TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾分析與優(yōu)化研究

宋心剛，張冬晨，李行政，張栩

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 引言

隨著無線寬帶移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線寬帶移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜，用戶與業(yè)務(wù)量的爆炸式增長也對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量提出越來越高的要求。然而無線空間中各種電磁信號(hào)對無線寬帶移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾，使得網(wǎng)絡(luò)通話質(zhì)量下降、掉話率抬升、接通率降低，影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和用戶感知。隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶和業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，同頻組網(wǎng)的TD-LTE除了系統(tǒng)間干擾外，也面臨著越來越嚴(yán)重的網(wǎng)內(nèi)干擾問題，網(wǎng)內(nèi)干擾與系統(tǒng)間干擾交織在一起嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)，降低對網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)可。但是網(wǎng)內(nèi)干擾的識(shí)別和定位難度大，手段匱乏，成為目前網(wǎng)內(nèi)干擾優(yōu)化工作的難點(diǎn)，也是研究的重點(diǎn)。

2 TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾原理

2.1 TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾

TD-LTE上行干擾是指基站受到的干擾，導(dǎo)致基站接收機(jī)底噪抬升，上行信噪比降低，影響基站的解調(diào)性能[1]。而TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾則是指由同頻組網(wǎng)的TD-LTE鄰區(qū)終端造成的上行集總干擾，屬于同頻干擾。如圖1所示，處在兩小區(qū)邊緣的終端（UE2、UE3和UE4）的上行信號(hào)發(fā)射會(huì)對鄰區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)的上行網(wǎng)內(nèi)干擾，UE1則因距離小區(qū)2較遠(yuǎn)干擾相對較弱。TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾與用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)負(fù)載以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置等因素密切相關(guān)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、用戶數(shù)量的不斷增加以及用戶高流量行為習(xí)慣的逐步形成，TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾問題將越發(fā)嚴(yán)重。

圖1 網(wǎng)內(nèi)干擾示意圖

2.2 上行網(wǎng)內(nèi)干擾識(shí)別

TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾的識(shí)別主要通過干擾小區(qū)100 PRB底噪數(shù)據(jù)的時(shí)域、頻域特性分析識(shí)別[2]。根據(jù)大量網(wǎng)內(nèi)干擾分析結(jié)果，網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)在時(shí)域維度呈現(xiàn)干擾功率強(qiáng)度隨小區(qū)業(yè)務(wù)的忙閑時(shí)明顯起伏變化趨勢，業(yè)務(wù)忙時(shí)干擾功率較強(qiáng)，而閑時(shí)干擾功率較低或接近基礎(chǔ)底噪值（如圖2左側(cè)各小時(shí)干擾均值圖所示）。在頻域維度，網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)全天24 h的100 PRB干擾曲線在100 PRB上呈現(xiàn)相似的變化趨勢，但底噪功率強(qiáng)度卻存在較大差異（如圖2右側(cè)小區(qū)每小時(shí)100 PRB曲線圖所示）。另外網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)的頻域特性還與設(shè)備廠家的上行資源調(diào)度算法關(guān)系密切相關(guān)，呈現(xiàn)出獨(dú)特的頻域特點(diǎn)（如PUCCH信道的底噪抬升等）?；诩瘓F(tuán)TDLTE干擾診斷系統(tǒng)可篩選分析干擾小區(qū)，并根據(jù)上述網(wǎng)內(nèi)干擾特點(diǎn)確定小區(qū)是否受擾網(wǎng)內(nèi)干擾。

3 TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾定位

3.1 MR測量報(bào)告

測量是TD-LTE系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，系統(tǒng)需要使用測量結(jié)果完成諸如小區(qū)選擇/重選及切換等事件的觸發(fā)。測量報(bào)告有事件觸發(fā)和周期性觸發(fā)兩種觸發(fā)方式，其中事件觸發(fā)利用網(wǎng)絡(luò)已開啟的事件測量（A1、A2等），不需另外開啟測量，測量數(shù)據(jù)周期性匯總生成MRE文件；而周期性觸發(fā)需要手工開啟測量，并配置上報(bào)周期，測量數(shù)據(jù)會(huì)周期性匯總生成MRO（原始數(shù)據(jù)）和MRS（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）文件。

測量上報(bào)的原始數(shù)據(jù)即MRO來源于TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)正在發(fā)生業(yè)務(wù)的終端，能夠真實(shí)反映網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，也是目前網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)分析中使用的主要數(shù)據(jù)源[3]，因而上行網(wǎng)內(nèi)干擾定位主要基于MRO數(shù)據(jù)進(jìn)行鄰區(qū)終端上行集總干擾計(jì)算。上行網(wǎng)內(nèi)干擾定位主要涉及到MRO數(shù)據(jù)中的測量對象標(biāo)識(shí)ID、樣本測量時(shí)間TimeStamp、MME UE S1應(yīng)用程序標(biāo)識(shí)MmeUeS1apId、服務(wù)小區(qū)參考信號(hào)接收功率MR.LteScRSRP、鄰區(qū)參考信號(hào)接收功率MR.LteNcRSRP、服務(wù)小區(qū)載波號(hào)MR.LteScEarfcn、鄰區(qū)載波號(hào)MR.LteNcEarfcn、服務(wù)小區(qū)物理小區(qū)識(shí)別碼MR.LteScPci和鄰區(qū)物理小區(qū)識(shí)別碼MR.LteNcPci等測量字段[4]。

3.2 干擾定位原理

研究表明TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾主要來自于距離受擾小區(qū)最近的兩圈小區(qū)的終端，因而分析中主要針對受擾小區(qū)一定距離內(nèi)的同頻鄰區(qū)進(jìn)行相對集總干擾功率計(jì)算。上行網(wǎng)內(nèi)干擾定位采用“測量即產(chǎn)生干擾的原則”，基于服務(wù)小區(qū)及其周圍一定范圍內(nèi)的同頻點(diǎn)鄰區(qū)的MRO、業(yè)務(wù)量、工參、頻率配置等信息，計(jì)算每個(gè)鄰區(qū)對網(wǎng)內(nèi)高干擾小區(qū)的相對上行集總干擾功率，進(jìn)而確定每個(gè)鄰區(qū)的干擾貢獻(xiàn)度，精確定位主要干擾源小區(qū)。具體計(jì)算原理如下：

圖2 網(wǎng)內(nèi)干擾的時(shí)頻域特征

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)工參數(shù)據(jù)，搜索確定受擾小區(qū)一定距離內(nèi)的同頻點(diǎn)鄰區(qū)，并提取、解壓搜索到的鄰區(qū)MRO數(shù)據(jù)，提取相關(guān)MRO測量字段進(jìn)行鄰區(qū)集總干擾功率計(jì)算。計(jì)算中，通過Id、TimeStamp、MmeUeS1apId、LteScEarfcn、LteScPci等字段識(shí)別不同的干擾鄰區(qū)、終端、采樣點(diǎn)，避免重復(fù)計(jì)算；基于LteNcEarfcn和LteNcPci字段識(shí)別受擾小區(qū)，通過LteScRSRP、LteNcRSRP、LteScPHR等字段計(jì)算鄰區(qū)終端對受擾小區(qū)的相對干擾功率。

在計(jì)算得到每個(gè)鄰區(qū)全部終端對受擾小區(qū)的相對集總干擾功率后，需要對計(jì)算得到的鄰區(qū)采樣點(diǎn)、相對集總干擾功率進(jìn)行業(yè)務(wù)負(fù)載校驗(yàn)，即與該鄰區(qū)的業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。因?yàn)镸RO采樣點(diǎn)每5.12 s周期上報(bào)一次，即一小時(shí)上報(bào)703次，考慮到巨量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題，會(huì)對某一時(shí)刻的上報(bào)終端數(shù)量進(jìn)行限制，因而在基于MRO采樣數(shù)據(jù)計(jì)算完集總干擾后，需要對比每個(gè)小時(shí)的業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。完成業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)校驗(yàn)后，對每個(gè)鄰區(qū)的相對集總干擾功率進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)鄰區(qū)的干擾貢獻(xiàn)度，即得到了受網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)的干擾源定位結(jié)果。

3.3 相對集總干擾功率計(jì)算

網(wǎng)內(nèi)干擾定位最關(guān)鍵的一步是基于MRO數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)鄰區(qū)對受擾小區(qū)的相對集總干擾功率，計(jì)算中需要精確識(shí)別終端、采樣點(diǎn)、受擾小區(qū)等，詳細(xì)計(jì)算原理如下：

（1）基于Id字段識(shí)別鄰區(qū)，基于MmeUeS1apId字段識(shí)別終端，基于TimeStamp識(shí)別不同采樣點(diǎn)；

（2）對每個(gè)采樣點(diǎn)，計(jì)算鄰區(qū)A（服務(wù)小區(qū)）中的每個(gè)終端的發(fā)射功率：Txpow≈23 LteScPHR（默認(rèn)終端以最大功率23 dBm發(fā)射）；

（3）計(jì)算該終端達(dá)到受擾小區(qū)B的路徑損耗：Pathloss=RSB-LteNcRSRPB，其中CRSB代表受擾小區(qū)B的RS信號(hào)發(fā)射功率，LteNcRSRPB代表受擾小區(qū)B作為鄰區(qū)在A小區(qū)MRO數(shù)據(jù)中測量到的參考信號(hào)接收功率；

（4）計(jì)算該終端對受擾小區(qū)B的干擾功率：IPow=Txpow-Pathloss;

（5）計(jì)算鄰區(qū)A中所有終端在所有采樣時(shí)刻對受擾小區(qū)B的集總干擾功率：SumIPow=sum(sum(IPow)_Time)_UE。

通過上述計(jì)算，即可得到鄰區(qū)A中所有時(shí)刻、所有終端對受擾小區(qū)B的集總干擾功率。需要注意的是，基于15 min粒度的MRO文件計(jì)算得到的集總干擾功率也是15 min粒度的，需要轉(zhuǎn)換為小時(shí)粒度以便和小時(shí)粒度的業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。依次計(jì)算得到所有搜索到的同頻鄰區(qū)的集總干擾功率后，即可進(jìn)行歸一化處理得到每個(gè)鄰區(qū)的干擾貢獻(xiàn)度，得到網(wǎng)內(nèi)干擾定位結(jié)果。

3.4 干擾優(yōu)化策略

研究發(fā)現(xiàn)，造成TD-LTE上行網(wǎng)內(nèi)干擾的因素主要有鄰區(qū)交疊區(qū)域過大、同頻鄰區(qū)高業(yè)務(wù)量、CRS功率配置不合理、切換重選參數(shù)配置不合理等四大類場景。對于上行受網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)的優(yōu)化，也應(yīng)從這四個(gè)方面著手優(yōu)化。通過網(wǎng)內(nèi)干擾定位得到每個(gè)受擾小區(qū)的干擾源鄰區(qū)貢獻(xiàn)度信息，判斷受擾小區(qū)是否存在主導(dǎo)干擾鄰區(qū)（貢獻(xiàn)度最高的小區(qū)干擾貢獻(xiàn)度超過30%）：

（1）若不存在主導(dǎo)干擾鄰區(qū)，即各同頻物理鄰區(qū)干擾貢獻(xiàn)度相近，則主要優(yōu)化受擾小區(qū)，包括調(diào)整受擾小區(qū)CRS功率、天線方位角、下傾角等；

現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟(jì)形勢變化更加多樣化，社會(huì)精神文明建設(shè)的要求也與以前不盡相同。對于企業(yè)基層黨組織隊(duì)伍的建設(shè)，也應(yīng)當(dāng)能夠以創(chuàng)新為基本要求，吸收先進(jìn)的建設(shè)理念，豐富其工作內(nèi)容，做到與時(shí)俱進(jìn)，滿足當(dāng)今社會(huì)企業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求。一方面，企業(yè)的管理人員需要能夠認(rèn)識(shí)到黨建工作對企業(yè)發(fā)展的重要性，從源頭上重視這項(xiàng)工作的開展；另一方面，黨建精神文明工作的開展必須立足于基層員工的實(shí)際精神追求，聽取員工的意見，加強(qiáng)各部門之間的交流與溝通，制定更加為群眾所接受的工作措施，以更加先進(jìn)的工作方式，促進(jìn)黨建工作的開展與落實(shí)，從而使得具體的工作內(nèi)容能夠得到更好的執(zhí)行。

（2）若存在主導(dǎo)干擾源小區(qū)，則主要從以下幾個(gè)維度展開優(yōu)化。

分流調(diào)整：首先核查該干擾源鄰區(qū)的業(yè)務(wù)量情況，若上行業(yè)務(wù)量較大，應(yīng)通過頻段間分流或擴(kuò)容的方式降低網(wǎng)內(nèi)干擾水平。

參數(shù)優(yōu)化：重點(diǎn)核查受擾小區(qū)CRS功率配置參數(shù)，確認(rèn)是否為CRS功率參數(shù)配置較低而導(dǎo)致的鄰近用戶接入附近同頻鄰區(qū)而造成的強(qiáng)網(wǎng)內(nèi)干擾，如果存在此類問題，可以考慮提升CRS發(fā)射功率。同時(shí)，應(yīng)注意該小區(qū)的過覆蓋指標(biāo)，若過覆蓋系統(tǒng)較高，則不建議繼續(xù)增大CRS發(fā)射功率。

天面調(diào)整：主要是對受擾小區(qū)進(jìn)行天面調(diào)整與優(yōu)化，減小與主要干擾源小區(qū)的重疊覆蓋區(qū)域，包括調(diào)整天線方向角、下傾角等工程參數(shù)。需要注意調(diào)整時(shí)勿造成或加重對其他小區(qū)的上行網(wǎng)內(nèi)干擾。

4 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用

4.1 定位準(zhǔn)確性驗(yàn)證

研究團(tuán)隊(duì)在某市進(jìn)行了網(wǎng)內(nèi)干擾定位結(jié)果準(zhǔn)確性實(shí)際驗(yàn)證，對受擾網(wǎng)內(nèi)干擾的相關(guān)小區(qū)進(jìn)行干擾源小區(qū)關(guān)站驗(yàn)證，底噪變化對比如表1所示。

通過定位準(zhǔn)確性驗(yàn)證結(jié)果表和底噪變化對比圖可以清晰的看出，關(guān)站后受擾小區(qū)的底噪有了極大的改善，5個(gè)小區(qū)平均底噪下降了2.66 dB，證明網(wǎng)內(nèi)干擾源定位算法準(zhǔn)確可靠。通過某地市的實(shí)際驗(yàn)證，基于MRO數(shù)據(jù)的網(wǎng)內(nèi)干擾定位算法準(zhǔn)確度達(dá)到100%。

4.2 網(wǎng)內(nèi)干擾優(yōu)化案例

某小區(qū)經(jīng)分析受到上行網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾，全天平均底噪約為-109.5 dBm/PRB,忙時(shí)底噪聲達(dá)-105 dBm/PRB，需進(jìn)行網(wǎng)內(nèi)干擾的定位與優(yōu)化。經(jīng)過網(wǎng)內(nèi)干擾定位分析，其主要干擾源為同站2小區(qū)、正北方向的181759-3小區(qū)。

經(jīng)分析，該小區(qū)上行高干擾原因?yàn)橹丿B區(qū)域過大，應(yīng)減少與主要干擾源小區(qū)的重疊覆蓋區(qū)域。主要調(diào)整該小區(qū)天線的下傾角與方位角，建議方位角由5°調(diào)整為330°，下傾角由5°調(diào)整為10°。優(yōu)化后的平均底噪為-115.65 dBm/PRB，優(yōu)化前后網(wǎng)內(nèi)干擾功率下降6.15 dB， 效果明顯。圖4為某小區(qū)優(yōu)化前后底噪對比圖。

該方法經(jīng)過某地市3個(gè)網(wǎng)格共2 000多個(gè)小區(qū)的試點(diǎn)驗(yàn)證，87個(gè)網(wǎng)內(nèi)干擾小區(qū)優(yōu)化后的上行干擾均值平均下降3.42 dB，上行流量平均提升0.51 GB，干擾優(yōu)化方案有效率達(dá)80%。

5 總結(jié)

TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾問題正隨著用戶、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增加而愈發(fā)嚴(yán)重，在此背景下本文基于理論研究成果，提出了基于MRO、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；并從天面調(diào)整、參數(shù)調(diào)整、頻率調(diào)整、射頻優(yōu)化等多個(gè)維度給出了優(yōu)化方案制定策略，指導(dǎo)TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾優(yōu)化工作。通過現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用，該方法的準(zhǔn)確性和方案有效性得到了檢驗(yàn)，為后續(xù)TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾優(yōu)化工作提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和方法支撐。

表1 定位準(zhǔn)確性驗(yàn)證結(jié)果

圖3 底噪變化對比圖

圖4 某小區(qū)優(yōu)化前后底噪對比圖

參考文獻(xiàn)

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