GSM无线网络干扰成因、测试及解决方案

GSM无线网络干扰成因、测试及解决方案CauseofFormation，TestandSolutionofInterferenceinGSMRadioNetwork王明元朱长国［摘要］本文详细分析了GSM无线网络干扰产生的多种原因及影响，给出了干扰的检查测试方法，根据工作实践情况提出了解决无线干扰的方法与经验。［关键词］干扰；测试；解决方案在网络规模不断扩大的情况下，由于频率资源的限制，频率复用度必然增加；由于规划或地理位置的原因，在多小区的情况下多会产生同频、邻频干扰，使通信质量下降，网络服务性能变差。干扰是影响通话质量及掉话率、接通率等网络系统指标的重要因素。由于无线电波传播的特性，决定其在通信过程中必然受到外界多种因素的影响。但是由于网络内部原因，它还在一定程度上受到网络内部其它因素的影响，如同频干扰、邻道干扰，以及其它因网络某些参数设定不当而造成的干扰。这些干扰的存在给我们网络的正常运行带来了一定的不良影响。作为网络优化问题的核心问题，解决无线干扰问题显得越来越重要。本文拟对产生无线干扰的原因进行分析，介绍干扰日常测试方法，并介绍干扰的解决方法与经验。1干扰产生的原因分析网络干扰的原因主要可以分为两大类：外界频率干扰和设备交调干扰。外界频率干扰又可以分为同频干扰和邻频干扰。同频干扰是指由其他信号源发来信号与有用信号的频率相同，并以同样的方式进入中频通带的干扰。邻频干扰是指K＋1、K－1频道，对工作在K频道的基站引起的邻频干扰。邻频干扰的大小取决于接收机中频滤波器的筛选能力以及发信机在相邻频道通带内的边带噪声。外界频率干扰主要由于小区规划不合理，而引起的同频与邻频干扰；交调干扰主要表现为设备本身通信指标下降或故障而引起的干扰。通过对网络运行情况及各种测试结果的分析，产生干扰的原因主要有以下一些因素：1.1外界频率干扰外界频率干扰的主要表现为小区规划不合理、天线参数选择以及小区参数调整不当等原因造成，致使用户在同一地点而收到相同或相连的频点且载干比小于9dB，在通信过程中产生严重的背景噪音甚至掉话。在实际网络运行中频率干扰是干扰产生的最主要原因且在高密度网络中大量存在。(1)频率规划或频点设定不正确，造成同频、邻频现象在短距离范围内存在，从而造成干扰。这种现象主要出现在地区边界和省际边界的地方，在网络扩容工程结束初期该现象也出现。(2)频率复用不当或频率复用的两小区之间的距离不够，造成同频干扰。(3)MS－TXPRW－MAX－CCH、BS－TXPWR－CCH、BS－TXPWR－MAX、BS－TXPWR－MIN等小区功率参数设置不合理。如MS－TXPWR－MAX－CCH参数设置过高，则在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻信道干扰，影响小区中其它移动台的接通和通话质量；过小则在小区边缘的手机将很难占上信道，且受外界干扰更大。BS－TXPWR－MAX－CCH参数设置过大则会与相邻小区产生覆盖交叠，造成信道干扰，手机占用信道困难，通话质量差，过小又会产生盲区。(4)同心圆内小区参数设置不当，而使得内小区的频点覆盖过大，而与邻小区产生的同频或邻频干扰。(5)基站天线高度及俯仰角设计不合理，导致覆盖范围的不合理，使小区的覆盖范围超出设计覆盖范围，从而与邻小区产生同频干扰、邻信道干扰。1.2交调干扰交调干扰主要由于设备本身的非线行原因以及设备故障所引起的在通信过程中所产生的干扰。设备在长期运行过程中由于缺少定期的指标测试与调整，致使交调干扰在一定范围存在。(1)发射部分杂散辐射及接收部分杂散响应较大，从而造成对本信道和其它信道的干扰，严重的将不能正常通话。(2)STSE板子内13MHz时钟频偏较大，超过了0.65Hz，造成实际输出信道频率与定义频率不相符，手机无法占上信道，即使占上信道通话质量也极差。(3)FUMO板中某个时隙损坏而导致在通信过程中产生严重的背景噪音。(4)天馈线系统驻波比过大，而通信质量下降。(5)RXGD、FEG8接收部分的设备损坏，致使通信质量下降。2干扰测试在维护与优化工作中衡量干扰程度的大小主要是通过小区上下行质量Quality的大小即误码率的大小来测评得，通过对质量的研究分析，查找网络中存在的问题确定基站的频率规划、收发信设备是否有问题并进行调整与处理。下面对干扰的测试方法作一介绍。(1)OMCR参灵敏设置及话务统计干扰的大小在OMCR中以INTERFBAND的值来确定，INTERFBAND的值是指在通信点非使用信号的大小。在OMCR中累计定义了5个级别的干扰等级(INTERFBAND)INTFBD1～INTFBD5的取值范围为－110～－47dBmINTFBD0=－110dBm，INTFBD1=－100dBm，INTFBD2=－95dBm，INTFBD3=－90dBm，INTFBD4=－85dBm，INTFBD5=－47dBm。当测得的干扰电平处于为－110dBm与INTFBD1之间时，则干扰级别为0；当测得的干扰电平处于INTFBD1～INTFBDB2之间时，则干扰级别为1；依此类推。依据5个干扰等级，在OMCR中定义了5个相应的计数器C320A～C320E以统计小区在规定的统计时间内，小区的频点受干扰情况。并据此采取相应解决方法。(2)手机现场拨打测试该方法主要用于用户反应强烈的热点地区，解决背景噪音问题，查找坏的频点时隙。手机可以采用西门子S4、S6手机，也可以采用CD928＋手机，但最好能够使用萨基姆手机，以便更好的锁定频点进行测试。(3)亚伦无线场强测试仪在干扰严重的地区，可以直接使用亚伦无线场强测试仪进行测试直接观察某一地点的场强的大小和各侯选小区频点与场强的大小以确定是否存在干扰以及干扰的来源。(4)HP频率计数器测试小区的STSE时钟板上时钟是否超过指标范围，以确定小区的频点是否漂移。(5)K1103信令分析仪在基站与BSC之间的ABIS接口跟踪的结果分析中，干扰体现在上下行质量的大小上，质量的大小是通过误码率的高低来衡量的，定义情况如下：QUALITY(质量)ERRORBIT(误码率0＜0.2%1＜0.4%2＜0.8%3＜1.6%4＜3.2%5＜6.4%6＜12.8%7＜256%依据K1103在ABIS口上的跟踪结果，借助DAFNE软件对小区的测量质量进行统计，并取平均值确定小区各个频点的质量的大小。在实际工作中一般认为在一个BTS中如果仅是少部分频点的QUALITY的值在1左右是频率干扰引起的，如果是大部分频点的值均在1左右，在检查无频率干扰的情况下，一般认为是COMBINER或天线系统的原因。QUALITY值在3以上就认为是收发信部分的硬件有问题，需要更换硬件设备。利用K1103还可以依据测量到的TA值的大小确定小区覆盖范围，检查小的区的覆盖的基本依据是TA(TIMEADVANCE)时间提前量值分布情况。为了弥补手机上下行信号发射的时间差，保证同步，基站均会根据手机距离基站的远近，来确定信号发射提前的时间，TA计算的依据是：基站发出信号到人手机接收到的响应的延时T，然后将该值除以2，再乘以光速300000000米／秒，及得到基站与手机的相对直线距离。TA原指的是时间值，但实际上是用距离来代替了时间，即用不同距离的代表值表示TA的大小，具体表示如下：TA值距离值0550米11100米21650米...(用550米表示一个级别某点TA的采样次数，基本反映了该点的话务数量的大小，同时结合该点的RXLEV－DL、RXLEV－UL值的大小，综合确定小区的覆盖的范围是否合理，并据此进行进一步的调整，不断优化小区的覆盖，提高网络服务质量。不同的测试方法适合于不同的问题，在工作中要依据实际情况进行选择，综合使用排查问题。3减小干扰的方法分析借助亚伦无线场强测试仪、HP频率计数器、K1103等工具，以及OMC－R的参数调整窗口，CQT呼叫质量拨打测试结果，对产生干扰的原因具体分析，可以根据实际情况采取不同的措施减小干扰，提高通信质量，改善网络的运行环境。(1)利用亚伦无线场强测试仪表，对干扰严重的小区进行实地测试，查出干扰源及受干扰的程度。在小区参数调整效果不明显的情况可以，可以通过A955无线规划软件，确定是否需要更改小区的频点，以及更改后的频点。并在OMCR上进行具体实施。(2)通过K1103测量出的TA值的大小确定小区的覆盖范围，及相邻其它小区的实际覆盖范围，判断是否因覆盖不合理而造成的干扰。对于天线较高的小区可以适当调整BTS发射功率参数：BS－TXPWR－MAX、BS－TXPWR－MIN、BS－TXPWR－MAX－CCH以降低基站发射功率，改变基站覆盖范围，减小对相邻基站的干扰。在保证小区边缘处移动台有一定的接入成功率的前提下，尽可能减小移动台的接入电平(MS－TXPWR－MAX、MS－TXPWR－MIN)，以减小对相邻小区的干扰。可以通过多次CQT测试，根据测试结果修正设计值，最终得出小区设置最佳参数。(3)调整天线的高度与天线的俯仰角来改变小区的覆盖范围已减少频率干扰。尽量减少覆盖交叠和覆盖盲区的现象，改善通信环境，减小干扰。(4)在通话过程中，可以选择语音间歇间系统不传送信号的非连续传送(DTX)方式，降低对无线信道的干扰，使网络的平均通话质量得以改善。而且可以减小手机的功率损耗，增加电池使用时间。(5)利用HP频率计数器，调整BTS的13MHz时钟，使其频偏越小越好，减小所使用信道受其它信道的干扰，提高通信质量及系统指标。(7)检查BTS中COMBINER、TXGM、RXGD等收发信系统减少杂散发射与响应，提高收发信系统的性能，减小干扰。(8)检查频率复回情况。对于有频率复用的基站尽量增大两者之间的距离；同时注意两小区的“U－TIME－ADVANCE”参数设定值，避免出现同频干扰现象。(9)启用新技术在维护工作中发现，功率控制、调频等新技术的运用，对于减小干扰，提高通信质量以及改善网络指标均能够起十分积极的作用，如在淮阴G2BSC1中在慢调频开通前后掉话降低了1个百分点，接通率提高了0.6个百分点，效果十分明显。下面分别对功率控制、调频及同心圆技术做简单介绍。①功率控制功率控制技术是指在保证和移动台之间具良好的接收质量的条件下，降低发射功率，从而达到降低干扰的目的。功率控制的过程包括功率门限比较和功率控制命令。前者用来监测基站或移动台是否需要进行功率控制，后者用来发送相应的功率控制指令。而功率控制算法则根据MS和BTS送出的测量报告BTS来决定。功率控制技术可应用于通话模式下的上行和下行链路，用来减小上下行链路的干扰。功率控制在实际应用中，可以降低干扰，从而提高全网的服务质量，开启基站下行链路功率控制，并将相关参数设定为合适的值以后，全网的掉话率可以下降0.1%～0.2%。但功率控制的应用会使切换的过程延迟。②跳频技术跳频是GSM系统空中接口的一项重要性能。在网络中应用跳频技术，移动台就在每一个脉冲之后改变其所有的频率，在一组频率之间进行切换。频率改变速率低于调制速率的跳频称为慢跳频，而频率改变速率高于或等于调制速率的称为快跳频。跳频的速率是由使用要求所决定的，一般地说，跳频速率越高，跳频系统的抗干扰性就越好，但相应的设备复杂性和成本也越高。目前，在GSM系统中使用慢跳频，其速率为217次／秒。根据跳频序列的不同，慢跳频可分为循环跳频和随机跳频两种。循环跳频模式就是周期地采用跳频序列进行跳频，此外所有的BTS都采用相同的跳频序列号，即HSN=0。随机跳频模式就是周期地采用伪随机序列进行跳频，共有63组伪随机序列可供选择。一般情况下，小区将选择不同的跳频序列号来确保跳频的非相关性。由于跳频具有“干扰分集”和“频率分集”的特点，它的应用，对于由多径衰落和干扰引起的掉话有很大的改善作用。这种改善在话务量较大，干扰问题比较严重的城市中更为显著。③同心圆小区参见图1，同心圆小区就是在同一个小区内部的无线频率资源采用两种不同的的发射功率，分别设置内小区和外小区，内小区的发射功率小于外小区，内小区的覆盖小于外小区，产生大小不同的覆盖区域，且外小区在内小区与其它小区之间起到一定的