基于多維統計模型LTE干擾分析研究

楊 炯

（中國鐵塔股份有限公司達州市分公司，達州 635002）

基于多維統計模型LTE干擾分析研究

楊 炯

（中國鐵塔股份有限公司達州市分公司，達州 635002）

移動通信網絡干擾和底噪水平（NI）一直是網絡優化重要指標，LTE干擾會嚴重影響網絡接入成功率、切換成功率、掉話（線）率、上傳下載速率、Ping時延等網絡指標和用戶感知，本文通過對LTE網絡干擾分類、形成原因進行介紹，結合LTE干擾在頻域、時域、話務等多維度呈現特征進行聯合分析，對LTE干擾進行甄別和排查定位，并通過實際案例形成干擾分析方法，為日常優化干擾排查分析提供理論指導依據和經驗分享

LTE干擾；底噪水平（NI）；PRB分布；聯合分析

1 引言

隨著移動通信發展，移動互聯網數據業務發展多樣性、差異性、高速率要求等逐漸成為移動數據用戶的首要需求。當前，LTE網絡普遍存在著干擾問題，部分小區受干擾強度較高會導致用戶對網絡質量的感知較差，干擾問題制約網絡指標提升和質量改善，影響移動數據業務發展需求和用戶感知。本文首先介紹LTE干擾分類，闡述各種干擾產生的原理，然后通過LTE網絡統計指標上表現的特征，對LTE干擾在PRB分布、時間分布以及話務分布特性對干擾的進行聯合分析，以此對每種LTE干擾問題和干擾類別進行識別和定位分析，并通過實際案例形成干擾分析方法，為日常優化干擾排查分析提供理論指導依據和經驗分享。

2 LTE干擾介紹

2.1 系統內干擾

LTE系統干擾分為系統內干擾和系統間干擾，LTE的組網包括同頻和異頻兩種方式。

2.1.1 同頻組網

對于同頻組網，整個系統覆蓋范圍內的所有小區可以使用相同的頻帶為本小區內的用戶提供服務，因此頻譜效率高。同時，對各子信道之間的正交性有嚴格的要求，否則可能導致同頻干擾。同頻組網方式干擾有小區內干擾和小區間干擾。

（1）小區內干擾。由于LTE OFDM的各子信道之間是正交的，這種特點決定了小區內干擾可以通過正交性加以克服。如果由于載波頻率和相位的偏移等因素造成子信道間的干擾，可以在物理層通過采用先進的無線信號處理算法使這種干擾降到最低。因此，一般認為OFDMA系統中的小區內干擾很小，小區內同頻干擾可以忽略。

（2）小區間干擾。對于小區間的同頻干擾，可以采用干擾抑制技術，主要包括干擾隨機化、干擾消除和干擾協調。干擾隨機化和干擾消除是一種被動的干擾抑制技術，對網絡的載干比并無影響。

干擾隨機化通過比如加擾、交織、跳頻、動態調度等方式，使系統在時間和頻率兩個維度的干擾平均化；干擾消除利用干擾的有色特性，對干擾進行一定程度的抑制，即：通過UE的多個天線對空間有色干擾進行抑制。波束成形在空間維度，通過估計干擾的空間譜特性，進行多天線抗干擾合并；在頻率維度，通過估計干擾的頻譜特性，優化均衡參數，進行單天線抑制，如IRC等。

2.1.2 異頻組網

對于異頻組網，LTE系統在本小區內不存在同頻干擾，干擾主要來自于使用相同頻率的鄰小區。如果在服務小區與最相鄰的小區之間保持異頻，通過空間傳播距離隔離同頻小區，這樣就能夠盡可能的降低同頻干擾。異頻組網中相鄰小區為了降低干擾，使用不同的頻率，頻譜效率相對于同頻要差一些，但RRM算法簡單，邊緣速率相對于同頻組網會高一些。因此，如果采用異頻組網，需要進行合理的頻率規劃，確保網絡干擾最小。

同時，由于受限于頻帶資源，需要在干擾控制與頻帶使用及頻譜利用率之間進行權衡和抉擇。仿真結果也表明，相比于同頻組網，異頻組網對小區載干比C/I能力得到了很大提高。這意味著同樣覆蓋的面積下，在獲得同樣頻率資源單位的情況下，用戶有更高的傳輸速率。同時，覆蓋區域的邊緣用戶的峰值速率可獲得提高。

圖1 同頻與異頻組網C/I對比仿真

2.2 系統間干擾

系統間干擾主要有雜散干擾、阻塞干擾、互調干擾和諧波干擾。

（1）雜散干擾。由于發射機中的功放、混頻器和濾波器等器件的非線性，會在工作頻帶以外很寬的范圍內產生輻射信號分量，包括熱噪聲、諧波、寄生輻射、頻率轉換產物和互調產物等。當這些發射機產生的干擾信號落在被干擾系統接收機的工作帶內時，抬高了接收機的噪底，從而減低了收靈敏度。

圖2 雜散干擾（1）

一般來說，落在中心頻率兩側，一般把50%必要帶寬到250%稱為帶外發射區域，250%以外的區域稱為雜散發射區域。

（2）阻塞干擾。接收機通常工作在線性區，當有強干擾進入接收機時，接收機會工作在非線性狀態下，嚴重時導致接收機飽和。

阻塞干擾并不是落在被干擾系統接收帶內的，但由于干擾信號過強，超出了接收機的線性范圍，導致接收機飽和而無法工作。為了防止接收機過載，收信號的功率一定要低于它的1dB壓縮點。

圖4 阻塞干擾

（3）互調干擾。當干擾源系統在多個頻率上發射（如f1和f2），且其多個發射頻率的線性組合（如f1+f2、f1-f2、2*f1-f2、2*f2-f1等）正好落入受害系統的接收頻率f0范圍之內，可能產生互調干擾。

主要是由接收機的非線性引起的，后果也是抬高底噪，降低接收靈敏度。種類包括多干擾源形成的互調、發射分量與干擾源形成的互調和交調干擾。

圖5 互調干擾

（4）諧波干擾。當干擾源系統的發射頻率（f1）與受害系統的接收頻率（f0）有整倍數關系時，可能產生諧波干擾，如f1=2*f0將可能產生二次諧波擾。

3 LTE干擾分析

3.1 多維度分析方法

3.1.1 干擾頻域特征分析方法

后臺網管統計受干擾小區頻域上PRB0～PRB99干擾值后進行分析，獲得小區各PRB干擾的頻域特征，通過PRB區間從左到右或從右到左的滾降、平緩或突起的分布特征進行干擾識別和干擾源判斷。

3.1.2 干擾時域特征分析方法

后臺網管統計受干擾小區干擾值時域特征進行分析，觀察干擾隨時間的變化特征，分析在一定時間段內干擾功率的波動特性以及干擾樣本點序列的時間相關性。對于受上行自系統干擾的小區，其底噪聲一般是鄰區多個終端上行功率的疊加，同時這些上行數據業務一般具有突發性和持續時間短的特點，因此當受到鄰區自系統干擾時，eNode B接收到的干擾功率在時域一般具有波動性大及相關度小的特點，因此可以按照該原則篩選疑似受干擾小區。

一定時間段內上行干擾功率的波動性可由下面公式進行計算：

式中，T表示一定時間樣本點數據中額Node B接收到的干擾功率上報的次數；Rip（i）代表上報的每個上行子幀接收到的干擾功率的樣本；E可以選著所有樣本的平均值或最小值。

同時，采用Durbin-Watso統計量評估樣本點一階序列的相關性，一定時間段內上行干擾功率的時間相關性有計算公式如下：

Durbin-Watso檢驗適于一階序列的相關性檢驗，其取值范圍（0,4），DW越接近2，序列相關程度越小；越接近1（或4），序列正（或負）相關程度越大，如圖6所示，提請D（1）、D（u）可查表得出，也可以根據實際工程經驗進行參數的修改或設置。

圖6 Durbin-Watson相關性檢驗示意圖

3.1.3 干擾地域特征分析方法

在進行干擾分析時，可以通過統計受干擾小區周邊基站（小區）的干擾值，并在地理上專題地圖進行呈現，從而判別干擾在地域空間上的分布特征，可以對干擾進行識別和排查。通過干擾分布地理顯示，有些干擾只是個例出現，有些干擾在區域范圍內普遍存在，可以通過所有受干擾小區分布和干擾方位判別干擾源方向和位置。

通過以上頻域、時域、地域三個維度小區干擾統計分布特征，可以對干擾類別、干擾源做初步的識別，在此基礎上，參考與時域相關的小區話務數據相關性，從多個維度進行聯合分析，可以更為準確的識別出干擾類別和排查處理干擾。

3.2 干擾多維度聯合分析

3.2.1 系統間雜散干擾

聯通FDD-LTE雜散干擾主要來源：

⊙ 來源于GSM1800MHz基站的雜散干擾。

⊙ 中國電信的FDD-LTE基站（1860-1875MHz），其雜散也很容易對聯通FDD-LTE基站形成干擾。

⊙ FDD下行頻段1840-1875，上行頻段1745-1780頻段收到雜散信號干擾，是因為DCS1800配置了1785-180的頻點，GSM設備雜散指標不達標，且隔離度不夠時產生的雜散干擾。

圖8 雜散干擾典型時域（話務）分布圖

頻域特性：PRB0～PRB99有明顯“滾降”特性，干擾電平值左高右低或左低右高，頻率越靠近干擾源發射頻段的PRB更容易受到干擾。

時域及話務特性：小區級干擾平均干擾電平曲線一般較為平直，不受時間段及話務量影響。

3.2.2 系統間阻塞干擾

阻塞干擾主要來源：

⊙ GSM900MHz和1800MHz基站的阻塞干擾。

⊙ 受中國電信FDD-LTE基站（1860-1875MHz）產生的阻塞干擾。

頻域特性：PRB級干擾呈現的特點是PRB10之前有一個明顯凸起，凸起的PRB后沒有明顯的干擾波形。

時域及話務特性：小區級平均干擾電平跟各時間段分布差異大，每天白天干擾大，凌晨干擾小，干擾源話務與干擾強相關，干擾源話務忙時干擾越大。

圖9 阻塞干擾典型PRB頻域干擾值分布圖

圖10 阻塞干擾典型時域（話務）分布圖

3.2.3 系統間互調干擾

互調干擾主要來源：

⊙ 聯通（1745-1755MHz）上行頻率對聯通FDD頻段會產互調干擾。

⊙ 移動（1780-1790MHz）補充頻段對聯通FDD頻段會產生互調干擾。

⊙ CDMA下行信號（800MHz）三階互調影響E頻段。

⊙ 多網合路室分系統，GSM900與DCS1800三階或五階互調影響E頻段。

頻域特性：PRB級干擾分布呈現特點是一般有多個干擾凸起。

時域及話務特性：小區級平均干擾電平跟各時間段分布差異大，每天白天干擾大，凌晨干擾小，干擾源話務忙時干擾越大。

圖11 互調干擾典型PRB頻域干擾值分布圖

圖12 互調干擾典型時域（話務）分布圖

3.2.4 系統間諧波干擾：

諧波干擾主要來源：

⊙ GSM900下行信號（包含移動聯通信號）二次諧波干擾影響。

⊙ CDMA下行信號（800MHz）三階互調影響。

諧波干擾是互調干擾中特殊的一種，故頻域、時域特性與互調干擾一致：時域上，小區級平均干擾電平跟2G話務關聯大，2G話務忙時LTE干擾越大；頻域上，PRB級干擾呈現特點是一般有多個干擾凸起。

3.2.5 LTE網內同頻干擾

LTE采取的同頻組網，且沒有擾碼功能，因此小區間必然會存在同頻干擾，當受干擾基站基站位置過高且天線傾角較小時，只要覆蓋方向有一定數量的LTE終端，就很容易出現同頻干擾。

LTE網內干擾與與系統間互調/諧波干擾存在共同的特性：

頻域特性：PRB輪詢干擾波形圖存在多個干擾波峰。

時域特性：小區級干擾也呈現忙閑特點，即忙時干擾大，閑時干擾小。

與互調/諧波干擾不同的是，在降低共站GSM 900MHz基站功率時，LTE網內干擾大小沒有變化，變化的只是被干擾的PRB（有時甚至變大），而GSM900互調干擾，其干擾的PRB一般固定。或者本身無共站異系統小區。

圖13 LTE網內同頻干擾典型PRB頻域干擾值分布圖

圖14 LTE網內同頻干擾典型時域（話務）分布圖

3.2.6 外部干擾

將移動通信系統之外的干擾源引起的干擾統稱為外部干擾，常見的外部干擾包括：軍區的通信系統、學校及社會考點的信號屏蔽裝置、銀行ATM機內警用信號干擾裝置等。

外部干擾在PRB頻域上面無統一的特征，時域上面也表現為有些干擾一致存在，有些干擾偶爾出現，這給日常網絡工作中干擾排查帶來一定的困難。但是，有時我們可以地域上的分布特征，通過觀察受干擾基站（小區）的分布和方位角情況定位出外部干擾源。

4 干擾分析案例

聯通旺蒼職中TDD站點GYT0027六月中旬開通后驗證測試上下行速率時，63小區上傳速率不到1Mb/s、下載速率不足30Mb/s，上下行速率偏低。

網優人員首先后臺檢查基站故障，無任何告警和故障，駐波比正常，同時檢查參數及相關license情況，一切正常。但是，后臺網管OMC-R上面顯示RSSI干擾值水平為-105dBm（見圖15），有中等程度LTE上行干擾。為了初步判別干擾，后臺統計多天小區小時級RSSI值，發現時域上各時段小區干擾值無明顯差異，均在-104dBm左右，小區忙時、閑時干擾值接近，與基站話務數據不相關；同時，從各PRB區間干擾值呈現左高右低“滾降”特性（見圖16），懷疑受到系統間雜散干擾。

時域上，小區各時段干擾值基本持水平狀態，干擾值與時間段、小區話務數據關聯度不高：

圖15 旺蒼職中GYT002763小區級RSSI干擾值前后對比情況

小區干擾值頻域上左低右高，具有雜散輻射干擾特征：

圖16 旺蒼職中GYT002763 PRB級RSSI干擾值前后對比情況

基于上述內容初步識別小區可能受到雜散干擾后，優化人員需要現場進行干擾掃頻測試和定位排查，工程師現場首先進行常規天面勘查和天饋檢查時，發現該站點存在多家運營商共用天面和抱桿情形，經核實移動TDD站點和聯通TDD站點天線共用天線抱桿，同時隔離度不夠，很容易造成干擾（見圖17）。

圖17 旺蒼職中TDD站點GYT0027天線圖

為核實和驗證移動TDD天線對聯通TDD可能造成干擾，現場在GYT002763小區RRU饋線端口拆掉天線饋線，直接連上小功率蘑菇頭天線測試，臨時替換為蘑菇頭天線后測試，上行速率明現從原來不到1Mb/s提升到5M～7Mb/s，證明原來天線的確存在受到移動TDD天線的干擾。

后經過工程隊現場調整GYT002763小區天線位置，增大與移動天線的隔離度，盡量增加天線水平隔離度和垂直隔離度。天線調整后，避免了移動TDD站點造成的對聯通站點的雜散輻射干擾，經過再次驗證測試，旺蒼職中GYT002763小區，下載速率從調整之前的33Mb/s提升到超過50Mb/s，上傳速率從不到1Mb/s增加到5.5Mb/s，經過多天話務性能統計，基站上下行數據業務性能和感知明顯提升，同時小區級及各PRB區間干擾值明顯改善（圖15、圖16）。

5 結束語

在網絡優化的過程中，往往需要耗費大量人力物力用于干擾問題的分析和定位排查，本文通過LTE干擾多維統計分析方法，為干擾分析和網絡優化提供理論指導，文中介紹的干擾識別手段和案例，如果在日常優化中得到參考和借鑒，可以提升網絡優化效率，降低日常網絡維護與優化成本。

銳捷網絡連續入圍中國聯通交換機路由器集采

近日，2017-2018年中國聯通中低端交換機、路由器及高端交換機集中采購結果公示，銳捷網絡多款交換機與路由器產品入圍，綜合得分處于領先地位。本次招標的產品有中低端交換機、中低端路由器和高端交換機，共分三大類14個標包，總金額近10億。銳捷網絡憑借雄厚的技術積累和優質的產品，中標8個標包，標包預算涉及預算總額的4成。其中，銳捷在中低端二層交換機和中低端路由器都有較好的份額和排名，其中一個標包位列第一。

多年來，銳捷網絡的交換機和路由器產品一直持續入圍運營商集采，應用在運營商自建網和各類ICT場景中，且保持有較高的市場份額。2016年，銳捷網絡的高端交換機開始發力，在2016-2017年聯通數據中心交換機集采中，銳捷云架構數據中心核心交換機入圍并已在現網得到規模應用。

在服務方面，銳捷網絡擁有覆蓋全國的原廠售后服務體系，在全國范圍內設有53個直屬服務支持中心，38個備件庫和維修中心，100多家認證服務機構，可以第一時間響應用戶需求，為中國聯通的網絡建設提供了可靠的售后服務質量保證。

作為三大運營商數通產品的主流供應商，銳捷網絡緊貼運營商的實際需求，深入用戶場景進行產品及方案的設計和創新，積極開展與運營商的深度合作，在運營商自建網以及無線城市、智慧校園、智慧景區、電子政務、智慧醫療等政企市場樹立了一個又一個成功樣板，在取得累累碩果的同時，也大力推動了運營商ICT市場的發展。銳捷網絡，運營商信賴的合作伙伴。

[1] 張文彤，閆潔．SPSS統計分析基礎教程[M]．北京：高等教育出版社，2004

[2] 李行政，張冬晨，姚文聞，何繼偉．TDD和FDD移動通信系統鄰頻應用研究．電氣工程技術與標準化，2016

[3] 楊晶晶．F頻段TD-LTE與1.8GHz LTE FDD系統相互干擾問題研究[D]．南京郵電大學，2014

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.002

TN929.53，TN972

1672-7274（2017）11-0005-06

楊 炯，男，1977年生，碩士研究生畢業，高級工程師，現任中國鐵塔股份有限公司達州市分公司副總經理、中共蓬安縣委常委（掛職）、蓬安縣人民政府副縣長（掛職），具有20年電信行業工作經歷，多年從事移動通信研究。