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上行干扰专题研究

GSM900上行干扰专题研究

移动通信快速发展的今天,无线资源日趋紧张,各种潜在的干扰源不断产生。

所谓的干扰,本质上是指未按频率分配规定信号的频率,照成合法信号无法正常工作。

移动通信网络干扰带来的直接后果是影响移动通话质量,接通率降低。

因此解决干扰问题,成为了移动通信网络优化工作的重要组成部分。

同时,解决干扰问题,必须用科学的方法,适当的工具,才能快速准确的搜索到干扰源。

一.上行干扰的分类

由于无线环境复杂,干扰源种类繁多,归纳起来可分作下面几类:

1.联通CDMA下行对GSM900上行的干扰:

中国联通CDMA网络,上行频段为825~835MHZ,下行频段为870~880MHZ。

而中国移动GSM900上行频段为890~909MHZ,下行为935~954MHZ。

CDMA下行泄漏的噪声会占据GSM900上行频段的合法频率。

噪声功率过强,会导致邻近频段接收设备阻塞。

CDMA下行信号对GSM上行信号产生干扰的原因有二:

(1)CDMA下行信号未在输出端口加滤波器,使得CDMA信号带有“拖尾”;

(2)CDMA下行信号过强。

通常的原因有选址不合规范,举例过近、天线对打;CDMA滤波和放大设备存在硬件故障。

由于CDMA使用870Mhz~880Mhz,通常干扰GSM较低频段的频点,可以通过更换频点来验证是否为CDMA干扰。

也可以将扫频设备直接接基站大馈线进行扫频。

2.选频直放站产生的干扰

宽频直放站实际上是一个宽频放大器,它将整个移动上行或下行频带放大。

因为直放站设置不好,由宽频直放站照成的干扰是日常最普遍的干扰之一。

从频谱上看,宽频直放站干扰信号的特点是频带宽,占据整个上行,且幅度不稳定。

选频直放站是放大上行信号的放大器,与宽频直放站不同,选频直放站仅工作在某一频率或某几个频率。

因此,选频直放站对基站造成的干扰比宽频直放站小。

它形成的干扰是间歇的。

从频谱上看,选频直放站具有与正常手机信号相同的频谱,区别只是:

手机信号是瞬间信号,而选频直放站信号相对停留时间较长。

直放站干扰包括移动GSM直放站、联通GSM直放站、联通CDMA直放站、非法直放站等。

3.4、BTS设备故障

ANC、ANX、ANY或TRE等的设备损坏,致使通信质量下降。

A、时钟频偏较大,造成实际输出信道频率与定义频率不相符,手机无法占上信道,即使占上信道通话质量也极差。

B、发射部分杂散辐射及接收部分杂散响应较大,从而造成对本信道和其它信道的干扰,严重的将不能正常通话。

C、某个时隙损坏而导致在通信过程中产生严重的背景噪音。

4.电磁兼容(EMI)干扰

任何电器设备,如果屏蔽不好,都或多或少的向外发射杂乱的无线电波。

所说的EMI干扰,主要指有EMI问题设备发出的杂乱信号的干扰。

这种干扰频谱宽,幅度不稳定,定位困难。

电焊电弧、大型电锯等设备(如家具长、锯木厂等)、有线电视增补器等。

5.外来有意干扰

1、干扰器干扰

较多的干扰为干扰器造成的宽带干扰,其特点是GSM整个上行频段的干扰,抬高的底噪电平稳定,这些干扰多集中的市政府机关、军区、加油站,影剧院,会议中心等一些地区,其干扰往往为间断性。

(890Mhz~915Mhz)。

6.互调干扰

互调干扰是由于外部一个或多个无线信号源由馈线进入接收装置的非线性放大器产生。

互调干扰也可能完全是两个外部信号产生的,他们只借助接收机的非线性器件来相互混合,这种情况下,问题来源于接收机本身,而不是相互混合的外部信号。

检查基站天馈线性能是解决互调干扰的方法之一。

通常的原因有,天馈线系统驻波比过大,导致通信质量下降;天线故障引起的震子变形,通常发生在双极化天线;天线安装不符合规范,双频网天线隔离度太小。

6、频率规划不合理

 (l)频率规划或频点设定不正确,造成同频、邻频现象在短距离范围内存在,从而造成干扰。

这种现象主要出现在地区边界和省际边界的地方,在网络扩容工程结束初期该现象也出现。

  

(2)频率复用不当或频率复用的两小区之间的距离不够,造成同频干扰。

(3)同心圆内小区参数设置不当,而使得内小区的频点覆盖过大,而与邻小区产生的同频或邻频干扰。

  (4)基站天线高度及俯仰角设计不合理,导致覆盖范围的不合理,使小区的覆盖范围超出设计覆盖范围,从而与邻小区产生同频干扰、邻信道干扰。

 

二.上行干扰排查的方法

2.1排查干扰需要的工具

⏹干扰测试必备的工具:

Ø泰克NetTek频谱仪;

Ø天馈线测试仪;

Ø天线:

全向天线和定向八目天线;

Ø馈线:

1/2馈线或8D线;

Ø大力钳。

⏹辅助干扰测试的工具:

ØOMC-R网管干扰告警;

Ø移动GSM和联通CDMA基站分布图;

Ø分布系统和直放站基础资料。

2.2上行干扰级别的定义

在移动通信上行频段内,高于-110dbm的干扰信号都会对移动通信照成影响。

OMC-R上干扰级别分为5级,1级最弱,在-100dbm以下;2级在-100dbm和-95dbm之间;3级在-95dbm和-90dbm之间;4级在-90dbm和-85dbm之间;5级最强,在-85dbm以上。

当然,这样的干扰级别定义是默认的,每一级的电平门限也是可以自定义的。

可以通过自定义干扰门限,看出一些明显的干扰来源。

例如将5级干扰门限定义为-70dbm,理论上直放站到基站上行功率是达不到这个级别干扰的,而在南京,南京联通的CDMA一般是加了滤波器的,产生这么强的干扰也是不大可能的。

所以,可以断定是网外的干扰器产生的。

上述也是一种非常规的干扰排查方法,优点是快速确定干扰源,缺点是缺乏细致的测试分析,满足这样的干扰源也不多。

下一节将描述较为经典的干扰排查步骤。

2.3上行干扰类型确定步骤

⏹通过话务统计报告或OMC-R网管告警发现干扰,确定干扰小区;

⏹判断干扰的严重级别,判断干扰存在的时间(突发or非突发);

⏹进入基站,关闭受干扰小区的发射腔体。

将接到该腔体的天馈线拧下,接到泰克的NetTek分析仪上,观察890MHZ~909MHZ频段内的天线接收波形。

⏹通过天线接收波形,基本上判断干扰类型:

Ø靠近联通C网频段的底噪高,确定为联通CDMA干扰;

Ø整个上行频段底噪略有抬高,波形很不稳定,底噪忽高忽低,可能为宽频直放站干扰;

Ø整个上行频段底噪都被抬高,波形很稳定,底噪值很高,确定为有意干扰;

Ø整个上行频段底噪都被抬高,波形很稳定,底噪值不高,一般在-100dbm左右,可能为EMI干扰;

Ø整个上行频段内底噪没有抬高,稳定在-110dbm或更低,波形上看不出有任何干扰,可能是选频直放站的干扰或互调干扰。

⏹如果是最后一种情况,将腔体开启,再看接收到的频谱波形。

如果波形与正常手机信号相同的频谱,只是停留时间较长,判定为选频直放站的干扰。

2.4不同类型上行干扰排查的步骤

经过2.3节中的干扰类型确定,已经大概判断好了小区产生干扰的原因。

针对不同类型的干扰,我们可以制定不同的干扰源查找办法。

经过实施后继续观察话务统计指标,观察、测试、排除循环进行,直至干扰消除。

CDMA干扰

出现CDMA干扰,一般情况是移动和联通基站过近,且基站部分天线正对。

另外就可能是天线方向上存在联通的直放站。

解决的方法:

通过无线电委员会向联通公司提出干扰证据,请联通公司协助解决干扰。

直放站干扰

无论宽频直放站还是选频直放站,其都是有源设备。

它自身的噪声系数和产生的杂散、互调信号如果控制不好会对网络产生干扰,降低网络的质量。

直放站干扰的排查可以通过分布系统和直放站基础资料,找到受干扰小区下面带的直放站或离受干扰小区较近的直放站。

将这些直放站挨个关闭,查看OMC-R网管干扰告警,直到找到出干扰小区的那个直放站。

解决的方法:

选择噪声系数尽可能小的直放站,合理调整直放站的上行增益,同时严格控制直放站的发射功率,使噪声系数产生的干扰降到最低。

另外,值得注意的是,当直放站在覆盖时采用干放时,同样是有源设备的干放,增加了干扰产生的不确定性。

在调整直放站参数的同时,还需要合理调整干放的上下行均衡等参数。

需要补充的是,联通GSM宽频直放站也会因为器件的参数的问题,放大某些处于我方上行内的一些频点,对我方上行频带照成干扰。

由于,缺乏联通直放站的资料,这种干扰源判断起来比较棘手。

个人经验,联通GSM直放站一般会放大移动GSM上行的“高端”频点。

有意干扰

一般来说,在政府机关、军队、医院和加油站等场所,会人为的设置一些干扰器。

这些外来的有意干扰多数都是突发干扰,一段时间出现,一段时间消失或白天出现,晚上消失。

解决的方法:

车载泰克NetTek分析仪,找到干扰源的大致地理位置,上报无线电委员会,请求无线电委员会协调。

EMI干扰

EMI干扰出现几率不大,出现的地点一般在大型厂矿、变电站等使用诸多电器设备而屏蔽不好的地方。

解决的方法:

车载泰克NetTek分析仪,找到干扰源的大致地理位置,请相关单位协助解决干扰。

互调干扰

互调干扰的出现一般和基站天馈线问题相联系的。

产生互调干扰的原因复杂,测试仪器不可能连接在基站接收机放大器后测试,查找起来及其困难。

解决的办法:

用天馈线测试仪检查基站天馈线性能是解决方法之一。

三.上行干扰排查的实例

例一.直放站干扰解决实例――“省测绘局”一扇区的干扰分析

排查前,省测绘局1的基站OMC-R网管干扰告警在4,5级上,具体指标如下:

Band1

Band2

Band3

Band4

Band5

排查前

0

0

0

6

12

首先,来到省测绘局基站。

关闭省测绘局1小区的发射腔体,使用大力钳拧下ANC上的天馈线头子,将天馈线直接接到泰克NetTek分析器上,观察由天线接收到的频谱波形,波形如下:

频谱波形中看出,接收波形较-110dbm的正常底噪略有抬高,且波形波动较大。

初步排除了CDMA干扰和外来有意干扰,直放站干扰的可能性很大。

查看直放站资料,周围一共有两个直放站:

金星公寓和省政协办公大楼。

其中金星公寓的施主小区就是受干扰的省测绘局1,所以金星公寓直放站的“嫌疑”最大。

金星公寓是一个宽频直放站,下面带了一台干放。

首先,关闭金星公寓直放站的干放,通过OMC-R网管干扰告警看到,干扰没有消除;其次,关闭整个直放机,通过OMC-R网管干扰告警看到,干扰完全消除了。

这样,干扰源就被确定了。

最后,在直放机增益调整范围内,调整了直放机的上行增益,开启后再次查看OMC-R网管干扰告警,告警级别如下:

Band1

Band2

Band3

Band4

Band5

排查后

12

1

0

0

0

调整直放站之后,对金星公寓内进行了CQT测试,整个区域内覆盖电平正常,通话质量优秀。

至此,省测绘局1小区的干扰得到完全的解决。

例二.微蜂窝干扰解决实例――“福升大厦WF”干扰分析

由于室内无线环境的特殊性,微蜂窝一般不易受到外界的干扰。

一般微蜂窝受干扰一定与有源器件(干放)或联通C网直放站有关。

排查也较简单。

排查前,福升大厦WF的干扰告警级别如下:

Band1

Band2

Band3

Band4

Band5

排查前

0

0

0

0

7

首先,来到福升大厦,福升大厦WF只有一台干放。

关闭干放,查看OMC-R网管干扰告警,干扰完全消除了。

于是请厂家对干放的参数进行了调整,但是调整后仍未解决,最后彻底更换了干放,干扰消除。

Band1

Band2

Band3

Band4

Band5

排查后

5

0

0

0

0

福升大厦WF的干扰完全是由于干放本身的硬件故障照成的,有源器件的故障可能出现各种莫名其妙的无线网络问题,所以在实施室内分布系统的时候,尽可能的少使用有源器件。

例三.外来有意干扰解决实例――“海福巷”一扇区干扰分析

2005年1月22日,海福巷1小区出现了突发的强干扰,干扰全部集中在5级上,OMC-R告警如下表所示:

Band1

Band2

Band3

Band4

Band5

排查前

0

0

0

6

34

由于该小区天线的方向正对着解放军理工大学,而且平时该小区不存在干扰。

凭经验,初步判断干扰来自网外的有意干扰。

首先来到海福巷基站,关闭海福巷1的发射腔体,拧下拧下ANC上的天馈线头子,将天馈线直接接到泰克NetTek分析器上,观察由天线接收到的频谱波形,波形如下:

波形上看到,从875MHZ~925MHZ的整个频段内,底噪都被抬高到-75dbm左右。

也就是说,干扰不仅存在于移动GSM上行频段上,也在联通CDMA下行和联通GSM上行频段上出现了。

这样宽的频段干扰,更加说明了网外有意干扰的可能性。

其次,将海福巷1的天馈线接好,开启腔体。

爬上天线所在的平台,用定向的八目天线接到泰克NetTek分析仪上,来确定干扰源的方向。

果然,在解放军理工大学方向上,干扰最强。

至此,可以确定海福巷1的干扰来自网外,有可能是军队的干扰器。

这种干扰在南京这种省会城市是很普遍的,它的特点也很明显:

干扰强、突发产生、基站地理位置特殊、干扰频段宽。

实际优化工作中这类干扰源,不是恒定出现,并且出现干扰的规律不明显,这就需要工程师保持一定耐性,定点进行跟踪,以发现干扰源,解决干扰问题。

例四.CDMA干扰解决实例――“章村”一扇区干扰分析

排查前,章村1扇区的基站干扰告警在4,5级上,具体指标如下:

Band1

Band2

Band3

Band4

Band5

排查前

0

0

0

8

5

首先,来到章村基站,关闭海福巷1的发射腔体,拧下拧下ANC上的天馈线头子,将天馈线直接接到泰克NetTek分析器上,观察由天线接收到的频谱波形,波形如下:

波形上看到,在上行的890MHZ~895MHZ频段内,底噪被抬高到-80dbm左右。

波形上明显是联通CDMA信号过强,带有“拖尾”,产生了GSM上行干扰。

而在889MHZ附近,联通的波形有一个明显的下降沿,说明联通基站已经加装了滤波器,但在890Mhz后面的我方上行频段内底噪依然很高,有可能和两个基站距离过近有关系。

随后,爬上天线所在的平台,果然发现联通CDMA天线与移动GSM天线相隔不到10米,且章村1扇区天线和联通CDMA天线正对。

这样近的距离,必须要考虑到两系统之间的天线隔离度。

因为同在一个平台上,所以主要还是水平隔离度要满足要求。

CDMA2000天线口落在GSM900接收频段内的杂散应小于-13dBm/100kHz。

一般来说,GSM的接收灵敏度是-104dBm,载干比是9dB,根据移动通信设计的惯例,为了保证灵敏度恶化不超过0.5dB,杂散干扰应低于噪声10dB,允许的最大杂散干扰为:

-104-9-10=-123dBm。

这样GSM和CDMA2000天线之间的隔离需要:

-13-(-123)=110dB。

按照天线隔离度的计算公式:

ISO=F/Bg1+F/Bg2+L+PL

F/Bg1:

天线1的前后比;

F/Bg2:

天线2的前后比;

PL:

自由空间传输损耗;

PL:

隔离物损耗。

目前通用的CDMA双极化定向天线的前后比是28db,GSM双极化定向天线的前后比是30db,自由空间损耗:

PL=32.4+20lgf+20lgd=50db,不计算隔离物损耗。

通过公式计算,当GSM和CDMA共站时,天线之间至少相距11米以上,并且联通CDMA基站需增加外置滤波器,消除CDMA基站的带外杂散。

至此,章村基站的干扰可以确定为联通CDMA干扰。

总结

在移动通信从第二代向第三代过渡的时候,新技术不断得到应用,射频资源日趋紧张,干扰出现的概率和频率越来越多。

干扰的种类也很多,每种干扰产生的原因也不尽相同,因此对干扰处理的方法也没有定式,主要还是依赖于平时经验的总结。

作为网络优化人员,我们应该在平时解决干扰的过程中学习必要的相关知识,总结干扰解决过程中汲取的经验,从干扰的类型出发,选择相应的解决办法。

同时,掌握对仪表的熟悉使用,保证分布系统及直放站资料的准确,具备一定的协调能力也是工作中必不可少的。

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