附1LTE上行干扰问题定位指导书110.docx
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附1LTE上行干扰问题定位指导书110
产品名称productname
密级ConfidentialityLevel
DBS3900LTE
内部公开
产品版本Productname
Totalpages共19页
ERAN3.0
LTE上行干扰问题定位指导书
(仅供内部使用)
Forinternaluseonly
拟制:
Preparedby
LTE性能维护专家组
蔡光超
日期:
Date
2011-12-12
审核:
Reviewedby
日期:
Date
审核:
Reviewedby
日期:
Date
批准:
Grantedby
日期:
Date
华为技术有限公司
HuaweiTechnologiesCo.Ltd
版权所有XX
Allrightreserved
修订记录Revisionrecord
日期
Date
修订版本Revisionversion
修改描述
changeDescription
作者
Author
2011-12-12
V1.0
初稿
蔡光超
Catalog目录
LTE上行干扰问题定位指导书
关键词Keywords:
干扰、互调干扰、网内干扰、网外干扰
摘要Abstract:
本文基于eRAN3.0和R12版本M2000描述了常见上行干扰问题的定位思路、原理、故障定位所需数据及分析方法,供了开展干扰相关问题定位时参考。
缩略语清单Listofabbreviations:
Abbreviations
缩略语
Fullspelling
英文全名
Chineseexplanation
中文解释
LTE
LongTermEvolution
长期演进
UE
UserEquipment
用户设备
eNodeB
EvolvedNodeB
演进型NodeB
RRU
RemoteRadioUnit
射频拉远单元
CHR
CallingHistoryRecord
呼叫历史记录
RSSI
RSStrengthIndicator
参考信号强度指示
RTWP
ReceivedTotalWidebandPower
带内接收总功率
IM3
ThirdOrderIntermodulation
三阶互调失真
KPI
KeyPerformanceIndicator
关键性能指示
PIM
PassiveIntermodulation
无源互调
IP3
ThirdOrderInterceptPoint
三阶截点
1概述
干扰是影响网络质量的关键因素之一,对接入、切换、掉话、业务均有显著影响。
如何降低或消除干扰是网络规划、工程施工、网络优化的重要任务之一。
本文结合LTE外部商用局、试验局所出现的干扰问题,将网络中容易出现的干扰问题进行分析研究和总结,为后续的LTE工程施工的注意事项,维护中遇到的干扰问题提供参考和指导。
2上行干扰的影响
2.1接入切换成功率低
如果存在上行干扰,在初始接入或切换过程中,可能会由于干扰导致UE发出的上行信令丢失,从而导致接入、切换失败。
2.2上行业务速率低
在LTE中多为同频组网,处于小区边缘的用户更容易受到邻区的干扰,在没有打开ICIC算法的情况下,可能会由于服务小区给边缘用户分配的资源位置与邻小区用户的资源位置重叠导致相互干扰,上行信道质量差,业务速率低。
2.3下行业务速率低
如果上行控制信道受到了比较强烈的干扰,会导致控制信道的解调性能下降,下行包的上行反馈解调失败,导致无谓的重传,甚至链路重建掉话。
3主要干扰分类
3.1互调干扰
3.2无源互调是怎么产生的?
PIM(PassiveInter-Modulation):
是由发射系统中各种无源器件的非线性特性引起的。
在大功率、多信道系统中,这些无源器件的非线性会产生相对于工作频率的更高次谐波,这些谐波与工作频率混合会产生一组新的频率,其最终结果就是在空中产生一组无用的频谱从而影响正常的通信。
一般而言,输入信号为f1,f2,则会在输出端产生mf1+/-nf2的多种互调分量。
互调分量相对有用信号左右对称,与有用信号的间隔随阶数以及输入信号号自身最大频率间隔(或带宽)相关。
比如:
当m+n=3,称为3阶互调,如果m+n=5,称为5阶互调….阶数越高,互调分量幅度越低,距离有用信号距离越远,影响也越小,如下图所示:
无源互调产物频谱分布图
所有的无源器件都会产生互调失真。
无源互调产生的原因很多,如机械接触的不可靠、虚焊和表面氧化等。
一般无源器件如合路器、双工器、滤波器都会有明确的高阶互调指标要求。
当互调指标满足一定规格要求时,可以认为其高阶产物不会对系统使用性能带来影响。
一般线缆没有明确的PIM抑制指标要求,如果互调抑制度很高,即为低互调电缆,但低互调电缆价格昂贵,实际安装时一般不会采用。
值得注意的是,连接不良和无源互调本身没有必然的耦合关系,连接可靠情况下,也可能由于线缆自身PIM性能不够,导致高阶互调分量偏高。
当互调分量正好落入接收频段,则会导致接收通道底噪抬升。
灵敏度下降。
对于FDD系统,DD800、700等频段,由于双工间隔(DL频点和UL频点间距)较小,发射信号的3阶、5阶产物往往直接落入接收带内,因此,无源互调的影响需要重点关注。
对于TDD系统,由于收发同频但不同时,发射信号即使产生互调,也不会对接收产生任何影响。
(GSM的情况比较复杂,不在此讨论)
综上,无源互调产生的条件如下:
源头大多是基站自身的发射信号,偶尔也会有经天线馈入的外界干扰信号,路径是无源器件(包括双工器、天线)或线缆,产物是高阶互调产物,互调分量大小取决于线缆或无源器件的互调抑制比。
无源互调有如下典型特征:
∙随发射功率抬高而加倍上升
因此通过加下行模拟负载,有意抬升发射功率,观察RTWP是否会出现明显的整体抬升,判断是否存在严重的无源互调。
∙宽带信号扫描电平呈斜坡状
由于互调信号电平随着阶数的升高而降低,因此在接收带内扫描到的信号电平会呈现出斜坡状。
当发射带宽处于高频段接收带宽处于低频段时,接收带宽内的扫描电平呈左低右高;当发射带宽处于低频段接收带宽处于高频段时,接收带宽内的扫描电平呈左高右低。
∙对于线缆的位置和接头的接触面比较敏感
因此往往可以通过晃动接头附近线缆,敲击连接头,观察RTWP的变化,如果RTWP随之出现较大的跳变,则认为无源互调的可能性较大。
∙信号带宽越宽,影响越大
对于双工间隔在30MHz内的频段,尤其需要重点考虑。
∙产生机理相当复杂
一般而言只有多个频率分量才会互调,但也发现,在非线性系统中,单个调幅信号也会产生新的频率分量,这是频谱扩展的原因,我们也将此作为互调产物,在连接不好情况下,即使是CW信号也会产生新的频谱分量。
3.3外部干扰
随着SRAN的商用越来越广泛,多制式,多频段网络共存,使得出现干扰的概率越来越大,加之在某些机构和场合人为干扰的存在,使得干扰的排除愈发困难,比如雷达站干扰、GSM、CDMA、同频段设备、干扰器干扰等。
4干扰排查
4.1如何排查无源互调故障?
原理:
由于无源互调随发射功率抬高而加倍上升。
通过加下行模拟负载,观察小区性能检测中的小区RSSI检测或小区干扰检测是否会出现明显的整体抬升,如果抬升可以确认为无源互调的影响。
在不便加载模拟负载的情况下可以长时间跟踪小区宽带在线频谱扫描,然后分析频谱扫描判断是否存在互调。
增加模拟负载,运行MMLcommand:
ADDSIMULOADCONTRL:
LocalCellId=x,SimLoadCfgIndex=9;”SimLoadCfgIndex值越大,代表模拟负载率越高,输出功率越大。
(注:
模拟负载多用于干扰测试,当小区激活用户数超过6个时,不推荐打开此功能,此时不保证调度性能。
)
监测小区RSSI变化情况,如果其中一路RSSI出现明显的抬升,移除模拟负载(RMVSIMULOADCONTRL)后重新恢复正常,则说明存在典型的无源互调。
如果没有明显变化,基本可以排除PIM的因素。
下面列出几种典型的具有PIM的场景:
图
(1)前面为未加负载状态,加负载后红线抬升明显
图
(2)前面为加负载状态,移除负载后蓝线迅速降低
在不方便加模拟负载的情况下可以通过在M2K界面右击网元图标,选择“MaintenanceClient”菜单,打开webLMT,在业务空闲期做宽带在线频谱扫描,如下图所示,根据频谱是否有电平异常抬升来判断干扰信号的类型(窄带干扰、宽带干扰)、带宽以及频谱位置等信息。
如果稳定存在通道不平衡告警,也可在加载模拟负载时,从RRU机顶口往天线口不断晃动馈线或轻轻敲击连接头位置,如果RSSI随之有明显跳动,可以初步判断导致互调的位置。
当然,最可靠的确认故障位置的方法,应该是在条件许可情况下,从机顶口位置逐级向天线口排查,通过换上匹配负载或低互调衰减器(需要先确认衰减器本身互调指标,以免引入附加影响),观察RTWP变化情况,找到故障点。
对于组网简单的基站,可以先交换主分集条线,如果故障随线缆走,可确认RRU通道自身无问题,可以直接将问题通道的跳线替换,如果还不能解决,可以进一步排查天线的原因,如果互调故障点在天线上,需更换天线。
此外需要注意的是,天线正面附近的金属物(比如天线抱杆、金属广告牌等)也有可能引起互调干扰,排查互调前需事先了解基站周围环境情况。
4.2如何确定是否存在外部干扰?
电磁波在空间传播时,具有一定的电场指向即极化方向,可分为线极化波,圆极化波;而天线的极化方向决定了对一定电场指向的线极化波具有不同的增益。
基站天线一般都是采用正交45度双极化天线。
因此对于线极化波存在一定的主分集增益差。
对于一个线极化的干扰信号,由于空间传播时会经过各种负载的传输路径,多次反射折射等(城区尤其明显),因此传播方向不断变化,导致电场指向也会不断变化。
因此到达基站天线口时,并不会表现为明显的极化差异,也就是说两个天线收到的干扰信号功率一般并不会出现较大的差异。
而对于圆极化干扰信号,自然不具备方向性。
因此到达基站的任意扇区双极化天线两个端口的信号大小基本相当。
当然,也不排除会存在个别案例,由于外界干扰导致RTWP不平衡告警产生。
比如来自高空的雷达或导航搜救卫星等无线电信号,如果是线极化,且未经过多次反射,直接从自由空间进入基站天线,此时正交极化天线对干扰信号的增益会出现不同程度的差异(取决于干扰信号和天线极化方向的相对夹角大小),如果干扰信号持续时间足够长,也可能触发RTWP不平衡告警。
如果根据前节已排除互调干扰,那么基本可确定干扰来自外界。
在条件允许的情况下可以做进一步的确认,首先关闭下行通道,看当前RTWP状态是否依然偏高,随后再断开RRU/RFU连接跳线,接上匹配负载或直接开路,看RTWP是否恢复到正常范围,如果是,可以完全确认存在外部空间干扰。
稳定空间干扰有如下典型特征:
a、进入接收机的两路干扰信号具有相关性,虽然功率大小会有不同程度的差异,但对RTWP的波动影响趋势应该是一致的。
b、具有一定带宽(单音干扰不能携带任何有用信息,实际系统存在单音的可能性几乎为0)
c、只可能从天线馈入(现场排查可以利用这个特点)
利用这个特性,如果是稳定的干扰,可通过监控不同RB位置的RSSI变化,相对抬高的位置就可能是干扰信号的频谱位置。
也可通过宽带频谱扫描,来观察异常信号的频谱位置,下面是典型的可能存在干扰的频谱。
ADC频谱:
局部放大图:
XX站点采数分析
此时,需要借助频谱分析采集空间频谱信号,分析干扰信号频谱特征,结合对应国家或地区的频谱资源分布情况,分析可能存在的干扰源。
同时需要了解周边无线设备使用情况,对重点怀疑对象逐一排查,找到干扰源头,详细见下节。
4.3如何确定外部干扰源的位置?
准备工具:
便携式频谱仪(泰克YBT250,安捷伦9340A等),八木天线
步骤一:
确认干扰源的时间特性和大致区域
对有干扰的小区以及邻近小区进行长时间(至少24小时,必要时进行连续一周)的上行干扰带的统计,来发现干扰出现的时间上的规律性。
之所以要对邻近小区也进行干扰带统计是因为一般的干扰源的发射信号可能会影响多个小区,判断多个小区受同一干扰源干扰的方法是比较干扰出现与消失的时间,如果多个小区的干扰同时出现并同时消失,说明是同一干扰源。
如果知道多个小区被同一干扰源干扰,有助于我们判断干扰源的方位。
步骤二:
在站点进行搜索
为了能够初步判定干扰源的位置,在出现干扰最强的时间段,携带便携式频谱仪与八木天线来到被干扰小区的楼顶,将八木天线连接到便携式频谱仪上,便携式频谱仪的频率范围设置为载频工作频率,用八木天线指向不同方向,观察便携式频谱仪上的干扰信号幅度,找到干扰信号最大的方向并记录下来(最好使用罗盘)。
八木天线的指向变化以小于30度,观察时间以2~5分钟为宜。
如下图所示。
在站点搜索外界干扰
之后,到下一个被同一干扰源干扰的小区楼顶,重复上述步骤,记录下最大干扰方向。
通过在不同被干扰小区测试最大干扰方向,用交叉连线的方法(参见下图),可以初步确定干扰源所在的区域。
交叉连线确认干扰源位置
步骤三:
确定干扰源并消除干扰源
然后,携带八木天线与便携式频谱仪,乘车到初步判定的干扰源区域,寻找未遮挡的高楼进行搜索,逐步缩小干扰源的区域。
一般到达干扰源附近时,便携式频谱仪会测试到比较强的干扰信号。
需要重点关注搜索的区域是否有学校,政府机关,保密单位等,因为这些单位可能使用干扰设备。
联系局方,到各个怀疑场所进行确认,确认是否存在干扰源,请局方联系消除干扰源。
注:
1、外界干扰源的排查,需要该干扰源比较稳定,且干扰比较明显时进行。
2、外界干扰的搜索,需要长时间的观察,甚至需要多次去排查,排查人员要有耐心。
5典型案例
案例一GL互调导致接入成功率和ERAB建立成功率低问题
问题现象:
分析KPI发现站点N110237接入成功率和ERAB建立成功率低
分析过程:
一线反馈小区RSSI跟踪和小区用户数跟踪分析发现在小区无用户时,通道0接收电平偏高且波动较大,如下图。
要求一线反馈通道频谱扫描,分析发现通道0最大接收电平呈左低右高之势,如下图所示。
在某些时刻该趋势尤其明显,如下图所示,由于该站为GL共模基站,且GL共天馈,初步怀疑为GL互调所致。
需要一线做加载测试验证是否存在互调问题。
一线验证后确认,确实存在互调干扰,客户为了不影响G侧业务,在天馈问题排查清楚前做暂时关闭LTE小区处理。
问题结论:
天馈工程质量不达标,导致GL互调干扰。
案例二大量虚警导致单板负载过高问题
问题现象:
一线用服反馈HXL45站点频发LBBP单板过载告警,且复位单板后仍然存在。
分析过程:
1.分析发现CPU负载过高原因为接入虚警过多,L1连续大量Preamble,导致L2OS的邮箱消息满和CPU过载。
2.首先L1CHR日志,发现确实上报大量Preamble,每秒多达200次。
下图RACH_PREAMBLE_0代表检测出的PreambleID属于非竞争Preamlbe范围的统计,括号内为增量。
统计周期为5分钟,60000次增量平均到每秒在200次左右。
另外分析DAGC统计,虚警小区PRACHDAGC普遍比正常小区大1到2个等级,这表明虚警小区PRACH接收功率偏高6-12dB。
3.从CHR日志分析,可以肯定有信号功率造成了PRACH大量虚警。
从RTD分布上看比较倾向于随机干扰导致的,但从PreambleID分布上看基本没有PreambleID落在专用范围内,这点又不像随机干扰造成的。
需要分析小区CDT日志查看PreamlbeID的具体规律。
查看小区CDT记录,发现PreambleID分布有很强的规律性,全部集中在7-13之间。
根据小区表,此时Ncs配置为119,每个根序列支持893/119=7个PreambleID。
这意味着PreambleID范围7-13属于第二个根序列能检测出来的所有PreamlbeID。
4.根据以上分析,初步认为存在固定干扰源,且干扰和PRACH第二个根序列存在强相关性。
根据以往经验,邻区SRS信号也是ZC序列,有可能造成这一现象。
5.为了验证邻区SRS是罪魁祸首这一猜测,首先作了简单仿真。
下图固定PRACH序列索引为813,遍历所有PCI时,PRACH和SRS相关后峰均比结果。
其中纵坐标为峰均比,横坐标为PCI,取值范围0-503。
峰均比越大,代表虚检的概率越高。
可以发现绝大部分PCI相关后峰均比在合理范围内,只有小部分PCI相关后峰均比很高。
这就证明了我们的猜想是合理的。
6.随后要求前方将问题小区的邻区关系示意图和网优网规材料发回来。
如下图所示,问题小区为PCI131。
可以看到其与PCI为0的小区有这相当大的重叠覆盖区。
7.将问题小区PRACH逻辑根序列索引256和邻区PCI0代入仿真程序,果然发现第二个逻辑根序列与邻区SRS存在极强相关性,而其他逻辑根序列没有这么明显。
下图所示为按照PRACH检测算法计算出的PRACH第二、三个根序列和邻区SRS相关后的结果。
看以看出第二个根序列相关后的结果峰均比明显高于第三个根序列。
8.为了进一步证实猜测,在家里搭建前方镜像环境,很容易复现了现象。
复现后的PreambleID范围如下图所示。
9.到此这个问题定位清楚了,根因是邻区PCI和本小区逻辑根序列索引满足特定关系时,邻区SRS信号和本小区PRACH时频资源冲突后,容易被误检成Preamble。
另外有一点需要澄清,并不是满足以上条件时就必然虚警,还要满足一个条件:
邻区SRS信号功率大于一定门限,否则SRS信号很低的话完全淹没在底噪中,也不会造成虚警。
查看网规资料,发现问题小区和干扰小区切换区下行RSRP大概在-85到-100dBm之间,这表明存在中点切换的可能,此时邻区信号到达本小区功率很高。
问题结论:
邻区PCI和本小区逻辑根序列索引满足特定关系时,邻区SRS信号和本小区PRACH时频资源冲突后,容易被误检成Preamble。
大量虚警导致L3处理阻塞,CPU负载过高。
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- LTE 上行 干扰 问题 定位 指导书 110
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