基于多维统计模型LTE干扰分析研究

杨 炯

（中国铁塔股份有限公司达州市分公司，达州 635002）

基于多维统计模型LTE干扰分析研究

杨 炯

（中国铁塔股份有限公司达州市分公司，达州 635002）

移动通信网络干扰和底噪水平（NI）一直是网络优化重要指标，LTE干扰会严重影响网络接入成功率、切换成功率、掉话（线）率、上传下载速率、Ping时延等网络指标和用户感知，本文通过对LTE网络干扰分类、形成原因进行介绍，结合LTE干扰在频域、时域、话务等多维度呈现特征进行联合分析，对LTE干扰进行甄别和排查定位，并通过实际案例形成干扰分析方法，为日常优化干扰排查分析提供理论指导依据和经验分享

LTE干扰；底噪水平（NI）；PRB分布；联合分析

1 引言

随着移动通信发展，移动互联网数据业务发展多样性、差异性、高速率要求等逐渐成为移动数据用户的首要需求。当前，LTE网络普遍存在着干扰问题，部分小区受干扰强度较高会导致用户对网络质量的感知较差，干扰问题制约网络指标提升和质量改善，影响移动数据业务发展需求和用户感知。本文首先介绍LTE干扰分类，阐述各种干扰产生的原理，然后通过LTE网络统计指标上表现的特征，对LTE干扰在PRB分布、时间分布以及话务分布特性对干扰的进行联合分析，以此对每种LTE干扰问题和干扰类别进行识别和定位分析，并通过实际案例形成干扰分析方法，为日常优化干扰排查分析提供理论指导依据和经验分享。

2 LTE干扰介绍

2.1 系统内干扰

LTE系统干扰分为系统内干扰和系统间干扰，LTE的组网包括同频和异频两种方式。

2.1.1 同频组网

对于同频组网，整个系统覆盖范围内的所有小区可以使用相同的频带为本小区内的用户提供服务，因此频谱效率高。同时，对各子信道之间的正交性有严格的要求，否则可能导致同频干扰。同频组网方式干扰有小区内干扰和小区间干扰。

（1）小区内干扰。由于LTE OFDM的各子信道之间是正交的，这种特点决定了小区内干扰可以通过正交性加以克服。如果由于载波频率和相位的偏移等因素造成子信道间的干扰，可以在物理层通过采用先进的无线信号处理算法使这种干扰降到最低。因此，一般认为OFDMA系统中的小区内干扰很小，小区内同频干扰可以忽略。

（2）小区间干扰。对于小区间的同频干扰，可以采用干扰抑制技术，主要包括干扰随机化、干扰消除和干扰协调。干扰随机化和干扰消除是一种被动的干扰抑制技术，对网络的载干比并无影响。

干扰随机化通过比如加扰、交织、跳频、动态调度等方式，使系统在时间和频率两个维度的干扰平均化；干扰消除利用干扰的有色特性，对干扰进行一定程度的抑制，即：通过UE的多个天线对空间有色干扰进行抑制。波束成形在空间维度，通过估计干扰的空间谱特性，进行多天线抗干扰合并；在频率维度，通过估计干扰的频谱特性，优化均衡参数，进行单天线抑制，如IRC等。

2.1.2 异频组网

对于异频组网，LTE系统在本小区内不存在同频干扰，干扰主要来自于使用相同频率的邻小区。如果在服务小区与最相邻的小区之间保持异频，通过空间传播距离隔离同频小区，这样就能够尽可能的降低同频干扰。异频组网中相邻小区为了降低干扰，使用不同的频率，频谱效率相对于同频要差一些，但RRM算法简单，边缘速率相对于同频组网会高一些。因此，如果采用异频组网，需要进行合理的频率规划，确保网络干扰最小。

同时，由于受限于频带资源，需要在干扰控制与频带使用及频谱利用率之间进行权衡和抉择。仿真结果也表明，相比于同频组网，异频组网对小区载干比C/I能力得到了很大提高。这意味着同样覆盖的面积下，在获得同样频率资源单位的情况下，用户有更高的传输速率。同时，覆盖区域的边缘用户的峰值速率可获得提高。

图1 同频与异频组网C/I对比仿真

2.2 系统间干扰

系统间干扰主要有杂散干扰、阻塞干扰、互调干扰和谐波干扰。

（1）杂散干扰。由于发射机中的功放、混频器和滤波器等器件的非线性，会在工作频带以外很宽的范围内产生辐射信号分量，包括热噪声、谐波、寄生辐射、频率转换产物和互调产物等。当这些发射机产生的干扰信号落在被干扰系统接收机的工作带内时，抬高了接收机的噪底，从而减低了收灵敏度。

图2 杂散干扰（1）

一般来说，落在中心频率两侧，一般把50%必要带宽到250%称为带外发射区域，250%以外的区域称为杂散发射区域。

（2）阻塞干扰。接收机通常工作在线性区，当有强干扰进入接收机时，接收机会工作在非线性状态下，严重时导致接收机饱和。

阻塞干扰并不是落在被干扰系统接收带内的，但由于干扰信号过强，超出了接收机的线性范围，导致接收机饱和而无法工作。为了防止接收机过载，收信号的功率一定要低于它的1dB压缩点。

图4 阻塞干扰

（3）互调干扰。当干扰源系统在多个频率上发射（如f1和f2），且其多个发射频率的线性组合（如f1+f2、f1-f2、2*f1-f2、2*f2-f1等）正好落入受害系统的接收频率f0范围之内，可能产生互调干扰。

主要是由接收机的非线性引起的，后果也是抬高底噪，降低接收灵敏度。种类包括多干扰源形成的互调、发射分量与干扰源形成的互调和交调干扰。

图5 互调干扰

（4）谐波干扰。当干扰源系统的发射频率（f1）与受害系统的接收频率（f0）有整倍数关系时，可能产生谐波干扰，如f1=2*f0将可能产生二次谐波扰。

3 LTE干扰分析

3.1 多维度分析方法

3.1.1 干扰频域特征分析方法

后台网管统计受干扰小区频域上PRB0～PRB99干扰值后进行分析，获得小区各PRB干扰的频域特征，通过PRB区间从左到右或从右到左的滚降、平缓或突起的分布特征进行干扰识别和干扰源判断。

3.1.2 干扰时域特征分析方法

后台网管统计受干扰小区干扰值时域特征进行分析，观察干扰随时间的变化特征，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度小的特点，因此可以按照该原则筛选疑似受干扰小区。

一定时间段内上行干扰功率的波动性可由下面公式进行计算：

式中，T表示一定时间样本点数据中额Node B接收到的干扰功率上报的次数；Rip（i）代表上报的每个上行子帧接收到的干扰功率的样本；E可以选着所有样本的平均值或最小值。

同时，采用Durbin-Watso统计量评估样本点一阶序列的相关性，一定时间段内上行干扰功率的时间相关性有计算公式如下：

Durbin-Watso检验适于一阶序列的相关性检验，其取值范围（0,4），DW越接近2，序列相关程度越小；越接近1（或4），序列正（或负）相关程度越大，如图6所示，提请D（1）、D（u）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6 Durbin-Watson相关性检验示意图

3.1.3 干扰地域特征分析方法

在进行干扰分析时，可以通过统计受干扰小区周边基站（小区）的干扰值，并在地理上专题地图进行呈现，从而判别干扰在地域空间上的分布特征，可以对干扰进行识别和排查。通过干扰分布地理显示，有些干扰只是个例出现，有些干扰在区域范围内普遍存在，可以通过所有受干扰小区分布和干扰方位判别干扰源方向和位置。

通过以上频域、时域、地域三个维度小区干扰统计分布特征，可以对干扰类别、干扰源做初步的识别，在此基础上，参考与时域相关的小区话务数据相关性，从多个维度进行联合分析，可以更为准确的识别出干扰类别和排查处理干扰。

3.2 干扰多维度联合分析

3.2.1 系统间杂散干扰

联通FDD-LTE杂散干扰主要来源：

⊙ 来源于GSM1800MHz基站的杂散干扰。

⊙ 中国电信的FDD-LTE基站（1860-1875MHz），其杂散也很容易对联通FDD-LTE基站形成干扰。

⊙ FDD下行频段1840-1875，上行频段1745-1780频段收到杂散信号干扰，是因为DCS1800配置了1785-180的频点，GSM设备杂散指标不达标，且隔离度不够时产生的杂散干扰。

图8 杂散干扰典型时域（话务）分布图

频域特性：PRB0～PRB99有明显“滚降”特性，干扰电平值左高右低或左低右高，频率越靠近干扰源发射频段的PRB更容易受到干扰。

时域及话务特性：小区级干扰平均干扰电平曲线一般较为平直，不受时间段及话务量影响。

3.2.2 系统间阻塞干扰

阻塞干扰主要来源：

⊙ GSM900MHz和1800MHz基站的阻塞干扰。

⊙ 受中国电信FDD-LTE基站（1860-1875MHz）产生的阻塞干扰。

频域特性：PRB级干扰呈现的特点是PRB10之前有一个明显凸起，凸起的PRB后没有明显的干扰波形。

时域及话务特性：小区级平均干扰电平跟各时间段分布差异大，每天白天干扰大，凌晨干扰小，干扰源话务与干扰强相关，干扰源话务忙时干扰越大。

图9 阻塞干扰典型PRB频域干扰值分布图

图10 阻塞干扰典型时域（话务）分布图

3.2.3 系统间互调干扰

互调干扰主要来源：

⊙ 联通（1745-1755MHz）上行频率对联通FDD频段会产互调干扰。

⊙ 移动（1780-1790MHz）补充频段对联通FDD频段会产生互调干扰。

⊙ CDMA下行信号（800MHz）三阶互调影响E频段。

⊙ 多网合路室分系统，GSM900与DCS1800三阶或五阶互调影响E频段。

频域特性：PRB级干扰分布呈现特点是一般有多个干扰凸起。

时域及话务特性：小区级平均干扰电平跟各时间段分布差异大，每天白天干扰大，凌晨干扰小，干扰源话务忙时干扰越大。

图11 互调干扰典型PRB频域干扰值分布图

图12 互调干扰典型时域（话务）分布图

3.2.4 系统间谐波干扰：

谐波干扰主要来源：

⊙ GSM900下行信号（包含移动联通信号）二次谐波干扰影响。

⊙ CDMA下行信号（800MHz）三阶互调影响。

谐波干扰是互调干扰中特殊的一种，故频域、时域特性与互调干扰一致：时域上，小区级平均干扰电平跟2G话务关联大，2G话务忙时LTE干扰越大；频域上，PRB级干扰呈现特点是一般有多个干扰凸起。

3.2.5 LTE网内同频干扰

LTE采取的同频组网，且没有扰码功能，因此小区间必然会存在同频干扰，当受干扰基站基站位置过高且天线倾角较小时，只要覆盖方向有一定数量的LTE终端，就很容易出现同频干扰。

LTE网内干扰与与系统间互调/谐波干扰存在共同的特性：

频域特性：PRB轮询干扰波形图存在多个干扰波峰。

时域特性：小区级干扰也呈现忙闲特点，即忙时干扰大，闲时干扰小。

与互调/谐波干扰不同的是，在降低共站GSM 900MHz基站功率时，LTE网内干扰大小没有变化，变化的只是被干扰的PRB（有时甚至变大），而GSM900互调干扰，其干扰的PRB一般固定。或者本身无共站异系统小区。

图13 LTE网内同频干扰典型PRB频域干扰值分布图

图14 LTE网内同频干扰典型时域（话务）分布图

3.2.6 外部干扰

将移动通信系统之外的干扰源引起的干扰统称为外部干扰，常见的外部干扰包括：军区的通信系统、学校及社会考点的信号屏蔽装置、银行ATM机内警用信号干扰装置等。

外部干扰在PRB频域上面无统一的特征，时域上面也表现为有些干扰一致存在，有些干扰偶尔出现，这给日常网络工作中干扰排查带来一定的困难。但是，有时我们可以地域上的分布特征，通过观察受干扰基站（小区）的分布和方位角情况定位出外部干扰源。

4 干扰分析案例

联通旺苍职中TDD站点GYT0027六月中旬开通后验证测试上下行速率时，63小区上传速率不到1Mb/s、下载速率不足30Mb/s，上下行速率偏低。

网优人员首先后台检查基站故障，无任何告警和故障，驻波比正常，同时检查参数及相关license情况，一切正常。但是，后台网管OMC-R上面显示RSSI干扰值水平为-105dBm（见图15），有中等程度LTE上行干扰。为了初步判别干扰，后台统计多天小区小时级RSSI值，发现时域上各时段小区干扰值无明显差异，均在-104dBm左右，小区忙时、闲时干扰值接近，与基站话务数据不相关；同时，从各PRB区间干扰值呈现左高右低“滚降”特性（见图16），怀疑受到系统间杂散干扰。

时域上，小区各时段干扰值基本持水平状态，干扰值与时间段、小区话务数据关联度不高：

图15 旺苍职中GYT002763小区级RSSI干扰值前后对比情况

小区干扰值频域上左低右高，具有杂散辐射干扰特征：

图16 旺苍职中GYT002763 PRB级RSSI干扰值前后对比情况

基于上述内容初步识别小区可能受到杂散干扰后，优化人员需要现场进行干扰扫频测试和定位排查，工程师现场首先进行常规天面勘查和天馈检查时，发现该站点存在多家运营商共用天面和抱杆情形，经核实移动TDD站点和联通TDD站点天线共用天线抱杆，同时隔离度不够，很容易造成干扰（见图17）。

图17 旺苍职中TDD站点GYT0027天线图

为核实和验证移动TDD天线对联通TDD可能造成干扰，现场在GYT002763小区RRU馈线端口拆掉天线馈线，直接连上小功率蘑菇头天线测试，临时替换为蘑菇头天线后测试，上行速率明现从原来不到1Mb/s提升到5M～7Mb/s，证明原来天线的确存在受到移动TDD天线的干扰。

后经过工程队现场调整GYT002763小区天线位置，增大与移动天线的隔离度，尽量增加天线水平隔离度和垂直隔离度。天线调整后，避免了移动TDD站点造成的对联通站点的杂散辐射干扰，经过再次验证测试，旺苍职中GYT002763小区，下载速率从调整之前的33Mb/s提升到超过50Mb/s，上传速率从不到1Mb/s增加到5.5Mb/s，经过多天话务性能统计，基站上下行数据业务性能和感知明显提升，同时小区级及各PRB区间干扰值明显改善（图15、图16）。

5 结束语

在网络优化的过程中，往往需要耗费大量人力物力用于干扰问题的分析和定位排查，本文通过LTE干扰多维统计分析方法，为干扰分析和网络优化提供理论指导，文中介绍的干扰识别手段和案例，如果在日常优化中得到参考和借鉴，可以提升网络优化效率，降低日常网络维护与优化成本。

锐捷网络连续入围中国联通交换机路由器集采

近日，2017-2018年中国联通中低端交换机、路由器及高端交换机集中采购结果公示，锐捷网络多款交换机与路由器产品入围，综合得分处于领先地位。本次招标的产品有中低端交换机、中低端路由器和高端交换机，共分三大类14个标包，总金额近10亿。锐捷网络凭借雄厚的技术积累和优质的产品，中标8个标包，标包预算涉及预算总额的4成。其中，锐捷在中低端二层交换机和中低端路由器都有较好的份额和排名，其中一个标包位列第一。

多年来，锐捷网络的交换机和路由器产品一直持续入围运营商集采，应用在运营商自建网和各类ICT场景中，且保持有较高的市场份额。2016年，锐捷网络的高端交换机开始发力，在2016-2017年联通数据中心交换机集采中，锐捷云架构数据中心核心交换机入围并已在现网得到规模应用。

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作为三大运营商数通产品的主流供应商，锐捷网络紧贴运营商的实际需求，深入用户场景进行产品及方案的设计和创新，积极开展与运营商的深度合作，在运营商自建网以及无线城市、智慧校园、智慧景区、电子政务、智慧医疗等政企市场树立了一个又一个成功样板，在取得累累硕果的同时，也大力推动了运营商ICT市场的发展。锐捷网络，运营商信赖的合作伙伴。

[1] 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

[2] 李行政，张冬晨，姚文闻，何继伟．TDD和FDD移动通信系统邻频应用研究．电气工程技术与标准化，2016

[3] 杨晶晶．F频段TD-LTE与1.8GHz LTE FDD系统相互干扰问题研究[D]．南京邮电大学，2014

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.002

TN929.53，TN972

1672-7274（2017）11-0005-06

杨 炯，男，1977年生，硕士研究生毕业，高级工程师，现任中国铁塔股份有限公司达州市分公司副总经理、中共蓬安县委常委（挂职）、蓬安县人民政府副县长（挂职），具有20年电信行业工作经历，多年从事移动通信研究。