强功率无源互调RSSI异常处理周期降低方法.doc

A01-强功率无源互调RSSI异常处理周期降低方法【摘要】CDMA网络中金属接触非线性或引起的无源互调可对系统性能造成严重影响。本文讨论了CDMA频段金属接触导致的非线性主要原理，推导了双正弦输入时（即双载波）任意奇数阶无源互调幅度的多项式表示式和矩阵表示式，并给出了三阶和五阶无源互调功率的表示式。并且结合实际优化过程中所处理的RSSI异常问题，掌握RSSI异常处理的关键点，通过后台日常观察分析方式，把强功率无源互调问题日常化，以工单形式下发代维处理，降低了RSSI指标处理周期。【关键词】强功率无源互调 RSSI CDMA 金属接触导致的非线性主要原理1、概述在大功率CDMA通信网络中，多载波在无源器件中将会产生基本信号频率的线性组合产物（即强功率互调）落入接收频带内形成的干扰信号。这么强功率通过无源器件，产生新的频率的方式，就是强功率无源互调。无源器件包括室内分布系统中功率分配器件，如耦合器、功分器、合路器等；也包括把电信号传换电磁信号的天线；以及其他无源器件如下避雷器、TRX等。由于早期中兴通讯厂家CDMA的HIRS基站的功率相对较低，如HPA功率为10W、20W居多，所以RSSI问题相对较少。随着EVDO的载波开通，BS8800新站（HPA可达80W）型的应用，无源互调引发了较多的RSSI异常问题，而基站的接收机的灵敏度越来越高，对于CDMA这样的自干系统来说，即使非常微弱反向噪声信号，都能引发诸位呼叫失败、终端发射功率不足引起的掉话等问题，从而使得通信网络中基站中的RSSI异常小区无法正常工作。近期出现十天全天掉话高小区，如下表。其中RSSI异常导致占有3席，且已处理2席。CELL10天掉话次数求和原因备注10_439_1_沿河晓景（老中界）159射频闪断板件故障已处理00_325_0_松桃孟溪+妙隘156功率拥塞站、话务高已处理，待观察10_217_1_石阡伍德镇148RSSI过高处理中00_85_0_德江桶井138旁边德江桶井场坝GPS故障GPS板件备品不足00_116_0_德江1站（电信局）115高话务、县城大规模建设中已规划新增基站10_63_1_铜仁地区医院107RSSI过高已处理，正常10_494_1_印江3站106高山站RF调整00_154_0_江口凯德乡102前向功率不足导致已处理，待观察10_107_1_德江复兴梅子村101GPS故障GPS板件备品不足10_79_1_铜仁供电局98RSSI异常已处理，正常表1-全网全天高掉话小区所以，我们需要对RSSI异常导致全天掉话次数高，所以本文从RSSI异常处理为基础，形成一种简单而有效的处理方法与实用流程，从而减少故障处理周期时间，保障网络KPI指标的稳定性。2、强功率无源互调产生原因由无源器件产生的互调现象通常被称为无源互调 (简称 PIM)。无源互调主要由无源器件非线性产生的，而无源非线性通常有两种类型，一类是金属接触引起的非线性，另一类是材料本身的就固有非线性原因。例如，通常同轴电缆和连接器通常被认为是线性的，但是在大功率情况下，施工工艺原因导致其非线性效应就显现出来了。长期工作中的天线、避雷器等无源器件的材料进水驻波或被氧化，形成的薄绝缘层，导致接触性非线性，这种接触非线性也会产生无源互调干扰，这些干扰都能导致接收机的灵敏度大幅降低。我们从无源互调的基本理论、微波频段（0.3-300GHz）传导性接触引起的无源互调的非线性原理以及产生非线信号的幅度和功率电平的分析。由于无源互调功率电平较低，要想测量相当困难，测试仪表价格是相当昂贵，所以我们采用理论与实际结合的方式来分析。3、无源互调的基本理论当两个或两个以上的载波信号在具有非线性特性的无源器件（如双工器、隔离器、天线或各类型接头以及各种施工工艺的金属接触）中混合传导时，将产生无源互调产物，特别是强功率的多载波信号，引发的非线性更严重，所以引发的无源互调信号更强。为了理解无源互调产物的基本理论，不失一般性，这里一种简单情形，设非线性器件由两个频率分别为f1和f2的非调制信号激励Vi(t)=A1cos(2Pi*f1*t)+A2cos(2Pi*f2*t) (1)式中Vi是合成信号，A1和A2是两个激励信号的幅度。非线性器件的传输函数可用一个n阶幂级数表示Vo=C1Vi+ C2Vi+ C3Vi+ (2)式中，Vo是输出信号，C1，C2，C3，是依赖于非线性器件特性的系数。将式（1）代入式（2）并整理，就可得到Vo的频谱,由两个激励信号、许多新产生的谐波信号以及互调信号组成。互调产物在下列方程所描述的频率处产生 fIM=mf1+nf2 (3) （fIM为互调产生的频率）式中m，n均为整数，可为零、正整数和负整数。（m+n）定义为互调产物的阶数。另外值得一提的是，线性器件不产生这样的外加互调信号。图1-无源互调产物的基本理论由于互调产物的幅度随阶数的增加而减小，所以较低阶互调产物引起干扰的潜在危险更大,更能引起大家的在研发一些无源器件的重视，而高阶产物的幅度就被大家所忽略。然而，由在强信号也会产生的一些高阶产物的幅度也可很大，同样可以引起严重干扰。大功率功放和低噪声接收机位于同一有限空间如天线主、分集子天线距离特别近，且CDMA系统中接收带宽与发射带宽都相对来说较宽，因而严重的干扰往往由高阶互调引起，所以需要必须考虑高阶高功率无源互调产物的影响。4、无源互调的调幅预测根据假设无源器件的输入信号是频率分别为f1和f2的两个等幅正弦信号其相位由下式给出将（8）式代入（9）式，并考虑到（6）式，可得频率为(m+1)f1-mf2和(m+1)f2-mf1处的互调产物的幅度由下式表示在基本频率f1和f2处输出信号的幅度为D1(m=0)，即互调幅度的矩阵表示（5）式表明，互调幅度和非线性的多项式表示的系数之间具有线性关系，将这种关系表示成矩阵形式更具指导性。定义列向量D为互调幅度向量，其元素表示各阶互调的幅度值。 由（14）、（15）两式可得，两个等幅非调制载波通过非线性器件后输出载波的幅度为该项为非互调项，它是输出信号在基频f1和f2处的幅度。 从第二个向量开始是各奇数阶互调的幅度。比如，3阶和5阶互调的幅度为进一步可得3阶和5阶互调的功率电平式为 由以上两式可以看出，如果能根据3阶测量值由（19）式计算出非线性系数C3，C5，C7，等，就可以由（20）式预测5阶互调的功率电平。同样也可以预测出7、9、11阶的功率电平。对3阶、5阶的预测，我们是可以发现存在这样的高阶互调功率电平的，特别是在高功率下会影响到RSSI的。5、无源互调的处理针对无源互调中预测，我们着重在RSSI指标异常处理时，关注各接头存在的问题关键点，如下图2所示：图2-无源互调的各关键点位在处理此类RSSI指标中，我们注意强功率对各接头的影响。所以，通常采用的方法互换各关键接点器件或接头，用以查证判定是否正确。以下我们以无源互调63_铜仁地区医院_1小区呼叫失败次数为15次；基站实时射频数据观察发现主集RSSI异常；中兴设备RSSI 正常范围是：-115dBm-95dBm；当主分集均在正常范围时，主分集RSSI差值应在10dB 以内。超出上述范围则认为RSSI异常，需要进行排查。从后台排查异常扇区相关设备不存在告警信息。并对板件有：RFE、TRx、PA进行了诊断无异常。历史纪录存在RSSI异常告警。本次排查1小区主要表现在：出现单集（主集）RSSI 异常，主集RSSI 异常但分集RSSI 正常。可以初步排除外部干扰的影响。采用置换法，对避雷器前端馈线接头，如下图3所示，RSSI值无改善。表明避雷器至主、分集至天线无源互调信号不明显。置换射频单元RSU上主、分集T型接头，RSSI恢复正常，如下图4： 图3-避雷器处互换主、分集接头 图4-RSU处互换主、分集接头处理前后RSSI早、晚忙时对比如下表所示：开始时间（处理前）SystemSubsystem小区号载频号主集RSSI平均值(dBm)分集RSSI平均值(dBm)2011-7-7 10:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）610-86.7-105.472011-7-7 10:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）613-90.57-108.82011-7-7 20:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）610-88.43-105.112011-7-7 20:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）613-91.9-108.282011-7-7 21:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）610-88.11-105.872011-7-7 21:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）613-91.51-108.13开始时间（处理后）SystemSubsystem小区号载频号主集RSSI平均值(dBm)分集RSSI平均值(dBm)2011-7-9 10:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）610-102.99-103.462011-7-9 10:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）613-106.33-105.212011-7-9 20:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）610-104.98-105.272011-7-9 20:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）613-108.79-108.432011-7-9 21:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）610-106.14-106.092011-7-9 21:0063 铜仁地区医院华联超市（室分）613-108.93-108.65表2-处理前后RSSI早、晚忙时对比此类问题出现较多的现象是主集RSSI异常而分集正常。同样方法，解决了德江堰塘乡_1小区、铜仁金滩信用合作社_1、铜仁公安处_2等站的无源互调问题。通过以上优化处理结果来看，我们认为在处理RSSI指标异常时，需要特别关注主、分集RSSI是否同时异常。而且这种情况在我们实际网络优化过程，处理RSSI指标异常小区的占比中居多，我们协同工程建设加强工程质量管理，同时通过无线维护中心的后台针对此类异常问题下发工单，提高了RSSI导致呼叫失败及引发掉话的处理效率。故而有效处理流程如下：图5-RSSI有效处理流程通过有效化流程后，RSSI指标维护周期时间由4天降至1天。有效保障了网络KPI指标的稳定性。6、总结本