UMTS网优专题干扰排查指导R210Word格式.docx
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资料版本
资料编号
资料更新说明
1.0
手册第一次发行
2.0
此次在原R1.0版本基础上进行修订:
1.将原有2.1节的内容对内部干扰类型分类仅有互调干扰的基础上增加“故障导致的干扰”
2.对2.2.1节“异系统产生的干扰”细分为“杂散干扰”、“阻塞干扰”、“互调干扰”三类。
3.对2.2.3节“室分干放干扰”的分类进行细分“自激”和“增益过高”两种。
4.针对干扰排查流程,增加“阻塞干扰”的排查在整个流程中的角色,见3节中3.1节前的内容。
5.对3.5.1和3.5.2对干扰问题的解决进行细化。
6.对附件的内容进行修订,对后台操作相关命令进行修正。
7.相关文字内容的修正。
作者
日期
审核者
批准者
2010-05-07
肖贺伟
总工组
2011-04-25
马巍
王真海
适用对象:
UMTS网络优化人员
关于这篇文档
摘要
章节
描述
1前言
前言
2UMTS受干扰的类型及其原理
UMTS受干扰的类型及其原理
3干扰排查流程
干扰排查流程
4干扰排查案例
干扰排查案例
5团队运作及管理
团队运作及管理
6总结
总结
7附录
附录:
《干扰排查相关工具的使用说明》
图目录
表目录
1前言
随着3G(UMTS)网络建设脚步的日益展开与加快,各大运营商在对自己目前的网络加大优化力度的同时,都面临着如何更好与后续3G系统相兼容的问题,都在从成本代价最小、工程最具操作性、对现有网络影响最小的角度出发,寻求3G网络建设中存在的干扰问题的解决方案。
政府主管部门也在密切关注并通过行业标准化组织来研究和制订符合网络建设规范的最佳3G决策方案和政策规定。
但是在3G网络建设的过程中,很难避免干扰的出现,而干扰的存在也在一定程度上、甚至很大程度上对网络性能产生了影响。
在这种情况下,就要进行干扰排查,以消除干扰对网络性能的影响。
为方便各地网络建设人员的阅读与使用,本文编写的内容力求浅显、易懂。
本着这样的目的,本篇内容涉及的主要是实践性的内容,而没有过多的涉及理论性的内容,从而使现场人员能够快速掌握干扰排查的思路和方法。
本文主要是基于深圳联通、香港CSL及南非CellC三大外场,同时兼顾其他各地的干扰排查经验,就干扰产生的原理、常见干扰的类型、干扰排查的思路与流程以及干扰解决方案等进行了论述。
2UMTS受干扰的类型及其原理
UMTS系统属于干扰受限系统,网络的质量、容量和覆盖等都与背景噪声相关。
在进行无线网络设计时,需要获得覆盖区域的背景噪声强度;
如果频段内存在强干扰,需要进行清频工作或者申请新的频点。
UMTS电磁背景干扰测试分为两个阶段,一是建网前,进行站点选择时,需要确认在所用频段内是否存在强干扰或者噪声抬升;
另一阶段是网络运行后,发现有干扰,需要查找干扰源。
UMTS电磁背景干扰测试是相当重要又极其复杂的工作,工程师必须了解UMTS抗干扰的基本原理,并且要对各类干扰有基本的认识。
在实际测试中,时间和地点的选择十分重要,一定要保证高话务区域在不同的时间段内都获得足够的数据。
UMTS系统遭受的干扰可以分为两部分,一部分是系统自身的干扰,包括手机之间的相互干扰,邻近小区对本小区的干扰等,这种干扰不可避免,但需要在网络规划和优化中尽量减少;
另一部分是异常干扰,异常干扰包括上行异常干扰和下行异常干扰。
其中,上行异常干扰的危害更为严重,本文主要讨论UMTS系统上行异常干扰的分析和排查方法。
UMTS网络受到的干扰根据干扰源产生的来源,大概可以分两大类:
内部干扰和外部干扰。
2.1内部干扰
在干扰排查过程中,内部干扰主要是由于工程安装质量问题(设备质量问题或者工程施工或设计不合理)产生的,始于射频发射端,终于天线。
一般将位于这两个位置之间的部件产生的干扰归为内部干扰。
主要有硬件设备干扰和互调干扰两类。
2.1.1设备故障导致的干扰
设备的故障也有可能会导致干扰,比如RRU设备故障导致的干扰等。
如果TRX因生产原因或在使用过程中性能下降可能会导致RRU放大电路自激产生干扰。
在现场,如果经过种种正常的干扰原因判断流程后还未找出干扰来源后,就要考虑是否为设备问题导致的干扰了。
比如在南非CellC现场发现的由于射频终端(RSU/RRU)质量问题导致不能正常上报RTWP值(非互调干扰及其他干扰类型),以及香港CSL现场发现的由于室内天线承受功率不够导致小区RTWP值很高的干扰。
这两个干扰问题都是在相关信号源强度正常发射的情况下出现的。
2.1.2互调干扰
互调干扰主要是指由于天馈系统或者是无线设备(如基站等)异常导致的干扰。
天馈系统如果安装质量不好就会导致干扰:
如天馈接头拧得过紧或过松、馈线弯曲过大、负载连接松动等。
设备质量导致的干扰:
有可能是由于天线、馈线、接头和负载等器件本身的质量问题引起的,如馈线破损,天线隔离度指标恶化等。
工程安装设计不当也会导致干扰(比如互调干扰),一个典型的例子就是POI系统。
内部干扰主要就是互调干扰,下面介绍下互调干扰。
当多个系统共存时,这些系统的不同频点之间可能会产生互调产物(新频率的信号),如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内,则构成对该接收机的干扰,我们称这种干扰为互调干扰。
特别是当周围环境复杂,天面上金属物体较多时,可能会产生很强的互调信号。
此外,由于天馈系统需要用到很多器件,包括天线、合路器、功分器、滤波器等,这些器件都是不理想的,当不同频点的信号经过这些器件时,就会发生互调,产生很多干扰信号。
特别是当这些器件使用时间很长,性能指标降低的时候,互调信号会很强,产生严重的干扰。
当接收机收到过强的异系统信号时,也会互调产生较强的干扰信号,如果异系统信号过强,可能会阻塞接收机,导致接收机无法正常工作。
互调信号的来源有很多,比如DCSBS的不同频点之间产生互调,DCS的BS发射信号与UMTS发射信号产生互调,等等。
最常见的互调为三阶互调。
三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中,由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后所产生的寄生信号。
比如F1的二次谐波是2F1,他与F2产生了寄生信号2F1-F2。
由于一个信号是二次谐波(二阶信号),另一个信号是基波信号(一阶信号),他们俩合成为三阶信号,其中2F1-F2被称为三阶互调信号,它是在调制过程中产生的。
又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号,所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。
产生这个信号的过程称为三阶互调失真。
由于F2,F1信号比较接近,也造成2F1-F2,2F2-F1。
我们知道UMTS上行频点低于下行,并且在下行附近。
设F1<
F2,那么2F1-F2就可能落在UMTS的上行频段内,这就是三阶互调干扰。
既然会出现三阶,当然也有更高阶的互调,这些信号不也干扰原来的基带信号么?
其实因为产生的互调阶数越高信号强度就越弱,所以三阶互调是主要的干扰,实际应用中考虑的比较多的是三阶互调。
不管是有源还是无源器件,如放大器、混频器和滤波器等都会产生三次互调产物。
这些互调产物会降低许多通信系统的性能。
下面提供一个由于香港P项目网络的现网特点(U900,G900,G1800,U2100共存),很容易产生互调:
其中,2阶互调为U900M与G1800M的互调,1800-900=900,刚好可以落在U900上行频段内,目前很多室内站点(U900M与G1800M合路)在器件出现问题时会出现该类干扰;
而三阶互调由U900M和G900M产生,900M*2M-900M,很容易落到890M范围内。
以上两类干扰就是香港项目U900网络中碰到的普遍现象,如图2-1所示:
图2-1互调产生的原理图
如果细分,互调干扰又分为发射机互调干扰和接收机互调干扰。
发射机互调干扰是多部发射机信号落入另一部发射机,并在此末级功放的非线性作用下相互调制,产生不需要的组合频率,对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰,称为发射机互调干扰。
接收机互调干扰是当多个强信号同时进入接收机时,在接收机前端非线性电路作用下产生互调频率,互调频率落入接收机中频频带内造成的干扰,称为接收机互调干扰,其中三阶互调是主要的互调干扰。
2.2外部干扰
在干扰排查过程中,外部干扰主要指无线侧干扰。
2.2.1异系统产生的干扰
现有的无线通信系统(如GSM,TD-SCDMA,CDMA2000、CDMA1900、CDMA850等)都可能对UMTS系统产生干扰。
如深圳联通项目CDMA1900对UMTS2100产生的杂散干扰,香港CSL项目中国移动对UMTS900产生的境外干扰(杂散干扰)、南非CellC项目CDMA850对UMTS900造成的阻塞干扰,甚至于在南非CellC现场出现的由于其他运营商的信号落到某一运营商的信号接收机内导致的互调(交调)干扰等。
2.2.1.1杂散干扰
GSM,DCS,PHS,TD-SCDMA等异系统的信号频谱在UMTS频段内都有一定的杂散,这些杂散进入UMTS的基站和手机,引起上行干扰和下行干扰。
对于上行干扰,可以分为两部分,一部分是异系统的基站对UMTS系统的上行干扰,另一部分是异系统的手机对UMTS系统的上行干扰。
一般来说,前一部分的干扰比较严重,一方面因为基站的发射功率比手机功率高的多。
另一方面,不同系统的基站有时候会比较近,特别当共站址时,不同系统的基站天线距离较近,隔离度较小,容易对UMTS的上行产生干扰,导致RTWP抬升过高。
异系统的手机的杂散信号也会进入UMTS基站,产生上行干扰,典型现象有两种,一种是当UMTS基站与异系统基站不共站址时,异系统的手机移动到UMTS基站的底下,但在异系统的小区边缘,手机发射功率很高,导致对UMTS基站的上行干扰。
另一种是共站址时,UE在天线底下,UE到基站天线的耦合损耗非常小,即使2G的UE发射功率最小,也会对3G基站产生一定的干扰。
2.2.1.2阻塞干扰
阻塞干扰就是当强的干扰信号与有用信号同时加入接收机时,强干扰会使接收机链路的非线性器件饱和,产生非线性失真,阻塞UMTS的接收机,超出放大器以及混频器的工作范围,使得接收机无法正常的解调,干扰接收机的工作,导致不能正常上报小区的RTWP(底噪水平)。
只有有用信号,在信号过强时,也会产生振幅压缩现象,严重时会阻塞。
产生阻塞的主要原因是器件的非线性,特别是引起互调、交调的多阶产物,同时接收机的动态范围受限也会引起阻塞干扰。
阻塞会导致接收机无法正常工作,长时间的阻塞还可能造成接收机的永久性性能下降。
UMTS接收机阻塞要求为:
≤-40dBm(带内)
≤-15dBm(带外)
≤16dBm(GSM、DCS带内)
在3GPP25-104的协议规定中,可以看出针对UMTS接收机的阻塞特性,如下所示:
表2-13GPP协议针对UMTS接收机阻塞特性的规定
OperatingBand
CenterFrequencyofInterferingSignal
InterferingSignalmeanpower
WantedSignalmeanpower
MinimumOffsetofInterferingSignal
TypeofInterferingSignal
XIII
880915MHz
-40dBm
-115dBm
±
10MHz
WCDMAsignal*
860880MHz
915-925MHz
1MHz-860MHz
925MHz12750MHz
-15dBm
¾
CWcarrier
NOTE*:
RTWPnormalvalueisabout-106.5dBm.
图2-2阻塞干扰频谱示意图
如上图所示,在以887.2Mhz为中心的UMTS900网络中,由于874Mhz的强大外部信号落入接收机,接收机接收到的信号强度大于-40dBm而造成阻塞干扰。
2.2.1.3互调干扰
当多个系统共存时,这些系统的不同频点之间可能会产生互调产物,特别是当周围环境复杂,天面上金属物体较多时,可能会产生很强的互调信号。
此外,由于天馈系统需要用到很多器件,包括天线、合路器、功分器、滤波器等,这些器件都是不理想的,当不同频点的信号经过这些器件时,就会发生互调,产生很多干扰信号,其中比较强的是三阶,五阶产物。
2.2.2直放站干扰
直放站是早期网络建设普遍采用的扩展基站覆盖距离的一种方式。
由于其自身的特点,如果使用不当非常容易形成对基站的干扰。
直放站存在以下两种干扰方式:
1.由于直放站本身安装不规范、施主天线和用户天线没有足够的隔离度形成自激从而影响了该直放站所依附基站的正常工作。
2.对于采用宽频带非线性放大器的直放站,其互调指标远远大于协议要求,如果功率开得比较大时其互调分量很大,非常容易对附近的基站形成干扰。
2.2.2.1自激导致的干扰
直放站系统(Repeater)属于同频放大设备,起到信号增强的作用以延伸小区的覆盖范围。
直放站系统通常由直放站主机、宿主天线、覆盖天线、馈线、无源分路器、合路器等构成。
直放站主机的基本功能就是一个射频信号功率增强器。
由上、下行通道双工器、选频器、功放等构成。
其功能框图如下:
图2-3直放站的原理框图
通常情况下,多种不同频段的直放站放置于同一个房间或方舱之内,使用共同的宿主天线与覆盖天线或室内分布式系统。
如下图所示是一种典型的室内分布系统。
图2-4一个典型的直放站室分系统
从图中可以看出,直放站覆盖区有约10个覆盖天线,主机到最远的覆盖天线要经过几十到数百名米的线缆的传输。
因直放站自激导致干扰的例子有:
在中国联通外场,某些3G的直放站会产生自激,不定期地在1952.6MHz(以中国联通的UMTS网络上行频点之一)附近发射出一些信号,导致周边多个站点的多个小区的RTWP严重抬升。
自激的原因有两种:
1.直放站的PCB板自激,主要是由于信号增益过大、输入与输出的隔离度不够导致;
2.直放站的输出信号又反馈到了输入端形成自激,主要是由宿主天线、覆盖天线的位置、角度不当导致。
2.2.2.2上行增益过大导致的干扰
由于直放站厂家人员缺乏调试维护的经验,直放站的上行增益设置过大,导致在直放站的覆盖区域中,即使没有UE用户时,宿主天线仍发射出较大功率的上行信号,从而令施主小区的RTWP偏高,影响了施主小区的上行链路覆盖半径,对掉话率、切换成功率等都有一定的不良影响。
在中国,国家无委会为中国联通划定的UMTS的三个频点如下:
F1:
上行1942.6MHz,下行2132.6MHz
F2:
上行1947.6MHz,下行2137.6MHz
F3:
上行1952.6MHz,下行2142.6MHz
中国联通使用了大量的3G直放站设备来进行各个重要区域的延伸覆盖,其上行带宽为1940~1955MHz,下行带宽为2130~2145MHz,即上下行各15MHz带宽。
对于在其他国家和地区,对于无线网络的频点等也都是有明确相关规定的。
针对不同频段和频点的处理和此种情况类似,可类比处理。
在南非CellC项目就出现过Vodacom的2G直放站对CellC的UMTS900网络产生干扰的问题。
2.2.3室分干放干扰
2.2.3.1室分系统干放自激导致干扰
当室内分布系统(本处所指为直放站所驱动的室内分布系统)的干放设备的上行增益过大,或输入输出的隔离度不够时,会产生自激导致上行的RTWP抬升。
从受干扰小区长期的变化情况来看,RTWP值表现出较强的随机性,反映的是干放设备的自激的状态。
2.2.3.2室分系统干放增益过高干扰
这里所说的室内分部系统,是RRU所驱动的室内分布系统,非直放站所驱动的室内分布系统。
当所驱动的覆盖天线距离RRU的天线口较远时,需要在中间增加干放设备以增强上、下行的信号。
当室内分布系统的干放设备的上行增益过大导致时,就会同3G直放站的上行增益过大一样导致上行的RTWP抬升。
从受干扰小区长期的变化情况来看,RTWP值比较稳定,反映的是干放设备的安装情况。
2.2.4微波传输干扰
微波传输干扰的特点为:
1)长时间基本稳定的干扰;
2)干扰的方向性强;
3)干扰影响的范围较大;
4)频谱是宽带频谱,常见有8MHz带宽和25MHz带宽的宽带干扰
2.2.5其他类型设备(非通信相关设备)的干扰
除上述比较常见的干扰源外,还有其他网络外部的干扰,比如微波传输、交通信号灯、KTV、会议干扰机、霓虹灯以及在香港发现的BUS移动电视里面的电路板(晶振频率倍频)等。
3干扰排查流程
干扰的分析排查与干扰的解决是个很长而又反复的过程(如果在排查过程中没有找到干扰源或者在没有将产生干扰的干扰源全部找到时,还需继续排查)。
一个好的思路(流程)就是:
1.首先对受干扰的小区进行后台扫频(场强接收测试,在没有用户或者用户很少的时候进行扫频)
2.对扫频的结果进行分析处理成扫频图,然后将具有相同频谱图的小区归为一类,同时提取后台的相关历史PI数据进行分析。
3.针对具有相同扫频图的每种小区,进行抽样上站进行彻底的扫频测试,找出干扰原因和干扰源,然后就可以对具有相同扫频图的进行小区进行批处理。
4.对于个别的问题,个别处理。
下图是干扰排查的流程图。
后续各章节将根据深圳联通、香港CSL及南非CellC三地的干扰排查经验为依据,将干扰排查的流程做一介绍。
图3-1干扰排查流程图
需要说明的是,在现场的干扰问题比较复杂的情况下,如一个小区同时受到几种干扰的时候,同时其中一种干扰类型为阻塞干扰的话,就要特别留意了,因为此时获取的频谱图是一个失真的图形,不能如实反映现场干扰信号源的状况,获取的小区RTWP的值也是小区实际的RTWP值。
因而,在此情况下就要先进行阻塞干扰问题的处理,或者是采取手段将阻塞干扰的影响去除,再进行其他干扰类型的处理。
阻塞干扰的分析与解决见本文相关章节的内容,如采用规避手段,可以利用可调陷波器来达到目的。
如造成阻塞干扰的信号仅仅是某一频点的信号,可将可调陷波器的频点调到与干扰信号一样的频点,将干扰信号的强度衰减到一定程度消除阻塞干扰;
如造成阻塞干扰的信号是很宽频段的信号的话,那就只能是先消除掉阻塞干扰再进行其他的判断了。
3.1发现干扰
3.1.1RTWP指标分析
RTWP是UMTS最常用的指标。
观察网络运行指标中的“平均RTWP”是最佳的发现网络上行干扰的手段。
针对我司的产品,在正常情况下,小区空载时的RTWP应该在-105.5dBm左右,如果某些小区的平均RTWP达到-95dBm左右,即比空载时的RTWP抬高了10dB,那么可认为这些小区受到了上行干扰,如果某些小区的平均RTWP达到-85dBm左右,即比空载时的RTWP抬高了20dB,那么可认为这些小区受到了严重的上行干扰,条件许可的话应该立即着手解决干扰问题。
注:
在空载情况下,由于热噪声的频谱密度为-174dBm/Hz,在UMTS的3.84MHz带宽内底噪约为-108dBm/3.84MHz;
所以在空载下如果UMTS系统上行没有受到干扰,假设基站的噪声系数为2.5dB(目前中兴的为1.8db),则RTWP正常值为-105.5dBm/3.84MHz。
在上行50%负载情况下,RTWP正常值为-102.5dBm(中兴的为-103.2dBm)。
“最大RTWP”仅仅作为判断时的参考,因为有可能是接入时的尖峰引起,甚至跟UE的算法和性能都有关系,因此不作为重点关注对像。
下面表格的数据来自实际运行的网络,其中RackNo的RTWP值严重偏高,在一段时间后又突然降低,非常需要进行观察。
图3-2即为不正常的RTWP指标:
图3-2不正常的RTWP值示例
3.1.2通过OMC话统发现干扰变化
某一小区或簇的用户常用指标,如呼叫成功率,接入成功率带,掉话率的突然升高或降低变化等,可能就是受到干扰影响的缘故。
3.1.3通过网优测试发现干扰
在网优测试的过程中,通过网优测试相关工具也是可以发现干扰的存在的。
如CNT/CNA,信令分析工具QXDM及其他信令分析工具都可以借以发现干扰的存在。
从这些测试及信令分析工具中可以看到当前测试时间点的上行干扰值,如果值大于-100dBm,就可以认为上行受到干扰了,必要的时候就可以考虑从干扰方面来协助提升网络性能了。
3.2统计UMTS全网受到干扰的小区
这一步非常重要。
因为UMTS全网干扰小区统计的准确度,将决定后续干扰排查后对干扰改造、清除的程度,也将直接或间接影响到网络的相关性能以及网络运营商的相关经济利益(比如手机漫游资费等)。
3.2.1受干扰小区的统计原则
3.2.1.1统计选择的指标及门限
首先了解一下两个概念:
RTWP和系统底噪。
RTWP:
接收总带宽功率,RTWP反映了一个小区中的实时总噪声。
系统底噪是没有用户时的系统上行总接受功率。
或者说,没有用户时,RTWP等于指定小区的系统底噪。
从干扰排查的角度来讲,适宜采用RTWP这个指标而非系统底噪。
现场取RTWP数据而没有取系统底噪作为排查的依据,主要就是考虑网络是有用户存在的,而非一个空网。
也就是说在选择受到干扰的小区时,考虑的是非空载状态下的情况。
RTWP的抬升涉及到用户和产生干扰信号的设备两种因素。
也只有这样才能将一些导致RTWP抬升的因素排查出来。
那么在选择受干扰的小区时,什么程度的小区可以认为是受到了干扰?
或者说在排查干扰时该按照什么样的标准进行排查?
针对我司的产品,以下为参考值:
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