基于多維統(tǒng)計模型LTE干擾分析研究

楊 炯

（中國鐵塔股份有限公司達(dá)州市分公司，達(dá)州 635002）

基于多維統(tǒng)計模型LTE干擾分析研究

楊 炯

（中國鐵塔股份有限公司達(dá)州市分公司，達(dá)州 635002）

移動通信網(wǎng)絡(luò)干擾和底噪水平（NI）一直是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重要指標(biāo)，LTE干擾會嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)接入成功率、切換成功率、掉話（線）率、上傳下載速率、Ping時延等網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)和用戶感知，本文通過對LTE網(wǎng)絡(luò)干擾分類、形成原因進(jìn)行介紹，結(jié)合LTE干擾在頻域、時域、話務(wù)等多維度呈現(xiàn)特征進(jìn)行聯(lián)合分析，對LTE干擾進(jìn)行甄別和排查定位，并通過實際案例形成干擾分析方法，為日常優(yōu)化干擾排查分析提供理論指導(dǎo)依據(jù)和經(jīng)驗分享

LTE干擾；底噪水平（NI）；PRB分布；聯(lián)合分析

1 引言

隨著移動通信發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展多樣性、差異性、高速率要求等逐漸成為移動數(shù)據(jù)用戶的首要需求。當(dāng)前，LTE網(wǎng)絡(luò)普遍存在著干擾問題，部分小區(qū)受干擾強度較高會導(dǎo)致用戶對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的感知較差，干擾問題制約網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)提升和質(zhì)量改善，影響移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求和用戶感知。本文首先介紹LTE干擾分類，闡述各種干擾產(chǎn)生的原理，然后通過LTE網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計指標(biāo)上表現(xiàn)的特征，對LTE干擾在PRB分布、時間分布以及話務(wù)分布特性對干擾的進(jìn)行聯(lián)合分析，以此對每種LTE干擾問題和干擾類別進(jìn)行識別和定位分析，并通過實際案例形成干擾分析方法，為日常優(yōu)化干擾排查分析提供理論指導(dǎo)依據(jù)和經(jīng)驗分享。

2 LTE干擾介紹

2.1 系統(tǒng)內(nèi)干擾

LTE系統(tǒng)干擾分為系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)間干擾，LTE的組網(wǎng)包括同頻和異頻兩種方式。

2.1.1 同頻組網(wǎng)

對于同頻組網(wǎng)，整個系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的所有小區(qū)可以使用相同的頻帶為本小區(qū)內(nèi)的用戶提供服務(wù)，因此頻譜效率高。同時，對各子信道之間的正交性有嚴(yán)格的要求，否則可能導(dǎo)致同頻干擾。同頻組網(wǎng)方式干擾有小區(qū)內(nèi)干擾和小區(qū)間干擾。

（1）小區(qū)內(nèi)干擾。由于LTE OFDM的各子信道之間是正交的，這種特點決定了小區(qū)內(nèi)干擾可以通過正交性加以克服。如果由于載波頻率和相位的偏移等因素造成子信道間的干擾，可以在物理層通過采用先進(jìn)的無線信號處理算法使這種干擾降到最低。因此，一般認(rèn)為OFDMA系統(tǒng)中的小區(qū)內(nèi)干擾很小，小區(qū)內(nèi)同頻干擾可以忽略。

（2）小區(qū)間干擾。對于小區(qū)間的同頻干擾，可以采用干擾抑制技術(shù)，主要包括干擾隨機化、干擾消除和干擾協(xié)調(diào)。干擾隨機化和干擾消除是一種被動的干擾抑制技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)的載干比并無影響。

干擾隨機化通過比如加擾、交織、跳頻、動態(tài)調(diào)度等方式，使系統(tǒng)在時間和頻率兩個維度的干擾平均化；干擾消除利用干擾的有色特性，對干擾進(jìn)行一定程度的抑制，即：通過UE的多個天線對空間有色干擾進(jìn)行抑制。波束成形在空間維度，通過估計干擾的空間譜特性，進(jìn)行多天線抗干擾合并；在頻率維度，通過估計干擾的頻譜特性，優(yōu)化均衡參數(shù)，進(jìn)行單天線抑制，如IRC等。

2.1.2 異頻組網(wǎng)

對于異頻組網(wǎng)，LTE系統(tǒng)在本小區(qū)內(nèi)不存在同頻干擾，干擾主要來自于使用相同頻率的鄰小區(qū)。如果在服務(wù)小區(qū)與最相鄰的小區(qū)之間保持異頻，通過空間傳播距離隔離同頻小區(qū)，這樣就能夠盡可能的降低同頻干擾。異頻組網(wǎng)中相鄰小區(qū)為了降低干擾，使用不同的頻率，頻譜效率相對于同頻要差一些，但RRM算法簡單，邊緣速率相對于同頻組網(wǎng)會高一些。因此，如果采用異頻組網(wǎng)，需要進(jìn)行合理的頻率規(guī)劃，確保網(wǎng)絡(luò)干擾最小。

同時，由于受限于頻帶資源，需要在干擾控制與頻帶使用及頻譜利用率之間進(jìn)行權(quán)衡和抉擇。仿真結(jié)果也表明，相比于同頻組網(wǎng)，異頻組網(wǎng)對小區(qū)載干比C/I能力得到了很大提高。這意味著同樣覆蓋的面積下，在獲得同樣頻率資源單位的情況下，用戶有更高的傳輸速率。同時，覆蓋區(qū)域的邊緣用戶的峰值速率可獲得提高。

圖1 同頻與異頻組網(wǎng)C/I對比仿真

2.2 系統(tǒng)間干擾

系統(tǒng)間干擾主要有雜散干擾、阻塞干擾、互調(diào)干擾和諧波干擾。

（1）雜散干擾。由于發(fā)射機中的功放、混頻器和濾波器等器件的非線性，會在工作頻帶以外很寬的范圍內(nèi)產(chǎn)生輻射信號分量，包括熱噪聲、諧波、寄生輻射、頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)物和互調(diào)產(chǎn)物等。當(dāng)這些發(fā)射機產(chǎn)生的干擾信號落在被干擾系統(tǒng)接收機的工作帶內(nèi)時，抬高了接收機的噪底，從而減低了收靈敏度。

圖2 雜散干擾（1）

一般來說，落在中心頻率兩側(cè)，一般把50%必要帶寬到250%稱為帶外發(fā)射區(qū)域，250%以外的區(qū)域稱為雜散發(fā)射區(qū)域。

（2）阻塞干擾。接收機通常工作在線性區(qū)，當(dāng)有強干擾進(jìn)入接收機時，接收機會工作在非線性狀態(tài)下，嚴(yán)重時導(dǎo)致接收機飽和。

阻塞干擾并不是落在被干擾系統(tǒng)接收帶內(nèi)的，但由于干擾信號過強，超出了接收機的線性范圍，導(dǎo)致接收機飽和而無法工作。為了防止接收機過載，收信號的功率一定要低于它的1dB壓縮點。

圖4 阻塞干擾

（3）互調(diào)干擾。當(dāng)干擾源系統(tǒng)在多個頻率上發(fā)射（如f1和f2），且其多個發(fā)射頻率的線性組合（如f1+f2、f1-f2、2*f1-f2、2*f2-f1等）正好落入受害系統(tǒng)的接收頻率f0范圍之內(nèi)，可能產(chǎn)生互調(diào)干擾。

主要是由接收機的非線性引起的，后果也是抬高底噪，降低接收靈敏度。種類包括多干擾源形成的互調(diào)、發(fā)射分量與干擾源形成的互調(diào)和交調(diào)干擾。

圖5 互調(diào)干擾

（4）諧波干擾。當(dāng)干擾源系統(tǒng)的發(fā)射頻率（f1）與受害系統(tǒng)的接收頻率（f0）有整倍數(shù)關(guān)系時，可能產(chǎn)生諧波干擾，如f1=2*f0將可能產(chǎn)生二次諧波擾。

3 LTE干擾分析

3.1 多維度分析方法

3.1.1 干擾頻域特征分析方法

后臺網(wǎng)管統(tǒng)計受干擾小區(qū)頻域上PRB0～PRB99干擾值后進(jìn)行分析，獲得小區(qū)各PRB干擾的頻域特征，通過PRB區(qū)間從左到右或從右到左的滾降、平緩或突起的分布特征進(jìn)行干擾識別和干擾源判斷。

3.1.2 干擾時域特征分析方法

后臺網(wǎng)管統(tǒng)計受干擾小區(qū)干擾值時域特征進(jìn)行分析，觀察干擾隨時間的變化特征，分析在一定時間段內(nèi)干擾功率的波動特性以及干擾樣本點序列的時間相關(guān)性。對于受上行自系統(tǒng)干擾的小區(qū)，其底噪聲一般是鄰區(qū)多個終端上行功率的疊加，同時這些上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般具有突發(fā)性和持續(xù)時間短的特點，因此當(dāng)受到鄰區(qū)自系統(tǒng)干擾時，eNode B接收到的干擾功率在時域一般具有波動性大及相關(guān)度小的特點，因此可以按照該原則篩選疑似受干擾小區(qū)。

一定時間段內(nèi)上行干擾功率的波動性可由下面公式進(jìn)行計算：

式中，T表示一定時間樣本點數(shù)據(jù)中額Node B接收到的干擾功率上報的次數(shù)；Rip（i）代表上報的每個上行子幀接收到的干擾功率的樣本；E可以選著所有樣本的平均值或最小值。

同時，采用Durbin-Watso統(tǒng)計量評估樣本點一階序列的相關(guān)性，一定時間段內(nèi)上行干擾功率的時間相關(guān)性有計算公式如下：

Durbin-Watso檢驗適于一階序列的相關(guān)性檢驗，其取值范圍（0,4），DW越接近2，序列相關(guān)程度越小；越接近1（或4），序列正（或負(fù)）相關(guān)程度越大，如圖6所示，提請D（1）、D（u）可查表得出，也可以根據(jù)實際工程經(jīng)驗進(jìn)行參數(shù)的修改或設(shè)置。

圖6 Durbin-Watson相關(guān)性檢驗示意圖

3.1.3 干擾地域特征分析方法

在進(jìn)行干擾分析時，可以通過統(tǒng)計受干擾小區(qū)周邊基站（小區(qū)）的干擾值，并在地理上專題地圖進(jìn)行呈現(xiàn)，從而判別干擾在地域空間上的分布特征，可以對干擾進(jìn)行識別和排查。通過干擾分布地理顯示，有些干擾只是個例出現(xiàn)，有些干擾在區(qū)域范圍內(nèi)普遍存在，可以通過所有受干擾小區(qū)分布和干擾方位判別干擾源方向和位置。

通過以上頻域、時域、地域三個維度小區(qū)干擾統(tǒng)計分布特征，可以對干擾類別、干擾源做初步的識別，在此基礎(chǔ)上，參考與時域相關(guān)的小區(qū)話務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)性，從多個維度進(jìn)行聯(lián)合分析，可以更為準(zhǔn)確的識別出干擾類別和排查處理干擾。

3.2 干擾多維度聯(lián)合分析

3.2.1 系統(tǒng)間雜散干擾

聯(lián)通FDD-LTE雜散干擾主要來源：

⊙ 來源于GSM1800MHz基站的雜散干擾。

⊙ 中國電信的FDD-LTE基站（1860-1875MHz），其雜散也很容易對聯(lián)通FDD-LTE基站形成干擾。

⊙ FDD下行頻段1840-1875，上行頻段1745-1780頻段收到雜散信號干擾，是因為DCS1800配置了1785-180的頻點，GSM設(shè)備雜散指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，且隔離度不夠時產(chǎn)生的雜散干擾。

圖8 雜散干擾典型時域（話務(wù)）分布圖

頻域特性：PRB0～PRB99有明顯“滾降”特性，干擾電平值左高右低或左低右高，頻率越靠近干擾源發(fā)射頻段的PRB更容易受到干擾。

時域及話務(wù)特性：小區(qū)級干擾平均干擾電平曲線一般較為平直，不受時間段及話務(wù)量影響。

3.2.2 系統(tǒng)間阻塞干擾

阻塞干擾主要來源：

⊙ GSM900MHz和1800MHz基站的阻塞干擾。

⊙ 受中國電信FDD-LTE基站（1860-1875MHz）產(chǎn)生的阻塞干擾。

頻域特性：PRB級干擾呈現(xiàn)的特點是PRB10之前有一個明顯凸起，凸起的PRB后沒有明顯的干擾波形。

時域及話務(wù)特性：小區(qū)級平均干擾電平跟各時間段分布差異大，每天白天干擾大，凌晨干擾小，干擾源話務(wù)與干擾強相關(guān)，干擾源話務(wù)忙時干擾越大。

圖9 阻塞干擾典型PRB頻域干擾值分布圖

圖10 阻塞干擾典型時域（話務(wù)）分布圖

3.2.3 系統(tǒng)間互調(diào)干擾

互調(diào)干擾主要來源：

⊙ 聯(lián)通（1745-1755MHz）上行頻率對聯(lián)通FDD頻段會產(chǎn)互調(diào)干擾。

⊙ 移動（1780-1790MHz）補充頻段對聯(lián)通FDD頻段會產(chǎn)生互調(diào)干擾。

⊙ CDMA下行信號（800MHz）三階互調(diào)影響E頻段。

⊙ 多網(wǎng)合路室分系統(tǒng)，GSM900與DCS1800三階或五階互調(diào)影響E頻段。

頻域特性：PRB級干擾分布呈現(xiàn)特點是一般有多個干擾凸起。

時域及話務(wù)特性：小區(qū)級平均干擾電平跟各時間段分布差異大，每天白天干擾大，凌晨干擾小，干擾源話務(wù)忙時干擾越大。

圖11 互調(diào)干擾典型PRB頻域干擾值分布圖

圖12 互調(diào)干擾典型時域（話務(wù)）分布圖

3.2.4 系統(tǒng)間諧波干擾：

諧波干擾主要來源：

⊙ GSM900下行信號（包含移動聯(lián)通信號）二次諧波干擾影響。

⊙ CDMA下行信號（800MHz）三階互調(diào)影響。

諧波干擾是互調(diào)干擾中特殊的一種，故頻域、時域特性與互調(diào)干擾一致：時域上，小區(qū)級平均干擾電平跟2G話務(wù)關(guān)聯(lián)大，2G話務(wù)忙時LTE干擾越大；頻域上，PRB級干擾呈現(xiàn)特點是一般有多個干擾凸起。

3.2.5 LTE網(wǎng)內(nèi)同頻干擾

LTE采取的同頻組網(wǎng)，且沒有擾碼功能，因此小區(qū)間必然會存在同頻干擾，當(dāng)受干擾基站基站位置過高且天線傾角較小時，只要覆蓋方向有一定數(shù)量的LTE終端，就很容易出現(xiàn)同頻干擾。

LTE網(wǎng)內(nèi)干擾與與系統(tǒng)間互調(diào)/諧波干擾存在共同的特性：

頻域特性：PRB輪詢干擾波形圖存在多個干擾波峰。

時域特性：小區(qū)級干擾也呈現(xiàn)忙閑特點，即忙時干擾大，閑時干擾小。

與互調(diào)/諧波干擾不同的是，在降低共站GSM 900MHz基站功率時，LTE網(wǎng)內(nèi)干擾大小沒有變化，變化的只是被干擾的PRB（有時甚至變大），而GSM900互調(diào)干擾，其干擾的PRB一般固定?；蛘弑旧頍o共站異系統(tǒng)小區(qū)。

圖13 LTE網(wǎng)內(nèi)同頻干擾典型PRB頻域干擾值分布圖

圖14 LTE網(wǎng)內(nèi)同頻干擾典型時域（話務(wù)）分布圖

3.2.6 外部干擾

將移動通信系統(tǒng)之外的干擾源引起的干擾統(tǒng)稱為外部干擾，常見的外部干擾包括：軍區(qū)的通信系統(tǒng)、學(xué)校及社會考點的信號屏蔽裝置、銀行ATM機內(nèi)警用信號干擾裝置等。

外部干擾在PRB頻域上面無統(tǒng)一的特征，時域上面也表現(xiàn)為有些干擾一致存在，有些干擾偶爾出現(xiàn)，這給日常網(wǎng)絡(luò)工作中干擾排查帶來一定的困難。但是，有時我們可以地域上的分布特征，通過觀察受干擾基站（小區(qū)）的分布和方位角情況定位出外部干擾源。

4 干擾分析案例

聯(lián)通旺蒼職中TDD站點GYT0027六月中旬開通后驗證測試上下行速率時，63小區(qū)上傳速率不到1Mb/s、下載速率不足30Mb/s，上下行速率偏低。

網(wǎng)優(yōu)人員首先后臺檢查基站故障，無任何告警和故障，駐波比正常，同時檢查參數(shù)及相關(guān)license情況，一切正常。但是，后臺網(wǎng)管OMC-R上面顯示RSSI干擾值水平為-105dBm（見圖15），有中等程度LTE上行干擾。為了初步判別干擾，后臺統(tǒng)計多天小區(qū)小時級RSSI值，發(fā)現(xiàn)時域上各時段小區(qū)干擾值無明顯差異，均在-104dBm左右，小區(qū)忙時、閑時干擾值接近，與基站話務(wù)數(shù)據(jù)不相關(guān)；同時，從各PRB區(qū)間干擾值呈現(xiàn)左高右低“滾降”特性（見圖16），懷疑受到系統(tǒng)間雜散干擾。

時域上，小區(qū)各時段干擾值基本持水平狀態(tài)，干擾值與時間段、小區(qū)話務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度不高：

圖15 旺蒼職中GYT002763小區(qū)級RSSI干擾值前后對比情況

小區(qū)干擾值頻域上左低右高，具有雜散輻射干擾特征：

圖16 旺蒼職中GYT002763 PRB級RSSI干擾值前后對比情況

基于上述內(nèi)容初步識別小區(qū)可能受到雜散干擾后，優(yōu)化人員需要現(xiàn)場進(jìn)行干擾掃頻測試和定位排查，工程師現(xiàn)場首先進(jìn)行常規(guī)天面勘查和天饋檢查時，發(fā)現(xiàn)該站點存在多家運營商共用天面和抱桿情形，經(jīng)核實移動TDD站點和聯(lián)通TDD站點天線共用天線抱桿，同時隔離度不夠，很容易造成干擾（見圖17）。

圖17 旺蒼職中TDD站點GYT0027天線圖

為核實和驗證移動TDD天線對聯(lián)通TDD可能造成干擾，現(xiàn)場在GYT002763小區(qū)RRU饋線端口拆掉天線饋線，直接連上小功率蘑菇頭天線測試，臨時替換為蘑菇頭天線后測試，上行速率明現(xiàn)從原來不到1Mb/s提升到5M～7Mb/s，證明原來天線的確存在受到移動TDD天線的干擾。

后經(jīng)過工程隊現(xiàn)場調(diào)整GYT002763小區(qū)天線位置，增大與移動天線的隔離度，盡量增加天線水平隔離度和垂直隔離度。天線調(diào)整后，避免了移動TDD站點造成的對聯(lián)通站點的雜散輻射干擾，經(jīng)過再次驗證測試，旺蒼職中GYT002763小區(qū)，下載速率從調(diào)整之前的33Mb/s提升到超過50Mb/s，上傳速率從不到1Mb/s增加到5.5Mb/s，經(jīng)過多天話務(wù)性能統(tǒng)計，基站上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能和感知明顯提升，同時小區(qū)級及各PRB區(qū)間干擾值明顯改善（圖15、圖16）。

5 結(jié)束語

在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中，往往需要耗費大量人力物力用于干擾問題的分析和定位排查，本文通過LTE干擾多維統(tǒng)計分析方法，為干擾分析和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供理論指導(dǎo)，文中介紹的干擾識別手段和案例，如果在日常優(yōu)化中得到參考和借鑒，可以提升網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化效率，降低日常網(wǎng)絡(luò)維護與優(yōu)化成本。

銳捷網(wǎng)絡(luò)連續(xù)入圍中國聯(lián)通交換機路由器集采

近日，2017-2018年中國聯(lián)通中低端交換機、路由器及高端交換機集中采購結(jié)果公示，銳捷網(wǎng)絡(luò)多款交換機與路由器產(chǎn)品入圍，綜合得分處于領(lǐng)先地位。本次招標(biāo)的產(chǎn)品有中低端交換機、中低端路由器和高端交換機，共分三大類14個標(biāo)包，總金額近10億。銳捷網(wǎng)絡(luò)憑借雄厚的技術(shù)積累和優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，中標(biāo)8個標(biāo)包，標(biāo)包預(yù)算涉及預(yù)算總額的4成。其中，銳捷在中低端二層交換機和中低端路由器都有較好的份額和排名，其中一個標(biāo)包位列第一。

多年來，銳捷網(wǎng)絡(luò)的交換機和路由器產(chǎn)品一直持續(xù)入圍運營商集采，應(yīng)用在運營商自建網(wǎng)和各類ICT場景中，且保持有較高的市場份額。2016年，銳捷網(wǎng)絡(luò)的高端交換機開始發(fā)力，在2016-2017年聯(lián)通數(shù)據(jù)中心交換機集采中，銳捷云架構(gòu)數(shù)據(jù)中心核心交換機入圍并已在現(xiàn)網(wǎng)得到規(guī)模應(yīng)用。

在服務(wù)方面，銳捷網(wǎng)絡(luò)擁有覆蓋全國的原廠售后服務(wù)體系，在全國范圍內(nèi)設(shè)有53個直屬服務(wù)支持中心，38個備件庫和維修中心，100多家認(rèn)證服務(wù)機構(gòu)，可以第一時間響應(yīng)用戶需求，為中國聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了可靠的售后服務(wù)質(zhì)量保證。

作為三大運營商數(shù)通產(chǎn)品的主流供應(yīng)商，銳捷網(wǎng)絡(luò)緊貼運營商的實際需求，深入用戶場景進(jìn)行產(chǎn)品及方案的設(shè)計和創(chuàng)新，積極開展與運營商的深度合作，在運營商自建網(wǎng)以及無線城市、智慧校園、智慧景區(qū)、電子政務(wù)、智慧醫(yī)療等政企市場樹立了一個又一個成功樣板，在取得累累碩果的同時，也大力推動了運營商ICT市場的發(fā)展。銳捷網(wǎng)絡(luò)，運營商信賴的合作伙伴。

[1] 張文彤，閆潔．SPSS統(tǒng)計分析基礎(chǔ)教程[M]．北京：高等教育出版社，2004

[2] 李行政，張冬晨，姚文聞，何繼偉．TDD和FDD移動通信系統(tǒng)鄰頻應(yīng)用研究．電氣工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2016

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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.002

TN929.53，TN972

1672-7274（2017）11-0005-06

楊 炯，男，1977年生，碩士研究生畢業(yè)，高級工程師，現(xiàn)任中國鐵塔股份有限公司達(dá)州市分公司副總經(jīng)理、中共蓬安縣委常委（掛職）、蓬安縣人民政府副縣長（掛職），具有20年電信行業(yè)工作經(jīng)歷，多年從事移動通信研究。