擾是一項(xiàng)非常困難的工作。

針對(duì)這個(gè)問題，可以嘗試在掃頻儀上增加一個(gè)實(shí)現(xiàn)與TD-LTE基站時(shí)間同步的裝置，只針對(duì)LTE上行時(shí)隙進(jìn)行掃頻，下行時(shí)隙停止掃頻，這樣就能得出相對(duì)準(zhǔn)確的掃頻結(jié)果。這個(gè)方案需要變更掃頻儀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來也較為困難，不過隨著TD-LTE系統(tǒng)的發(fā)展，終會(huì)有廠家去研發(fā)該類產(chǎn)品，徹底解決TDD系統(tǒng)掃頻的難題。

6 結(jié)束語

TD-LTE系統(tǒng)干擾通過干擾波形分析就可以大致判斷出干擾種類，但是還要配合掃頻測(cè)試才能精準(zhǔn)定位。文章提供的掃頻測(cè)試難點(diǎn)解決方案僅供參考。