李行政，張冬晨，姚文聞，何繼偉（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

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一種TD-LTE系統(tǒng)上行干擾三維分析方法

李行政，張冬晨，姚文聞，何繼偉
（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

TD-LTE上行干擾水平是評估網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要指標，當網(wǎng)絡(luò)受到上行干擾時，上行吞吐量、尤其是小區(qū)邊緣用戶的上行吞吐量將受到影響，干擾嚴重時甚至?xí)绊懹脩舻慕尤胄阅?。本文對TD-LTE系統(tǒng)上行干擾問題進行研究，提出干擾頻域、時域及地理分布特征三維聯(lián)合分析方法，實現(xiàn)了TD-LTE系統(tǒng)上行干擾的全方位分析，可大大提高TD-LTE干擾優(yōu)化與排查工作的效率及準確性。

TD-LTE；上行干擾；干擾排查

頻譜是重要的戰(zhàn)略資源，充足的頻率資源是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與發(fā)展的關(guān)鍵，但無線電頻譜若使用不當會造成無線電業(yè)務(wù)之間的嚴重干擾，會給無線電應(yīng)用帶來極大危害。我國頻率分配與使用的歷史現(xiàn)狀導(dǎo)致TD-LTE系統(tǒng)面臨上行干擾風(fēng)險，F(xiàn)頻段TD-LTE系統(tǒng)面臨FDD系統(tǒng)的雜散與阻塞干擾、PHS與DECT系統(tǒng)的同頻干擾、GSM900系統(tǒng)的諧波干擾等，D頻段TD-LTE系統(tǒng)受到MMDS系統(tǒng)以及無線電定位系統(tǒng)的同頻干擾等。在系統(tǒng)運營過程中及時發(fā)現(xiàn)并高效清除異系統(tǒng)干擾是保障TD-LTE網(wǎng)絡(luò)運營質(zhì)量的關(guān)鍵。

除存在異系統(tǒng)干擾風(fēng)險以外，TD-LTE也是一個上行自干擾系統(tǒng)。為了獲得較高的頻率利用率，TD-LTE系統(tǒng)一般采用同頻組網(wǎng)技術(shù)，雖然上行SC-FDMA的接入技術(shù)可有效避免同小區(qū)內(nèi)不同用戶間的互相干擾，但鄰區(qū)終端的上行業(yè)務(wù)將導(dǎo)致本小區(qū)的底噪水平抬升，當?shù)自脒_到一定程度時也將對本小區(qū)的上行業(yè)務(wù)質(zhì)量造成影響。隨著我國TD-LTE用戶規(guī)模的迅速增長以及4G用戶月均高流量行為習(xí)慣的養(yǎng)成，TD-LTE上行自系統(tǒng)干擾水平將進一步提升，因此，有必要開展TDLTE上行自系統(tǒng)干擾優(yōu)化工作，并對熱點區(qū)域進行擴容以降低上行自系統(tǒng)干擾水平，保證網(wǎng)絡(luò)上行業(yè)務(wù)質(zhì)量。

但在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)運營中，上行自系統(tǒng)干擾以及異系統(tǒng)干擾往往混疊在一起難以區(qū)分，大大增加了現(xiàn)網(wǎng)干擾排查與優(yōu)化的難度，降低了工作效率。本文基于現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管上行干擾指標以及MRO數(shù)據(jù)中上行干擾指標，提出TD-LTE上行干擾時域、頻域以及地理分布特征聯(lián)合分析方法，可以區(qū)分上行自系統(tǒng)干擾以及異系統(tǒng)干擾，并可以初步判斷異系統(tǒng)干擾的原因，以便更好地開展具有針對性的干擾排查與優(yōu)化工作。

1 TD-LTE上行干擾指標研究

1.1 網(wǎng)管上行干擾指標

TD-LTE網(wǎng)管上行干擾指標主要基于基站對上行干擾的測試，其中包括小區(qū)PRB上行平均干擾電平以及小區(qū)PRB上行最大干擾電平。

小區(qū)PRB上行平均干擾電平定義為采樣統(tǒng)計每PRB上行干擾測量值，計算采樣周期內(nèi)的平均值。采樣范圍要覆蓋到所有上行子幀（含特殊子幀），采樣間隔不超過5 s，每個PRB單獨統(tǒng)計。

小區(qū)PRB上行最大干擾電平定義為采樣統(tǒng)計每PRB上行干擾測量值，計算采樣周期內(nèi)采樣值的最大值。采樣范圍要覆蓋所有上行子幀（含特殊子幀），采樣間隔不超過5s，每個PRB單獨統(tǒng)計。

目前網(wǎng)管可以提取PRB粒度的上行干擾功率測量值，時間粒度為15 min，所以對于一個20 MHz 的TD-LTE系統(tǒng)，每15 min可以提取一次PRB0～PRB99共100個PRB的底噪值，包括每個PRB底噪的最大值與平均值兩個維度。

1.2 MRO上行干擾指標

TD-LTE MRO上行干擾指標也是基于基站對上行接收干擾功率的測量，主要為測量報告樣本數(shù)據(jù)中的TD-LTE服務(wù)小區(qū)eNode B接收到的干擾功率。

TD-LTE服務(wù)小區(qū)eNode B接收到的干擾功率定義為物理資源塊PRB帶寬上的平均干擾功率值，包括熱噪聲，該測量數(shù)據(jù)為TD-LTE服務(wù)小區(qū)上行信號干擾功率的原始測量值。

根據(jù)36.133中規(guī)定，eNode B對上行接收干擾功率的上報周期包括ms120， ms240， ms480， ms640，ms1 024， ms2048， ms5120， ms10 240， min1， min6，min12， min30， min60共13種， 現(xiàn) 網(wǎng) 一 般 采 用ms5 120的測量上報周期，遠遠低于網(wǎng)管15 min的統(tǒng)計提取周期。

1.3 上行干擾指標對比

雖然網(wǎng)管、MRO上行干擾指標同來自于基站對上行干擾的測量，但是兩種TD-LTE上行干擾指標各有側(cè)重，網(wǎng)管干擾指標側(cè)重于頻域維度，對于20 MHz TD-LTE系統(tǒng)可以獲得PRB0～PRB99共100個PRB的上行干擾測量值，包括每個PRB的平均值與最大值，而MRO上行干擾指標更側(cè)重于時域維度，目前TDLTE網(wǎng)絡(luò)MRO測量上報周期定義為5 120 ms，因此每5 120 ms基站將分別上報上行子幀2以及上行子幀7的PRB0～99干擾平均值（目前現(xiàn)網(wǎng)TD-LTE采用3：1的時隙配比方式，子幀2和子幀7為上行子幀）。網(wǎng)管與MRO上行干擾指標對比如表1所示。

表1　網(wǎng)管與MRO上行干擾指標對比

因此，在TD-LTE上行干擾分析中可以選擇同一時段的網(wǎng)管及MRO上行干擾指標進行聯(lián)合分析，分別對上行干擾的頻域特征以及時域特征進行精細化分析，并結(jié)合工參中的基站經(jīng)緯度及天線方向角信息進行干擾地理分布特征分析，最終達到區(qū)分干擾原因，定為干擾源的目的。

2 上行干擾三維分析方法

上行干擾三維分析方法包括以下幾個步驟：受干擾小區(qū)篩選、干擾地理分布特征分析、干擾頻域特征分析以及干擾時域特征分析，通過以上步驟提取出受干擾小區(qū)干擾的時域、頻域及地理分布特征，并在此基礎(chǔ)上開展干擾三維聯(lián)合分析。

2.1 受干擾小區(qū)篩選

受干擾小區(qū)篩選門限可根據(jù)計算機仿真結(jié)果或工程經(jīng)驗設(shè)定，其中計算機仿真一般采用5%容量損失作為小區(qū)上行受干擾的判斷標準，通過蒙特卡洛仿真獲得干擾門限值。

目前常用的干擾判決門限如下。

（1） 基于網(wǎng)管上行干擾指標：一定時間內(nèi)PRB0～99的平均干擾值是否高于-113 dBm/RB作為干擾判斷標準。

（2） 基于MR的上行干擾指標：一定時間內(nèi)TDLTE服務(wù)小區(qū)eNode B接收到的干擾功率測量值大于-105 dBm的采樣點占比是否高于5%作為干擾判斷標準。

2.2 干擾地理分布特征分析方法

干擾地理分布特征主要對受干擾小區(qū)及其周圍的物理鄰區(qū)進行協(xié)同分析，主要包括以下步驟。

（1） 通過經(jīng)緯度信息確定受干擾小區(qū)周邊一定范圍內(nèi)的物理鄰區(qū)。

（2） 判斷受干擾小區(qū)的物理鄰區(qū)是否受到干擾。

（3）若鄰區(qū)受到干擾，判斷受干擾小區(qū)與其物理鄰區(qū)的頻域干擾特征是否一致，即從干擾頻率維度包絡(luò)是否一致。

（4） 若鄰區(qū)受到干擾，判斷干擾小區(qū)與其物理鄰區(qū)的時域干擾特征是否一致，即干擾出現(xiàn)/消失或增強/減弱的時間是否一致。

（5）若受干擾小區(qū)與鄰區(qū)的干擾頻域、時域特征一致，則判斷干擾為區(qū)域性干擾，干擾源為異系統(tǒng)、遠距離同頻干擾或干擾器等。

2.3 干擾頻域特征分析方法

對受干擾小區(qū)網(wǎng)管干擾指標PRB0～99的干擾值進行分析，獲取干擾的頻域特征，并進行干擾原因及干擾源的判斷。

鄰道干擾：鄰道干擾包括鄰道泄露/雜散造成的同頻干擾以及鄰道強信號造成的阻塞干擾。對于鄰道泄露/雜散干擾在頻域體現(xiàn)為“滾降”特征，即從低端PRB到高端PRB干擾逐漸減小，或從PRB到低端PRB干擾逐漸減小。對于鄰道強信號造成的阻塞干擾，干擾特征一般體現(xiàn)為底噪整體抬升或“滾降”加整體抬升的特征，如圖1所示。

圖1　鄰道干擾示意圖

異系統(tǒng)占用同頻干擾：當存在異系統(tǒng)非法占用頻率時，受干擾小區(qū)頻域干擾特征與異系統(tǒng)的帶寬及頻點規(guī)劃密切相關(guān)。從TD-LTE頻域干擾特征可以確定干擾信號的帶寬以及具體的頻率參數(shù)，從PRB折算絕對頻率的公式：

f=flow+M+N×0.18 （1）

其中flow為TD-LTE系統(tǒng)的低端頻率，單位為MHz；N為PRB編號；f為該PRB對應(yīng)的絕對頻率，單位為MHz；M的取值由TD-LTE系統(tǒng)的帶寬決定，對于20 MHz的TD-LTE系統(tǒng)，M的取值為1 MHz。

二次諧波干擾：TD-LTE系統(tǒng)受到的諧波干擾主要為GSM900的諧波，干擾的頻域特征主要體現(xiàn)為窄帶干擾。對于使用f1和f2頻點的GSM系統(tǒng)，其二次諧波干擾對應(yīng)的頻率有以下3種可能。

f=f1+f2或2f1或2f2

其中f為落入1 800～1 915 MHz頻段TD-LTE系統(tǒng)帶內(nèi)的二次諧波干擾的中心頻率。

2.4 干擾時域特征分析方法

對MRO樣本數(shù)據(jù)中的TD-LTE受干擾小區(qū)eNode B接收到的干擾功率的時域特征進行分析，觀察干擾隨時間的變化情況，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)程度小的特點，因此可以按照該原則篩選疑似受自系統(tǒng)干擾小區(qū)。

一定時間段內(nèi)上行干擾功率的波動性可由以下公式進行計算：

T表示一定時間段MRO樣本點數(shù)據(jù)中eNode B接收到的干擾功率上報的次數(shù)，以15 min為例，上報的每個上行子幀干擾接收到的干擾功率的樣本點數(shù)約為176個。

ripi代表上報的每個上行子幀接收到的干擾功率的樣本。

E可以選擇所有樣本點的平均值或最小值。

一階序列的相關(guān)性可以采用Durbin-Watson統(tǒng)計量進行評估，一定時間段內(nèi)上行干擾功率的時間相關(guān)性可由以下公式進行計算：

Durbin-Watson檢驗適于一階序列相關(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0（或4），序列正（或負）相關(guān)程度越大，如圖2所示。其中dL、dU可查表得出，也可以根據(jù)實際工程經(jīng)驗進行參數(shù)的修改或設(shè)置。

圖2　Durbin-Watson相關(guān)性檢驗示意圖

2.5 干擾時域、頻域、地理分布特征聯(lián)合分析方法

使用上述方法提取上行干擾地理分布、頻域及時域特征，將各維度干擾特征匯總分析，最后區(qū)分上行干擾類型，并初步定為干擾原因，上行干擾三維聯(lián)合分析方法的流程圖如圖3所示。

在三維干擾聯(lián)合分析方法中，主要包括以下核心思想及算法。

（1）通過干擾地理分布特征分析確定干擾源為天面干擾或外部區(qū)域性干擾，主要通過對比分析受干擾小區(qū)及其鄰區(qū)的頻域干擾包絡(luò)是否一致，以及干擾出現(xiàn)/消失、減弱/增強的時間是否一致來實現(xiàn)。

（2）在確定干擾為區(qū)域性干擾之后，可通過干擾頻域特征分析判斷干擾是否為MMDS干擾、PHS控制信道干擾、DECT干擾、遠距離同頻干擾或干擾器等（MMDS、PHS控制信道及DECT系統(tǒng)使用的頻率及帶寬較為固定，干擾的PRB可根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)頻點配置進行計算）。

（3）通過干擾地理分布特征分析排除區(qū)域性干擾之后，基本可確定干擾原因為天面異系統(tǒng)干擾或鄰區(qū)上行同頻干擾。

（4）通過干擾頻域特征分析確定干擾是否為天面干擾，如鄰道干擾、諧波干擾等，并排除上行控制信道的干擾（即鄰區(qū)終端上行控制信道對服務(wù)小區(qū)的干擾，具體干擾PRB可通過頻點配置進行計算）。

（5）對干擾時域特征分析判斷干擾是否為鄰區(qū)上行業(yè)務(wù)造成的干擾，通過設(shè)置干擾時域波動性門限及時域干擾相關(guān)門限來篩選上行疑似受自系統(tǒng)干擾的小區(qū)。

圖3　上行干擾三維聯(lián)合分析流程圖

需要指出的是，在上述干擾分析流程中干擾時域特征與頻域特征分析并獨立，干擾頻域特征分析也可用于輔助判斷鄰區(qū)上行自系統(tǒng)干擾。如部分廠家在上行資源調(diào)度算法中對可用的PRB設(shè)置了調(diào)度優(yōu)先級，從而形成了受鄰區(qū)上行業(yè)務(wù)干擾時特定的頻域包絡(luò)波形，這種固定的頻域干擾特征可以應(yīng)用于上行自系統(tǒng)干擾的判斷。

3 結(jié)論及未來工作

隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)、用戶的快速發(fā)展，以及4G用戶高流量行為習(xí)慣的形成，TD-LTE系統(tǒng)上行自系統(tǒng)干擾問題逐步顯現(xiàn)。自系統(tǒng)干擾與異系統(tǒng)干擾交織在一起，大大增大了干擾分析與優(yōu)化的難度。本文基于現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)及測量報告數(shù)據(jù)，提出了一種對TD-LTE上行干擾進行時域、頻域、地理分布特征聯(lián)合分析方法，可以實現(xiàn)對上行干擾的精細化分析，區(qū)分干擾類型、定位干擾原因，對開展更具針對性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具有重要的意義。

［1］ 3GPP. TS 36.133 v12.1.0. Requirements for support of radio resource management［S］. 2013.

［2］ 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.

［3］ 何繼偉，王大鵬，李行政. TDD和FDD移動通信系統(tǒng)鄰頻應(yīng)用研究［J］. 電信工程技術(shù)與標準化，2015.

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唯亞威第九次年度網(wǎng)絡(luò)發(fā)展調(diào)查報告：全球2/3企業(yè)已部署SDN

唯亞威于近日正式發(fā)布第九次年度全球網(wǎng)絡(luò)發(fā)展調(diào)查報告的結(jié)果，通過對全球740位首席信息官、IT高管和網(wǎng)絡(luò)工程師進行調(diào)查，唯亞威發(fā)現(xiàn)隨著帶寬需求的急劇增長，企業(yè)正在加速下一代基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)的部署。54%的受訪者預(yù)計2016年的帶寬需求會增長50%，48%的人預(yù)計到2017年末帶寬需求會翻一番。同時，越來越多的企業(yè)開始部署100吉比特以太網(wǎng)、公有云和私有云以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）。該研究報告及結(jié)果已可供下載。

唯亞威公司總裁兼首席執(zhí)行官Oleg Khaykin表示：“無論是當前的帶寬密集型視頻流還是未來的物聯(lián)網(wǎng)，隨著流量的爆炸式增長，全球各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。正如我們的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究報告所表明，為應(yīng)對這樣的挑戰(zhàn)，IT團隊正在加速部署新興技術(shù)以獲得所需的經(jīng)濟高效的可擴展性和靈活性?！?（楊雁麟）

Three-dimension uplink interference analysis method for TD-LTE system

LI Xing-zheng， ZHANG Dong-chen， YAO Wen-wen， HE Ji-wei （China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100080， China）

Uplink interference level is an important indicator of TD-LTE network quality， uplink throughput，especially uplink throughput of cell edge user will suffer from uplink interference， and user access performance will be affected when high-level interference occurs. This paper studies on uplink interference of TD-LTE systems， proposes a three-dimension interference analysis method in which timedomain， frequency-domain and geographical distribution aspects of uplink interference are researched. This method realizes comprehensive interference analysis， which can greatly improve the effi ciency and accuracy of TD-LTE interference optimization.

TD-LTE； uplink interference； interference optimization

TN929.5

A

1008-5599（2016）06-0088-05

2015-11-25