第三代移動(dòng)通信WCDMA系統(tǒng)的上行干擾淺析研究 通信工程專業(yè)

第三代移動(dòng)通信WCDMA系統(tǒng)的上行干擾淺析摘要：本文主要對(duì)第三代移動(dòng)通信WCDMA系統(tǒng)的上行干擾進(jìn)行了討論，結(jié)合華為公司在WCDMA商用網(wǎng)絡(luò)干擾定位的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上行干擾的種類、定位流程進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)商用網(wǎng)絡(luò)中由2G系統(tǒng)、直放站和手機(jī)干擾器引起的干擾案例進(jìn)行了闡述。1.概述WCDMA系統(tǒng)是一個(gè)寬帶直擴(kuò)碼分多址系統(tǒng)，WCDMA系統(tǒng)支持兩種基本的運(yùn)行模式：頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD），在FDD模式下，上行鏈路和下行鏈路分別使用兩個(gè)獨(dú)立的5MHz載波，在TDD模式下只使用一個(gè)5MHz載波，這個(gè)載波在上下行鏈路之間分時(shí)共享，本文討論FDD模式下WCDMA系統(tǒng)的上行干擾問題。WCDMA系統(tǒng)屬于干擾受限系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量、容量和覆蓋都與背景噪聲相關(guān)，WCDMA系統(tǒng)遭受的干擾可以分為兩部分，一部分是系統(tǒng)自身的干擾，鄰近小區(qū)都會(huì)對(duì)本小區(qū)產(chǎn)生上下行的干擾，這種干擾不可避免，但也需要盡量減少這種干擾；第二部分是異常干擾，異常干擾包括上行異常干擾和下行異常干擾，本文主要討論WCDMA系統(tǒng)的上行異常干擾問題。對(duì)于WCDMA系統(tǒng)，無論上行干擾是內(nèi)部產(chǎn)生的干擾還是外部產(chǎn)生的干擾，如果干擾強(qiáng)度很大，持續(xù)時(shí)間很長，會(huì)影響基站的噪聲水平，而WCDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，因此上行干擾可能造成WCDMA基站上行覆蓋的收縮，在上行干擾嚴(yán)重的情況下，手機(jī)有用信號(hào)會(huì)被噪聲淹沒而無法解調(diào)，這樣用戶感受可能是接入不了或掉話等現(xiàn)象，同時(shí)由于WCDMA系統(tǒng)的上行干擾影響了整個(gè)基站的用戶，相對(duì)于某個(gè)或某幾個(gè)用戶的下行干擾來說，危害程度要嚴(yán)重，這也是為何我們?nèi)绱岁P(guān)注WCDMA系統(tǒng)上行干擾的原因。2.WCDMA系統(tǒng)上行干擾分析2.1WCDMA系統(tǒng)上行干擾的判斷根據(jù)3GPP協(xié)議的規(guī)定，NodeB都有檢測RTWP（ReceivedTotalWidebandPower）功能，NodeB的RTWP測量功能是我們發(fā)現(xiàn)WCDMA上行干擾一個(gè)重要手段。要討論WCDMA系統(tǒng)的上行干擾，首先需要清楚RTWP的概念，下面對(duì)RTWP在空載和有負(fù)載情況下進(jìn)行分析。在空載情況下，由于熱噪聲的頻譜密度為：-174dBm/Hz，在WCDMA的3.84MHz帶寬內(nèi)底噪約為-108dBm/3.84MHz；所以在空載下如果WCDMA系統(tǒng)上行沒有受到干擾，假設(shè)基站的噪聲系數(shù)為2.5dB，則RTWP正常值為-105.5dBm/3.84MHz。在上行有負(fù)載情況下，假設(shè)上行InterferenceMargin為3dB（在上行為50%負(fù)載情況下），如果WCDMA系統(tǒng)上行沒有受到干擾，假設(shè)基站的噪聲系數(shù)為2.5dB，則RTWP正常值為-102.5dBm/3.84MHz。華為公司相關(guān)后臺(tái)軟件能夠?qū)崟r(shí)跟蹤并以圖形的形式顯示RTWP數(shù)據(jù)，也可以把跟蹤的數(shù)據(jù)文件通過華為公司自己開發(fā)的相關(guān)軟件進(jìn)行圖形化顯示。圖1是圖形化顯示的RTWP跟蹤結(jié)果，在圖1中紅色代表這個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)的主集，藍(lán)色代表這個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)的分集，橫坐標(biāo)表示一天的時(shí)間，單位為小時(shí)，縱坐標(biāo)表示RTWP值，單位為dBm。從圖1可以看出，圖1中左邊的小區(qū)沒有受到干擾，右邊的小區(qū)受到比較強(qiáng)的干擾。圖1兩個(gè)小區(qū)的RTWP跟蹤結(jié)果2.2WCDMA系統(tǒng)上行主要干擾的分類WCDMA系統(tǒng)上行異常干擾可以分為系統(tǒng)內(nèi)部和外部因素引起的干擾，本文把系統(tǒng)內(nèi)部因素引起的干擾稱為內(nèi)部干擾，系統(tǒng)外部因素引起的干擾稱為外部干擾。根據(jù)華為公司W(wǎng)CDMA系統(tǒng)商用網(wǎng)絡(luò)的干擾定位經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)內(nèi)部干擾可能是由于工程質(zhì)量問題引起的，如天饋、連接器和負(fù)載等接頭引起的干擾，也可能是由于天線、連接器和負(fù)載等器件本身的質(zhì)量問題引起的干擾；系統(tǒng)外部干擾主要指外界的干擾源引起或外界干擾源與系統(tǒng)內(nèi)部相互作用后引起的干擾，根據(jù)華為公司W(wǎng)CDMA系統(tǒng)商用網(wǎng)絡(luò)的干擾定位經(jīng)驗(yàn)，外部干擾源可能是已存在的2G系統(tǒng)、直放站、手機(jī)干擾器、微波傳輸設(shè)備和非法使用WCDMA系統(tǒng)工作頻段的發(fā)射設(shè)備等引起的干擾。在實(shí)際商用網(wǎng)絡(luò)中，某個(gè)WCDMA基站受到的干擾可能即有內(nèi)部干擾又有外部干擾，在具體定位干擾源時(shí)需要根據(jù)內(nèi)部干擾和外部干擾的定位方法分別進(jìn)行定位。2.3WCDMA系統(tǒng)上行干擾的定位根據(jù)華為公司對(duì)多個(gè)WCDMA商用網(wǎng)絡(luò)的干擾定位經(jīng)驗(yàn)，給出某個(gè)WCDMA基站干擾的定位流程如圖2。WCDMA上行干擾發(fā)現(xiàn)手段很多，其中最主要的是根據(jù)跟蹤的RTWP結(jié)果來進(jìn)行判斷，在發(fā)現(xiàn)某個(gè)基站的某個(gè)小區(qū)有干擾時(shí)，為了盡快定位干擾，需要對(duì)這個(gè)小區(qū)進(jìn)行一段時(shí)間的RTWP跟蹤，跟蹤時(shí)間越長越有利于干擾問題的定位。同時(shí)這個(gè)小區(qū)所在基站的其他小區(qū)的RTWP也需要進(jìn)行跟蹤，在某些情況下，這個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)基站的周圍基站RTWP也需要同時(shí)跟蹤，具體需要跟蹤RTWP的小區(qū)和跟蹤時(shí)間需要根據(jù)具體的情況來定。在跟蹤完RTWP后，根據(jù)RTWP結(jié)果判斷這個(gè)小區(qū)的干擾是否需要進(jìn)行處理，如果需要處理，則分別按照外部和內(nèi)部干擾定位方法進(jìn)行定位。外部干擾定位通過專業(yè)測試儀器，利用定點(diǎn)和路測以及相關(guān)小區(qū)RTWP的關(guān)聯(lián)分析法，逐步確定出外部干擾源；對(duì)于內(nèi)部干擾定位通過對(duì)天饋部分的檢查和測試，最終確定干擾原因。圖2某個(gè)WCDMA基站的干擾定位3.WCDMA系統(tǒng)商用網(wǎng)絡(luò)上行干擾案例分析通過本文2.2節(jié)分析可知，引起WCDMA系統(tǒng)的上行干擾原因很多，本章根據(jù)華為公司在WCDMA系統(tǒng)商用網(wǎng)絡(luò)的干擾定位經(jīng)驗(yàn)，主要討論2G系統(tǒng)、直放站和手機(jī)干擾器對(duì)WCDMA系統(tǒng)的上行干擾案例。3.12G系統(tǒng)對(duì)WCDMA系統(tǒng)的上行干擾案例在移動(dòng)通信從第二代向第三代過渡的今天，新技術(shù)不斷得到應(yīng)用，新的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商日益發(fā)展，射頻資源日趨緊張，原有的專用無線電系統(tǒng)占用現(xiàn)有頻率資源、不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)配置不當(dāng)、發(fā)信機(jī)自身設(shè)置問題、小區(qū)重疊、環(huán)境、電磁兼容以及有意干擾，都是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)射頻干擾產(chǎn)生的原因。在此背景下，由于2G與3G共存在一定時(shí)期內(nèi)是無法避免的，所以3G網(wǎng)絡(luò)必然面臨2G網(wǎng)絡(luò)的干擾問題。華為公司在A國WCDMA商用網(wǎng)絡(luò)建成后，通過跟蹤RTWP發(fā)現(xiàn)部分小區(qū)的RTWP異常，其中某個(gè)基站的兩個(gè)受干擾小區(qū)RTWP跟蹤結(jié)果如圖3。圖3受干擾基站的兩個(gè)小區(qū)RTWP跟蹤結(jié)果通過同時(shí)跟蹤某一片區(qū)域的小區(qū)發(fā)現(xiàn)RTWP異常小區(qū)方向基本相同，具體分布圖如圖4，其中紅色小區(qū)表示異常小區(qū)，從異常小區(qū)分布來看，干擾可能來自同一個(gè)方向的外來干擾。通過干擾定位，發(fā)現(xiàn)引起WCDMA系統(tǒng)RTWP異常的干擾源是來自B國的GSM1900和CDMA1900通信系統(tǒng)，測試得到的干擾信號(hào)在1930～1940MHz之間的干擾信號(hào)頻譜如圖5所示。圖4異常小區(qū)分布圖圖5干擾信號(hào)在1930～1940MHz之間的干擾信號(hào)頻譜如果2G系統(tǒng)對(duì)3G系統(tǒng)造成干擾，一般被干擾3G小區(qū)的RTWP具有相關(guān)性，被干擾3G小區(qū)的數(shù)量較多，所以2G系統(tǒng)對(duì)3G系統(tǒng)一當(dāng)造成干擾，對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響較大。為避免2G系統(tǒng)對(duì)3G系統(tǒng)造成干擾，在建3G系統(tǒng)時(shí)需要充分了解現(xiàn)網(wǎng)中2G系統(tǒng)的特性，針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)中的2G系統(tǒng)采取相應(yīng)的措施，盡量避免干擾發(fā)生。3.2直放站自激對(duì)WCDMA系統(tǒng)的上行干擾案例在使用射頻直放站時(shí)，在下行方向施主天線接收無線信號(hào)經(jīng)直放站放大后由業(yè)務(wù)天線轉(zhuǎn)發(fā)；在上行方向，業(yè)務(wù)天線接收無線信號(hào)經(jīng)直放站放大后由施主天線轉(zhuǎn)發(fā)。直放站施主天線和業(yè)務(wù)天線間的耦合損耗稱為天線隔離度。如果直放站增益大于天線隔離度，那么在施主天線->直放站->業(yè)務(wù)天線->施主天線間形成正反饋回路，信號(hào)被不斷放大，造成自激，導(dǎo)致直放站無法正常工作。直放站如果產(chǎn)生自激，有可能影響周圍一片小區(qū)的RTWP。圖6是華為公司在某商用網(wǎng)絡(luò)中由于直放站自激造成周圍三個(gè)基站小區(qū)RTWP同時(shí)異常圖。圖6由于直放站的自激引起周圍相關(guān)的三個(gè)基站對(duì)應(yīng)小區(qū)RTWP異常圖如果直放站自激造成3G網(wǎng)絡(luò)受到干擾，一般直放站周圍的3G小區(qū)都會(huì)受到干擾，而且周圍被干擾的3G小區(qū)RTWP具有一定的相關(guān)性。為避免直放站造成干擾，除在以后建3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)盡量避免使用直放站外，同時(shí)在直放站施工過程中需要保證施主天線和業(yè)務(wù)天線之間的隔離度。3.3手機(jī)干擾器對(duì)WCDMA系統(tǒng)的上行干擾案例在國內(nèi)一些政府機(jī)關(guān)、保險(xiǎn)、安全和軍區(qū)等部門為了阻止人們使用手機(jī)，可能會(huì)安裝手機(jī)干擾器，通常干擾器的頻率較寬，而在國外一些信仰宗教的國家，為了在祈禱期間阻止教徒使用手機(jī)，在一些清真寺內(nèi)也會(huì)安裝手機(jī)干擾器。華為公司在C國建設(shè)WCDMA系統(tǒng)的商用網(wǎng)絡(luò)過程中，通過跟蹤RTWP發(fā)現(xiàn)部分基站小區(qū)的RTWP異常，進(jìn)行干擾定位發(fā)現(xiàn)干擾來自基站附近清真寺內(nèi)的手機(jī)干擾器，干擾器在1750～1980MHz之間的干擾信號(hào)頻譜和引起某個(gè)小區(qū)的RTWP異常跟蹤結(jié)果如圖7所示。圖7手機(jī)干擾器的干擾信號(hào)頻譜和引起相關(guān)小區(qū)RTWP異常圖手機(jī)干擾器造成的干擾，一般持續(xù)時(shí)間長，干擾強(qiáng)度大，對(duì)被干擾區(qū)域的3G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響較大。4.總結(jié)本文主要結(jié)合華為公司在WCD