TD-LTE系统GPS干扰监测与优化

朱同先，郭宝

(1 中国移动通信集团江苏有限公司宿迁分公司，宿迁 223800；2 中国移动通信集团山西有限公司，太原 030032)

TD-LTE系统GPS干扰监测与优化

朱同先1，郭宝2

(1 中国移动通信集团江苏有限公司宿迁分公司，宿迁 223800；2 中国移动通信集团山西有限公司，太原 030032)

移动通信网络传统的干扰优化主要针对系统内、系统间、外部短距干扰，TD-LTE系统内GPS干扰具有干扰强度高，隐蔽性强的特点，如果不结合指标统计与实地测试，可能会被认为其它类型的干扰。本文阐述了TD-LTE系统可能出现的干扰类型，在此基础上指出GPS干扰的特征以及对用户的影响，同时，从实例中阐述GPS干扰判决过程中的指标监测及排查分析，还有局部基站GPS失步后的监测方式及优化分析。

GPS干扰；特殊子帧；时分双工

本文重点讨论自系统干扰分类中的GPS失步干扰，包括F频段与D频段共址场景，以及高铁隧道场景内无GPS信号基站与隧道外使用GPS信号基站的失步带来的问题。主要通过全网24 h TD-LTE上行100 RB（Resource Block，资源块）底噪数据，根据100 RB底噪数据筛选出受干扰小区，并根据波形特征分析出初步干扰类型，可针对个别小区进行时域或频域分析，监测小区受干扰的频率或时间。

1 主要干扰类型

1.1 外部干扰

外部干扰源有学校、监狱、戒毒所、车载干扰器以及边境干扰。干扰特征主要包括3点，首先，受干扰小区地理分布上连续呈片，且干扰波形相似，均为整体抬升或不规则波形；其次，受干扰小区不区分频段，D频段、F频段站点均会受到干扰，甚至区域内D频段站点或者GSM站点也均存在干扰；最后，受干扰小区干扰强度稳定，不因系统忙闲时业务量变化而产生变化。

排查方法包括3点：首先勘察基站天面情况，针对隔离度不足的基站进行排查；其次使用上行时隙扫频仪配合八木天线进行扫频，定位干扰源；最后由于天面上信号强度较大，易造成扫频仪接收信号失真，可降低疑似干扰源小区功率，同时后台网管实时监测受扰小区底噪变化情况。

1.2 系统内同频干扰

系统内同频干扰是重叠覆盖区域内邻小区用户上行信号对本小区造成的干扰。干扰特征主要包括3点。

（1）由于调度算法不同，不同厂家干扰波形不同，但同一厂家网内干扰波形图相似，如中兴小区RB33和RB90抬升较为明显。

（2）一般网内干扰小区不单独出现，干扰源小区和受扰小区互相干扰。

（3）受干扰小区干扰强度随系统忙闲时业务量变化而产生变化，且变化较明显。

排查方法包括更改疑似干扰源小区频点，使其与受扰小区频率上不重叠；观察更改频点前后24 h受扰小区底噪情况，如干扰消除可以则定位干扰源；通过RF优化调整，减少重叠覆盖范围或使重叠覆盖范围位于业务量少的区域。

1.3 GPS失步干扰

GPS失步干扰是指系统内某小区由于GPS失步导致时隙无法对齐，对周边临区产生干扰。

干扰特征包括干扰波形呈整体抬升类；一般受干扰小区地理分布上连续呈片；受干扰小区均为同一频点小区，邻频小区无干扰；受干扰小区底噪较高，无线接通率、掉话率等指标劣化严重。GPS失步干扰的波形图如图1所示。

GPS失步干扰的排查方法是使用扫频仪锁定频点进行拉网测试，观察不同小区时间偏置值，如出现时间偏置值与其它小区差别较大的小区则为干扰源。

除此之外，广电MMDS（Multichannel Multipoint Distribution Service，多路多点分配业务）干扰是由于广电无线通信占用移动D频段频率对移动TDD（时分双工）造成干扰。

2 GPS干扰监测措施

2.1 GPS干扰指标监测

2017年3月17日客户反馈**区域上网困难，从统计指标来看，某区域RRC建立成功率从99.8%恶化至97.2%，指标恶化原因值是干扰引起的UE无应答。从全网干扰统计指标可以看到9：45周期的干扰已经有明显的累积提升，并且在10：00周期变得比较高，如图2所示。图中横坐标为时间，15 min粒度；纵坐标为接收到的干扰电平值，单位为dBm。

图1 GPS失步干扰波形示意图

图2 全网干扰统计指标分时示意图

分析周边基站的反向频谱，从中得到两个信息：受到干扰的基站都是上行的后面5个符号受到干扰；反向频谱解析的干扰源PCI（Physical Cell Identifier，物理小区标识）为402、403、404的F频段小区，由此怀疑是F频段小区产生的GPS干扰。

反向频谱数据是基站内采集的接收天线口处的数据，可对该数据进行时频分析，确定基站天线口处理信号的时频特征，协助分析干扰问题。上行后面5个符号指U子帧的符号9到符号13，如图3所示，F频段小区所使用的2/5配比条件下干扰源小区与被干扰小区受到影响符号分布，其中被标识为红色的符号是受到干扰的符号。

通过解析网络中受到干扰比较强的几个F频段小区的反向频谱数据，402/403/404等3个PCI的相关性最高。因此判定它们是干扰源小区所具有的PCI。

L55A4A满足上述的PCI特征，通过基站告警统计发现该基站GPS失步，由此判定该基站为干扰源基站。统计10：30～10：45的全网干扰指标，发现闭塞相关小区后，干扰统计指标恢复到正常水平。

2.2 GPS干扰排查分析

根据日志分析，本次干扰排查可以分为3个阶段，说明GPS干扰信号影响范围和程度也在变化。

第 1 阶段（8：35 ～ 9：18），L55A4A、L55D71、L55DC6等6个基站监测到严重的外部干扰影响，基站出现相关GPS告警，上报了时钟异常告警。除L55A4A外的5个基站将时钟源切换到本地晶振。L55DC6基站在8：04～10：04之间累积现出9次1 pps信号异常，被底层过滤，并未影响上时钟业务。

L5EE0D基站在9：11检测时钟参考源故障，切换到本地晶振，并上报告警。因本地晶振工作正常，所以未引起干扰。

第2阶段（10：05～10：11），GPS故障和告警范围逐步扩大，涉及下面13个基站，其原因与当时的GPS外部干扰源变强导致告警异常。

第3阶段（10：31～11：15），L55A4A基站受到的干扰信号提升，并检测到GPS输出信号的异常，并上报告“时钟参考源异常告警”。闭塞该基站后，业务恢复。10：27，L55A4A完成最后一次自愈尝试后，仍然检测到有370 us的大相偏，又持续检测几分钟未恢复，由10：31上报告警。

在该区域内有多个基站的GPS都受到强干扰，并引起输出异常，其它基站因时钟切换为本地晶振模式，并未导致干扰。

小结：因GPS频段外部干扰导致L55A4A站点GPS信号的输出小幅度单向缓慢调整。受到该基站GPS信号输出的基准时钟异常影响，基站与周围基站失去同步关系，造成大范围干扰并影响业务。

3 高铁隧道内GPS失步分析

3.1 高铁专网指标分析

**高铁专网基站开通后用户反映，隧道内部分路段手机无信号，经过实地测试，发现是由于小区间不切换导致异常脱网，从高铁专网统计指标中，发现问题区域小区间切换次数为0次。

进一步进行信令分析后发现，问题路段存在异常ATTACH消息，而且全部失败。提取问题路段小区指标，发现问题BBU下序号为3的RRU上行收到了高强度干扰信号。

3.2 高铁GPS失步判决

通过分析问题基站的反向频谱，可以看到明显的导频特征，并且通过PCI分析，最可能的干扰PCI为501（35站点），判断两个站点相邻的RRU发出的信号不同步，互相干扰，受下行导频干扰的符号为子帧2的1/5/8/12符号。

根据 3GPP TS 36.211 协议，TD-LTE共有7种子帧配比，现场高铁专网配置为上行配比2，即上下行时隙配置为1：3，特殊子帧配比如图4所示。

图3 GPS失步后小区上行受干扰示意图

图4 TD-LTE特殊子帧配置

如果出现时间不同步，就会出现由于时间不对齐，下行信号干扰上行的情况。干扰源站点下行的信号（导频不管是否有用户，都会持续下发）会干扰到附近基站的上行部分，这样的干扰特点是时域上一个符号的宽度，凸起间隔为2/3个符号交替出现，并且频域上是20M全带宽。从反向频谱上看，干扰有符号级突起的特征，突起的间隔为2/3个符号，和LTE下行RS信号的时间规律一致，因此判断为基站时间不对齐导致的下行干扰到上行。

进一步分析网络结构，**高铁太行山隧道内共规划10个BBU，119个RRU，采用12RRU共小区方式进行组网。由于隧道过长，若采用GPS时钟同步方式，存在成本高，施工难度大的问题，经过多次方案论证，规划采用“GPS+1588V2时钟”联合授时的方式进行时钟同步。而干扰位置位于GPS时钟同步基站及1588V2时钟同步基站的切换区域。问题区域涉及切换的两个BBU的时钟提取方式不同，分别为IP CLOCK及GPS CLOCK。

1588V2时钟基本实现过程为将基准时钟源的时钟信息提供给PTN设备，PTN设备通过物理层同步将时钟信息传递到下游基站。中间的物理路径可以是支持物理层时钟的以太链路、SDH链路。PTN设备支持的物理层同步方式为主从同步方式。主从同步方式使用一系列分级的时钟，每一级时钟都同步于其上一级时钟。

小结：通过对时钟源进行逐步排查，最终问题定位于接入层时钟源存在问题，需要对接入层时钟源进行时钟偏差补偿，进行时钟同步。隧道内高铁专网传输侧调整时钟补偿值后，干扰电平干扰明显降低。后台统计，问题小区间已可以正常切换，经过实地测试，太行隧道内已无覆盖盲点，覆盖率由92.17%提高到98.85%，下载速率由12.57Mbit/s提升到26.35Mbit/s。

Monitoring and optimization of GPS interference in TD-LTE system

ZHU Tong-xian1, GUO Bao2
(1 China Mobile Group Jiangsu Co., Ltd. Suqian Branch, Suqian 223800, China; 2 China Mobile Group Shanxi Co., Ltd.,Taiyuan 030032, China)

The interference of mobile communication network optimization system is mainly for the intra system,inter system and short external interference. GPS interference in TD-LTE system has the characteristics of high interference intensity and concealment. If not combined with indicator statistics with field tests,other types of interference may be considered. This paper describes the types of interference that may occur in TD-LTE systems. On this basis, the characteristics of GPS interference and its impact on users are pointed out. At the same time, from the example of GPS interference in the process of monitoring the indicators and monitoring and analysis, as well as local base station GPS after the failure of monitoring methods and optimization analysis.

GPS interference; special sub-frame; time division duplex

TN929.5

A

1008-5599（2017）12-0063-04

2017-06-20