基于FAS的基站頻率測量干擾解決方案及應(yīng)用

郭向榮 羅彥彬 紀(jì)純妹

【摘? 要】通過對移動網(wǎng)絡(luò)高干擾問題原因進(jìn)行分類分析，利用FAS的頻譜特征，提出一種基于FAS的基站頻率測量的干擾規(guī)避方法，該方法利用疊加的互調(diào)信號在不同頻點(diǎn)有不同干擾信號強(qiáng)度的特點(diǎn)，使高干擾的比例下降11.45%，高干擾小區(qū)處理平均時長由6.33天減少到1.5天。經(jīng)驗(yàn)證，該方法可有效解決GSM網(wǎng)絡(luò)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)的外部干擾問題。

【關(guān)鍵詞】FAS;干擾;規(guī)避策略;窄帶物聯(lián)網(wǎng)

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.01.016? ? ? ? 中圖分類號：TN914

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-1010（2019）01-0089-05

引用格式：郭向榮，羅彥彬，紀(jì)純妹. 基于FAS的基站頻率測量干擾解決方案及應(yīng)用[J]. 移動通信， 2019，43（1）： 89-93.

Solution and Application of Interference based on FASs Base Station Frequency Measurement

GUO Xiangrong， LUO Yanbin， JI Chunmei

（China Mobile Group Guangdong Co.， Ltd.， Shantou Branch， Shantou 515041， China）

[Abstract]?By classifying and analyzing the causes of high interference problem in mobile networks， an interference avoidance method based on FASs Base Station frequency measurement is proposed. For this method， since the superposed intermodulation signals have different interference intensities at different frequency， the proportion of high interference is reduced by 11.45%， the average processing time in high-interference cells is reduced from 6.33 days to 1.5 days. It is proved that this method can effectively solve the external interference problem in GSM networks and narrow-band Internet of Things.

[Key words]FAS; interference; avoidance strategy; narrow-band Internet of things

1? ?引言

近年來，有不少地區(qū)的移動用戶在城中村、鄉(xiāng)村密集自建房等弱覆蓋區(qū)域私自安裝信號放大器，由于這些放大器大都是沒有經(jīng)過檢測認(rèn)證的偽劣產(chǎn)品，存在信號放大失真、產(chǎn)生雜散干擾且干擾頻譜寬、底噪抬升高等問題，嚴(yán)重影響移動網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。以往主要采取加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)、私裝放大器掃頻整改等手段來解決這一問題，但目前各運(yùn)營商已基本不再新增GSM網(wǎng)絡(luò)的投資，另外干擾源掃頻整改也存在定位困難、干擾源協(xié)調(diào)整改阻力大等問題。由于目前GSM網(wǎng)還承載著60%的話音業(yè)務(wù)，全網(wǎng)還有30%的用戶是純2G用戶，按傳統(tǒng)的方式很難在短時間內(nèi)達(dá)到“降干擾、提感知”的要求。此外，當(dāng)前移動運(yùn)營商已從GSM900M頻段中劃出1 MHz頻段用于NB-IoT（Narrow band-Internet of Thing，窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)）[1]的發(fā)展，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)性能評估與優(yōu)化工作中，干擾處理的工作量占比最大。NB-IoT相對GSM有20 dB的覆蓋增強(qiáng)[2]，有利于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)深度覆蓋，但是私裝放大器造成的干擾，成為制約其實(shí)現(xiàn)深度覆蓋的一大障礙。

為攻克這一難題，提升用戶感知，尋求快速解決干擾的方法，本文提出基于基站頻率測量的干擾規(guī)避解決方案。

2? ?FAS的工作原理和干擾帶映射關(guān)系

GSM 5.08規(guī)范及8.08規(guī)范規(guī)定，基站必須能夠測量所有空閑信道上行鏈路的干擾電平，為無線資源的管理和分配提供依據(jù)[3]。規(guī)范將干擾電平結(jié)果依次分成5個等級，1級最弱，5級最強(qiáng)[4]，在愛立信系統(tǒng)被稱為FAS（Frequency Allocation Support，頻率分配支持），在華為系統(tǒng)被稱為頻點(diǎn)掃描。以愛立信FAS為例，通過測量報告收集記錄小區(qū)上行鏈路中所有頻率的上行干擾電平值，通過后臺處理后能夠呈現(xiàn)干擾的頻譜曲線。

由于大多私裝放大器為地下小工廠制造，功放模塊性能較差（不少是從廢舊電子設(shè)備拆解下來的老舊器件），而且為了節(jié)約成本，前后級沒有加裝濾波，元器件的性能及安裝工藝均達(dá)不到要求。根據(jù)相關(guān)測試，加入基站發(fā)射機(jī)下行信號后，私裝放大器便會產(chǎn)生互調(diào)干擾，隨著下行信號功率逐步提升，直放站互調(diào)干擾進(jìn)一步抬升，如圖1所示。由于私裝放大器接收到基站各小區(qū)的下行信號的強(qiáng)度存在差異，互調(diào)產(chǎn)生的頻點(diǎn)和信號強(qiáng)度也存在不同，各種互調(diào)的信號疊加之后，就出現(xiàn)有些頻點(diǎn)干擾嚴(yán)重，有些頻點(diǎn)干擾輕微的情況[5]，大多數(shù)情況下能在寬頻的干擾帶中找到干凈的頻點(diǎn)。我們通過測試和驗(yàn)證，對于私裝放大器泛濫、干擾嚴(yán)重的區(qū)域，可通過該原理找到干凈的頻點(diǎn)，解決干擾的問題[6]。

3? ?FAS數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況

干擾規(guī)避優(yōu)化是指通過測量記錄分析，發(fā)現(xiàn)有干擾的頻點(diǎn)，規(guī)避干擾頻點(diǎn)，尋找更干凈的頻點(diǎn)來降低網(wǎng)絡(luò)中的頻率上行干擾，本文針對干擾規(guī)避優(yōu)化來開展分析。

圖2顯示FAS頻譜數(shù)據(jù)在帶內(nèi)不同頻點(diǎn)存在不同強(qiáng)度的干擾電平的情況，即各個頻點(diǎn)的干擾程度不一致。在頻率資源允許的前提下，利用這種頻譜特征，現(xiàn)網(wǎng)在用頻點(diǎn)規(guī)避使用干擾電平大于-100 dBm以上的頻點(diǎn)，配置干擾電平為-100 dBm以下的干凈頻點(diǎn)，從而減少4級、5級干擾采樣點(diǎn)。

4? ?基于基站頻率測量的干擾規(guī)避算法

為了降低嚴(yán)重影響客戶感知的干擾比例，必須挑選干擾電平大于-100 dBm的頻點(diǎn)作為被替換的目標(biāo)頻點(diǎn)。

在日常掃頻中，由于各頻率的信號電平有一定的跳躍，對挑選出的替換頻點(diǎn)需考慮干擾變動余量。本文取全頻段FAS平均電平作為平均底噪，將大于全頻段平均底噪3 dB的頻點(diǎn)作為有優(yōu)化空間的干擾頻點(diǎn)。

考慮下行同鄰頻干擾、設(shè)備間隔等限制要求，為保證批量分析時小區(qū)有足夠的頻點(diǎn)數(shù)量可以選擇，該算法設(shè)置要求小區(qū)未干擾頻點(diǎn)資源比例大于30%。

基于以上三大原則，基于基站頻率測量的干擾規(guī)避算法可用圖3來描述。

在干擾優(yōu)化目標(biāo)小區(qū)中，挑選出FAS干擾電平大于-100 dBm且FAS干擾電平大于全頻段平均電平3 dB的現(xiàn)網(wǎng)在用頻點(diǎn)，作為初步候選優(yōu)化的目標(biāo)頻點(diǎn)。從FAS數(shù)據(jù)挑選干擾電平大于-100 dBm的頻點(diǎn)，定義為干擾頻點(diǎn)，制作一張干擾頻點(diǎn)禁用表，在該禁用表中的頻點(diǎn)即為不可用的高干擾頻點(diǎn)。

根據(jù)最終批量候選優(yōu)化目標(biāo)頻點(diǎn)以及FAS干擾禁用頻點(diǎn)，設(shè)計頻率規(guī)避運(yùn)算的策略程序，然后導(dǎo)入頻率軟件進(jìn)行批量運(yùn)算，運(yùn)算后輸出FAS干擾規(guī)避換頻方案。

將FAS干擾規(guī)避換頻方案應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)，進(jìn)行閉環(huán)跟蹤評估，如果該優(yōu)化手段無效，則需要進(jìn)一步采取清除干擾源等其他手段繼續(xù)進(jìn)行干擾排查及優(yōu)化[7-8]。

這種方法跟傳統(tǒng)的關(guān)跳頻定位更換干擾頻點(diǎn)相類似，但我們采用創(chuàng)新的算法，不再通過逐個小區(qū)關(guān)跳頻查找上行干擾頻點(diǎn)的方式，而是直接根據(jù)FAS的電平值曲線直觀判斷最低噪聲的頻點(diǎn)。該算法不用盲目更換頻點(diǎn)嘗試效果，定位干擾頻點(diǎn)速度快，提高了換頻的效率，相對于現(xiàn)場干擾定位和清頻來說有巨大優(yōu)勢，即處理小區(qū)干擾的周期短，可以同時大規(guī)模并行優(yōu)化多個小區(qū)，快速緩解干擾，效果明顯。這種方法適用于非全頻段強(qiáng)干擾的區(qū)域場景和處理干擾處于臨界點(diǎn)門檻的小區(qū)場景。

5? ?具體案例

S43W龍湖村-綠園大廈3是覆蓋汕頭大型城中村龍湖村的小區(qū)，這個城中村一直存在大量私裝放大器。觀察S43W龍湖村-綠園大廈3的干擾底噪波形變化趨勢，發(fā)現(xiàn)該小區(qū)從67號頻點(diǎn)開始，底噪抬升至-100 dBm，且越靠近94號頻點(diǎn)底噪越高，如圖4所示。

由于城中村私裝放大器排查存在各種困難、業(yè)主配合度差等問題，為了降低干擾程度，嘗試把在用的干擾頻點(diǎn)70更換成底噪相對干凈的頻點(diǎn)22，如表1所示：

經(jīng)過優(yōu)化后，對比S43W龍湖村-綠園大廈3小區(qū)修改前后三天的高上行底噪占比變化，由原來的31.07%下降為0.06%，調(diào)整后改善效果明顯，如表2所示，高干擾小區(qū)消除。

NB-IoT采用超窄帶、重復(fù)傳輸、精簡網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等設(shè)計，且NB-IoT采用200 kHz的帶寬，通過2G清頻，為NB-IoT騰出1 M的頻段。物聯(lián)網(wǎng)小區(qū)汕頭龍湖數(shù)碼廣場3為客戶進(jìn)行停車地磁測試所占用的小區(qū)，該小區(qū)原使用92號頻點(diǎn)，但由于存在上行干擾，導(dǎo)致ping失敗，無法做上傳下載等業(yè)務(wù)，通過使用該方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)94號頻點(diǎn)干擾相對較低，如圖5所示，通過更換頻點(diǎn)后干擾得到解決，該NB-IoT站點(diǎn)attach成功率、ping時延、上傳下載速率等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

6? ?結(jié)束語

汕頭移動從2017年3月份開始實(shí)施批量輪動FAS優(yōu)化工作，累計對3 358個小區(qū)、8 422個載頻進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后直接消除高干擾的小區(qū)有673個，占比20.14%，改善高干擾小區(qū)有1 389個，占比41.36%。優(yōu)化區(qū)域內(nèi)的高干擾比例改善明顯，干擾采樣點(diǎn)數(shù)整體向下遷移。高干擾小區(qū)處理平均時長由6.33天減少到1.5天。優(yōu)化前小區(qū)整體高干擾采樣點(diǎn)為44.66%，優(yōu)化后下降為17.52%。高干擾小區(qū)比例從2017年3月初的17.31%下降至2018年9月初的5.86%，網(wǎng)絡(luò)干擾類投訴較上一年同比下降35.90%，GSM網(wǎng)絡(luò)干擾小區(qū)比例得到了有效控制。

本文通過研究探索，提出一套基于基站頻率測量的上行高底噪頻點(diǎn)規(guī)避優(yōu)化方法，高效快速地解決干擾問題，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。在短期無法清除干擾源的情況下，利用FAS頻率測量數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾頻段分析，挖掘現(xiàn)網(wǎng)相對干凈的頻點(diǎn)，把高干擾的頻點(diǎn)更換到受干擾較低的頻點(diǎn)上，對于應(yīng)對私裝放大器泛濫、長期存在上行強(qiáng)干擾的問題有著重要的推廣意義，也為物聯(lián)網(wǎng)[9]、5G[10]的清頻提供有效的參考。

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