电力无线专网的干扰分析*

孔为为 ，罗先南 ，刘乙召 ，贾 鹏 ，于佳倩 ，缪 勇

（1.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏 南京 210000；2.南京大学，江苏 南京 210000；3.国网天津市电力公司信息通信公司，天津 300010）

0 引 言

作为电力终端通信接入网的重要技术之一，无线公网及230M数传电台已在电力营销、运检等业务系统中得到了大规模应用。目前，很多省市公司已经开展了3G/4G电力专网试点应用，如WiMAX、McWILL及4G TD-LTE等。业务应用领域包括传统配用电业务和新型智能电网业务等。无线通信在电力应用取得一定成果的同时，存在的一些问题也逐步暴露[1-2]，其中干扰问题对网络的性能影响尤为突出，甚至直接导致电力业务中断。因此，迫切需要对电力系统中无线网络干扰分析进行深入研究。本文就1800M 4G TD-LTE无线专网应用存在的干扰进行详细分析，并提出网络建设建议治方法。

1 785～1 805 MHz频段时分双工（TDD）方式无线接入系统，目前划分为电力、能源及轨道交通等行业应用，为行业专网应用。

在紧临边缘频段，GSM900/1800系统将1800M 4G TD-LTE电力无线专网构成杂散干扰。临近频谱如图1所示。

1800M 4G TD-LTE电力无线专网存在如下干扰。

（1）系统内干扰：包括基站小区模3干扰和基站下挂终端对附近小区干扰。

（2）系统外干扰：包括1800 MHz系统外基站干扰和1 800 MHz上下频率对本系统干扰。

无线频谱资源是无线通信信道，无线通信干扰即无线频谱被其他系统使用或干扰。一旦电力无线专网频谱受到干扰，会对电力生产造成较大的负面影响[3-4]。在电力专网建设前，应对该区域的无线环境进行扫频测试，并到无委会进行报备；在后续应用中检测到干扰时，需对干扰小区进行干扰分析。

在无线专网网络运行维护阶段，需在基站侧建立性能监测任务，收集基站上行干扰数据，时长72小时。借鉴公网运维标准，可设定以下标准：

（1）高于-120 dBm，即可判定为存在干扰；

（2）高于-110 dBm，认为干扰使各项指标开始恶化；

（3）高于-105 dBm，认为干扰比较严重。

当运行网络干扰达到上述指标后，需对干扰种类进行定位分析。在电力无线通信中，常见的干扰包括阻塞干扰、互调干扰、杂散干扰和LTE网内干扰4种。本文分别针对这4种干扰开展分析研究。

1 系统外干扰分析

1.1 阻塞干扰

1.1.1 阻塞干扰分析

阻塞干扰即电力专网基站设备收到系统外的的无线电设备发射的较强信号。对LTE 1800 MHz系统而言，阻塞干扰主要是运营商的GSM900/1800及系统外同频LTE基站系统带来的。它的干扰特点如下：

（1）阻塞干扰受干扰电平、干扰源流量关联大。干扰源流量越大、RRC连接数越大时，TD-LTE干扰越大。

（2）干扰基站天线与TD-LTE小区天线隔离度越小，干扰越严重，即干扰天线基站天线扇面是否包含了电力系统基站天线。

如某小区级干扰曲线图与流量有着明显的正相关性，如图2、图3所示。

图2 阻塞干扰曲线

图3 PRB级阻塞干扰

从小区级干扰可以看到该小区的干扰特点，凌晨时分干扰最小，是干扰源基站流量低的时候。可初步将该站点初步定位为受到了GSM 900/1800基站的阻塞干扰。

1.1.2 阻塞干扰确认

阻塞干扰即排除系统外同频和相邻频道的泄漏干扰，可短时间闭站或降低同一基站相邻扇区基站功率，随后监控疑似受干扰小区电平值来确认。排除系统内干扰后，可协调降低附近系统外基站功率，进一步确认干扰情况。

调整相邻GSM900或系统外LTE基站小区阶段性降低输出功率，若干扰有规律地降低了，可以确认是受到了同一个基站的阻塞干扰。

1.2 互调干扰

1.2.1 互调干扰分析

互调干扰即电力专网基站设备收到附近的无线电设备发射的互调信号。LTE 1800 MHz系统互调干扰主要为运营商的GSM 900/1800产生干扰。它的干扰特点与前文分析的阻塞干扰一致。

小区受互调干扰曲线如图4所示，PRB级干扰如图5所示。

图4 互调干扰曲线

图5 PRB级互调干扰

从小区级干扰可以看到该小区的干扰特点，凌晨时分干扰最小；从PRB级干扰可以看出，该小区存在明显干扰PRB有PRB93左右和PRB25左右。分析受干扰基站附近有GSM 900基站，频点较多，BCCH频点为69，TCH频点为13/10。可以判断，TD-LTE扇区受到了GSM 900小区的二阶互调干扰。

1.2.2 互调干扰确认

可短时间闭站或降低基站功率，随后监控疑似受干扰小区电平值来确认。排除系统内干扰后，可协调降低附近系统外基站功率，进一步确认干扰情况。调整相邻GSM 900/1800或系统外LTE基站小区阶段性降低输出功率，若干扰有规律地降低了，然后保持GSM 900/1800小区降低功率的同时又降低相邻两个GSM 1800小区输出功率，有干扰较大的PRB波峰受到的干扰又提升了约3 dB，因此可以确认是受到了同一个基站相邻小区的互调干扰。

1.3 杂散干扰

1.3.1 杂散干扰分析

杂散干扰电力无线专网收到系统外无线系统的发射频段外的杂散发射信号的干扰。杂散干扰直接影响无线系统的接收灵敏度。在现网实际排查过程中发现，杂散干扰主要来源于三个方面。

（1）中国移动GSM 1800 MHz基站的杂散干扰，下行频段一直到1 870 MHz，很容易对F频段的TD-LTE基站形成杂散干扰；

（2）中国电信的1G FDD-LTE基站，其下行频段或者到1 870 MHz甚至到1 880 MHz，其杂散也很容易对F频段TD-LTE基站形成干扰；

（3）E频段（2 300～2 400 MHz）TD-LTE基站容易受到WLAN AP的杂散干扰。

某小区的小区级干扰电平曲线图如图6所示，统计结果如表1所示。

图6 杂散干扰曲线

1.3.2 杂散干扰确认

通过网管可短时间闭站或降低同一基站相邻扇区基站功率，随后监控疑似受干扰小区电平值来确认干扰。杂散干扰站点的PRB干扰图基本不受降功率影响，且该小区rb0～rb99所受干扰呈现“左高右低”平滑下降态势，即受到了杂散干扰。

2 LTE网内干扰分析

2.1 LTE网内干扰分析

LTE网内干扰指的是其他小区下的LTE终端带来的干扰[5]。当基站位置过高且天线下倾角较小时，在基站天线扇面方向有一定数量的LTE终端时，将受到下挂LTE终端信号干扰。

LTE网内干扰与互调干扰都呈现多个干扰波峰，判断的方法有以下三个[6-8]：

（1）干扰波形图呈现多个干扰波峰状；

（2）小区级干扰根据业务情况呈现忙闲特点，业务量大时，造成的干扰大；

（3）在降低同基站方向大致相同的LTE 1800 MHz基站功率时，LTE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LTE 1800 MHz互调干扰，其干扰的PRB一般固定。

（4）基站一般位置较高、天线下倾角较小且视野开阔。

2.2 LTE网内干扰确认

同站点有LTE基站的，降低同扇区LTE基站输出功率10 dB轮询PRB进行对比[9-11]。降低同扇区基站下行输出功率后，还是存在多个大小相近的干扰波峰，只是位置有所改变，就可以判定为LTE网内干扰。

3 电力无线专网干扰整治方法

3.1 阻塞干扰整治方法

（1）在受干扰TD-LTE基站上安装相应频段的滤波器。

（2）增加系统间的物理隔离度，如升高干扰源基站或受干扰基站的天线高度，使其从水平隔离变为垂直隔离。

（3）将受干扰的TD-LTE RRU更换为抗阻塞能力更强的RRU[12-14]。

3.2 互调干扰整治方法

（1）将干扰源基站天线与受干扰TD-LTE基站天线由水平隔离改造为垂直隔离，其隔离度一般能提升10 dB以上。

（2）干扰源基站和被干扰基站天线在水平距离达到2 m以上，或本就是垂直隔离的情况下，可将干扰源基站天线更换为二阶互调抑制度更高的天线。

3.3 杂散干扰整治方法

（1）通过增大TD-LTE基站天线与干扰源基站天线系统间的隔离度，以达到降低干扰的目的。一般可以将水平隔离改为垂直隔离。

（2）通过在干扰源基站加装带通滤波器降低杂散干扰。

3.4 LTE网内干扰整治方法

（1）降低天线挂高。

（2）增加天线下倾角，下倾角的调整可根据目前天线的下倾角、天线挂高、受干扰强度和干扰次数进行综合分析。

4 电力无线专网干扰案例分析

以Y市为例，在基站侧提取最近一周上行干扰指标，颗粒度为天。上行干扰统计参见表2。

表2 上行干扰统计

由图7可知，干扰在-95 dBm以上的干扰占比很高，达到85.84%，说明频段内的干扰很严重，需要干扰排查。

图7 上行干扰统计

段内干扰排查顺序：

（1）通过关闭附近的基站小区，观察受干扰小区干扰情况进行判断，判断其是否为系统内或系统外干扰。

（2）若是系统外干扰，通过调整受干扰小区天线方向，观察天线小区干扰信号强度，确认干扰源方向，并利用扫频仪进行定点排查。

（3）若是系统内干扰，需调整基站工参等信息，消除干扰。

经上述干扰排查方法，分析为系统内干扰，后通过调整天线倾角和方向，干扰得以减轻。

5 结 语

本文基于TD-LTE网络结构的基本原理，对电力系统无线网络优化中的扫频测试、干扰分析、告警处理、覆盖优化等方面进行详细分析，提出了一种适用于电力系统的TD-LTE无线专网网络优化方法，并以实际案例为背景，通过干扰确认和处理分析，确认了干扰类型并进行了优化处理，从而验证了网络优化方案的可行性。该网络优化方案为电力终端通信接入网运维及推广应用提供了一定的技术支撑和参考。