TD-LTE系统F频段干扰排查方法研究与应用.doc

成果上报申请书成果名称TD-LTE系统F频段干扰排查方法研究与应用关键词索引（35个）TD-LTE、F频段、干扰、排查对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明5）符合成果来源：如果该成果来源于集团研发项目，请填写研发项目年度、项目名称及类型（按填写说明6）专利情况：如果该成果产出相关专利，且专利处于国知局专利申请审查阶段或已授权，请说明专利名称、类型、申请号、状态、是否海外申请等情况。（按填写说明7）成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。对中国移动而言，发展4G的决心，早已下定，并且在最近的“2013年世界移动通信大会”上，终于表明对4G志在必行的决心和大力推动TD-LTE全球化的雄心。北京移动也将面临难得的机遇与挑战，做好LTE预商用前的规模试验与各专项技术的研究与储备是当前紧迫的任务。本文将分析其他系统对TD-LTE系统的干扰问题，定位干扰，并提出相应解决方案。其分析及结论具有普遍意义，适用性强。目前北京金融街集团公司周边TD干扰问题比较严重，而F频段替换却因可能会对现有TD基站及待开通的LTE业务造成影响而未能付诸实施。尤其是DCS1800与F频段相近的现状下，当LTE大面积开通后会带来更多、更复杂的系统内外F频段干扰，这是建网与商用初期必须面对的现实问题。本方案对DCS1800杂散干扰、三阶互调干扰、GSM900二次谐波干扰进行充分的理论分析，并制定了详实的技术方案，通过测试找到了主要干扰因素，最终提出了空间隔离、滤波器隔离、基站更换等三种干扰解决方法。同时通过D频段清频测试，实际验证了D频段的优越性。也为F频段LTE基站大面积商用后，TD-S辅载波F频点配置提供了参考依据。我们根据上述理论分析输出了详细的TD-LTE系统F频段干扰评估体系，并将对DCS1800杂散干扰进行了全面的测试与定位排查。本排查方法的研究将对北京公司今后TD-LTE基站的大面积规划与建网提供了指导作用，从源头上降低DCS1800基站密集区域的干扰风险，并有效降低不合理建站带来的网络隐患与资源浪费。有效提升LTE网络质量与用户感知，为中国移动4G用户感知和新一代网络品牌打下坚实基础。此外，通过LTE结构优化，有效降低GSM/TD带内干扰，有效改善用户语音、数据业务质量，在不增加建设投入的情况下提高了用户满意度，取得明显的社会效益。本方案适用于NSN等所有GSM设备厂家，成果的原理可以直接引入，无需参数调整，必要时只需个别硬件更换即可实现。本成果的应用为北京公司节约更换基站成本1040万元（26个基站40万元/站=1040万元）。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。通过对TD-LTE系统F频段干扰排查方法的研究可见，北京现网中DCS1800对TD-LTE的杂散干扰为主要干扰源，其他干扰不明显，干扰解决方案主要需要通过改善滤波器的性能或者更换基站来解决，经过理论分析与实际测试、定位排查，输出如下干扰排查处理流程。图 DCS1800干扰排查处理流程图本成果在北京现网已全面应用，至今已指导多轮次北京全网TD-LET结构分析和建设工作。所输出的TD-LTE系统F频段干扰评估体系和干扰定位排查方案，为排查DCS1800杂散干扰的影响找到了清晰的思路。北京据此在近期避免了高干扰隐患站点建设26个。使北京的TD-LTE无线网络结构短期内得到明显改善，通过扫频优化，城区F频段干扰小区数量由311个降低到65个。接通率提高0.12%、掉话率下降0.17%。目前，北京移动由于容量与干扰等原因46%的TD-S小区采用F频段配置辅载波，本方案的研究将对F频点的规划与配置起到参考借鉴作用，可有效避免TD-S与TD-LTE相互干扰，为两网协同发展，提供了有力支撑。 本方案由北京移动自主完成，不需要修改网络参数，没有额外成本投入，适合于不同厂商设备。因此在推广应用过程中不产生任何费用。项目提供从定性分析、扫频评估、精确定位直至高效优化的一套完整的干扰评估和定位排查方法、解决手段，且不受厂家限制。可保证TD-LTE结构优化效果、提升工作效率、降低工程成本，适用范围广。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明8”。TD-LTE系统F频段干扰排查方法研究与应用一、背景情况(一) 项目概述对中国移动而言，发展4G的决心，早已下定，并且在最近的“2013年世界移动通信大会”上，终于表明对4G志在必行的决心和TD-LTE商用进展以及LTE的漫游情况等全方位无死角的发展愿望，向全球展示轰轰烈烈的4G运动的到来，大力推动TD-LTE全球化的雄心。北京移动也将面临难得的机遇与挑战，做好LTE预商用前的规模试验与各专项技术的研究与储备是当前紧迫的任务，尤其是F频段在系统内外的干扰问题是必须考虑的现实问题。目前北京金融街集团公司周边TD干扰问题比较严重，而F频段替换的段却因可能会对现有TD基站及今后开通的LTE业务造成影响而未能付诸实施。在北京TD-LTE系统F频段测试中，部分区域出现流量下降现象，本文将分析其他系统对TD-LTE系统的干扰问题，定位干扰，并提出相应解决方案。本文干扰排查分析主要采用宁波宾馆站点测试数据，其分析及结论具有普遍意义，适用性强。(二) 干扰理论分析目前，国内的1.8GMHz频谱使用情况大致如下：中移GSM1800联通GSM1800中移GSM1800联通GSM1800上行上行下行下行扩展预留-下行180518151840185018803G FDD国内未分配-上行3G FDD国内未分配-下行保护带扩展预留-上行17101720175517451785移动TD-LTE系统F频段的工作频点为1880-1900MHz，这涉及到DCS1800对F频段TD-LTE系统的杂散干扰、GSM900的二次谐波对TD-LTE的干扰以及联通移动的DCS1800对TD-LTE的互调干扰，下面我们对这些干扰进行分析。2.1 DCS1800对F频段TD-LTE的杂散干扰移动DCS1800和1880MHz隔了65MHz，联通DCS和1880MHz隔了30MHz，协议规定DCS下行工作频段为1805MHz-1880MHz，无委核准的DCS1800设备大部分频段为1805-1850MHz，也有少量的设备频段为1805-1880MHz，核准的工作频段为1805-1880MHz如下图：如果DCS1800基站工作频段为1805MHz-1880MHz，F频段和DCS1800就难以共址了，或者DCS1800的滤波器比较一般，DCS1800按照和F频段系统设备进行共址设计，将对F频段TD-LTE产生比较严重的杂散干扰。下面分析DCS1800对TD-LTE的杂散干扰情况。根据协议，DCS带外杂散定义如下:BandFrequency offsetMeasurement bandwidthabove 500 MHz outside the 2 MHz30 kHzrelevant transmit band 5 MHz100 kHz 10 MHz300 kHz 20 MHz1 MHz 30 MHz3 MHz 根据以上可以计算出1880-1900MHz带宽内产生的干扰为：-7.2dBm，其中1880-1890MHz中产生的干扰为-8dBm,1890-1900MHz内产生的干扰为-15dBm，TD-LTE 20MHz带宽中前后10MHz相差7dB左右。考虑到2m的空间隔离，MCL为约为44dB，两边的馈线接口损耗共2dB，天线增益18dB，天线90度增益-25，则理论算出来的干扰为： -7.2-44-2+2*（18-25）= -67.2dBm/20MHz目前扫频的结果如下：最差的情况是干扰为-85dBm/RB，其次差的是-87dBm/RB，考虑一些允许的容量损失，我们以-87dBm/RB为允许的干扰量，即：-87dBm/RB = -67dBm/20MHz，计算值-67.2dBm/20MHz和实际的干扰量-62dBm/MHz非常接近；并且扫频结果20MHz带宽内前后10MHz相差10dB左右，和理论计算相差7dB左右也比较接近。因此，DCS1800的杂散干扰可能行比较大，应着重考虑移动或者共址的联通的DCS滤波器性能情况，注意，这里不仅仅是移动、还有联通的DCS的滤波器性能。若要不产生干扰，则允许的干扰量为： -174+10*log（18M）+ 4 -7 = -104.4dBm/20MHz则还需额外隔离： -67 - （-104.4）= 37.4dB2.2 联通移动三阶互调干扰TD-LTE中国联通的DCS1800下行频段为1840-1850MHz，中国移动的DCS1800下行频段为1805-1820,互调计算如下表：互调计算3阶互调分量5阶互调分量移动DCS频点F1联通DCS频点F22*F2-F12*F1-F23*F2-2*F13*F1-2*F2182018401860180018801780180518401875177019101715182018501880179019101760180519501895176019401715很显然，可能存在接收到三阶互调，三阶互调干扰可能产生于天线口，也可能产生于接收机内部。由于协议没有规定这个频点的接受机互调指标，我们可以暂借协议规定的指标用一下，根据3GPP，LTE的接收机互调指标为-52dBm，考虑到DCS1800的功率为46dBm，2m的空间隔离(MCL为约为44dB)，两边的馈线接口损耗共2dB，天线增益18dB，天线90度增益-25，则理论算出来的干扰信号强度为: 46 2 + 2*(18-25) 44 = -14dBm高于允许的信号强度-52dBm，因此，若联通DCS1800和移动DCS1800和LTE基站相距都2m左右的话，LTE接收机内部有可能产生互调干扰。若指标为-52dBm的话，则还需额外增加隔离度：-14-（-52）= 38dB具体的指标可以测试得出。如果互调产生于天线口附近，一般无源器件的互调指标起码有120dBc，则可以大致估算互调干扰强度为：46 1 + 2*(18-25) -44 120 = -133dBm明显低于TD-LTE底噪很多，这样在天线口的互调干扰可以不考虑。2.3 GSM900二次谐波干扰TD-LTE移动GSM900下行频点为935MHz-954MHz，二次谐波为1870-1908，刚好落在F频段TD-LTE的工作频带1880-1900MHz内。协议没有规定二次谐波指标，二次谐波指标基本可以当做杂散来考虑，满足相应杂散即可。若GSM900基站满足和F频段设备共址要求的话，基本没有二次谐波的问题，否则，GSM900的二次谐波会干扰TD-LTE，干扰指标为GSM杂散指标-30dBm/300KHz。考虑到2m的空间隔离，MCL为约为44dB，两边的馈线接口损耗共2dB，天线增益18dB，天线90度增益-25，则理论算出来的干扰为： -30 + 10log（18000/300）- 44 2 + 2*（18-25）= -72.2dBm/20MHz这个结果也和测试结果差不多。若要不产生干扰，则允许干扰量为： -174+10*log（18M）+ 4 -7 = -104.4dBm/20MHz则还需额外隔离： -72.2 - （-104.4）= 32.2dB2.4 理论分析总结目前来说，这三种干扰都有可能，也有可能是三者共同作用，只能一一排除，考虑到检测到的20MHz带宽中前后10MHz干扰的差异，DCS1800杂散干扰的可能性相对大，可能是本次干扰的主要干扰源。二、技术方案我们根据上述理论分析输出了详细的TD-LTE系统F频段干扰评估体系，并将对DCS1800杂散干扰进行全面的测试与定位排查。(一) 扫频测试分析1.1 扫频测试简介本次测试频采用创远TD-SCDMA扫频仪，扫频仪配置如上图，扫频区域为北京宁波宾馆。该站址的扇区图如下图，站点基本信息如下表。LTE需求号站号站名经度纬度站高基站类型设备厂家TDL1211038216471西城宁波宾馆ZTD116.37429139.90018124TD中兴测试环境及测试点选择该区域有1880-1900MHz的TD-LTE、DCS1800和A频段的TD-SCDMA。其中TDL和TDS(A频段)共天馈。DCS1800朝向与TD-LTE&TD-SCDMA天线朝向基本一致,处于同一高度，且DCS1800与TDS<E天线水平距离大于1.5。测试点分布:A：2小区天线正对位置，楼顶平台，未闭塞F频段LTE小区B：2小区天线正对位置，高于A点2米，闭塞周边所有F频段LTE小区C：GSM1800天线正面, 闭塞周边所有F频段LTE小区D：GSM1800天线背面, 闭塞周边所有F频段LTE小区AB测试点位于楼顶平台，CD位于天线平台上天线位置。天线平台高于楼顶平台5米。楼顶平台高8层，高于路面约24m。1.2 测试结果分析1.2.1 TD-LTE关开扫频结果开启TD-LTE扫频结果测试点为A点，Cell2正对方向，未闭塞周边F频段LTE小区与本站LTE小区F频段，RSSI值从-115dbm，高至-95dbm,抬高约20db,其中1880-1890 10M频段高至-80dbm,抬高35db。在后台修改2小区频段，限制系统带宽为10M.前10M1880-1890.后10M1890-1900.使用DSP监控工具查看底噪，前10M测得-95dbm,后10M测得-103dbm，可见前10M频段受到严重干扰。闭塞TD-LTE扫频结果测试点为B点，高于A点2米，Cell2正对方向，闭塞F频段本站LTE小区与周边LTE小区后。RSSI抬升明显，1870-1890高至-65dbm.1890-1900高至-80dbm，与A点相比，扫频仪天线位置越高，RSSI约高。1.2.2 DCS1800基站下扫频结果DCS1800天线背面扫频结果测试点为D点，位于GSM1800天线背面F频段前10M约70dbm,后10M约75dbm，其余频段也有抬升DCS1800天线正面扫频结果测试点为C点，位于GSM1800天线正面F频段前10M约-55dbm,后10M约-65dbm，相比-115dbm抬升50db.测试点C高于测试点D约10db,C与D前10M与后10M的RSSI差异明显。CD点底噪值显著高于A点，且与A点未闭塞LTE小区之前的前10M高于后10MRSSI表现一致。怀疑干扰源来自于GSM1800系统。测试结果结论从以上扫频测试结果来看，DCS1800的干扰是主要干扰，但无法排除GSM900的二次谐波等干扰是否存在，对系统性能是否有所影响，只有在排除DCS1800的杂散干扰才可以确定。(二) 干扰排查和定位2.1 干扰排查方法联通和移动的DCS1800引起的接收机三阶接受互调完全考虑可以从实验室测试来排查。DCS1800杂散干扰、GSM900二次谐波干扰需和运营商协商进行扫频测试从而排除干扰，在关闭和打开情况下测试DCS1800、GSM900在F频段的干扰情况。DCS1800杂散干扰、GSM900二次谐波干扰排查地点依然在宁波宾馆干扰站点。测试时，首先在没有关闭DCS1800情况下确认干扰的存在：1、后台使用DSP监控工具底噪查看，cell1为-100dbm，cell2为-95dbm，cell3为-115dbm。同时，测试B点 ，cell2方向扫频仪RSSI 图谱。F频段RSSI依旧较高-80dbm.且呈现前10M高于后10M约10db。与前期测试结果一致。2业务测试。确认LTE业务依旧受影响:接入正常，cell 2 ping内网服务器32字节丢包率14%。FTP业务无速率。3闭塞周边基站F频段小区（闭塞周边3公里的内的F频段LTE站点）后，在天线平台采集RSSI。测试C点，DCS1800天线正面，RSSI整体偏高，最高至-65dbm：经过以上3步骤确认，该站F频段依旧受严重干扰，特点为F频段RSSI高至-80dbm。前10MRSSI高于后10M约10db，DCS1800天线正面较高。最后，在测试结束后，开启DCS1800小区，在天线平台上，重新验证干扰依然存在：2.2 DCS1800干扰排查闭塞DCS1800小区，测试C点 ，DCS1800天线正面RSSI，降至-115dbm.相比开启DCS1800小区，下降明显。在天线平台依旧能收到个别DCS1800小区信号，接收电平-74dbm，这应该是来源于其他站点F频段的干扰。开启F频段宁波宾馆TD-LTE Cell2，后台使用DSP监控工具查看该小区底噪恢复，接近于-120dbm 相比DCS1800小区开启，底噪显著改善。并且在TD-F频段LTE小区宁波宾馆2扇区天线背面业务测试，内网FTP服务器ping丢包率0。下载1分钟均值43M，上传1分钟均值5.6M。很显然，关闭DCS1800，干扰消失，可以确定，肯定存在DCS1800干扰。2.3 DCS1800互调干扰排查中国联通的DCS1800下行频段为1840-1850MHz，中国移动的DCS1800下行频段为1805-1820，计算三阶和五阶交调，三阶落在带内的主要是联通DCS1800的1850M频点，这是最严峻情况。使用三台信号源，两台发DCS1800信号，一台发TDL信号，联通1850频点按照-14dbm，移动DCS1800频点按照-3dbm，可以通过互调要求。如果1850频点的干扰信号增大到-13dBm，则无法通过测试，因此1850M的GSM信号强度至关重要。目前，宁波宾馆没有中国移动和中国联通的DCS1800共址，而根据前面的分析，中国移动DCS1800的信号至多为-14dBm，因此，本互调干扰暂不存在。干扰排查定位结论从以上干扰排查的结果来看，存在DCS1800杂散干扰，并且为主要干扰，而且，互调干扰不明显。(三) LTE网络D频段清频测试3.1测试设备1、JDSU频谱仪本次清频测试使用的主要仪器是JDSU WRS LTE扫频仪，该型扫频仪的精度较高，理论热噪声为-130dBm，由于环境影响，正常情况下，没有信号时，测试结果一般在-120dBm左右，热噪声-90dBm时，干扰较为严重。 2、笔记本电脑3、车载逆变电源3.2 测试步骤1、安装测试软件“JDSU WRS”；2、正确连接测试系统；3、设置频谱仪扫描频频段为2570MHz-2620MHz（共50MHz）观察此区间是否受到干扰。3.3 测试路线为了准确反应北京市LTE新建站点周边的外部干扰情况，主要对区域内主干道路进行测试，具体路线分布如下：图：北京LTE新建站区域测试路线3.4 清频结果从本次LTE清频测试来看，大多数路段扫频结果正常，共发现西便门内大街与宣武门西大街衔接路段、南新华街附近、闹市口北街与宣武门内大街衔接路附近、太平桥大街及西单北大街附近共4处存在干扰，需排查处理。经对清频区域扫频，4处干扰底噪在-77.25dBm-89dBm，干扰频段主要为2573MHz-2617MHz，底噪较高，干扰路段较长。本次清频测试整体效果较好，除了4处干扰较强之外，其他区域频率资源环境比较干净，没有发现干扰频段。三 应用效果根据以上理论分析与技术方案实施主要解决了以下几个问题： 1. 找到从理论到实际排查TD-LTE系统F频段干扰的有效方法。2. 对比JDSU WRS LTE扫频仪对D频段清频结果，实际验证D频段优于F频段结论。3为避免F频段LTE基站大面积商用后，TD-S辅载波配置F频点提供了参考依据。(一) 干扰解决方案根据前面DCS1800杂散干扰理论分析结果，目前水平间距为2m，MCL为44dB，还需隔离37.4dB，总共需隔离81.4dB。再根据技术方案中干扰排查和定位的分析，干扰主要为DCS1800的杂散干扰，可以得出如下干扰排查处理流程与解决方案。图 DCS1800干扰排查处理流程图1.1 空间隔离 垂直隔离根据MCL = 22 + 20log（d/波长），可以计算出，需垂直相隔3.6m，才可以满足81.4dB的隔离度要求。 水平隔离根据MCL = 28 + 40log（d/波长），可以计算出，需垂直相隔156m，才可以满足81.dB的隔离度要求。一般说来，MCL为67dB就是共存，从隔离度的计算来看，水平156m基本难以共址，垂直相隔3.6m也只有在天线塔之类才好实