一种TD-LTE系统上行干扰三维分析方法

李行政，张冬晨，姚文闻，何继伟（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）



一种TD-LTE系统上行干扰三维分析方法

李行政，张冬晨，姚文闻，何继伟
（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

TD-LTE上行干扰水平是评估网络质量的重要指标，当网络受到上行干扰时，上行吞吐量、尤其是小区边缘用户的上行吞吐量将受到影响，干扰严重时甚至会影响用户的接入性能。本文对TD-LTE系统上行干扰问题进行研究，提出干扰频域、时域及地理分布特征三维联合分析方法，实现了TD-LTE系统上行干扰的全方位分析，可大大提高TD-LTE干扰优化与排查工作的效率及准确性。

TD-LTE；上行干扰；干扰排查

频谱是重要的战略资源，充足的频率资源是网络建设与发展的关键，但无线电频谱若使用不当会造成无线电业务之间的严重干扰，会给无线电应用带来极大危害。我国频率分配与使用的历史现状导致TD-LTE系统面临上行干扰风险，F频段TD-LTE系统面临FDD系统的杂散与阻塞干扰、PHS与DECT系统的同频干扰、GSM900系统的谐波干扰等，D频段TD-LTE系统受到MMDS系统以及无线电定位系统的同频干扰等。在系统运营过程中及时发现并高效清除异系统干扰是保障TD-LTE网络运营质量的关键。

除存在异系统干扰风险以外，TD-LTE也是一个上行自干扰系统。为了获得较高的频率利用率，TD-LTE系统一般采用同频组网技术，虽然上行SC-FDMA的接入技术可有效避免同小区内不同用户间的互相干扰，但邻区终端的上行业务将导致本小区的底噪水平抬升，当底噪达到一定程度时也将对本小区的上行业务质量造成影响。随着我国TD-LTE用户规模的迅速增长以及4G用户月均高流量行为习惯的养成，TD-LTE上行自系统干扰水平将进一步提升，因此，有必要开展TDLTE上行自系统干扰优化工作，并对热点区域进行扩容以降低上行自系统干扰水平，保证网络上行业务质量。

但在TD-LTE网络运营中，上行自系统干扰以及异系统干扰往往混叠在一起难以区分，大大增加了现网干扰排查与优化的难度，降低了工作效率。本文基于现网网管上行干扰指标以及MRO数据中上行干扰指标，提出TD-LTE上行干扰时域、频域以及地理分布特征联合分析方法，可以区分上行自系统干扰以及异系统干扰，并可以初步判断异系统干扰的原因，以便更好地开展具有针对性的干扰排查与优化工作。

1 TD-LTE上行干扰指标研究

1.1 网管上行干扰指标

TD-LTE网管上行干扰指标主要基于基站对上行干扰的测试，其中包括小区PRB上行平均干扰电平以及小区PRB上行最大干扰电平。

小区PRB上行平均干扰电平定义为采样统计每PRB上行干扰测量值，计算采样周期内的平均值。采样范围要覆盖到所有上行子帧（含特殊子帧），采样间隔不超过5 s，每个PRB单独统计。

小区PRB上行最大干扰电平定义为采样统计每PRB上行干扰测量值，计算采样周期内采样值的最大值。采样范围要覆盖所有上行子帧（含特殊子帧），采样间隔不超过5s，每个PRB单独统计。

目前网管可以提取PRB粒度的上行干扰功率测量值，时间粒度为15 min，所以对于一个20 MHz 的TD-LTE系统，每15 min可以提取一次PRB0～PRB99共100个PRB的底噪值，包括每个PRB底噪的最大值与平均值两个维度。

1.2 MRO上行干扰指标

TD-LTE MRO上行干扰指标也是基于基站对上行接收干扰功率的测量，主要为测量报告样本数据中的TD-LTE服务小区eNode B接收到的干扰功率。

TD-LTE服务小区eNode B接收到的干扰功率定义为物理资源块PRB带宽上的平均干扰功率值，包括热噪声，该测量数据为TD-LTE服务小区上行信号干扰功率的原始测量值。

根据36.133中规定，eNode B对上行接收干扰功率的上报周期包括ms120， ms240， ms480， ms640，ms1 024， ms2048， ms5120， ms10 240， min1， min6，min12， min30， min60共13种， 现 网 一 般 采 用ms5 120的测量上报周期，远远低于网管15 min的统计提取周期。

1.3 上行干扰指标对比

虽然网管、MRO上行干扰指标同来自于基站对上行干扰的测量，但是两种TD-LTE上行干扰指标各有侧重，网管干扰指标侧重于频域维度，对于20 MHz TD-LTE系统可以获得PRB0～PRB99共100个PRB的上行干扰测量值，包括每个PRB的平均值与最大值，而MRO上行干扰指标更侧重于时域维度，目前TDLTE网络MRO测量上报周期定义为5 120 ms，因此每5 120 ms基站将分别上报上行子帧2以及上行子帧7的PRB0～99干扰平均值（目前现网TD-LTE采用3：1的时隙配比方式，子帧2和子帧7为上行子帧）。网管与MRO上行干扰指标对比如表1所示。

表1　网管与MRO上行干扰指标对比

因此，在TD-LTE上行干扰分析中可以选择同一时段的网管及MRO上行干扰指标进行联合分析，分别对上行干扰的频域特征以及时域特征进行精细化分析，并结合工参中的基站经纬度及天线方向角信息进行干扰地理分布特征分析，最终达到区分干扰原因，定为干扰源的目的。

2 上行干扰三维分析方法

上行干扰三维分析方法包括以下几个步骤：受干扰小区筛选、干扰地理分布特征分析、干扰频域特征分析以及干扰时域特征分析，通过以上步骤提取出受干扰小区干扰的时域、频域及地理分布特征，并在此基础上开展干扰三维联合分析。

2.1 受干扰小区筛选

受干扰小区筛选门限可根据计算机仿真结果或工程经验设定，其中计算机仿真一般采用5%容量损失作为小区上行受干扰的判断标准，通过蒙特卡洛仿真获得干扰门限值。

目前常用的干扰判决门限如下。

（1） 基于网管上行干扰指标：一定时间内PRB0～99的平均干扰值是否高于-113 dBm/RB作为干扰判断标准。

（2） 基于MR的上行干扰指标：一定时间内TDLTE服务小区eNode B接收到的干扰功率测量值大于-105 dBm的采样点占比是否高于5%作为干扰判断标准。

2.2 干扰地理分布特征分析方法

干扰地理分布特征主要对受干扰小区及其周围的物理邻区进行协同分析，主要包括以下步骤。

（1） 通过经纬度信息确定受干扰小区周边一定范围内的物理邻区。

（2） 判断受干扰小区的物理邻区是否受到干扰。

（3）若邻区受到干扰，判断受干扰小区与其物理邻区的频域干扰特征是否一致，即从干扰频率维度包络是否一致。

（4） 若邻区受到干扰，判断干扰小区与其物理邻区的时域干扰特征是否一致，即干扰出现/消失或增强/减弱的时间是否一致。

（5）若受干扰小区与邻区的干扰频域、时域特征一致，则判断干扰为区域性干扰，干扰源为异系统、远距离同频干扰或干扰器等。

2.3 干扰频域特征分析方法

对受干扰小区网管干扰指标PRB0～99的干扰值进行分析，获取干扰的频域特征，并进行干扰原因及干扰源的判断。

邻道干扰：邻道干扰包括邻道泄露/杂散造成的同频干扰以及邻道强信号造成的阻塞干扰。对于邻道泄露/杂散干扰在频域体现为“滚降”特征，即从低端PRB到高端PRB干扰逐渐减小，或从PRB到低端PRB干扰逐渐减小。对于邻道强信号造成的阻塞干扰，干扰特征一般体现为底噪整体抬升或“滚降”加整体抬升的特征，如图1所示。

图1　邻道干扰示意图

异系统占用同频干扰：当存在异系统非法占用频率时，受干扰小区频域干扰特征与异系统的带宽及频点规划密切相关。从TD-LTE频域干扰特征可以确定干扰信号的带宽以及具体的频率参数，从PRB折算绝对频率的公式：

f=flow+M+N×0.18 （1）

其中flow为TD-LTE系统的低端频率，单位为MHz；N为PRB编号；f为该PRB对应的绝对频率，单位为MHz；M的取值由TD-LTE系统的带宽决定，对于20 MHz的TD-LTE系统，M的取值为1 MHz。

二次谐波干扰：TD-LTE系统受到的谐波干扰主要为GSM900的谐波，干扰的频域特征主要体现为窄带干扰。对于使用f1和f2频点的GSM系统，其二次谐波干扰对应的频率有以下3种可能。

f=f1+f2或2f1或2f2

其中f为落入1 800～1 915 MHz频段TD-LTE系统带内的二次谐波干扰的中心频率。

2.4 干扰时域特征分析方法

对MRO样本数据中的TD-LTE受干扰小区eNode B接收到的干扰功率的时域特征进行分析，观察干扰随时间的变化情况，分析在一定时间段内干扰功率的波动特性以及干扰样本点序列的时间相关性。对于受上行自系统干扰的小区，其底噪声一般是邻区多个终端上行功率的叠加，同时这些上行数据业务一般具有突发性和持续时间短的特点，因此当受到邻区自系统干扰时，eNode B接收到的干扰功率在时域一般具有波动性大及相关程度小的特点，因此可以按照该原则筛选疑似受自系统干扰小区。

一定时间段内上行干扰功率的波动性可由以下公式进行计算：

T表示一定时间段MRO样本点数据中eNode B接收到的干扰功率上报的次数，以15 min为例，上报的每个上行子帧干扰接收到的干扰功率的样本点数约为176个。

ripi代表上报的每个上行子帧接收到的干扰功率的样本。

E可以选择所有样本点的平均值或最小值。

一阶序列的相关性可以采用Durbin-Watson统计量进行评估，一定时间段内上行干扰功率的时间相关性可由以下公式进行计算：

Durbin-Watson检验适于一阶序列相关性检验，其取值范围（0，4）， DW越接近2，序列相关程度越小；越接近0（或4），序列正（或负）相关程度越大，如图2所示。其中dL、dU可查表得出，也可以根据实际工程经验进行参数的修改或设置。

图2　Durbin-Watson相关性检验示意图

2.5 干扰时域、频域、地理分布特征联合分析方法

使用上述方法提取上行干扰地理分布、频域及时域特征，将各维度干扰特征汇总分析，最后区分上行干扰类型，并初步定为干扰原因，上行干扰三维联合分析方法的流程图如图3所示。

在三维干扰联合分析方法中，主要包括以下核心思想及算法。

（1）通过干扰地理分布特征分析确定干扰源为天面干扰或外部区域性干扰，主要通过对比分析受干扰小区及其邻区的频域干扰包络是否一致，以及干扰出现/消失、减弱/增强的时间是否一致来实现。

（2）在确定干扰为区域性干扰之后，可通过干扰频域特征分析判断干扰是否为MMDS干扰、PHS控制信道干扰、DECT干扰、远距离同频干扰或干扰器等（MMDS、PHS控制信道及DECT系统使用的频率及带宽较为固定，干扰的PRB可根据现网频点配置进行计算）。

（3）通过干扰地理分布特征分析排除区域性干扰之后，基本可确定干扰原因为天面异系统干扰或邻区上行同频干扰。

（4）通过干扰频域特征分析确定干扰是否为天面干扰，如邻道干扰、谐波干扰等，并排除上行控制信道的干扰（即邻区终端上行控制信道对服务小区的干扰，具体干扰PRB可通过频点配置进行计算）。

（5）对干扰时域特征分析判断干扰是否为邻区上行业务造成的干扰，通过设置干扰时域波动性门限及时域干扰相关门限来筛选上行疑似受自系统干扰的小区。

图3　上行干扰三维联合分析流程图

需要指出的是，在上述干扰分析流程中干扰时域特征与频域特征分析并独立，干扰频域特征分析也可用于辅助判断邻区上行自系统干扰。如部分厂家在上行资源调度算法中对可用的PRB设置了调度优先级，从而形成了受邻区上行业务干扰时特定的频域包络波形，这种固定的频域干扰特征可以应用于上行自系统干扰的判断。

3 结论及未来工作

随着TD-LTE网络、用户的快速发展，以及4G用户高流量行为习惯的形成，TD-LTE系统上行自系统干扰问题逐步显现。自系统干扰与异系统干扰交织在一起，大大增大了干扰分析与优化的难度。本文基于现网网管数据及测量报告数据，提出了一种对TD-LTE上行干扰进行时域、频域、地理分布特征联合分析方法，可以实现对上行干扰的精细化分析，区分干扰类型、定位干扰原因，对开展更具针对性的网络优化具有重要的意义。

［1］ 3GPP. TS 36.133 v12.1.0. Requirements for support of radio resource management［S］. 2013.

［2］ 张文彤， 闫洁. SPSS统计分析基础教程［M］. 北京：高等教育出版社，2004.

［3］ 何继伟，王大鹏，李行政. TDD和FDD移动通信系统邻频应用研究［J］. 电信工程技术与标准化，2015.

News

唯亚威第九次年度网络发展调查报告：全球2/3企业已部署SDN

唯亚威于近日正式发布第九次年度全球网络发展调查报告的结果，通过对全球740位首席信息官、IT高管和网络工程师进行调查，唯亚威发现随着带宽需求的急剧增长，企业正在加速下一代基础架构技术的部署。54%的受访者预计2016年的带宽需求会增长50%，48%的人预计到2017年末带宽需求会翻一番。同时，越来越多的企业开始部署100吉比特以太网、公有云和私有云以及软件定义网络（SDN）。该研究报告及结果已可供下载。

唯亚威公司总裁兼首席执行官Oleg Khaykin表示：“无论是当前的带宽密集型视频流还是未来的物联网，随着流量的爆炸式增长，全球各种类型的数据网络都面临着巨大的挑战。正如我们的网络发展研究报告所表明，为应对这样的挑战，IT团队正在加速部署新兴技术以获得所需的经济高效的可扩展性和灵活性。” （杨雁麟）

Three-dimension uplink interference analysis method for TD-LTE system

LI Xing-zheng， ZHANG Dong-chen， YAO Wen-wen， HE Ji-wei （China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100080， China）

Uplink interference level is an important indicator of TD-LTE network quality， uplink throughput，especially uplink throughput of cell edge user will suffer from uplink interference， and user access performance will be affected when high-level interference occurs. This paper studies on uplink interference of TD-LTE systems， proposes a three-dimension interference analysis method in which timedomain， frequency-domain and geographical distribution aspects of uplink interference are researched. This method realizes comprehensive interference analysis， which can greatly improve the effi ciency and accuracy of TD-LTE interference optimization.

TD-LTE； uplink interference； interference optimization

TN929.5

A

1008-5599（2016）06-0088-05

2015-11-25