降低無線通信系統(tǒng)噪聲的方法

降低無線通信系統(tǒng)噪聲的方法

在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，不同的網(wǎng)絡(luò)模式下的不同工作頻率。無線通信系統(tǒng)中的無線干擾是指一些電磁能量通過直接耦合或間接耦合方式進(jìn)入接收系統(tǒng)或信道,導(dǎo)致有用接收信號質(zhì)量下降、信息誤差或丟失,甚至阻斷通信的現(xiàn)象。對CDMA通信系統(tǒng)而言,其獨(dú)特的頻譜利用方式?jīng)Q定了其干擾的定位和排查與GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)不盡相同。在目前中國電信大規(guī)模進(jìn)行CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的今天,如何最大限度地降低無線干擾對網(wǎng)絡(luò)的影響、改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提高用戶滿意度已經(jīng)是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的重要內(nèi)容。一、系統(tǒng)內(nèi)部干擾干擾可能是系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生,也可能是外部施加于系統(tǒng)的。系統(tǒng)內(nèi)部干擾,是由于多個(gè)用戶使用相同的無線接口或系統(tǒng)內(nèi)不同設(shè)備間所引起的;外部干擾是由不受系統(tǒng)操作影響的干擾源產(chǎn)生的干擾。1.1系統(tǒng)干擾分析1.1.1訴訟原理及安全問題為了確保系統(tǒng)有比較好的處理增益,單載扇的用戶數(shù)受到了限制。理論上,基站的平均接收功率應(yīng)該在熱噪聲功率以上的0-5dB內(nèi),如果一個(gè)小區(qū)滿載時(shí),會(huì)導(dǎo)致噪聲增加5dB左右。在IS-95系統(tǒng)中,可以推算得到,每當(dāng)用戶增加1倍,信道處理增益就要下降3dB。當(dāng)扇區(qū)內(nèi)手機(jī)用戶接近極限時(shí),手機(jī)的發(fā)射功率就容易失控。在極限狀況下,額外的手機(jī)用戶所帶來的附加手機(jī)發(fā)射功率,會(huì)將總功率提高到熱噪聲水平之上,這會(huì)導(dǎo)致所有的其他手機(jī)用戶提高發(fā)射功率,以保持適當(dāng)?shù)腅b/No值,這最終會(huì)產(chǎn)生“雪球”效應(yīng)。特別是在一些突發(fā)話務(wù)熱點(diǎn)地區(qū),會(huì)比較容易發(fā)生因RF總噪聲的增加而導(dǎo)致呼叫困難、話音質(zhì)量差、無線上網(wǎng)速度變慢的現(xiàn)象。1.1.2直放站的分類直放站作為網(wǎng)絡(luò)深度、廣度覆蓋的有效手段,因其建設(shè)周期短,價(jià)格低廉,靈活性好,目前正被大量采用。直放站屬于同頻放大設(shè)備,從傳輸方式來分有無線直放站、光纖傳輸直放站和移頻傳輸直放站。其中無線直放站最容易產(chǎn)生干擾,需要重點(diǎn)關(guān)注。直放站干擾可以分為上行和下行干擾(1)施主烷基區(qū)域發(fā)積極開展在CDMA系統(tǒng)中,接入到基站接收機(jī)入口的噪聲功率應(yīng)小于-113dB。當(dāng)直放站的上行增益設(shè)置過大時(shí),上行背景噪聲被不合理地放大,經(jīng)有效路徑損耗后進(jìn)入基站,和施主扇區(qū)接收機(jī)的噪聲疊加就會(huì)提高基站噪聲電平,使接收機(jī)靈敏度降低,反向誤幀率上升,施主基站覆蓋范圍縮小,嚴(yán)重的會(huì)造成整個(gè)施主扇區(qū)無法工作。目前,電信使用的直放站上下行的噪聲系數(shù)一般都小于6dB。(2)下行干擾及屬性檢查當(dāng)施主天線和重發(fā)天線隔離度不足時(shí),經(jīng)重發(fā)天線發(fā)射的放大后的信號會(huì)經(jīng)其旁瓣或后瓣被施主天線的旁瓣或后瓣接收,從而形成一個(gè)反饋環(huán)路,造成直放站自激,產(chǎn)生下行干擾。一般施主天線和重發(fā)天線的隔離度要求達(dá)到90～95dB,不當(dāng)?shù)那跋蛟鲆嬖O(shè)置會(huì)產(chǎn)生接收信號很強(qiáng)但無法通話的情況。直放站自激時(shí),會(huì)造成覆蓋區(qū)通話音質(zhì)變差,起呼成功率下降,掉話率上升。嚴(yán)重時(shí)使施主基站和其周圍的基站發(fā)生癱瘓。當(dāng)隔離度大于直放站增益15dB時(shí),才能保證不產(chǎn)生自激。1.1.3相位劃分出現(xiàn)錯(cuò)誤CDMA系統(tǒng)前向信道中,不同基站扇區(qū)使用周期為215-1的M序列的不同相位來區(qū)分,定義相位偏置單位為64個(gè)碼片,即共有512個(gè)相位可用。每個(gè)扇區(qū)的相位稱為PNOFFSET(簡稱PN碼)。如果相鄰扇區(qū)被分配了相同或鄰近相位的PN碼,會(huì)造成移動(dòng)臺(tái)無法識別應(yīng)該為其提供服務(wù)的扇區(qū),造成移動(dòng)臺(tái)無法正常登陸、經(jīng)常脫網(wǎng)、起呼成功率低、掉話率升高的后果。此外,由于城區(qū)存在一些高站,易形成越區(qū)覆蓋,或者是幾個(gè)相鄰扇區(qū)天線位置(如方位角、俯仰角)、天饋連接或功率設(shè)置不合理,會(huì)造成某一地點(diǎn)PN碼雜亂,移動(dòng)臺(tái)無法識別一個(gè)穩(wěn)定的主導(dǎo)頻,從而產(chǎn)生信號不穩(wěn)定,呼叫接續(xù)時(shí)間偏長、掉話增加等問題。1.2外來干擾產(chǎn)生的影響當(dāng)CDMA網(wǎng)絡(luò)下行或者上行有較強(qiáng)的外來干擾時(shí),干擾會(huì)造成系統(tǒng)的基底噪聲抬高,使得基站或者手機(jī)不得不加大發(fā)射功率以對抗外來的干擾,這種情況會(huì)對網(wǎng)絡(luò)性能造成負(fù)面影響,使網(wǎng)絡(luò)性能質(zhì)量下降。強(qiáng)烈的外來干擾產(chǎn)生后,可以從普通手機(jī)用戶的實(shí)際感受和系統(tǒng)性能的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中得到直觀的反映。以下列出了一些常見的工作在CDMA頻段內(nèi)的主要的干擾源。1.2.1非法屏幕保護(hù)器沒有得到有關(guān)部門的認(rèn)可私自安裝屏蔽器,在CDMA頻段內(nèi)發(fā)射干擾功率并泄漏到外面影響CDMA用戶的正常使用。1.2.2經(jīng)過老化后，設(shè)備的頻繁性能泄漏一些使用時(shí)間長久的老式VCD、唱片機(jī)以及電視增頻器泄露出來的頻段剛好影響CDMA的上行鏈路。1.2.3天線性能比較CDMA上行鏈路頻段與廣播電視的U頻段很接近,在城鎮(zhèn)郊區(qū)和農(nóng)村廣泛使用帶有放大器的電視接收天線,高端性能一般比較差,很容易自激形成干擾。同時(shí)有的還采用劣質(zhì)的電視增頻器,泄露出來的頻率對系統(tǒng)也有很強(qiáng)的干擾。1.2.4站和地層的影響像時(shí)間比較長的分米波雷達(dá)使用的頻率與800MCDMA系統(tǒng)很近,若是大功率的,其帶外雜波也很強(qiáng),對周圍的基站也會(huì)有影響。另外,對于一些微波鏈路,從基帶信號上變頻至中頻,再調(diào)制到高頻時(shí),如果屏蔽的不理想,勢必會(huì)泄露出與CDMA基站GPS工作頻點(diǎn)(1.57542G)很近的干擾頻率,導(dǎo)致GPS無法正常工作,從而導(dǎo)致基站癱瘓。例如湖北某部隊(duì)雷達(dá)曾干擾湖北電信隨州、襄樊業(yè)務(wù)區(qū)CDMA網(wǎng)絡(luò)GPS,使GPS失鎖,導(dǎo)致大量基站癱瘓。1.2.5互聯(lián)互通時(shí)也注意以服務(wù)創(chuàng)新劣質(zhì)終端引起的干擾主要指質(zhì)量較差的手機(jī)、無線上網(wǎng)卡、無線商話等終端產(chǎn)品某個(gè)功能模塊發(fā)生故障時(shí)引起上行干擾,導(dǎo)致其他用戶不能正常通話。這類干擾終端往往僅在某個(gè)頻點(diǎn)使用,終端發(fā)射功率偏大,但由于用戶的流動(dòng)性和使用終端的時(shí)間隨意性,定位與排查難度非常大。二、干擾定位和檢測方法2.1干擾定位2.1.1動(dòng)態(tài)特征分析1)在每日話務(wù)指標(biāo)的分析中,關(guān)注局部區(qū)域扇區(qū)或全系統(tǒng)是否存在反向誤幀率(FER)、系統(tǒng)呼叫建立失敗率、系統(tǒng)掉話率、反向RSSI、手機(jī)的發(fā)射功率等指標(biāo)異常升高的情況。在排除硬件故障的情況下,可以初步認(rèn)為干擾的存在。2)對個(gè)別基站的軟切換統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、基站接收噪聲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等性能指標(biāo)進(jìn)行深度分析,一個(gè)扇區(qū)的軟切換話務(wù)突然減少表明該小區(qū)可能存在干擾。在朗訊系統(tǒng)中,可以通過分析RSSI(ReceiveSignalStrengthIndex)Avg和RSSIPeak兩項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)研究基站所受到干擾的程度。正常情況下,RSSIAvg和RSSIPeak的值都小于10。如果RSSIAvg小于10而RSSIPeak大于10,則可能是受到一個(gè)突發(fā)的脈沖干擾;如果RSSIAvg和RSSIPeak均大于10,則可能存在一個(gè)較強(qiáng)的穩(wěn)定的干擾。2.1.2起呼情況不同用戶投訴是發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題的重要手段。在干擾管理工作中,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注用戶的以下方面投訴:(1)起呼時(shí)間較正常起呼時(shí)間長;經(jīng)常出現(xiàn)起呼失敗,或根本無法起呼。(2)做被叫時(shí)經(jīng)常會(huì)提示聯(lián)系不上;短信無法正常發(fā)送、接收。(3)話音質(zhì)量差,有嚴(yán)重的斷續(xù)、雜音等現(xiàn)象,掉話現(xiàn)象嚴(yán)重(4)手機(jī)在起呼失敗后可能伴隨有脫網(wǎng)現(xiàn)象對于上述投訴,必須要了解清楚所反映現(xiàn)象發(fā)生的具體時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)律性,以便優(yōu)化人員有針對性地進(jìn)行現(xiàn)場測試。2.1.3干擾源位置的定位現(xiàn)場測試包括撥打測試(CQT)、路測(DT)和通過專用干擾分析儀表測試等手段。撥打測試是一種比較簡單的手段,通過測試手機(jī)的測試模式的使用,可以初步確定干擾現(xiàn)象的存在;通過路測,可以有效找出一些直放站設(shè)置不當(dāng)、鄰區(qū)設(shè)置不當(dāng)或過覆蓋產(chǎn)生的干擾,結(jié)合掃頻模塊的使用,可以初步確定干擾源的位置。目前常用的干擾測試儀表是泰克公司的YBT250干擾分析儀和羅德斯瓦茨頻譜分析儀,由于可以對接收點(diǎn)位置相當(dāng)寬范圍內(nèi)的頻譜進(jìn)行分析,因此在日常干擾分析中非常有用。同時(shí),朗訊基站設(shè)備也提供了專門用于測試用的J5口(每個(gè)扇區(qū)兩個(gè)),可以將頻譜分析儀與J5口相連(需斷開負(fù)載),檢查帶寬內(nèi)是否出現(xiàn)窄帶尖峰干擾信號或是否存在造成噪聲電平高于正常值的寬帶干擾信號。借助天線來定位干擾位置是非常普遍的測試方式,全向天線可以用于電磁干擾的測試,但不利于干擾源的定位,通常采用定向天線,可以在位置較高點(diǎn)進(jìn)行360度的詳細(xì)定點(diǎn)測試,然后再到鄰近的高點(diǎn)進(jìn)行測試來限制干擾源區(qū)域,驅(qū)車到扇區(qū)覆蓋區(qū)域進(jìn)行慢速移動(dòng)測試,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)干擾時(shí),下車再進(jìn)行定點(diǎn)測試,并與制高點(diǎn)測試情況進(jìn)行對比。由于YBT250測試儀器有頻率、強(qiáng)度、時(shí)間三維頻譜顯示方式,可以方便的查找與時(shí)間相關(guān)的頻譜信息,對于周期性和間歇性的干擾很有效。2.2干預(yù)檢測2.2.1處理板及直放站1)對于因單載頻負(fù)載過高,導(dǎo)致RF總噪聲的增加從而引起系統(tǒng)整體性能下降,只能通過合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)配置,擴(kuò)容信道板、增加頻點(diǎn)或在其周圍增加基站的方法解決。尤其是隨著CDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的廣泛開展,在一些話務(wù)密集區(qū),數(shù)據(jù)的流量也很大,因此在進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)還應(yīng)關(guān)注支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理板(如朗訊設(shè)備的CMU、CCU32板)的配置數(shù)是否合理。2)對于直放站引起的干擾,應(yīng)主要從收發(fā)天線隔離度、直放站增益設(shè)置兩方面著手處理。對于無線直放站,為達(dá)到隔離要求,可以從增大收發(fā)天線距離、采用高隔離度天線或角反射天線、盡可能利用建筑物阻擋或安裝隔離網(wǎng)等手段。對于城市中心,特殊情況下可采用移頻直放站。理論上,直放站增益設(shè)置比有效路徑損耗越小,直放站對基站的影響就越小,因此在信號滿足通話的情況下,應(yīng)盡量減低直放站的增益。在目前的無線設(shè)計(jì)中,在一個(gè)基站帶一個(gè)直放站的情況下,對基站的噪聲影響要求控制在1dB以內(nèi)。在室內(nèi)覆蓋大規(guī)模建設(shè)的今天,城區(qū)一個(gè)基站可能往往下掛了多個(gè)室內(nèi)直放站,如果直放站增益不做控制,勢必造成施主扇區(qū)噪聲的抬高,嚴(yán)重影響基站的覆蓋質(zhì)量。在日常的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中,必須合理規(guī)劃直放站的掛接方式及控制增益,對于一些大型樓宇,盡可能采用光纖接入。2.2.2清除干擾源的步驟外部干擾的排除一般要經(jīng)過網(wǎng)管指標(biāo)和投訴數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場測試確定干擾源、清除干擾源等三個(gè)步驟。外部干擾存在不確定性,加上干擾源往往在室內(nèi),這給排除工作帶來一定困難。對于那些人為產(chǎn)生的惡意的外部干擾,應(yīng)及時(shí)向當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)匯報(bào),遵照國家相關(guān)法律、法規(guī)進(jìn)行處理。三、典型干擾分析3.1底噪圖3通過OMP檢測到武漢二建招待所基站底噪很高(在-65dBm左右,而且底噪會(huì)突發(fā)到-30dBm左右),系統(tǒng)各個(gè)指標(biāo)很差,按照上述流程,最后定位到附近的明珠大廈直放站上行增益設(shè)置過高,降低其上行增益后,底噪恢復(fù)正常。圖1是干擾發(fā)生時(shí)波形:3.2ybt2005:頻繁卻導(dǎo)致干擾用戶投訴反映武漢江漢區(qū)法院辦公樓周圍不能撥打電話,手機(jī)頻繁掉網(wǎng),現(xiàn)場使用YBT250定位到干擾源為該辦公樓會(huì)議室屏蔽器泄漏引起干擾,經(jīng)協(xié)商,該法院關(guān)閉屏蔽器后恢復(fù)正常。圖2為在會(huì)議室掃描到的波形圖:3.3固定干擾源OMP查看到武漢江岸檢察基站底噪較高,用戶也投訴香港路附近難以撥打電話,易掉話?，F(xiàn)場利用YBT250干擾儀在基站附近進(jìn)行了地毯式干擾排查,逐步縮小范圍,最終定位干擾源為香港路遠(yuǎn)洋大廈某公司的無線商話,更換該劣質(zhì)無線商話后干擾消失。圖3為劣質(zhì)無線商話旁邊掃描到的波形圖:3.4ybt200干擾OMP查看到武漢軍供賓館基站底噪較高(達(dá)到-39dBm),現(xiàn)場利用YBT250干擾儀在附近排查,最終定位干擾源為工農(nóng)兵路旁邊一居民小區(qū)的有線電視放大器。協(xié)商廣播電視局更換設(shè)備后干擾消失。圖4為有線電視放大器下面掃描到的波形:3.5無線上網(wǎng)卡干擾