一種TD-LTE系統(tǒng)上行干擾三維分析方法

李行政，張冬晨，姚文聞，何繼偉（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

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一種TD-LTE系統(tǒng)上行干擾三維分析方法

李行政，張冬晨，姚文聞，何繼偉
（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

TD-LTE上行干擾水平是評(píng)估網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要指標(biāo)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)受到上行干擾時(shí)，上行吞吐量、尤其是小區(qū)邊緣用戶(hù)的上行吞吐量將受到影響，干擾嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懹脩?hù)的接入性能。本文對(duì)TD-LTE系統(tǒng)上行干擾問(wèn)題進(jìn)行研究，提出干擾頻域、時(shí)域及地理分布特征三維聯(lián)合分析方法，實(shí)現(xiàn)了TD-LTE系統(tǒng)上行干擾的全方位分析，可大大提高TD-LTE干擾優(yōu)化與排查工作的效率及準(zhǔn)確性。

TD-LTE；上行干擾；干擾排查

頻譜是重要的戰(zhàn)略資源，充足的頻率資源是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與發(fā)展的關(guān)鍵，但無(wú)線電頻譜若使用不當(dāng)會(huì)造成無(wú)線電業(yè)務(wù)之間的嚴(yán)重干擾，會(huì)給無(wú)線電應(yīng)用帶來(lái)極大危害。我國(guó)頻率分配與使用的歷史現(xiàn)狀導(dǎo)致TD-LTE系統(tǒng)面臨上行干擾風(fēng)險(xiǎn)，F(xiàn)頻段TD-LTE系統(tǒng)面臨FDD系統(tǒng)的雜散與阻塞干擾、PHS與DECT系統(tǒng)的同頻干擾、GSM900系統(tǒng)的諧波干擾等，D頻段TD-LTE系統(tǒng)受到MMDS系統(tǒng)以及無(wú)線電定位系統(tǒng)的同頻干擾等。在系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并高效清除異系統(tǒng)干擾是保障TD-LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的關(guān)鍵。

除存在異系統(tǒng)干擾風(fēng)險(xiǎn)以外，TD-LTE也是一個(gè)上行自干擾系統(tǒng)。為了獲得較高的頻率利用率，TD-LTE系統(tǒng)一般采用同頻組網(wǎng)技術(shù)，雖然上行SC-FDMA的接入技術(shù)可有效避免同小區(qū)內(nèi)不同用戶(hù)間的互相干擾，但鄰區(qū)終端的上行業(yè)務(wù)將導(dǎo)致本小區(qū)的底噪水平抬升，當(dāng)?shù)自脒_(dá)到一定程度時(shí)也將對(duì)本小區(qū)的上行業(yè)務(wù)質(zhì)量造成影響。隨著我國(guó)TD-LTE用戶(hù)規(guī)模的迅速增長(zhǎng)以及4G用戶(hù)月均高流量行為習(xí)慣的養(yǎng)成，TD-LTE上行自系統(tǒng)干擾水平將進(jìn)一步提升，因此，有必要開(kāi)展TDLTE上行自系統(tǒng)干擾優(yōu)化工作，并對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)容以降低上行自系統(tǒng)干擾水平，保證網(wǎng)絡(luò)上行業(yè)務(wù)質(zhì)量。

但在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中，上行自系統(tǒng)干擾以及異系統(tǒng)干擾往往混疊在一起難以區(qū)分，大大增加了現(xiàn)網(wǎng)干擾排查與優(yōu)化的難度，降低了工作效率。本文基于現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管上行干擾指標(biāo)以及MRO數(shù)據(jù)中上行干擾指標(biāo)，提出TD-LTE上行干擾時(shí)域、頻域以及地理分布特征聯(lián)合分析方法，可以區(qū)分上行自系統(tǒng)干擾以及異系統(tǒng)干擾，并可以初步判斷異系統(tǒng)干擾的原因，以便更好地開(kāi)展具有針對(duì)性的干擾排查與優(yōu)化工作。

1 TD-LTE上行干擾指標(biāo)研究

1.1 網(wǎng)管上行干擾指標(biāo)

TD-LTE網(wǎng)管上行干擾指標(biāo)主要基于基站對(duì)上行干擾的測(cè)試，其中包括小區(qū)PRB上行平均干擾電平以及小區(qū)PRB上行最大干擾電平。

小區(qū)PRB上行平均干擾電平定義為采樣統(tǒng)計(jì)每PRB上行干擾測(cè)量值，計(jì)算采樣周期內(nèi)的平均值。采樣范圍要覆蓋到所有上行子幀（含特殊子幀），采樣間隔不超過(guò)5 s，每個(gè)PRB單獨(dú)統(tǒng)計(jì)。

小區(qū)PRB上行最大干擾電平定義為采樣統(tǒng)計(jì)每PRB上行干擾測(cè)量值，計(jì)算采樣周期內(nèi)采樣值的最大值。采樣范圍要覆蓋所有上行子幀（含特殊子幀），采樣間隔不超過(guò)5s，每個(gè)PRB單獨(dú)統(tǒng)計(jì)。

目前網(wǎng)管可以提取PRB粒度的上行干擾功率測(cè)量值，時(shí)間粒度為15 min，所以對(duì)于一個(gè)20 MHz 的TD-LTE系統(tǒng)，每15 min可以提取一次PRB0～PRB99共100個(gè)PRB的底噪值，包括每個(gè)PRB底噪的最大值與平均值兩個(gè)維度。

1.2 MRO上行干擾指標(biāo)

TD-LTE MRO上行干擾指標(biāo)也是基于基站對(duì)上行接收干擾功率的測(cè)量，主要為測(cè)量報(bào)告樣本數(shù)據(jù)中的TD-LTE服務(wù)小區(qū)eNode B接收到的干擾功率。

TD-LTE服務(wù)小區(qū)eNode B接收到的干擾功率定義為物理資源塊PRB帶寬上的平均干擾功率值，包括熱噪聲，該測(cè)量數(shù)據(jù)為T(mén)D-LTE服務(wù)小區(qū)上行信號(hào)干擾功率的原始測(cè)量值。

根據(jù)36.133中規(guī)定，eNode B對(duì)上行接收干擾功率的上報(bào)周期包括ms120， ms240， ms480， ms640，ms1 024， ms2048， ms5120， ms10 240， min1， min6，min12， min30， min60共13種， 現(xiàn) 網(wǎng) 一 般 采 用ms5 120的測(cè)量上報(bào)周期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于網(wǎng)管15 min的統(tǒng)計(jì)提取周期。

1.3 上行干擾指標(biāo)對(duì)比

雖然網(wǎng)管、MRO上行干擾指標(biāo)同來(lái)自于基站對(duì)上行干擾的測(cè)量，但是兩種TD-LTE上行干擾指標(biāo)各有側(cè)重，網(wǎng)管干擾指標(biāo)側(cè)重于頻域維度，對(duì)于20 MHz TD-LTE系統(tǒng)可以獲得PRB0～PRB99共100個(gè)PRB的上行干擾測(cè)量值，包括每個(gè)PRB的平均值與最大值，而MRO上行干擾指標(biāo)更側(cè)重于時(shí)域維度，目前TDLTE網(wǎng)絡(luò)MRO測(cè)量上報(bào)周期定義為5 120 ms，因此每5 120 ms基站將分別上報(bào)上行子幀2以及上行子幀7的PRB0～99干擾平均值（目前現(xiàn)網(wǎng)TD-LTE采用3：1的時(shí)隙配比方式，子幀2和子幀7為上行子幀）。網(wǎng)管與MRO上行干擾指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1　網(wǎng)管與MRO上行干擾指標(biāo)對(duì)比

因此，在TD-LTE上行干擾分析中可以選擇同一時(shí)段的網(wǎng)管及MRO上行干擾指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合分析，分別對(duì)上行干擾的頻域特征以及時(shí)域特征進(jìn)行精細(xì)化分析，并結(jié)合工參中的基站經(jīng)緯度及天線方向角信息進(jìn)行干擾地理分布特征分析，最終達(dá)到區(qū)分干擾原因，定為干擾源的目的。

2 上行干擾三維分析方法

上行干擾三維分析方法包括以下幾個(gè)步驟：受干擾小區(qū)篩選、干擾地理分布特征分析、干擾頻域特征分析以及干擾時(shí)域特征分析，通過(guò)以上步驟提取出受干擾小區(qū)干擾的時(shí)域、頻域及地理分布特征，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展干擾三維聯(lián)合分析。

2.1 受干擾小區(qū)篩選

受干擾小區(qū)篩選門(mén)限可根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果或工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，其中計(jì)算機(jī)仿真一般采用5%容量損失作為小區(qū)上行受干擾的判斷標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)蒙特卡洛仿真獲得干擾門(mén)限值。

目前常用的干擾判決門(mén)限如下。

（1） 基于網(wǎng)管上行干擾指標(biāo)：一定時(shí)間內(nèi)PRB0～99的平均干擾值是否高于-113 dBm/RB作為干擾判斷標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 基于MR的上行干擾指標(biāo)：一定時(shí)間內(nèi)TDLTE服務(wù)小區(qū)eNode B接收到的干擾功率測(cè)量值大于-105 dBm的采樣點(diǎn)占比是否高于5%作為干擾判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 干擾地理分布特征分析方法

干擾地理分布特征主要對(duì)受干擾小區(qū)及其周?chē)奈锢磬弲^(qū)進(jìn)行協(xié)同分析，主要包括以下步驟。

（1） 通過(guò)經(jīng)緯度信息確定受干擾小區(qū)周邊一定范圍內(nèi)的物理鄰區(qū)。

（2） 判斷受干擾小區(qū)的物理鄰區(qū)是否受到干擾。

（3）若鄰區(qū)受到干擾，判斷受干擾小區(qū)與其物理鄰區(qū)的頻域干擾特征是否一致，即從干擾頻率維度包絡(luò)是否一致。

（4） 若鄰區(qū)受到干擾，判斷干擾小區(qū)與其物理鄰區(qū)的時(shí)域干擾特征是否一致，即干擾出現(xiàn)/消失或增強(qiáng)/減弱的時(shí)間是否一致。

（5）若受干擾小區(qū)與鄰區(qū)的干擾頻域、時(shí)域特征一致，則判斷干擾為區(qū)域性干擾，干擾源為異系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離同頻干擾或干擾器等。

2.3 干擾頻域特征分析方法

對(duì)受干擾小區(qū)網(wǎng)管干擾指標(biāo)PRB0～99的干擾值進(jìn)行分析，獲取干擾的頻域特征，并進(jìn)行干擾原因及干擾源的判斷。

鄰道干擾：鄰道干擾包括鄰道泄露/雜散造成的同頻干擾以及鄰道強(qiáng)信號(hào)造成的阻塞干擾。對(duì)于鄰道泄露/雜散干擾在頻域體現(xiàn)為“滾降”特征，即從低端PRB到高端PRB干擾逐漸減小，或從PRB到低端PRB干擾逐漸減小。對(duì)于鄰道強(qiáng)信號(hào)造成的阻塞干擾，干擾特征一般體現(xiàn)為底噪整體抬升或“滾降”加整體抬升的特征，如圖1所示。

圖1　鄰道干擾示意圖

異系統(tǒng)占用同頻干擾：當(dāng)存在異系統(tǒng)非法占用頻率時(shí)，受干擾小區(qū)頻域干擾特征與異系統(tǒng)的帶寬及頻點(diǎn)規(guī)劃密切相關(guān)。從TD-LTE頻域干擾特征可以確定干擾信號(hào)的帶寬以及具體的頻率參數(shù)，從PRB折算絕對(duì)頻率的公式：

f=flow+M+N×0.18 （1）

其中flow為T(mén)D-LTE系統(tǒng)的低端頻率，單位為MHz；N為PRB編號(hào)；f為該P(yáng)RB對(duì)應(yīng)的絕對(duì)頻率，單位為MHz；M的取值由TD-LTE系統(tǒng)的帶寬決定，對(duì)于20 MHz的TD-LTE系統(tǒng)，M的取值為1 MHz。

二次諧波干擾：TD-LTE系統(tǒng)受到的諧波干擾主要為GSM900的諧波，干擾的頻域特征主要體現(xiàn)為窄帶干擾。對(duì)于使用f1和f2頻點(diǎn)的GSM系統(tǒng)，其二次諧波干擾對(duì)應(yīng)的頻率有以下3種可能。

f=f1+f2或2f1或2f2

其中f為落入1 800～1 915 MHz頻段TD-LTE系統(tǒng)帶內(nèi)的二次諧波干擾的中心頻率。

2.4 干擾時(shí)域特征分析方法

對(duì)MRO樣本數(shù)據(jù)中的TD-LTE受干擾小區(qū)eNode B接收到的干擾功率的時(shí)域特征進(jìn)行分析，觀察干擾隨時(shí)間的變化情況，分析在一定時(shí)間段內(nèi)干擾功率的波動(dòng)特性以及干擾樣本點(diǎn)序列的時(shí)間相關(guān)性。對(duì)于受上行自系統(tǒng)干擾的小區(qū)，其底噪聲一般是鄰區(qū)多個(gè)終端上行功率的疊加，同時(shí)這些上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般具有突發(fā)性和持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)，因此當(dāng)受到鄰區(qū)自系統(tǒng)干擾時(shí)，eNode B接收到的干擾功率在時(shí)域一般具有波動(dòng)性大及相關(guān)程度小的特點(diǎn)，因此可以按照該原則篩選疑似受自系統(tǒng)干擾小區(qū)。

一定時(shí)間段內(nèi)上行干擾功率的波動(dòng)性可由以下公式進(jìn)行計(jì)算：

T表示一定時(shí)間段MRO樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)中eNode B接收到的干擾功率上報(bào)的次數(shù)，以15 min為例，上報(bào)的每個(gè)上行子幀干擾接收到的干擾功率的樣本點(diǎn)數(shù)約為176個(gè)。

ripi代表上報(bào)的每個(gè)上行子幀接收到的干擾功率的樣本。

E可以選擇所有樣本點(diǎn)的平均值或最小值。

一階序列的相關(guān)性可以采用Durbin-Watson統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行評(píng)估，一定時(shí)間段內(nèi)上行干擾功率的時(shí)間相關(guān)性可由以下公式進(jìn)行計(jì)算：

Durbin-Watson檢驗(yàn)適于一階序列相關(guān)性檢驗(yàn)，其取值范圍（0，4）， DW越接近2，序列相關(guān)程度越?。辉浇咏?（或4），序列正（或負(fù)）相關(guān)程度越大，如圖2所示。其中dL、dU可查表得出，也可以根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)的修改或設(shè)置。

圖2　Durbin-Watson相關(guān)性檢驗(yàn)示意圖

2.5 干擾時(shí)域、頻域、地理分布特征聯(lián)合分析方法

使用上述方法提取上行干擾地理分布、頻域及時(shí)域特征，將各維度干擾特征匯總分析，最后區(qū)分上行干擾類(lèi)型，并初步定為干擾原因，上行干擾三維聯(lián)合分析方法的流程圖如圖3所示。

在三維干擾聯(lián)合分析方法中，主要包括以下核心思想及算法。

（1）通過(guò)干擾地理分布特征分析確定干擾源為天面干擾或外部區(qū)域性干擾，主要通過(guò)對(duì)比分析受干擾小區(qū)及其鄰區(qū)的頻域干擾包絡(luò)是否一致，以及干擾出現(xiàn)/消失、減弱/增強(qiáng)的時(shí)間是否一致來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）在確定干擾為區(qū)域性干擾之后，可通過(guò)干擾頻域特征分析判斷干擾是否為MMDS干擾、PHS控制信道干擾、DECT干擾、遠(yuǎn)距離同頻干擾或干擾器等（MMDS、PHS控制信道及DECT系統(tǒng)使用的頻率及帶寬較為固定，干擾的PRB可根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)頻點(diǎn)配置進(jìn)行計(jì)算）。

（3）通過(guò)干擾地理分布特征分析排除區(qū)域性干擾之后，基本可確定干擾原因?yàn)樘烀娈愊到y(tǒng)干擾或鄰區(qū)上行同頻干擾。

（4）通過(guò)干擾頻域特征分析確定干擾是否為天面干擾，如鄰道干擾、諧波干擾等，并排除上行控制信道的干擾（即鄰區(qū)終端上行控制信道對(duì)服務(wù)小區(qū)的干擾，具體干擾PRB可通過(guò)頻點(diǎn)配置進(jìn)行計(jì)算）。

（5）對(duì)干擾時(shí)域特征分析判斷干擾是否為鄰區(qū)上行業(yè)務(wù)造成的干擾，通過(guò)設(shè)置干擾時(shí)域波動(dòng)性門(mén)限及時(shí)域干擾相關(guān)門(mén)限來(lái)篩選上行疑似受自系統(tǒng)干擾的小區(qū)。

圖3　上行干擾三維聯(lián)合分析流程圖

需要指出的是，在上述干擾分析流程中干擾時(shí)域特征與頻域特征分析并獨(dú)立，干擾頻域特征分析也可用于輔助判斷鄰區(qū)上行自系統(tǒng)干擾。如部分廠家在上行資源調(diào)度算法中對(duì)可用的PRB設(shè)置了調(diào)度優(yōu)先級(jí)，從而形成了受鄰區(qū)上行業(yè)務(wù)干擾時(shí)特定的頻域包絡(luò)波形，這種固定的頻域干擾特征可以應(yīng)用于上行自系統(tǒng)干擾的判斷。

3 結(jié)論及未來(lái)工作

隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)、用戶(hù)的快速發(fā)展，以及4G用戶(hù)高流量行為習(xí)慣的形成，TD-LTE系統(tǒng)上行自系統(tǒng)干擾問(wèn)題逐步顯現(xiàn)。自系統(tǒng)干擾與異系統(tǒng)干擾交織在一起，大大增大了干擾分析與優(yōu)化的難度。本文基于現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)及測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)，提出了一種對(duì)TD-LTE上行干擾進(jìn)行時(shí)域、頻域、地理分布特征聯(lián)合分析方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)上行干擾的精細(xì)化分析，區(qū)分干擾類(lèi)型、定位干擾原因，對(duì)開(kāi)展更具針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具有重要的意義。

［1］ 3GPP. TS 36.133 v12.1.0. Requirements for support of radio resource management［S］. 2013.

［2］ 張文彤， 閆潔. SPSS統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)教程［M］. 北京：高等教育出版社，2004.

［3］ 何繼偉，王大鵬，李行政. TDD和FDD移動(dòng)通信系統(tǒng)鄰頻應(yīng)用研究［J］. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2015.

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唯亞威第九次年度網(wǎng)絡(luò)發(fā)展調(diào)查報(bào)告：全球2/3企業(yè)已部署SDN

唯亞威于近日正式發(fā)布第九次年度全球網(wǎng)絡(luò)發(fā)展調(diào)查報(bào)告的結(jié)果，通過(guò)對(duì)全球740位首席信息官、IT高管和網(wǎng)絡(luò)工程師進(jìn)行調(diào)查，唯亞威發(fā)現(xiàn)隨著帶寬需求的急劇增長(zhǎng)，企業(yè)正在加速下一代基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)的部署。54%的受訪者預(yù)計(jì)2016年的帶寬需求會(huì)增長(zhǎng)50%，48%的人預(yù)計(jì)到2017年末帶寬需求會(huì)翻一番。同時(shí)，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始部署100吉比特以太網(wǎng)、公有云和私有云以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）。該研究報(bào)告及結(jié)果已可供下載。

唯亞威公司總裁兼首席執(zhí)行官Oleg Khaykin表示：“無(wú)論是當(dāng)前的帶寬密集型視頻流還是未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)，隨著流量的爆炸式增長(zhǎng)，全球各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。正如我們的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究報(bào)告所表明，為應(yīng)對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，IT團(tuán)隊(duì)正在加速部署新興技術(shù)以獲得所需的經(jīng)濟(jì)高效的可擴(kuò)展性和靈活性?！?（楊雁麟）

Three-dimension uplink interference analysis method for TD-LTE system

LI Xing-zheng， ZHANG Dong-chen， YAO Wen-wen， HE Ji-wei （China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100080， China）

Uplink interference level is an important indicator of TD-LTE network quality， uplink throughput，especially uplink throughput of cell edge user will suffer from uplink interference， and user access performance will be affected when high-level interference occurs. This paper studies on uplink interference of TD-LTE systems， proposes a three-dimension interference analysis method in which timedomain， frequency-domain and geographical distribution aspects of uplink interference are researched. This method realizes comprehensive interference analysis， which can greatly improve the effi ciency and accuracy of TD-LTE interference optimization.

TD-LTE； uplink interference； interference optimization

TN929.5

A

1008-5599（2016）06-0088-05

2015-11-25