TD-LTE系統(tǒng)干擾優(yōu)化及工具研發(fā)

張冬晨，左怡民，李行政，宋心剛

（1中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司， 北京 100080；2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司，北京 100032）

TD-LTE系統(tǒng)干擾優(yōu)化及工具研發(fā)

張冬晨1，左怡民2，李行政1，宋心剛1

（1中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司， 北京 100080；2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司，北京 100032）

干擾優(yōu)化是提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵，目前TD-LTE系統(tǒng)主要存在網(wǎng)內(nèi)干擾、異系統(tǒng)干擾等問(wèn)題，這些干擾類型交織在一起大大增加了干擾優(yōu)化工作的難度。本文在干擾理論研究的基礎(chǔ)上，提出TD-LTE系統(tǒng)上下行干擾篩選、識(shí)別、定位、優(yōu)化的全套分析方法，并研發(fā)TD-LTE干擾診斷系統(tǒng)，高效支撐干擾分析與優(yōu)化工作，降低TD-LTE網(wǎng)絡(luò)干擾水平，提升網(wǎng)絡(luò)用戶感知。

干擾；TD-LTE；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；干擾診斷系統(tǒng)

1 前言

干擾優(yōu)化是TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)環(huán)節(jié)和長(zhǎng)期需求，是提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、保證業(yè)務(wù)感知的關(guān)鍵。一方面，由于我國(guó)頻率規(guī)劃和設(shè)備射頻指標(biāo)等多方面原因，導(dǎo)致TD-LTE上行一直面臨著來(lái)自鄰頻系統(tǒng)及同頻非法系統(tǒng)的干擾問(wèn)題，需要持續(xù)關(guān)注和處理；另一方面，隨著4G用戶數(shù)迅猛增長(zhǎng)，高業(yè)務(wù)量、參數(shù)配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素造成網(wǎng)內(nèi)干擾水平抬升的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，部分發(fā)達(dá)城市網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)在受干擾小區(qū)中的占比接近50%，干擾優(yōu)化工作要從單一維度走向網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外精細(xì)識(shí)別和優(yōu)化。因此，當(dāng)前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的干擾優(yōu)化工作需要重點(diǎn)圍繞異系統(tǒng)和網(wǎng)內(nèi)干擾兩個(gè)維度開(kāi)展，特別是針對(duì)網(wǎng)內(nèi)干擾的優(yōu)化環(huán)節(jié)，需統(tǒng)籌考慮上下行干擾指標(biāo)，通過(guò)多維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析等信息化手段進(jìn)行干擾源定位，并制定合理的、可實(shí)施的優(yōu)化方案。

本文在第二章和第三章分別論述了TD-LTE干擾的基本原理，以及包括上下行干擾篩選、識(shí)別、定位和優(yōu)化的核心優(yōu)化流程；第四章介紹了研發(fā)的TD-LTE IDS（Interference Diagnosis System，干擾診斷系統(tǒng)）的主要功能，目前該系統(tǒng)已成功在全國(guó)推廣應(yīng)用，在干擾集中分析和優(yōu)化中發(fā)揮著重要作用。

2 TD-LTE干擾原理

2.1 TD-LTE上行干擾問(wèn)題

TD-LTE系統(tǒng)上行干擾指基站設(shè)備受到的干擾，導(dǎo)致接收機(jī)底噪抬升，包括異系統(tǒng)干擾和上行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾。異系統(tǒng)干擾產(chǎn)生的原因主要是其它無(wú)線系統(tǒng)非法占用頻率、設(shè)備射頻指標(biāo)不滿足國(guó)家規(guī)范要求或系統(tǒng)間隔離度不足，其干擾類型主要包括雜散干擾、阻塞干擾及諧波干擾。上行網(wǎng)內(nèi)干擾主要由鄰區(qū)終端的功率發(fā)射造成，干擾機(jī)理如圖1所示。隨著用戶規(guī)模的發(fā)展以及用戶高流量行為習(xí)慣的逐步形成，LTE上行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾水平將不斷提升，網(wǎng)內(nèi)干擾問(wèn)題凸顯，部分發(fā)達(dá)城市網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)在受干擾小區(qū)中的占比已超過(guò)50%。

圖1 上行網(wǎng)內(nèi)干擾原理

2.2 TD-LTE下行干擾問(wèn)題

TD-LTE系統(tǒng)下行干擾指終端受到的干擾，同樣包括異系統(tǒng)干擾與下行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾，其中下行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾是優(yōu)化的重點(diǎn)。下行網(wǎng)內(nèi)干擾主要由于鄰區(qū)基站的功率發(fā)射造成，隨著業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)PRB利用率逐步提升，LTE下行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾水平不斷提升。

下行CQI是RS-SINR的直觀反映（目前無(wú)法從設(shè)備側(cè)采集到RS-SINR），可以在一定程度上反應(yīng)小區(qū)內(nèi)終端下行受干擾情況，目前一般將全天24 hCQI小于3的占比超過(guò)5%的小區(qū)作為下行CQI質(zhì)差小區(qū)。

3 TD-LTE干擾優(yōu)化流程

TD-LTE系統(tǒng)干擾優(yōu)化主要包括干擾識(shí)別、定位及優(yōu)化3個(gè)方面，干擾識(shí)別是干擾定位與干擾優(yōu)化的基礎(chǔ)。

3.1 TD-LTE系統(tǒng)干擾識(shí)別

3.1.1 異系統(tǒng)干擾識(shí)別

異系統(tǒng)干擾識(shí)別的方法主要包括干擾波形智能匹配、干擾地理分布特征分析。干擾波形智能識(shí)別主要是將受干擾小區(qū)的頻域波形與已知干擾類型的波形進(jìn)行匹配，當(dāng)相關(guān)系數(shù)超過(guò)一定門限時(shí)，可識(shí)別異系統(tǒng)干擾類型，確定疑似干擾原因。干擾地理分布特征分析主要針對(duì)未成功匹配的異系統(tǒng)干擾類型，通過(guò)觀察一定區(qū)域范圍內(nèi)的小區(qū)是否具有類似的干擾頻域特征來(lái)區(qū)分干擾源為同天面干擾源或非同天面干擾源。

3.1.2 上行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾的識(shí)別

網(wǎng)內(nèi)干擾的識(shí)別主要通過(guò)干擾時(shí)域特征及頻域特征。在時(shí)域維度，干擾功率強(qiáng)度隨區(qū)域內(nèi)忙閑時(shí)變化明顯，忙時(shí)干擾功率較強(qiáng)，閑時(shí)干擾功率較低或接近基礎(chǔ)底噪值；在頻域維度，全天每小時(shí)的干擾曲線頻域特征相似，但存在功率強(qiáng)度方面的差異，且頻域特征與設(shè)備廠家上行資源調(diào)度算法關(guān)系密切，可根據(jù)不同廠家設(shè)置的上行PRB調(diào)度優(yōu)先級(jí)進(jìn)行特定頻域特征的匹配。

3.1.3 下行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾的識(shí)別下行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾的識(shí)別主要是進(jìn)行CQI質(zhì)差的定界，首先判斷CQI質(zhì)差的原因是干擾因素或覆蓋因素。CQI質(zhì)差原因的定界流程如圖2所示，對(duì)CQI質(zhì)差小區(qū)進(jìn)行CQI、MR與上行干擾數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，排除因小區(qū)弱覆蓋或異系統(tǒng)干擾造成的CQI質(zhì)差，進(jìn)而定界CQI質(zhì)差的原因?yàn)橄滦芯W(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾。

3.2 TD-LTE系統(tǒng)干擾定位

3.2.1 異系統(tǒng)干擾定位

對(duì)于疑似同天面干擾源，如波形判斷為雜散干擾、阻塞干擾或諧波干擾，可通過(guò)上站核實(shí)的方式進(jìn)行定位，未匹配波形可根據(jù)干擾的時(shí)域、頻域特征，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)天面查勘確定是否存在潛在干擾源系統(tǒng)，通過(guò)短時(shí)降低疑似干擾源功率或關(guān)閉疑似干擾源的方法進(jìn)行定位。非同天面干擾源主要通過(guò)頻譜測(cè)量的方法進(jìn)行定位，此類干擾的定位一般采用交叉三點(diǎn)定位的方法，逐步縮小疑似干擾源范圍，直至最終定位。

圖2 下行CQI質(zhì)差原因定界

3.2.2 上行網(wǎng)內(nèi)干擾定位

上行網(wǎng)內(nèi)干擾的根因?yàn)橥l物理鄰區(qū)各終端的干擾，因此無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的“頻譜分析儀+定向天線”的異系統(tǒng)干擾排查方法進(jìn)行定位，需針對(duì)網(wǎng)內(nèi)干擾問(wèn)題引入新的定位手段與方法。本文提出一種基于測(cè)量報(bào)告的網(wǎng)內(nèi)干擾定位方法，原理如圖3所示。

圖3 上行干擾矩陣構(gòu)建模型

在圖3中小區(qū)B為上行受網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)，UE1為鄰區(qū)A中的終端。UE1會(huì)定時(shí)向其服務(wù)小區(qū)A上報(bào)測(cè)量報(bào)告，包括服務(wù)小區(qū)A的RSRP、鄰區(qū)B的RSRP、終端發(fā)射功率余量PHR等。

通過(guò)終端發(fā)射功率余量可以計(jì)算出UE1的發(fā)射功率為：

Tx power≈(23－PHR)

通過(guò)測(cè)量到鄰區(qū)B的RSRP可以計(jì)算出UE1到受干擾小區(qū)B的路徑損耗：

Pathloss≈RSCELLB－RSRPCELLB

其中RSCELLB為小區(qū)B的參考信號(hào)功率配置，RSRPCELLB為終端UE1測(cè)量到的小區(qū)B的RSRP。則UE1對(duì)小區(qū)B的上行干擾功率為：

I=Tx power－Pathloss

通過(guò)上述方法，可以計(jì)算在一定時(shí)間范圍內(nèi)小區(qū)A中所有終端對(duì)小區(qū)B的集總干擾功率，同理可計(jì)算出小區(qū)B的其它鄰區(qū)內(nèi)終端的集總干擾功率。通過(guò)對(duì)小區(qū)B各鄰區(qū)集總干擾功率排序構(gòu)建上行干擾矩陣，確定主要的干擾源小區(qū)，實(shí)現(xiàn)上行網(wǎng)內(nèi)干擾的定位。

3.2.3 上行網(wǎng)內(nèi)干擾定位

下行網(wǎng)內(nèi)干擾的干擾源為各鄰區(qū)的基站，定位思路與上行網(wǎng)內(nèi)干擾類似。假定小區(qū)B為下行受網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)，UE1為小區(qū)B內(nèi)的終端，當(dāng)小區(qū)A與小區(qū)B的PCI模三相等時(shí)，定義鄰區(qū)A對(duì)UE1的下行干擾影響為：

I=RSRPCellA/RSRPCellB

當(dāng)小區(qū)A與小區(qū)B的PCI模三不相等時(shí)，則鄰區(qū)A對(duì)UE1的下行干擾影響為：

I=αCellA×RSRPCellA/RSRPCellB

其中αCellA為小區(qū)A的下行PRB利用率。通過(guò)上述方法，可以計(jì)算在一定時(shí)間范圍內(nèi)小區(qū)A對(duì)小區(qū)B中所有終端的集總干擾影響，同理可計(jì)算出小區(qū)B的其它鄰區(qū)對(duì)終端的集總干擾影響。通過(guò)對(duì)小區(qū)B各鄰區(qū)干擾影響排序構(gòu)建下行干擾矩陣，確定主要的干擾源小區(qū)，實(shí)現(xiàn)下行網(wǎng)內(nèi)干擾的定位。

3.3 TD-LTE干擾優(yōu)化

3.3.1 異系統(tǒng)干擾優(yōu)化

對(duì)于非同天面干擾，干擾源一般為頻率非法占用系統(tǒng)或干擾器，在定位干擾源后，一般需要上報(bào)地方無(wú)委進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)，清除非法占用系統(tǒng)或干擾器。在協(xié)調(diào)難度較大時(shí)，可選用干擾較小的載波作為過(guò)渡，如在受到MMDS系統(tǒng)干擾時(shí)，可選用D1、D2、D3中干擾較小的載波。

對(duì)于同天面干擾，干擾源一般與受干擾小區(qū)同天面或天線距離較近，干擾優(yōu)化主要通過(guò)增大天線間隔離度或更換射頻指標(biāo)不滿足要求的設(shè)備。對(duì)于GSM900諧波干擾可以調(diào)整GSM900系統(tǒng)頻點(diǎn)或增大與GSM900系統(tǒng)天線間隔離度，也可選擇更換互調(diào)性能更好的GSM系統(tǒng)天線；對(duì)于1 800 MHz頻段FDD系統(tǒng)雜散干擾，可以增大與FDD系統(tǒng)天線間隔離度或在FDD系統(tǒng)側(cè)加裝抗雜散濾波器；對(duì)于1 800 MHz頻段FDD系統(tǒng)阻塞干擾，可以增大與FDD系統(tǒng)天線間隔離度或在TDLTE天線與RRU間加裝抗阻塞濾波器，也可選擇更換抗阻塞性能更好的RRU；對(duì)于1 800 MHz頻段FDD系統(tǒng)互調(diào)干擾，可以增大與FDD系統(tǒng)天線間隔離度或協(xié)調(diào)友商更換互調(diào)性能更好的FDD系統(tǒng)天線。

3.3.2 上下行網(wǎng)內(nèi)干擾優(yōu)化

研究發(fā)現(xiàn)造成上下行網(wǎng)內(nèi)強(qiáng)干擾的主要原因包括小區(qū)間交疊區(qū)域大、鄰區(qū)高業(yè)務(wù)量、小區(qū)CRS功率配置低、站間距過(guò)小、PCI模3相等、互操作等6大類因素，相應(yīng)的優(yōu)化措施包括天面優(yōu)化、分流或擴(kuò)容、CRS功率優(yōu)化、頻率調(diào)整、PCI優(yōu)化、互操作參數(shù)優(yōu)化等，但這些優(yōu)化方案可能會(huì)本小區(qū)的覆蓋或上下行干擾造成不利影響，因此在進(jìn)行天面優(yōu)化或CRS功率優(yōu)化時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮上下行協(xié)同的因素。

4 干擾診斷系統(tǒng)研發(fā)

TD-LTE干擾診斷系統(tǒng)（IDS）主要提供干擾集中分析、識(shí)別、定位等功能，該系統(tǒng)基于100 PRB底噪數(shù)據(jù)、工參、業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)、CQI數(shù)據(jù)以及MRO數(shù)據(jù)，能夠快速、高效、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)干擾優(yōu)化工作的全流程自動(dòng)化。

4.1 干擾小區(qū)快速篩選

IDS系統(tǒng)基于海量小區(qū)底噪數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的判斷規(guī)則對(duì)各小區(qū)干擾情況進(jìn)行判斷，快速準(zhǔn)確的篩選出受擾小區(qū)。IDS系統(tǒng)解決了TD-LTE干擾分析過(guò)程中數(shù)據(jù)量巨大、干擾判定規(guī)則不一致、干擾分析經(jīng)驗(yàn)未固化、干擾評(píng)估手段缺失等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了干擾快速集中分析和篩查。

4.2 干擾類型智能識(shí)別

IDS系統(tǒng)采用時(shí)域、頻域及地理分布三維特征智能匹配技術(shù)，基于小區(qū)包絡(luò)特性精確識(shí)別小區(qū)干擾類型。目前，系統(tǒng)可識(shí)別10余種異系統(tǒng)干擾類型（包括滾降類、整體抬升類、部分載波高類、MMDS類、干擾器類、LTE FDD、友商TDD系統(tǒng)、DECT、無(wú)線電定位系統(tǒng)等）、網(wǎng)內(nèi)干擾等類型，并能對(duì)未知異系統(tǒng)干擾類型采用干擾地理分布特征分析方法，利用GIS地圖分析區(qū)分同天面干擾源或非同天面干擾源，從而指導(dǎo)干擾排查的方向，如圖4中地理域分布特征窗口。

同時(shí)，IDS系統(tǒng)創(chuàng)新提出了100 PRB×24 h的干擾瀑布圖概念，如圖4所示，以干擾瀑布圖的形式豐富直觀地呈現(xiàn)干擾小區(qū)的時(shí)頻域特征，并提供PRB粒度級(jí)或小時(shí)粒度級(jí)的干擾呈現(xiàn)，動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)小區(qū)受擾情況。

4.3 上下行網(wǎng)內(nèi)干擾源精確定位

IDS系統(tǒng)基于工參、CQI數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)量和MRO等多數(shù)據(jù)源關(guān)聯(lián)分析的方法，創(chuàng)新構(gòu)建上下行干擾矩陣，計(jì)算指定范圍內(nèi)同頻點(diǎn)鄰區(qū)終端對(duì)受擾小區(qū)的集總干擾貢獻(xiàn)度，精確定位每個(gè)網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)的干擾源。系統(tǒng)具備基于輸入的多數(shù)據(jù)源的完整性對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行置信度判斷評(píng)估功能，一線優(yōu)化人員可根據(jù)定位結(jié)果置信度結(jié)論，按照網(wǎng)內(nèi)干擾源定位分析結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)內(nèi)干擾優(yōu)化工作。此外，在網(wǎng)內(nèi)干擾源定位模塊中還引入了GIS地圖呈現(xiàn)功能，依托互聯(lián)網(wǎng)地圖豐富的地物特征，提供了平面地圖、衛(wèi)星地圖、三維地圖、全景圖等多維度的地理信息匯聚呈現(xiàn)手段，方便優(yōu)化人員在后臺(tái)直觀進(jìn)行調(diào)整判斷，大幅提高了干擾優(yōu)化方案制定的準(zhǔn)確性，具體功能界面如圖5所示。

圖4 多維度干擾特征分析

圖5 網(wǎng)內(nèi)干擾源精確定位

5 總結(jié)及下一步工作

基于理論研究成果開(kāi)發(fā)的IDS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了干擾篩選、識(shí)別、定位與優(yōu)化功能，可支撐開(kāi)展TD-LTE干擾問(wèn)題的端到端全流程優(yōu)化，總結(jié)來(lái)講具有以下特點(diǎn)：干擾篩選與分析方法與現(xiàn)網(wǎng)干擾發(fā)展態(tài)勢(shì)緊密耦合，精準(zhǔn)識(shí)別上下行受干擾小區(qū)；采用干擾時(shí)域、頻域、地理分布特征三維分析方法，區(qū)分同天面干擾源或非同天面干擾源，指導(dǎo)干擾排查方向；業(yè)界首創(chuàng)的基于MRO、底噪、業(yè)務(wù)量、工參的大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析方法，可精確定位網(wǎng)內(nèi)干擾的干擾源，定界干擾原因；從天面調(diào)整、參數(shù)調(diào)整、頻率調(diào)整、射頻優(yōu)化等多個(gè)維度制定優(yōu)化方案，并考慮上下行協(xié)同因素，最大化方案的合理性與可操作性。

接下來(lái)將根據(jù)一線分析和優(yōu)化需求，持續(xù)更新和研發(fā)IDS應(yīng)用功能，引入機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)，特別是借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)的集中處理能力，進(jìn)一步提升IDS在干擾定位和優(yōu)化方案生成的自動(dòng)化和智能化水平。

[1] 李行政，張冬晨，姚文聞，等. 一種TD-LTE系統(tǒng)上行干擾三維分析方法[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2016(06).

[2] 張冬晨，李行政，汪汀嵐，等. TD-LTE系統(tǒng)上行干擾問(wèn)題研究[J]. 電信科學(xué)， 2016(12).

[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(06).

[4] TD-LTE數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線操作維護(hù)中心（OMC-R）測(cè)量報(bào)告技術(shù)要求V1.0.3[S].

[5] 3GPP TS 36.104， Base Station (BS) radio transmission and reception(Released 12)[S].

Interference optimization on TD-LTE system and tool development

ZHANG dong-chen1, ZUO Yi-min2, LI Xing-zheng1, SONG Xin-gang1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Communication Corporation,Beijing 100032, China)

Interference optimization is the key to improve the quality of wireless network.At present, there are mainly Intra-system and Inter-system interference in uplink and downlink of TD-LTE system, and the mix of several interference typesmakes it much more difficult to control interference power.Based on the study of interference theory, this paper proposes a TD-LTE interference processing method and introduction an interference diagnosis system(IDS), which can effectively reduce the interference power of TD-LTE network and improve user's perception.

interference; TD-LTE; network optimization; interference diagnosis system

TN929.5

A

1008-5599（2017）11-0082-05

2017-09-18