基于模块化架构搭建LTE干扰自动诊断平台

汪汀岚，张冬晨，李行政，宋心刚

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

1 干扰小区诊断需要平台升级

如何更准确、更自动化地实现干扰小区的诊断？这已成为目前日常网络优化工作中面临的严峻问题。随着网络优化技术的日益发展，算法升级，新技术方案不断出现，如何在现有平台基础上快速实现工具添加，平台升级是平台研发过程中重要的思考点。对于中国移动这样运营巨大LTE网络的运营商来说，快速、有效、实时的处理及监控手段，扁平化的管理模式则是十分必要的。

2 L TE干扰概述

LTE干扰原因分为系统外干扰和系统内干扰，超门限干扰会引起无线网络的性能劣化及用户感知的明显下降。系统外干扰原理主要有：杂散干扰、互调/谐波干扰、阻塞干扰，系统内干扰原理主要有：帧偏置、GPS失锁、超远同频干扰、网内业务干扰、设备故障干扰。

2.1 系统外干扰

由于我国的频率规划方案、设备射频指标、用户私自采购国外日常生活电子设备、个别厂家私自制作干扰设备等多方面原因，导致 LTE上线面临来自同频非法系统与邻频系统的严重干扰影响。图1为TDD系统复杂的频率环境，图2为FDD系统复杂的频率环境。

图1 TDD系统F、D、E各频段复杂的频率环境

TDD系统目前建设已趋于完善，主要的系统外干扰问题也已比较明确，并且有较好的定位及处理手段。TDD系统外干扰主要包括：DECT干扰、900M FDD干扰、1800M FDD干扰、公安伪基站、跨边界线干扰、其他运营商 TDD失步干扰、WLAN设备、无线电定位系统、无线系统非法占用、干扰器、直放站等。

图2 FDD系统900M、1800M复杂的频率环境

FDD属于建网初期。系统外干扰问题较严重，影响较广泛，并且定位及处理手段较单一。FDD系统外干扰主要包括：直放站干扰、800M FDD系统干扰、非法占用干扰、GSM900干扰。

2.2 系统内干扰

LTE采用同频组网技术，随着 4G迅速增长的用户数，网络结构等因素导致的网内干扰问题也日益严重，成为影响性能指标、数据业务质量、VoLTE用户感知的重要因素，其主要原理如图 3所示。系统内干扰主要包括：帧偏置、GPS失锁、超远同频干扰、网内业务干扰、设备故障干扰等。随着农村区域F频段LTE基站规模的不断扩大，LTE超远同频干扰的大气波导干扰发生的频次也呈现明显上升态势，需要进行有效的识别和规避来降低影响。

图3 系统内干扰模型

3 全景式干扰自动化分析

面对复杂的干扰问题，LTE干扰自动诊断平台通过创新的案例库、省内个性化基因库、GIS小区连片分析等新型干扰分析手段，从时域、频域、空域多个维度对干扰小区进行全景式自动化分析。

3.1 全流程数据预处理模块

数据质量问题是影响分析准确度的核心问题，所以在采集数据录入的第一时间，就需要对全流程所有数据进行全方位质检，确保数据在合理范围，确保数据时域量充足，确保数据匹配的参数信息精准等。

LTE干扰自动诊断平台实现了对所需录入数据的自动检测。对超出阈值、空缺、频点频段信息不对应等问题数据行进行剔除，对时域数据量不足的小区进行标记，以便保障后续分析的可靠性。在分析初始就保障输入的准确度，为后续分析奠定良好基础。目前包含的数据来源有：性能、工参、资源。

3.2 基因库模块

由于站点的固定性及周围环境的变化周期长，受扰小区容易多次出现近似干扰问题。所以添加省内个性化基因库新手段，基因库中记录该小区之前出现过的、已明确干扰原因的“基因”。当LTE高受扰小区的波形与某个基因相似度超过预设门限值时，可自动化输出受扰小区已定位的干扰原因，以降低人工分析、人工确认的成本。目前，1个小区可设置12个基因进行每日自检，在提升分析精准度的同时，通过大数据算法保障分析效率。基因还会根据记录匹配率进行排序，一方面提升分析效率，另一方面在需替换基因时，供使用者选择被替换基因。平台基因模块截图如图 4所示。

图4 干扰小区基因

各省用户迁移习惯、业务集中度、气候环境等因素各不相同，通过省内个性化基因库可以进行有针对性的分析。同时，通过基因统计模块对基因各类信息进行汇总分析，可有针对性地开展专项省内自检工作，精准定位干扰主要矛盾，快速提升网络质量。

3.3 案例库

根据之前全国发行的上千套先期版本所积累的丰富处理经验，专家团队对全国大量案例进行分析，总结并提炼各种干扰源的图形特征。LTE干扰自动诊断平台作为发布版，已具备更加完善、准确、丰富的案例库，可以直接匹配上站排查建议，实现高精准自动化解决方案的输出。

通过Pearson相关系数公式实现案例库的自动化识别，提高分析效率，并削弱波动对分析准确度造成的不良影响。限制条件：在一个数组中的所有元素值均相等时，不能进行相关系数的计算。Pearson相关系数公式如下：

精准度测试如下：

（1）第一组，在图5（a）-（c）中，是将原始底噪波形的PRB1-PRB16位置上的干扰幅值，依次分别下调5 dB、7 dB、和10 dB后，形成三个调整后底噪波形。将原始底噪波形分别与三个调整后底噪波形进行匹配，得出匹配相似度依次为 0.9991、0.9967和0.9931，如图 5所示。

图5 相似度0.9991、0.9967和0.9931

（2）第二组，在图 6（a）-（c）中，首先是将原始底噪波形的 PRB1-PRB16位置上的干扰幅值，依次分别下调 5 dB、13 dB，以致下调到无干扰情况；其次在这个基础上，将三个调整波形的 PRB17-PRB99位置都累加一个 -112 dBm/PRB的底噪情况。将原始底噪波形分别与三个最终调整完成的底噪波形进行匹配，得出匹配相似度依次为 0.9935、0.9807和0.2045，如图 6所示。

图6 相似度0.9935、0.9807和0.2045

（3）第三组，在图 7（a）-（c）中，首先是将原始底噪波形的 PR B1-PR B16位置上的干扰幅值都下调13 dB；其次在这个基础上，将三个调整波形的 PRB17-PRB99位置都累加一个 -112 dBm/PRB的底噪；然后在 7（b）中调整波形中 PRB93位置，再增加一个干扰功率为 -108 dBm/PRB的毛刺，在 7（c）中的调整波形中 PRB82及PRB93位置，各增加一个干扰功率为 -108 dBm/PRB的毛刺。将原始底噪波形分别与三个最终调整完成的底噪波形进行匹配，得出匹配相似度依次为0.9807、0.9422和0.9068，如图7所示。

图7 相似度0.9807、0.9422和0.9068

3.4 GIS小区连片分析

平台具备地理纬度小区连片分析功能，从地理纬度关联所设定区域范围内同干扰原因问题小区，供使用者进行小区间对比分析。将单个小区问题片区化，有效提升使用者在复核干扰问题时原因判断的精准度。如图 8、图9所示。

图8 查看3千米范围内所有干扰小区

图9 直观对比临近小区与本小区波形

3.5 大气波导分析

ITU-R P.452建议书中描述大气波导效应属短期干扰传播机理，发生大气波导干扰时会使区域内受干扰小区数目大幅增加，而随着大气波导效应的消除，受干扰小区数量回归正常水平，干扰原理如图10所示。

图10 大气波导干扰原理

图11 大气波导特征时序分析功能

随着农村4G的规模性站点开启，大气波导问题日益严重，干扰诊断平台使用多维立体方式，分析定位大气波导问题，采用经验波形匹配方法准确定位大气波导受扰小区，具备目前最新的小区特征序列分析功能，如图11所示。通过两级集中化扁平管理运维模式，及时指导全网站点跨省联合调整，有效规避大气波导问题。

4 LTE干扰自动化诊断平台管理运维模式

模块化架构下的平台可实现高扩展，高灵活性干扰分析优化方案的实施。平台应用两级集中化扁平管理运维模式，以及新功能快速接入方案。

4.1 平台两级集中化扁平管理运维模式

平台实体部署在全国各省及移动总部，围绕核心算法功能构建了两级集中处理的架构，向上提供总部运营监控报告，向下提供省端日常优化的集中分析支撑、独立工单自动派发和逐站排查指导。具体平台功能模块设计的架构，如图12所示。

通过两级集中化、扁平化的直通模式，可以有效降低多层级冗余管理所带来的时间消耗，提升问题处理效率，降低人工成本和流转周期，便于总部指导生产、为全网各省间进行优化协调工作。

图12 两级集中化应用体系

4.2 新功能快速接入方案

平台采用模块化搭建方式，研发出全流程控制模块。在上线新的功能或加载新的技术方案时，具备很好的灵活性及扩展性。用户在使用过程中可以通过流程控制模块定制自己的个性化全套分析方案，流程控制模块如图13所示。

图13 模块化搭建方式

5 结束语

截止目前，LTE干扰自动化诊断平台已完成全国30个省份的落地部署（西藏部署准备中），已融入全网网络优化日常工作。完全嵌入一线网络优化流程中，自动化日粒度分析全网900万小区干扰问题，为中国移动节省大量人工成本。排除干扰因素后基站话务增长明显，经估算，新增销售额达8.61亿元，新增利润达2.07亿元。后期平台将添加5G模块、4G/5G联合分析模块，并根据全网应用反馈及海量案例进行持续性升级，更加完善的支撑干扰问题的相关生产工作。