朱同先，郭寶

(1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司宿遷分公司，宿遷 223800；2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司，太原 030032)

TD-LTE系統(tǒng)GPS干擾監(jiān)測(cè)與優(yōu)化

朱同先1，郭寶2

(1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司宿遷分公司，宿遷 223800；2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山西有限公司，太原 030032)

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)的干擾優(yōu)化主要針對(duì)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(qiáng)度高，隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，如果不結(jié)合指標(biāo)統(tǒng)計(jì)與實(shí)地測(cè)試，可能會(huì)被認(rèn)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(duì)用戶的影響，同時(shí)，從實(shí)例中闡述GPS干擾判決過(guò)程中的指標(biāo)監(jiān)測(cè)及排查分析，還有局部基站GPS失步后的監(jiān)測(cè)方式及優(yōu)化分析。

GPS干擾；特殊子幀；時(shí)分雙工

本文重點(diǎn)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(chǎng)景，以及高鐵隧道場(chǎng)景內(nèi)無(wú)GPS信號(hào)基站與隧道外使用GPS信號(hào)基站的失步帶來(lái)的問(wèn)題。主要通過(guò)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(duì)個(gè)別小區(qū)進(jìn)行時(shí)域或頻域分析，監(jiān)測(cè)小區(qū)受干擾的頻率或時(shí)間。

1 主要干擾類型

1.1 外部干擾

外部干擾源有學(xué)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(diǎn)，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(diǎn)均會(huì)受到干擾，甚至區(qū)域內(nèi)D頻段站點(diǎn)或者GSM站點(diǎn)也均存在干擾；最后，受干擾小區(qū)干擾強(qiáng)度穩(wěn)定，不因系統(tǒng)忙閑時(shí)業(yè)務(wù)量變化而產(chǎn)生變化。

排查方法包括3點(diǎn)：首先勘察基站天面情況，針對(duì)隔離度不足的基站進(jìn)行排查；其次使用上行時(shí)隙掃頻儀配合八木天線進(jìn)行掃頻，定位干擾源；最后由于天面上信號(hào)強(qiáng)度較大，易造成掃頻儀接收信號(hào)失真，可降低疑似干擾源小區(qū)功率，同時(shí)后臺(tái)網(wǎng)管實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(hào)對(duì)本小區(qū)造成的干擾。干擾特征主要包括3點(diǎn)。

（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(dú)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(qiáng)度隨系統(tǒng)忙閑時(shí)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(diǎn)，使其與受擾小區(qū)頻率上不重疊；觀察更改頻點(diǎn)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(guò)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(shí)隙無(wú)法對(duì)齊，對(duì)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(diǎn)小區(qū)，鄰頻小區(qū)無(wú)干擾；受干擾小區(qū)底噪較高，無(wú)線接通率、掉話率等指標(biāo)劣化嚴(yán)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(diǎn)進(jìn)行拉網(wǎng)測(cè)試，觀察不同小區(qū)時(shí)間偏置值，如出現(xiàn)時(shí)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(diǎn)分配業(yè)務(wù)）干擾是由于廣電無(wú)線通信占用移動(dòng)D頻段頻率對(duì)移動(dòng)TDD（時(shí)分雙工）造成干擾。

2 GPS干擾監(jiān)測(cè)措施

2.1 GPS干擾指標(biāo)監(jiān)測(cè)

2017年3月17日客戶反饋**區(qū)域上網(wǎng)困難，從統(tǒng)計(jì)指標(biāo)來(lái)看，某區(qū)域RRC建立成功率從99.8%惡化至97.2%，指標(biāo)惡化原因值是干擾引起的UE無(wú)應(yīng)答。從全網(wǎng)干擾統(tǒng)計(jì)指標(biāo)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(biāo)為時(shí)間，15 min粒度；縱坐標(biāo)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(jì)指標(biāo)分時(shí)示意圖

分析周邊基站的反向頻譜，從中得到兩個(gè)信息：受到干擾的基站都是上行的后面5個(gè)符號(hào)受到干擾；反向頻譜解析的干擾源PCI（Physical Cell Identifier，物理小區(qū)標(biāo)識(shí)）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(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析，確定基站天線口處理信號(hào)的時(shí)頻特征，協(xié)助分析干擾問(wèn)題。上行后面5個(gè)符號(hào)指U子幀的符號(hào)9到符號(hào)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(hào)分布，其中被標(biāo)識(shí)為紅色的符號(hào)是受到干擾的符號(hào)。

通過(guò)解析網(wǎng)絡(luò)中受到干擾比較強(qiáng)的幾個(gè)F頻段小區(qū)的反向頻譜數(shù)據(jù)，402/403/404等3個(gè)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(guò)基站告警統(tǒng)計(jì)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(jì)10：30～10：45的全網(wǎng)干擾指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)閉塞相關(guān)小區(qū)后，干擾統(tǒng)計(jì)指標(biāo)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(gè)階段，說(shuō)明GPS干擾信號(hào)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(gè)基站監(jiān)測(cè)到嚴(yán)重的外部干擾影響，基站出現(xiàn)相關(guān)GPS告警，上報(bào)了時(shí)鐘異常告警。除L55A4A外的5個(gè)基站將時(shí)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(hào)異常，被底層過(guò)濾，并未影響上時(shí)鐘業(yè)務(wù)。

L5EE0D基站在9：11檢測(cè)時(shí)鐘參考源故障，切換到本地晶振，并上報(bào)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(kuò)大，涉及下面13個(gè)基站，其原因與當(dāng)時(shí)的GPS外部干擾源變強(qiáng)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(hào)提升，并檢測(cè)到GPS輸出信號(hào)的異常，并上報(bào)告“時(shí)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(cè)到有370 us的大相偏，又持續(xù)檢測(cè)幾分鐘未恢復(fù)，由10：31上報(bào)告警。

在該區(qū)域內(nèi)有多個(gè)基站的GPS都受到強(qiáng)干擾，并引起輸出異常，其它基站因時(shí)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(diǎn)GPS信號(hào)的輸出小幅度單向緩慢調(diào)整。受到該基站GPS信號(hào)輸出的基準(zhǔn)時(shí)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(biāo)分析

**高鐵專網(wǎng)基站開(kāi)通后用戶反映，隧道內(nèi)部分路段手機(jī)無(wú)信號(hào)，經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)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(jì)指標(biāo)中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題區(qū)域小區(qū)間切換次數(shù)為0次。

進(jìn)一步進(jìn)行信令分析后發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題路段存在異常ATTACH消息，而且全部失敗。提取問(wèn)題路段小區(qū)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題BBU下序號(hào)為3的RRU上行收到了高強(qiáng)度干擾信號(hào)。

3.2 高鐵GPS失步判決

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

根據(jù) 3GPP TS 36.211 協(xié)議，TD-LTE共有7種子幀配比，現(xiàn)場(chǎng)高鐵專網(wǎng)配置為上行配比2，即上下行時(shí)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(shí)間不同步，就會(huì)出現(xiàn)由于時(shí)間不對(duì)齊，下行信號(hào)干擾上行的情況。干擾源站點(diǎn)下行的信號(hào)（導(dǎo)頻不管是否有用戶，都會(huì)持續(xù)下發(fā)）會(huì)干擾到附近基站的上行部分，這樣的干擾特點(diǎn)是時(shí)域上一個(gè)符號(hào)的寬度，凸起間隔為2/3個(gè)符號(hào)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(hào)級(jí)突起的特征，突起的間隔為2/3個(gè)符號(hào)，和LTE下行RS信號(hào)的時(shí)間規(guī)律一致，因此判斷為基站時(shí)間不對(duì)齊導(dǎo)致的下行干擾到上行。

進(jìn)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(gè)BBU，119個(gè)RRU，采用12RRU共小區(qū)方式進(jìn)行組網(wǎng)。由于隧道過(guò)長(zhǎng)，若采用GPS時(shí)鐘同步方式，存在成本高，施工難度大的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次方案論證，規(guī)劃采用“GPS+1588V2時(shí)鐘”聯(lián)合授時(shí)的方式進(jìn)行時(shí)鐘同步。而干擾位置位于GPS時(shí)鐘同步基站及1588V2時(shí)鐘同步基站的切換區(qū)域。問(wèn)題區(qū)域涉及切換的兩個(gè)BBU的時(shí)鐘提取方式不同，分別為IP CLOCK及GPS CLOCK。

1588V2時(shí)鐘基本實(shí)現(xiàn)過(guò)程為將基準(zhǔn)時(shí)鐘源的時(shí)鐘信息提供給PTN設(shè)備，PTN設(shè)備通過(guò)物理層同步將時(shí)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(shí)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(jí)的時(shí)鐘，每一級(jí)時(shí)鐘都同步于其上一級(jí)時(shí)鐘。

小結(jié)：通過(guò)對(duì)時(shí)鐘源進(jìn)行逐步排查，最終問(wèn)題定位于接入層時(shí)鐘源存在問(wèn)題，需要對(duì)接入層時(shí)鐘源進(jìn)行時(shí)鐘偏差補(bǔ)償，進(jìn)行時(shí)鐘同步。隧道內(nèi)高鐵專網(wǎng)傳輸側(cè)調(diào)整時(shí)鐘補(bǔ)償值后，干擾電平干擾明顯降低。后臺(tái)統(tǒng)計(jì)，問(wèn)題小區(qū)間已可以正常切換，經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)試，太行隧道內(nèi)已無(wú)覆蓋盲點(diǎn)，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