TDL遠(yuǎn)距離干擾定位方法及解決方案

1、遠(yuǎn)距離同頻干擾定位方法及解決方案1. 背景TDD無線通信系統(tǒng)中，在某種特定的氣候、地形、環(huán)境條件下，遠(yuǎn)端基站下行時(shí)隙傳輸距離超過TDD系統(tǒng)上下行保護(hù)時(shí)隙（GP）的保護(hù)距離，干擾到了本地基站上行時(shí)隙。這就是TDD系統(tǒng)特有的“遠(yuǎn)距離同頻干擾”。在大規(guī)模部署的網(wǎng)絡(luò)中，此類干擾較為普遍，且可能會(huì)對(duì)本地基站的上行用戶隨機(jī)接入時(shí)隙以及上行業(yè)務(wù)時(shí)隙造成干擾，從而影響用戶上行隨機(jī)接入、切換過程以及上行業(yè)務(wù)時(shí)隙。本文從遠(yuǎn)距離干擾的基本原理、成因、對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響以及現(xiàn)有TDD系統(tǒng)的解決方案分析入手，給出了TD-LTE系統(tǒng)此類干擾的特性、影響以及不同干擾程度下的解決方案建議，并提出了對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的特殊要求，為TD-LT

2、E網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署后，避免和消除遠(yuǎn)距離同頻干擾的影響提供了理論支持。關(guān)鍵詞：TD-LTE、基站間干擾2. 前言對(duì)于時(shí)分雙工模式（TDD）系統(tǒng)，要求基站保持嚴(yán)格的時(shí)間同步。不同基站之間的時(shí)間同步包括幀頭同步和上下行轉(zhuǎn)換同步。傳統(tǒng)的同頻干擾可以通過優(yōu)化頻點(diǎn)配置、干擾白噪化、功率控制、干擾協(xié)調(diào)、波束賦型等方式來對(duì)抗。同時(shí)，由于TDD系統(tǒng)的上行和下行傳輸共享同樣的頻率，TDD系統(tǒng)中除存在傳統(tǒng)的小區(qū)間的干擾外，還存在遠(yuǎn)端基站的下行信號(hào)干擾目標(biāo)小區(qū)上行信號(hào)的情形。TDD系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離同頻干擾發(fā)生在相距很遠(yuǎn)的基站間。隨著傳播距離的增加，遠(yuǎn)端發(fā)射源的信號(hào)經(jīng)過傳播延遲到達(dá)近端同頻的目標(biāo)基站后，可能會(huì)進(jìn)入目標(biāo)基站的其

3、他傳輸時(shí)隙，從而影響近端目標(biāo)系統(tǒng)的正常工作，如圖1所示。由于基站的發(fā)射功率遠(yuǎn)大于終端的發(fā)射功率，因此遠(yuǎn)距離同頻干擾主要表現(xiàn)為遠(yuǎn)端小區(qū)下行信號(hào)干擾近端目標(biāo)基站的上行接收。圖 1 TDD系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾示意圖3. 成因分析產(chǎn)生遠(yuǎn)距離同頻干擾，必然是發(fā)生了超過保護(hù)間隔以上的超遠(yuǎn)距離傳輸。商用的TDD系統(tǒng)，如TD-LTE和TD-SCDMA均已證實(shí)遠(yuǎn)距離同頻干擾的存在性。遠(yuǎn)距離同頻干擾的發(fā)生與信號(hào)傳輸環(huán)境和基站高度等有關(guān)。其中特殊子幀中的GP決定了DL不會(huì)干擾UL的最小距離。根據(jù)表1特殊子幀GP長度可以算出保護(hù)距離距離從21.4km到214.3km不等。當(dāng)基站間無線傳播環(huán)境很好且配置的特殊子幀的GP很

4、小時(shí)，很有可能造成TDD超遠(yuǎn)干擾。Special subframe configurationDwPTSGPUpPTS保護(hù)距離（km）03101214.3194185.72103164.33112142.94121121.45392192.9693264.37102242.98111221.4表1 子幀配比和上下行保護(hù)距離3.1 主要因素在“低空大氣波導(dǎo)”效應(yīng)下，電磁波好像在波導(dǎo)中傳播一樣，傳播損耗很?。ń朴谧杂煽臻g傳播），可以繞過地平面，實(shí)現(xiàn)超視距傳輸。當(dāng)遠(yuǎn)處基站達(dá)到一定的基站高度級(jí)別時(shí)，在存在“低空大氣波導(dǎo)”現(xiàn)象的情況下，遠(yuǎn)處基站的大功率下行信號(hào)可以產(chǎn)生遠(yuǎn)距離傳輸?shù)竭_(dá)近處基站。由于遠(yuǎn)距離

5、傳輸時(shí)間超過TDD系統(tǒng)的上下行保護(hù)間隔，遠(yuǎn)處基站的下行信號(hào)在近處基站的接收時(shí)隙被近處基站收到，從而干擾了近處基站的上行接收，產(chǎn)生TDD系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離同頻干擾。大氣波導(dǎo)是一種特殊天氣下形成的大氣對(duì)電磁波折射效應(yīng)，各地分布不同：南海地區(qū)春秋冬季出現(xiàn)較多；東部沿海夏秋季出現(xiàn)較多；西北地區(qū)春秋冬季出現(xiàn)較多。我國東南部波導(dǎo)出現(xiàn)傍晚多于早上，西北地區(qū)則是早上多于晚上。關(guān)于大氣波動(dòng)效應(yīng)的解釋、出現(xiàn)的場(chǎng)景需要蔡博進(jìn)行補(bǔ)充3.2 輔助因素基站的發(fā)射天線與接收天線高度要求高于周圍的建筑物，否則信號(hào)很容易被建筑物阻擋。當(dāng)天線高度足夠高時(shí)，遠(yuǎn)端基站下行信號(hào)在“抵抗大氣波導(dǎo)”效應(yīng)下可能會(huì)發(fā)生超遠(yuǎn)傳輸，干擾近端的上行信號(hào)。

6、由于基站發(fā)射功率高，終端發(fā)射功率低，因此只有基站發(fā)射的下行信號(hào)，才有可能經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后，干擾近端上行。由于終端發(fā)射功率較低，經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后，不會(huì)對(duì)近端基站上行信號(hào)產(chǎn)生干擾。經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后，遠(yuǎn)處基站發(fā)射功率對(duì)近端基站的下行干擾也可以忽略。4. 干擾出現(xiàn)的特點(diǎn)1、 遠(yuǎn)端同頻干擾會(huì)表現(xiàn)出阻塞干擾的特點(diǎn)。從干擾監(jiān)控可以發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端干擾出現(xiàn)時(shí)阻塞干擾小區(qū)數(shù)會(huì)明顯增多，且干擾強(qiáng)度大、影響范圍廣（相比GPS跑偏基站間干擾）圖（1）宿遷2月14日阻塞小區(qū)數(shù)趨勢(shì)圖2、 從干擾出現(xiàn)的時(shí)段來看，一般出現(xiàn)干擾的時(shí)段主要集中在晚上和早上，白天12點(diǎn)以后比較少，且出現(xiàn)的時(shí)間不固定，今天有明天可能就沒有。（GPS跑偏基站

7、間干擾為某片區(qū)域24小時(shí)都有干擾）以德州2月22日的遠(yuǎn)端同頻干擾來看，干擾主要集中在00:00-9:00時(shí)段，9點(diǎn)以后，干擾小區(qū)數(shù)恢復(fù)到正常20左右。圖（2）德州2月22日阻塞小區(qū)數(shù)趨勢(shì)圖3、 特殊子幀1、6的干擾大于常規(guī)子幀2、7。圖（3）宿遷2月14日常規(guī)時(shí)隙和特殊時(shí)隙干擾小區(qū)對(duì)比圖4、 干擾波形上來看20M帶寬有15M干擾強(qiáng)度比較大。（從目前德州和宿遷來看具有這樣共性特征，是否為遠(yuǎn)端干擾的特性還需要更多樣本數(shù)據(jù)的支撐）5. TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾定位方法及解決方案5.1.定位遠(yuǎn)距離同頻干擾源的方法下面具體介紹定位TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾源的兩個(gè)步驟。n 確定TD-LTE系統(tǒng)

8、中近處基站是否受到遠(yuǎn)距離同頻干擾當(dāng)TD-LTE基站無線幀中特殊時(shí)隙UpPTS的非PRACH部分和上行時(shí)隙未分配給終端部分的功率高于底噪時(shí)，可知該基站上行受到其他小區(qū)信號(hào)的干擾?；究梢愿鶕?jù)以下方法進(jìn)行判斷該小區(qū)基站上行所受干擾是否為遠(yuǎn)距離同頻干擾。方法一：基于受擾基站受擾RB分析根據(jù)傳統(tǒng)同頻干擾和遠(yuǎn)距離同頻干擾特性的區(qū)別，可知若受擾基站（PUSCH受干擾）上行若是受到相鄰小區(qū)的同頻干擾，則由于上行資源分配最小以RB為單位，受擾小區(qū)上行受擾RB必然受到鄰小區(qū)施擾RB資源上所有子載波和OFDM符號(hào)的干擾；而若為遠(yuǎn)距離同頻干擾，則由于遠(yuǎn)距離信號(hào)的傳播到達(dá)本地受擾基站的時(shí)域位置和距離有關(guān)，因此上行受擾

9、RB的時(shí)域OFDM符號(hào)未必會(huì)全部受到干擾，隨著干擾距離的增加，表現(xiàn)為時(shí)域上自左向右的OFDM符號(hào)依次受到干擾，且干擾強(qiáng)度有由左至右減弱的趨勢(shì)。通過對(duì)受擾RB中的受擾符號(hào)進(jìn)行具體的分析，若受擾RB為自左向右的OFDM符號(hào)依次受到干擾，則可以初步判斷受擾小區(qū)受到了遠(yuǎn)距離同頻干擾。（由于P/S-SCH信道只在一個(gè)符號(hào)上發(fā)送，故若是干擾源基站的P/S-SCH信道產(chǎn)生的此類干擾，不會(huì)表現(xiàn)為多個(gè)OFDM符號(hào)均被干擾，不適用方法一，需要采用方法三確定）方法二：基于鄰基站PRACH和上行調(diào)度信息的交互通過X2接口（X2接口需要有擴(kuò)展的可能），受擾小區(qū)可以與鄰小區(qū)交互各自基站的PRACH和上行調(diào)度信息。若受擾小

10、區(qū)通過X2接口的信息交互得知鄰小區(qū)基站沒有在其受擾時(shí)隙分配該頻段的資源，則表明鄰基站并未對(duì)受擾小區(qū)的受擾時(shí)隙產(chǎn)生干擾，則可以初步判斷其所受的干擾為遠(yuǎn)距離同頻干擾。由于基站動(dòng)態(tài)調(diào)度變化太快，本方法的真正生效可能存在較多的約束與限制條件，需要在實(shí)際算法的應(yīng)用時(shí)考慮可操作性。方法三：基于受擾基站中心頻率受擾情況的分析若遠(yuǎn)距離同頻干擾距離足夠遠(yuǎn)，造成了遠(yuǎn)處基站P-SCH（主同步信號(hào)）、S-SSH（輔同步信號(hào)），甚至PBCH（物理廣播信道）信號(hào)對(duì)近處基站上行的干擾，根據(jù)這些信道信號(hào)的特點(diǎn)，可知近處受擾基站中心1.08MHz帶寬的頻率區(qū)域?qū)?huì)受到較恒定的干擾。同時(shí)，若受擾基站PRACH的頻域本身占據(jù)中心1

11、.08MHz，有可能是終端一直在發(fā)送preamble碼，因此本方法需要同時(shí)判斷中心1.08MHz的干擾狀況和為PRACH分配的頻域位置。在受擾基站PRACH不占據(jù)中心1.08MHz時(shí)，對(duì)受擾基站的信號(hào)進(jìn)行分析，若受擾基站中心1.08MHz帶寬頻率區(qū)域受到恒定干擾，可以初步判斷受擾基站受到了超遠(yuǎn)距離同頻干擾。以德州為列，如下圖3、4被干擾站中心頻點(diǎn)有6個(gè)PRB（6*0.18=1.08MHz帶寬）的頻率區(qū)域存在明顯干擾抬升。 圖（4）中心頻點(diǎn)為18900的阻塞干擾小區(qū)子幀1、6每PRB上干擾小區(qū)數(shù)分布圖圖（5）中心頻點(diǎn)為18950的阻塞干擾小區(qū)子幀1、6每PRB上干擾小區(qū)數(shù)分布圖由于根據(jù)方法（三）

12、排查時(shí)比較方便，建議現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)先根據(jù)方法三進(jìn)行排查，詳細(xì)排查步驟如下：步驟一：篩選出全網(wǎng)所有阻塞干擾小區(qū)。步驟二：由于出現(xiàn)遠(yuǎn)端同頻干擾時(shí)干擾強(qiáng)度一般都大于-100dBm,分別按不同的中心頻點(diǎn)統(tǒng)計(jì)畫出每PRB干擾強(qiáng)度大于-100的干擾小區(qū)數(shù)分布圖。其中橫坐標(biāo)為PRB標(biāo)識(shí)，縱坐標(biāo)為每PRB干擾大于-100dBm的小區(qū)數(shù)。步驟三：將畫出的分布圖與圖4、5進(jìn)行對(duì)比，如果出現(xiàn)中心頻點(diǎn)有1.08MHz帶寬的頻率區(qū)域存在恒定干擾比較高的現(xiàn)象，基本上可以定位存在遠(yuǎn)端同頻干擾或者GPS 跑偏導(dǎo)致的基站間干擾。步驟四：對(duì)比干擾出現(xiàn)時(shí)間上、區(qū)域上的特點(diǎn)，如果符合只有部分時(shí)間段干擾比較大、受干擾的區(qū)域比較廣的特點(diǎn)，基本上

13、就可以定位為存在遠(yuǎn)距離同頻干擾。目前專業(yè)服務(wù)部韓東海正在對(duì)干擾排查工具的功能進(jìn)行完善，后續(xù)支持對(duì)遠(yuǎn)端干擾的定位。n 定位TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾源確認(rèn)受擾基站受到的是遠(yuǎn)距離同頻干擾后：根據(jù)受到干擾的最后一個(gè)OFDM符號(hào)，可以基本得到遠(yuǎn)處干擾基站的干擾信號(hào)傳輸至受擾基站所需的傳輸時(shí)延（由于遠(yuǎn)距離同頻干擾多發(fā)生在干擾源基站GP配置為2個(gè)OFDM符號(hào)的情況，因此假設(shè)干擾到受擾基站UpPTS后第一個(gè)下行時(shí)隙第N個(gè)OFDM符號(hào)，那么再加上GP的長度和UpPTS的長度，傳輸時(shí)延為N+2+2個(gè)OFDM符號(hào)的時(shí)域長度），通過下式可計(jì)算出干擾源到受擾基站間的大致距離：受擾基站距離（m） = 傳輸時(shí)延（s）

14、 × （3×108）（m/s）。受擾基站通過對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)算法，在干擾源不是很復(fù)雜的情況下，可以判斷施擾基站下行信號(hào)所用PCI。根據(jù)上式計(jì)算出的干擾源大致距離以及施擾基站PCI信息，可以選定一些可能的干擾源基站（基站保存一份網(wǎng)內(nèi)其他基站信息的列表，包括其經(jīng)緯度、小區(qū)ID及擾碼等信息）。受擾基站通過擴(kuò)展的X2接口，獲取可能的干擾源基站的工作頻點(diǎn)、天線高度、下傾角、方位角等信息（這些信息如果受擾基站已知，則不需要進(jìn)一步的交互來獲取）。在干擾基站（扇區(qū)）頻點(diǎn)和受擾基站（扇區(qū)）頻點(diǎn)相同的前提下，由于是遠(yuǎn)距離同頻干擾，通過判斷施擾基站的天線高度是否超高（超過普通城區(qū)樓宇平均高

15、度則為超高，一般為30米）、下傾角是否較?。ㄏ聝A角5度）、方位角是否是受擾基站的方向（否則遠(yuǎn)處基站信號(hào)傳輸方向不符合要求，或者在傳輸過程中會(huì)受到建筑物阻擋而無法到達(dá)近處基站造成干擾），來確定具體的施擾基站。如上所述，通過大致范圍的確定和X2接口的信息交互（這些信息如果受擾基站已知，則不需要進(jìn)一步的交互來獲?。軘_基站可以定位出遠(yuǎn)處干擾源基站或備選的數(shù)個(gè)基站，從而便于采取措施，消除干擾。5.2 遠(yuǎn)距離同頻干擾的消除方法TD-LTE的幀結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得系統(tǒng)可以通過有效的判斷和基站間信息交互的方式，利用TD-LTE系統(tǒng)的協(xié)議特點(diǎn)使相關(guān)小區(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置，以消除遠(yuǎn)距離同頻干擾或減輕遠(yuǎn)距離同頻干擾帶來的影

16、響。根據(jù)配置方式的不同，下面分別介紹具體的技術(shù)方案。（一）PRACH自適應(yīng)當(dāng)確定了受擾基站是受到遠(yuǎn)距離同頻干擾后，受擾基站PRACH自動(dòng)改為非Format 4格式，避免隨機(jī)接入受擾，使得上行性能損失較小。在遠(yuǎn)距離同頻干擾多發(fā)地區(qū)，也可以固定在非UpPTS時(shí)隙傳輸上行PRACH信號(hào)（非Format 4格式），將可能受擾基站的PRACH移到不會(huì)受到干擾的其他上行時(shí)隙（例如第2個(gè)上行時(shí)隙），以避免遠(yuǎn)距離同頻干擾的發(fā)生。（二）時(shí)隙自動(dòng)配置在確定存在遠(yuǎn)距離同頻干擾時(shí)，可以分別實(shí)現(xiàn)如下的施擾基站和受擾基站自動(dòng)配置。施擾基站：定位出施擾基站后，對(duì)施擾基站系統(tǒng)幀的下行時(shí)隙部分進(jìn)行處理。施擾基站的特殊時(shí)隙配比如

17、果是DwPTS:GP:UpPTS=10:2:2或其他GP較短的配置，那么可以改成3:9:2或其他GP較大的配置?；虿桓奶厥鈺r(shí)隙配比，根據(jù)干擾情況將其特殊時(shí)隙DwPTS后面的數(shù)據(jù)部分，自右向左閉鎖某些OFDM符號(hào)（不分配給用戶，不發(fā)送RS），從而消除遠(yuǎn)距離同頻干擾，通過閉鎖施擾基站DwPTS時(shí)隙部分OFDM符號(hào)可以精細(xì)地調(diào)整避免遠(yuǎn)距離同頻干擾的能力。受擾基站：在遠(yuǎn)距離干擾易發(fā)生地區(qū)，如果網(wǎng)絡(luò)需要上下行時(shí)隙配比配置成DL:UL=3:1，那么特殊時(shí)隙自動(dòng)調(diào)成3:9:2或其他GP較大的配置，以消除同頻干擾的影響。因?yàn)楫?dāng)上下行時(shí)隙配比UL:DL=3:1時(shí)，由于上行時(shí)隙少，一旦上行被干擾，上行受限會(huì)很嚴(yán)

18、重，因此采用較大GP，以保證上行時(shí)隙的性能。（三）下傾角自動(dòng)調(diào)整采用較大下傾角（5度以上），施擾基站的信號(hào)無法有效向遠(yuǎn)距離空間傳播，受擾基站無法有效接收到遠(yuǎn)距離信號(hào)，可以消除干擾。TD-LTE系統(tǒng)由受擾基站定位出施擾基站后，如果通過X2接口信息交互確認(rèn)為施擾基站下傾角設(shè)置的問題，可通過X2接口通知施擾基站自動(dòng)調(diào)整下傾角，加大施擾基站的下傾角角度。同時(shí)，受擾基站的下傾角，如果設(shè)置過小，可以自適應(yīng)的調(diào)整使其角度變大，以消除遠(yuǎn)距離同頻干擾。下傾角自動(dòng)調(diào)整以消除遠(yuǎn)距離同頻干擾的方法，不僅適用于TD-LTE系統(tǒng)，同樣適用于其他TDD系統(tǒng)。以上方案，根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)的可用資源和TD-LTE的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出，TD-LTE遠(yuǎn)距離同頻干擾消除的自適應(yīng)配置方法具體方案，具有易實(shí)現(xiàn)性，且不更改已有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。6總結(jié)本文從理論上分析和研究了TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾問題，包括TDD系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾原理成因分析和TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾對(duì)