室内分布系统LTE合路的干扰分析和排查

潘桂新 葛慧明 施玉晨 黄晓明

【摘 要】阐述了LTE等多网络合路后，室内分布系统出现的新的干扰类型和特点，结合实际经验，介绍了如何利用后台网管统计、计算分析和现场检测等技术手段，对室内分布系统的干扰进行综合分析、验证和排查。

【关键词】混合互调干扰 飞弧干扰 室内分布系统 干扰排查

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.04.008 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）04-0043-06

引用格式：潘桂新，葛慧明，施玉晨，等. 室内分布系统LTE合路的干扰分析和排查[J]. 移动通信， 2016，40（4）： 43-48.

1 引言

当代电信科技的飞速发展和激烈的市场竞争使得电信网络加速更新，随着4G牌照的发放，中国2G/3G/4G多代多网络共存的格局已经形成。通信网络陡然复杂起来，尤其是室内分布系统，承载的网络越来越多，容量越来越大，室内分布系统干扰问题日益突出。LTE接入后，分布系统中的干扰和底噪抬升等现象大量出现，严重影响了通信质量。本文探讨LTE合路后，室内分布系统出现的干扰新类型，分析干扰产生的原因，介绍了室内分布系统混合互调干扰和飞弧干扰的排查方法。

2 LTE系统合路后干扰的新特点

移动通信系统出现的干扰通常有杂散、阻塞和互调这三类，由于2G/3G/4G多网络共存，信号更多、更复杂，出现了新的干扰类型和特点。LTE接入室内分布系统后，出现了较多且对通信系统干扰严重的混合无源互调干扰和飞弧干扰。

2.1 混合无源互调干扰

无源互调（Passive Intermodulation）指两个或两个以上不同频率，因无源器件非线性引起互相调制，形成一系列新频率的互调产物的现象。由于之前的通信系统比较简单，频段单一且信道少，无源互调通常发生在同频段的两个信号f1、f2之间，也只有2f1-f2、3f1-2f2、4f1-3f2等形式的奇数阶互调产物才可能落入使用频段，对通信系统造成干扰。因此，人们只关注3、5、7等奇数阶互调产物形成的互调干扰，现有的互调仪也只能检测同频段两个信号的奇数阶互调产物，功率量级最大的3阶互调也因此被确定为衡量无源器件互调性能的标志和标准[1]。

然而，现在移动通信2G/3G/4G各种制式系统的频率从800到2700MHz，无线信道带宽从200kHz～20MHz不等。在室内分布系统中，分布天馈可能同时承载多个网络，如此不同频段、不同制式和带宽的信号混合在一起，共同在分布天馈中传输，形成多信号混合的无源互调，其调制形式和互调产物远比同频段双信号复杂的多，对现有系统造成干扰的可能性也大大增加[2，3]。这种多种不同频率、不同带宽的信号在无源器件中产生的混合性无源互调称之为混合无源互调。

假设n个不同频率f1、f2、…、fn的信号，无源互调会产生一系列不同频率的互调产物，其k阶互调产物有nk，频率为：

， （1）

其中，ki为整数。

对具有一定频率带宽的信号，其互调产物具有频率展宽效应。如两个宽带信号分别为B1、B2，中心频率分别为f1和f2，假定f2>f1、k2>k1，k1和k2为正整数，k=k1+k2，其中k2f2-k1f1形式的k阶无源互调产物频率范围为：

可见，其互调产物带宽成倍展宽。在移动通信系统中，如果大功率的基站下行信号的无源互调产物正好落入在网运行系统的手机终端小功率上行信道频点，则可能对该上行信号形成干扰，影响正常通信。在2G/3G/4G多网共存时代，室内分布系统中可能同时存在十几个甚至几十个不同频段、不同带宽的载波信号，其混合无源互调极为复杂，落入在网运行系统上行信道的可能性大幅增加。对LTE等宽带信号，由于互调产物频带展宽效应，可能对更宽频率范围的上行信号形成干扰，这就是LTE宽带信号馈入室内分布系统后，大量出现互调干扰的原因。

对比同频段双信号无源互调，LTE系统引入后室内分布系统中混合互调及干扰有以下显著的特点：

（1）互调产物丰富

由上面的讨论可知，混合互调产物随参与互调的源信号的增加呈指数级增加。如果室内分布系统中馈入信源信道数有10个，则混合互调2阶产物有100个，3阶有1000个，4阶有10 000个，5阶有100 000个，以此类推。

（2）偶数和奇数阶互调产物均可能形成干扰

移动通信高低频差异超过三倍，因此，不仅常规奇数阶互调产物会落入系统频段，而且偶数阶和其它调制形式的奇数阶互调产物也可能落入关注频段。如DCS1800信号与GSM900信号f1-f2调制形式的二阶互调会落入GSM900的上行频段；CDMA800信道f1+f2形式的2阶互调会落入LTE FDD 1.8GHz的上行频段；LTE FDD 1.8GHz、GSM900和CDMA800信道fLTE+fGSM-fCDMA形式的混合3阶互调可能落入WCDMA的上行频段，具体的计算如表1所示。在多网络共站共址的基站和共建共享的室内分布系统中，已发现了偶数阶互调干扰和多信号混合互调干扰。

（3）宽带信号互调更容易干扰在网运行系统

3G/4G等无线信道采用了宽带信号，如TD-SCDMA信道带宽为1.6MHz、WCDMA信道带宽为5MHz、LTE信道带宽最高可达20MHz。宽带信号互调会产生更宽频段的互调产物，可能对更多个通信系统造成干扰。如LTE FDD 1.8GHz信道3fLTE1-2fLTE2形式的5阶互调可能落入LTE FDD 1.8GHz频段，对其形成干扰，具体计算如表2所示：

注：联通LTE频段1840—1860MHz/1745—1765MHz；电信LTE频段1860—1875MHz/1765—1780MHz。

2.2 飞弧干扰

由于2G/3G/4G多网络共存，室内分布系统馈入的信源越来越多，每个系统射频功率为20～40W，馈入分布系统中射频信号总功率成倍增加，尤其是4G LTE制式等宽带系统。由于OFDM的技术特点，信号功率的峰均比可达8～10dB，分布网络中射频信号瞬态功率过高，很容易超出无源器件功率容量（现有技术规范要求200W），导致内部放电击穿甚至损坏。

在无源器件中，当射频功率超出功率容量，在射频信号功率峰值点时，器件内部可能出现局部微放电（俗称飞弧打火），产生宽带电磁噪声，这种放电噪声可能对所有移动通信的上行信号造成干扰。这种现象在原来简单通信系统中很少发生，是近年复杂移动通信系统发现的新的干扰现象。这种因瞬时射频功率过高引起的微放电产生的新的干扰类型，称之为飞弧干扰。

在LTE室内分布系统建设中，在合路系统较多和多运营商共建共享的室内分布系统中，出现了较多的飞弧干扰案例。这种现象主要发生在合路分布系统的射频功率较大的前三级无源器件和馈线接头中，干扰强度随系统开启时间增长、器件温度升高而加剧。

3 LTE合路分布系统中干扰分析和验证

不同于阻塞和杂散干扰，互调和飞弧干扰可能发生在室内分布天馈的任何器件中，而分布天馈常常隐蔽安装在建筑物整个楼层天花内，器件分散，检查困难。因此，在室内分布系统中一旦发现互调和飞弧干扰，故障点定位和排查变得十分困难，常常因为无法定位不得不关闭部分系统或大规模更换器件。对杂散和阻塞干扰，国内外有较多文献阐述[3]，本文重点介绍互调和飞弧干扰排查的方法和经验。

3.1 网管统计和干扰计算分析

通信网络后台的网管是干扰分析的基础。首先，通过网管可以了解分布系统接入网络实际配置和运行状态，如各接入网络载波和信道配置、频率、功率和系统参数等。通过网管记录还可以了解问题故障历史，如网络变动记录、告警记录，何时开始出现干扰、干扰发展情况等。通过网管对关键指标的统计分析可以了解干扰的程度和基本特点，如系统底噪、掉话、接通率、忙闲时业务量等。其次，根据各系统的频率配置和带宽，计算出各种互调干扰的可能性，预测可能出现的干扰形态，对网管收集数据进行综合分析，为干扰定性和排查提供基础，得到事半功倍的效果。

3.2 干扰类型甄别和验证

杂散和阻塞干扰来自信源，通过系统信源发射功率加载和去加载，很容易识别和检测出来，在射频接口增滤波器即可排除干扰。互调干扰和飞弧干扰比较复杂，同时与信源、合路设备和分布天馈有关，因此，需要采用多种手段，从多个方面观测干扰现象和形态，综合分析、甄别和验证干扰类别。

如果某一信源发射功率加载后出现干扰，去加载后干扰消失，说明干扰与此信源有关。对接入系统的所有信源逐一进行加载和去加载，就可判断干扰与哪个信源或哪几个信源有关。如果干扰仅与某一信源有关，杂散和阻塞的可能性较大；如果干扰与几个信源相关，则基本可判断为互调或飞弧干扰。

一般信源发射功率越大产生的干扰也会越大，尤其是LTE信号，信道带宽大、功率峰均比高，调整LTE信源发射功率，容易观察到互调和飞弧干扰的变化，而且LTE网络刚刚建设，业务承载小，调整LTE信源对用户影响小。因此，如果LTE加入系统后发现底噪抬升或出现干扰，可以判断干扰与LTE信源有关，先考虑调整LTE信源功率，观察底噪和干扰变化，对干扰类别作出初步判断。如果LTE信源加入前就存在干扰，必需对现网其它网络信源进行功率调整和关闭开启操作，以验证干扰与哪些网络信源相关。

目前，LTE系统一般具有虚拟加载的功能，通过网管调整参考信号功率，可以方便地控制LTE基站的发射功率，观察干扰的变化。LTE虚拟加载参考流程如下：

（1）LTE激活，使其正常运行；

（2）100%功率加载，如20W的RRU，输出平均功率（P_Avg）43dBm；

（3）调整参考信号功率，加载50%功率，即50%×P_Avg；

（4）LTE激活，不加载；

（5）LTE去激活，系统关闭。

每一次操作完成后，等待15～20分钟，系统运行稳定之后，从后台网管系统提取这段时间内被干扰系统的底噪。如果其底噪随着LTE系统的发射功率的递减而出现干扰减弱甚至消失的情况，那么可以初步判断干扰与LTE系统加入有关，可能是互调干扰或者飞弧干扰，也可能是互调干扰和飞弧干扰同时存在。

3.3 互调干扰的移频验证

互调干扰与参与互调的源信号和调制阶数有关，因此，调整源信号频点，可以使互调信号的频段偏移，可以使互调产物部分或全部偏离受干扰的上行频段，从而缓解甚至消除干扰，通过频率调整可进一步确定系统所受干扰是否为互调干扰。移动LTE信号的中心频点和缩小工作带宽，观察干扰信号频率是否发生偏移、频宽是否发生收缩，可进一步验证是否为互调干扰。如联通4G试验1.8GHz频段的LTE FDD系统，可通过如下移频操作来进一步验证和确认干扰类别：

（1）将LTE系统调整到最小工作带宽5MHz和频率下限（1805—1810MHz），按照LTE虚拟加载参考流程进行加载，观察受干扰系统底噪变化情况。

（2）保持5MHz最小工作带宽，将LTE系统调至频率上限（1870—1875MHz），再按照流程加载，观察受干扰系统底噪的变化情况。

（3）如果调整LTE带宽和频点后，干扰发生变化甚至消失，则可以判定存在互调干扰。

4 室内分布系统中干扰定位和现场排查

室内分布系统干扰排查首先要对干扰源进行定位，判断问题和干扰来自信源还是合路器（POI）或者分布天馈系统，一般从源端向分布系统末端逐级排查。在合路接入端断开各路信源，通过功率计和频谱仪检测信源输出功率、信号形态是否正常，杂散信号是否超标，可判定各路信源是否有问题；再从合路器（POI）信源接入端口断开被干扰系统，接入频谱仪检测干扰是否存在，观察干扰波形特点，可基本确定信源引起的杂散和阻塞干扰。

对合路器（POI）、分布天馈和器件产生的互调和飞弧干扰，从合路器（POI）开始，逐级断开和检测排查，对问题器件等进行定位。通过下面的实际案例，简单介绍室内分布系统干扰定位和排查的方法。

某室内分布系统有CDMA、GSM、WCDMA和LTE 1.8GHz四个系统合路，在LTE系统合路前，系统工作正常；LTE接入后，网络后台统计发现WCDMA系统底噪RTWP抬升至-96.9dBm。对LTE系统进行虚拟加载，WCDMA系统的底噪变化如表3所示：

加载结果表明，随着LTE系统输出功率的减少直至关闭，WCDMA系统底噪逐渐减少直至消失，由此可以初步判断，干扰与LTE系统有关。通过计算发现，LTE/GSM/CDMA信号fLTE+fGSM-fCDMA形式的3阶混合互调落入WCDMA的上行频段，可能存在互调干扰。通过网管，将LTE信号带宽配置为5MHz，频率为1805—1810MHz，统计发现WCDMA系统的干扰消失，可初步判断存在fLTE+fGSM-fCDMA形式3阶混合互调干扰。

到达现场后，对分布系统进行逐级排查，系统断开点如图1所示（图中、、分别为逐级排查的器件）。首先检查被干扰的WCDMA信源是否正常，从合路器（POI）信源接入端断开，接上50W负载，后台网管统计干扰消失，可判断WCDMA信源正常。将频谱仪接入合路器WCDMA信源输入端，频谱仪显示WCDMA上行频段的底噪高，具体如图2所示，由此可判断干扰来自合路器和分布系统。

频谱仪观察到一宽带随时间变化的带毛刺的干扰信号，有飞弧干扰的特征，也可能同时存在窄带的互调干扰信号。分别断开CDMA、GSM或LTE信源，频谱仪显示干扰消失，由此判断干扰与这三个信源均有关，可能同时存在混合互调干扰和飞弧干扰。

断开10dB耦合器，合路器（POI）公共输出端接低互调负载，频谱仪显示干扰消失，说明问题器件在合路器（POI）之后。

断开10dB耦合器输出端口的分布系统支路，接低互调负载，频谱仪显示干扰依旧存在；再断开10dB耦合器耦合端口的分布系统支路，接低互调负载，频谱仪显示干扰还是存在，由此可判断干扰来自10dB耦合器。将该器件更换为新的高性能10dB耦合器，频谱仪显示干扰消失，恢复两个分布系统支路，频谱仪显示干扰消失。

更换耦合器后恢复分布系统和WCDMA信源接入，后台网管统计WCDMA系统干扰消失，故障排除。本案例中，从干扰分析和频谱仪观测到的干扰形态看，应同时存在互调和飞弧干扰。根据更多实际排查案例的经验，一般问题器件出现飞弧干扰时，同时伴随互调指标恶化，因此也会同时出现互调干扰。

对互调干扰，视参与互调的源信号带宽，在频谱仪显示出不同的干扰频谱形态，GSM制式200kHz窄带信号混合互调产物呈稳定的毛刺状，如图3所示，宽带信号互调干扰频谱呈一定带宽的拱形曲线，如图4所示。

5 结束语

本文阐述了LTE信源合路后室内分布系统出现的混合互调干扰和飞弧干扰的特点，并结合干扰排查实际经验，介绍了如何利用LTE系统的特点，通过后台网管和计算分析初步确定干扰类型。在现场如何综合利用后台网管和现场检测，对干扰源和问题器件进行逐级排查定位，排除混合互调干扰和飞弧干扰，可大大地提高室内分布系统干扰排查的准确性和效率，避免盲目的大规模器件更换，为LTE室内分布系统建设和维护中的干扰排除提供参考。

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