TD-LTE系統(tǒng)GPS干擾監(jiān)測與優(yōu)化

朱同先，郭寶

(1 中國移動通信集團江蘇有限公司宿遷分公司，宿遷 223800；2 中國移動通信集團山西有限公司，太原 030032)

TD-LTE系統(tǒng)GPS干擾監(jiān)測與優(yōu)化

朱同先1，郭寶2

(1 中國移動通信集團江蘇有限公司宿遷分公司，宿遷 223800；2 中國移動通信集團山西有限公司，太原 030032)

移動通信網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的干擾優(yōu)化主要針對系統(tǒng)內(nèi)、系統(tǒng)間、外部短距干擾，TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)GPS干擾具有干擾強度高，隱蔽性強的特點，如果不結(jié)合指標統(tǒng)計與實地測試，可能會被認為其它類型的干擾。本文闡述了TD-LTE系統(tǒng)可能出現(xiàn)的干擾類型，在此基礎(chǔ)上指出GPS干擾的特征以及對用戶的影響，同時，從實例中闡述GPS干擾判決過程中的指標監(jiān)測及排查分析，還有局部基站GPS失步后的監(jiān)測方式及優(yōu)化分析。

GPS干擾；特殊子幀；時分雙工

本文重點討論自系統(tǒng)干擾分類中的GPS失步干擾，包括F頻段與D頻段共址場景，以及高鐵隧道場景內(nèi)無GPS信號基站與隧道外使用GPS信號基站的失步帶來的問題。主要通過全網(wǎng)24 h TD-LTE上行100 RB（Resource Block，資源塊）底噪數(shù)據(jù)，根據(jù)100 RB底噪數(shù)據(jù)篩選出受干擾小區(qū)，并根據(jù)波形特征分析出初步干擾類型，可針對個別小區(qū)進行時域或頻域分析，監(jiān)測小區(qū)受干擾的頻率或時間。

1 主要干擾類型

1.1 外部干擾

外部干擾源有學校、監(jiān)獄、戒毒所、車載干擾器以及邊境干擾。干擾特征主要包括3點，首先，受干擾小區(qū)地理分布上連續(xù)呈片，且干擾波形相似，均為整體抬升或不規(guī)則波形；其次，受干擾小區(qū)不區(qū)分頻段，D頻段、F頻段站點均會受到干擾，甚至區(qū)域內(nèi)D頻段站點或者GSM站點也均存在干擾；最后，受干擾小區(qū)干擾強度穩(wěn)定，不因系統(tǒng)忙閑時業(yè)務(wù)量變化而產(chǎn)生變化。

排查方法包括3點：首先勘察基站天面情況，針對隔離度不足的基站進行排查；其次使用上行時隙掃頻儀配合八木天線進行掃頻，定位干擾源；最后由于天面上信號強度較大，易造成掃頻儀接收信號失真，可降低疑似干擾源小區(qū)功率，同時后臺網(wǎng)管實時監(jiān)測受擾小區(qū)底噪變化情況。

1.2 系統(tǒng)內(nèi)同頻干擾

系統(tǒng)內(nèi)同頻干擾是重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)鄰小區(qū)用戶上行信號對本小區(qū)造成的干擾。干擾特征主要包括3點。

（1）由于調(diào)度算法不同，不同廠家干擾波形不同，但同一廠家網(wǎng)內(nèi)干擾波形圖相似，如中興小區(qū)RB33和RB90抬升較為明顯。

（2）一般網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)不單獨出現(xiàn)，干擾源小區(qū)和受擾小區(qū)互相干擾。

（3）受干擾小區(qū)干擾強度隨系統(tǒng)忙閑時業(yè)務(wù)量變化而產(chǎn)生變化，且變化較明顯。

排查方法包括更改疑似干擾源小區(qū)頻點，使其與受擾小區(qū)頻率上不重疊；觀察更改頻點前后24 h受擾小區(qū)底噪情況，如干擾消除可以則定位干擾源；通過RF優(yōu)化調(diào)整，減少重疊覆蓋范圍或使重疊覆蓋范圍位于業(yè)務(wù)量少的區(qū)域。

1.3 GPS失步干擾

GPS失步干擾是指系統(tǒng)內(nèi)某小區(qū)由于GPS失步導(dǎo)致時隙無法對齊，對周邊臨區(qū)產(chǎn)生干擾。

干擾特征包括干擾波形呈整體抬升類；一般受干擾小區(qū)地理分布上連續(xù)呈片；受干擾小區(qū)均為同一頻點小區(qū)，鄰頻小區(qū)無干擾；受干擾小區(qū)底噪較高，無線接通率、掉話率等指標劣化嚴重。GPS失步干擾的波形圖如圖1所示。

GPS失步干擾的排查方法是使用掃頻儀鎖定頻點進行拉網(wǎng)測試，觀察不同小區(qū)時間偏置值，如出現(xiàn)時間偏置值與其它小區(qū)差別較大的小區(qū)則為干擾源。

除此之外，廣電MMDS（Multichannel Multipoint Distribution Service，多路多點分配業(yè)務(wù)）干擾是由于廣電無線通信占用移動D頻段頻率對移動TDD（時分雙工）造成干擾。

2 GPS干擾監(jiān)測措施

2.1 GPS干擾指標監(jiān)測

2017年3月17日客戶反饋**區(qū)域上網(wǎng)困難，從統(tǒng)計指標來看，某區(qū)域RRC建立成功率從99.8%惡化至97.2%，指標惡化原因值是干擾引起的UE無應(yīng)答。從全網(wǎng)干擾統(tǒng)計指標可以看到9：45周期的干擾已經(jīng)有明顯的累積提升，并且在10：00周期變得比較高，如圖2所示。圖中橫坐標為時間，15 min粒度；縱坐標為接收到的干擾電平值，單位為dBm。

圖1 GPS失步干擾波形示意圖

圖2 全網(wǎng)干擾統(tǒng)計指標分時示意圖

分析周邊基站的反向頻譜，從中得到兩個信息：受到干擾的基站都是上行的后面5個符號受到干擾；反向頻譜解析的干擾源PCI（Physical Cell Identifier，物理小區(qū)標識）為402、403、404的F頻段小區(qū)，由此懷疑是F頻段小區(qū)產(chǎn)生的GPS干擾。

反向頻譜數(shù)據(jù)是基站內(nèi)采集的接收天線口處的數(shù)據(jù)，可對該數(shù)據(jù)進行時頻分析，確定基站天線口處理信號的時頻特征，協(xié)助分析干擾問題。上行后面5個符號指U子幀的符號9到符號13，如圖3所示，F(xiàn)頻段小區(qū)所使用的2/5配比條件下干擾源小區(qū)與被干擾小區(qū)受到影響符號分布，其中被標識為紅色的符號是受到干擾的符號。

通過解析網(wǎng)絡(luò)中受到干擾比較強的幾個F頻段小區(qū)的反向頻譜數(shù)據(jù)，402/403/404等3個PCI的相關(guān)性最高。因此判定它們是干擾源小區(qū)所具有的PCI。

L55A4A滿足上述的PCI特征，通過基站告警統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)該基站GPS失步，由此判定該基站為干擾源基站。統(tǒng)計10：30～10：45的全網(wǎng)干擾指標，發(fā)現(xiàn)閉塞相關(guān)小區(qū)后，干擾統(tǒng)計指標恢復(fù)到正常水平。

2.2 GPS干擾排查分析

根據(jù)日志分析，本次干擾排查可以分為3個階段，說明GPS干擾信號影響范圍和程度也在變化。

第 1 階段（8：35 ～ 9：18），L55A4A、L55D71、L55DC6等6個基站監(jiān)測到嚴重的外部干擾影響，基站出現(xiàn)相關(guān)GPS告警，上報了時鐘異常告警。除L55A4A外的5個基站將時鐘源切換到本地晶振。L55DC6基站在8：04～10：04之間累積現(xiàn)出9次1 pps信號異常，被底層過濾，并未影響上時鐘業(yè)務(wù)。

L5EE0D基站在9：11檢測時鐘參考源故障，切換到本地晶振，并上報告警。因本地晶振工作正常，所以未引起干擾。

第2階段（10：05～10：11），GPS故障和告警范圍逐步擴大，涉及下面13個基站，其原因與當時的GPS外部干擾源變強導(dǎo)致告警異常。

第3階段（10：31～11：15），L55A4A基站受到的干擾信號提升，并檢測到GPS輸出信號的異常，并上報告“時鐘參考源異常告警”。閉塞該基站后，業(yè)務(wù)恢復(fù)。10：27，L55A4A完成最后一次自愈嘗試后，仍然檢測到有370 us的大相偏，又持續(xù)檢測幾分鐘未恢復(fù)，由10：31上報告警。

在該區(qū)域內(nèi)有多個基站的GPS都受到強干擾，并引起輸出異常，其它基站因時鐘切換為本地晶振模式，并未導(dǎo)致干擾。

小結(jié)：因GPS頻段外部干擾導(dǎo)致L55A4A站點GPS信號的輸出小幅度單向緩慢調(diào)整。受到該基站GPS信號輸出的基準時鐘異常影響，基站與周圍基站失去同步關(guān)系，造成大范圍干擾并影響業(yè)務(wù)。

3 高鐵隧道內(nèi)GPS失步分析

3.1 高鐵專網(wǎng)指標分析

**高鐵專網(wǎng)基站開通后用戶反映，隧道內(nèi)部分路段手機無信號，經(jīng)過實地測試，發(fā)現(xiàn)是由于小區(qū)間不切換導(dǎo)致異常脫網(wǎng)，從高鐵專網(wǎng)統(tǒng)計指標中，發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域小區(qū)間切換次數(shù)為0次。

進一步進行信令分析后發(fā)現(xiàn)，問題路段存在異常ATTACH消息，而且全部失敗。提取問題路段小區(qū)指標，發(fā)現(xiàn)問題BBU下序號為3的RRU上行收到了高強度干擾信號。

3.2 高鐵GPS失步判決

通過分析問題基站的反向頻譜，可以看到明顯的導(dǎo)頻特征，并且通過PCI分析，最可能的干擾PCI為501（35站點），判斷兩個站點相鄰的RRU發(fā)出的信號不同步，互相干擾，受下行導(dǎo)頻干擾的符號為子幀2的1/5/8/12符號。

根據(jù) 3GPP TS 36.211 協(xié)議，TD-LTE共有7種子幀配比，現(xiàn)場高鐵專網(wǎng)配置為上行配比2，即上下行時隙配置為1：3，特殊子幀配比如圖4所示。

圖3 GPS失步后小區(qū)上行受干擾示意圖

圖4 TD-LTE特殊子幀配置

如果出現(xiàn)時間不同步，就會出現(xiàn)由于時間不對齊，下行信號干擾上行的情況。干擾源站點下行的信號（導(dǎo)頻不管是否有用戶，都會持續(xù)下發(fā)）會干擾到附近基站的上行部分，這樣的干擾特點是時域上一個符號的寬度，凸起間隔為2/3個符號交替出現(xiàn)，并且頻域上是20M全帶寬。從反向頻譜上看，干擾有符號級突起的特征，突起的間隔為2/3個符號，和LTE下行RS信號的時間規(guī)律一致，因此判斷為基站時間不對齊導(dǎo)致的下行干擾到上行。

進一步分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，**高鐵太行山隧道內(nèi)共規(guī)劃10個BBU，119個RRU，采用12RRU共小區(qū)方式進行組網(wǎng)。由于隧道過長，若采用GPS時鐘同步方式，存在成本高，施工難度大的問題，經(jīng)過多次方案論證，規(guī)劃采用“GPS+1588V2時鐘”聯(lián)合授時的方式進行時鐘同步。而干擾位置位于GPS時鐘同步基站及1588V2時鐘同步基站的切換區(qū)域。問題區(qū)域涉及切換的兩個BBU的時鐘提取方式不同，分別為IP CLOCK及GPS CLOCK。

1588V2時鐘基本實現(xiàn)過程為將基準時鐘源的時鐘信息提供給PTN設(shè)備，PTN設(shè)備通過物理層同步將時鐘信息傳遞到下游基站。中間的物理路徑可以是支持物理層時鐘的以太鏈路、SDH鏈路。PTN設(shè)備支持的物理層同步方式為主從同步方式。主從同步方式使用一系列分級的時鐘，每一級時鐘都同步于其上一級時鐘。

小結(jié)：通過對時鐘源進行逐步排查，最終問題定位于接入層時鐘源存在問題，需要對接入層時鐘源進行時鐘偏差補償，進行時鐘同步。隧道內(nèi)高鐵專網(wǎng)傳輸側(cè)調(diào)整時鐘補償值后，干擾電平干擾明顯降低。后臺統(tǒng)計，問題小區(qū)間已可以正常切換，經(jīng)過實地測試，太行隧道內(nèi)已無覆蓋盲點，覆蓋率由92.17%提高到98.85%，下載速率由12.57Mbit/s提升到26.35Mbit/s。

Monitoring and optimization of GPS interference in TD-LTE system

ZHU Tong-xian1, GUO Bao2
(1 China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd. Suqian Branch, Suqian 223800, China; 2 China Mobile Group Shanxi Co., Ltd.,Taiyuan 030032, China)

The interference of mobile communication network optimization system is mainly for the intra system,inter system and short external interference. GPS interference in TD-LTE system has the characteristics of high interference intensity and concealment. If not combined with indicator statistics with field tests,other types of interference may be considered. This paper describes the types of interference that may occur in TD-LTE systems. On this basis, the characteristics of GPS interference and its impact on users are pointed out. At the same time, from the example of GPS interference in the process of monitoring the indicators and monitoring and analysis, as well as local base station GPS after the failure of monitoring methods and optimization analysis.

GPS interference; special sub-frame; time division duplex

TN929.5

A

1008-5599（2017）12-0063-04

2017-06-20