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[摘要] 本指导书描述了在GSM系统中干扰问题的分类、定位和解决方法,系统总结了在网络规划优化及硬件排查中获得的经验、解决措施和案例等内容,为高效解决干扰问题提供全面细致的解决方案。
[关键词] 网内干扰 网外干扰 互调 杂散
一、 概述
在GSM系统中,为提高系统容量,必须对频率进行复用。频率复用就是指同一频率被相距足够远的几个小区同时使用。同频复用小区之间的距离就叫复用距离。复用距离与小区半径之比称作同频干扰因子。對于一定的频率资源,频率复用越紧密,网络容量越大,复用距离越小,干扰就越大。
上述频率复用引起的干扰是网内干扰(或叫系统内干扰),除此之外,GSM网络还可能受到来自其它系统的网外干扰。
干扰是影响网络质量的关键因素之一,对通话质量、掉话、切换、拥塞均有显著影响。如何降低或消除干扰是网络规划、优化的重要任务之一。
1.1网络干扰产生的现象
1、当网络存在较大干扰时,手机用户经常会感觉到以下现象:
主被叫失败,主叫听到“嘟、嘟、嘟”后就掉线(不同的手机提示音可能不相同)。
通话过程中经常有断续、杂音、静音,甚至掉话。
2、网络存在干扰时,从话统上看,会有以下现象:
上行干扰将体现在干扰带话统中。要结合干扰带门限设置和具体使用场景,例如边际网频率计划宽松,频点复用度不高,若话统中出现2级,就有可能存在干扰;而对于市区频率复用度大,若话统中出现4~5级,就要重点考虑是否有干扰存在。
SDCCH、TCH指配失败次数多。
掉话次数多或掉话率高。
切换成功率低。
接收电平/质量性能测量中出现高电平、低质量统计值比例高。
3、路测会发现:
切换失败次数多。
高电平,低质量。
4、用信令分析仪(MA10/K1205)跟踪Abis接口信令会发现:
误码率高于其它小区。
1.2 GSM系统干扰源分类
1、硬件故障:
TRX故障:如果TRX因生产原因或在使用过程中性能下降,可能会导致TRX放大电路自激,产生干扰。
CDU或分路器故障:CDU中的分路器和分路器模块中使用了有源放大器,发生故障时,也容易导致自激。
杂散和互调:如果基站TRX或功放的带外杂散超标,或者CDU中双工器的收发隔离过小,都会形成对接收通道的干扰。天线、馈线等无源设备也会产生互调干扰。
天馈避雷器干扰:由于天馈避雷器老化或质量问题导致基站出现互调信号,无线信号杂乱,影响正常的频率计划,从而使无线环境恶化。
2、网内干扰:
同邻频干扰
直放站干扰
直放站是早期网络建设普遍采用的扩展基站覆盖距离的有效方式,由于其自身的特点,如果使用不当,非常容易形成对基站的干扰,直放站存在以下几种干扰方式:由于直放站本身安装不规范,施主天线和用户天线没有足够的隔离度,形成自激,从而影响了基站的正常工作。
3、网外干扰(其它大功率通信设备):
雷达站:有些七、八十年代设计的分米波雷达,使用的频率与GSM相同或相近,由于其发射功率非常大,功率一般都在几十到几百千瓦范围内,其带外杂散比较大,也很容易对附近的基站造成干扰。
模拟基站:模拟移动基站使用的频段与GSM频段有一段重合,根据国家的要求,模拟基站应该退出GSM频段,但实际上,有些地方没有完全退掉,当GSM选择与其相同的频点时,就会受到模拟基站的干扰。(目前国内模拟网已经全部退频退网,但海外有些地方仍然有模拟网和GSM网共存现象,需要注意)。
CDMA基站:由于我国移动通信系统制式较多,各地各种体制之间、各运营商网络之间存在各种干扰问题,尤其当CDMA与TACS、GSM在邻近频段建设,主要是CDMA的发射会干扰GSM900的接收,CDMA带外泄漏信号落在GSM接收机信道内,提高了GSM接收机的噪声电平,使GSM上行链路变差。
M900频段的无绳电话: 海外某些地区存在大量的M900频段的无绳电话,包括模拟和数字两种,带宽分别是30KHz和2MHz,工作频段在902-920MHz之间跳频。当使用室外天线,其功率较大时,往往会干扰周围的基站。
其它同频段无线设备、干扰器:通讯设备种类繁多,有些特殊单位的无线设备占用了GSM频段,造成干扰。
二、解决干扰问题
2.6 网内干扰
GSM网内干扰主要来自于同频和邻频干扰,在检查频率计划是否合理时,主要检查同邻频的复用,具体参考频率规划指导书,可登陆SUPPORT网站知识中心技术资料移动通信工程师资料网络规划优化GSM网规网优指导书大全上查询。
在调整频率计划的同时,还要根据实际情况控制每个小区的覆盖范围,对那些频率资源比较少,但是话务量又比较高的网络来说,控制覆盖范围,保证合理的同邻频复用就十分重要。这类干扰一般在话务量高的时候,干扰也大。若出现干扰后,我们一般是先查看站点的拓扑图和频率规划图(这最容易做也影响最小)。找出附近怀疑产生同频和邻频的频点,然后修改部分小区的频点,看是否干扰减小或者发生变化。此外,一些错误的参数配置也会导致频点的碰撞和干扰,也有可能产生类似干扰的现象。
2.2同邻频干扰
GSM系统是一个双工系统,上下行频点都有可能受到干扰。对于下行频点上的干扰,使用现有路测设备可以通过间接测量来确认有无同频干扰。如果发现在某些区域接收信号较高(如大于-80dBm)而接收质量持续很低(如RxQual>5),则在该频点上存在同邻频干扰的概率很大。路测设备只能对下行频率进行测量,对上行频率的干扰可以通过Abis接口用户跟踪( 该功能在G3BSC32V300R002C11及以后版本支持)来实现上下行同步测试的效果,同时还可借助话统中的干扰带统计数据进一步分析上行干扰。
假设小区A-3分配了频点N,则频点N不能分配给A1、A2、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3;频点N±1不能分配给A1、A2、A3、B1、C2、D1、D2(不跳频时)。
2.3 越区覆盖导致干扰
一个设计合理的网络就是让每个小区只覆盖基站周围的区域,手机驻留(或通话)在距离最近的小区上。越区覆盖是指某小区的服务范围过大,在间隔一个以上的基站后仍有足够强的信号电平使得手机可以驻留、切入或对远处小区产生严重干扰。越区覆盖是实际小区服务范围与小区规划服务范围严重背离的现象,带来的影响有:话务吸收不合理、干扰、掉话、拥塞、切换失败等。
2.4 紧密复用带来的干扰
基站布局是网络规划前期的重要工作,无论采用何种频率规划技术,都涉及合理分布基站的问题,其依据主要是覆盖的要求、容量的要求、网络质量的要求,以及建设总投资。容量与质量是一对矛盾,有时不得不采用紧密复用的频率规划技术以满足容量的需要,这实际上就是牺牲一部分的质量来换取容量的增加。
在一些基站布局不合理的地方,采用紧密复用技术后容易导致同邻频的碰撞,网络需要细致的优化调整,尤其要控制住越区覆盖。在规划设计阶段要尽量使得网络结构布局合理,基站尽可能分布在规则网孔中,同时天线高度也应基本接近。在优化阶段要控制越区覆盖,合理减小重叠覆盖深度,提高切换灵敏度,减小邻频碰撞的影响。
2.5数据配置错误导致干扰
一般主要是跳频数据配置错误(如MAIO、HSN、MA等数据)导致干扰,所以确保数据的正确性和有效性是非常重要的。
2.6 网外干扰
网外干扰源有电视台、大功率电台、微波、雷达、高压电力线,模拟基站、CDMA网络、会议保密设备、加油站干扰器等。网外干扰的现象和网内问题造成的干扰有很大的类似性,都是信号受到干扰。针对不同的外部干扰源,不同设备有不同的特點:如直放站的底噪干扰,强度一般,但不管你怎么改频点,都没有效果;而一些外部通信设备的干扰,可能仅影响某一个频段,避开这些频段,就可以避免受到干扰;某些雷达设备的干扰又有时间间断性。外部干扰问题导致的干扰处理很类似,必须使用频谱仪和定向天线查找干扰源。
2.9 CDMA/DAMPS导致的中频干扰
因为CDMA与GSM频率相近,若隔离度不够,将产生干扰,主要是CDMA的发射会干扰GSM900的接收,CDMA带外泄漏信号落在GSM接收机信道内,提高了GSM接收机的噪声电平,使GSM上行链路变差。
在处理某网络干扰时,通过CDU的HL-OUT接口扫频基站天线收到的信号,发现很多小区下能收到很强的DAMPS网络信号。DAMPS网络可以使用的下行频段为869-894MHz,上行频段为824-849MHz,使用FDMA方式,每个信道的带宽为30KHz。
DAMPS系统对GSM设备有以下几个方面影响:
阻塞效应:即DAMPS信号使GSM系统前端LNA(低噪声放大器)发生饱和,从而干扰正常GSM接收信号。
杂散效应:DAMPS发射信号与GSM接收本振信号多阶混频产物落入中频接收带内(一般指中频比较低时才出现这种情况)。
对于第一种情况,比较容易解决,双网之间隔离度达到50dB,DAMPS网基本上就不会对G网造成影响,这里主要分析杂散的影响。
900M基站接收机的中频频率为71MHz。由于DAMPS下行信号离GSM上行信号非常近,接收滤波器抑制有限,DAMPS发射信号到达RX LNA幅度比较大,当满足:
2*(FDAMPS±Flo)=71MHz
DAMPS信号与GSM基站接收机本振信号将会混频形成中频带内干扰信号,形成干扰。其中FDAMPS为DAMPS信号的频率,Flo为GSM基站接收机本振频率。根据上面表达式中GSM接收干扰的Lo频率见下面两式(频率单位为MHz):
Lomax= FDAMPS +1-35.5
Lomin= FDAMPS -1-35.5
假设DAMPS使用下行频率带宽为2MHz, FDAMPS为DAMPS发射信号中心频率。则GSM受干扰频率范围为:
Lomin+71<=fgsm 对于这种中频干扰的情况,可以通过修改被干扰的GSM频点来避开干扰,如果将频点修改后,噪音消失,就可以定位为中频干扰导致噪音。在对J国B网络噪音处理过程中,对部分可能出现中频干扰的小区修改频点,避开这些小区使用912.5~914.5MHz频段的频点,降低噪音产生的可能性。如果实际情况不能修改频点,建议采取以下两种措施来解决:
在天馈上加一相关网络的信号限波器,把这个干扰网络发射的强信号衰减掉,不让这个信号通过天线进入CDU中。
重新安装天线,增加隔离度,一般来说,建议GSM天线和干扰网络的天线分层安装,增加隔离度。
2.9 直放站干扰
直放站也是干扰的主要来源,产生干扰的主要因素有:
1、 直放站应用的场所选择及天线安装位置不合理。
2、 上下行信号放大倍数设定不合理。
3、 无线宽带直放站容易引入干扰,因为对接收到的所有带内信号均进行放大。
4、 使用一段时间后硬件故障或直放站性能变差引入干扰。
2.9 微波站/大功率电台/地面卫星站干扰
某些微波站、大功率电台和地面卫星站使用的频率与GSM相同或相近,由于其发射功率非常大,功率一般都在几十到几百千瓦范围内,其带外杂散比较大,也很容易对附近的基站造成干扰。
[关键词] 网内干扰 网外干扰 互调 杂散
一、 概述
在GSM系统中,为提高系统容量,必须对频率进行复用。频率复用就是指同一频率被相距足够远的几个小区同时使用。同频复用小区之间的距离就叫复用距离。复用距离与小区半径之比称作同频干扰因子。對于一定的频率资源,频率复用越紧密,网络容量越大,复用距离越小,干扰就越大。
上述频率复用引起的干扰是网内干扰(或叫系统内干扰),除此之外,GSM网络还可能受到来自其它系统的网外干扰。
干扰是影响网络质量的关键因素之一,对通话质量、掉话、切换、拥塞均有显著影响。如何降低或消除干扰是网络规划、优化的重要任务之一。
1.1网络干扰产生的现象
1、当网络存在较大干扰时,手机用户经常会感觉到以下现象:
主被叫失败,主叫听到“嘟、嘟、嘟”后就掉线(不同的手机提示音可能不相同)。
通话过程中经常有断续、杂音、静音,甚至掉话。
2、网络存在干扰时,从话统上看,会有以下现象:
上行干扰将体现在干扰带话统中。要结合干扰带门限设置和具体使用场景,例如边际网频率计划宽松,频点复用度不高,若话统中出现2级,就有可能存在干扰;而对于市区频率复用度大,若话统中出现4~5级,就要重点考虑是否有干扰存在。
SDCCH、TCH指配失败次数多。
掉话次数多或掉话率高。
切换成功率低。
接收电平/质量性能测量中出现高电平、低质量统计值比例高。
3、路测会发现:
切换失败次数多。
高电平,低质量。
4、用信令分析仪(MA10/K1205)跟踪Abis接口信令会发现:
误码率高于其它小区。
1.2 GSM系统干扰源分类
1、硬件故障:
TRX故障:如果TRX因生产原因或在使用过程中性能下降,可能会导致TRX放大电路自激,产生干扰。
CDU或分路器故障:CDU中的分路器和分路器模块中使用了有源放大器,发生故障时,也容易导致自激。
杂散和互调:如果基站TRX或功放的带外杂散超标,或者CDU中双工器的收发隔离过小,都会形成对接收通道的干扰。天线、馈线等无源设备也会产生互调干扰。
天馈避雷器干扰:由于天馈避雷器老化或质量问题导致基站出现互调信号,无线信号杂乱,影响正常的频率计划,从而使无线环境恶化。
2、网内干扰:
同邻频干扰
直放站干扰
直放站是早期网络建设普遍采用的扩展基站覆盖距离的有效方式,由于其自身的特点,如果使用不当,非常容易形成对基站的干扰,直放站存在以下几种干扰方式:由于直放站本身安装不规范,施主天线和用户天线没有足够的隔离度,形成自激,从而影响了基站的正常工作。
3、网外干扰(其它大功率通信设备):
雷达站:有些七、八十年代设计的分米波雷达,使用的频率与GSM相同或相近,由于其发射功率非常大,功率一般都在几十到几百千瓦范围内,其带外杂散比较大,也很容易对附近的基站造成干扰。
模拟基站:模拟移动基站使用的频段与GSM频段有一段重合,根据国家的要求,模拟基站应该退出GSM频段,但实际上,有些地方没有完全退掉,当GSM选择与其相同的频点时,就会受到模拟基站的干扰。(目前国内模拟网已经全部退频退网,但海外有些地方仍然有模拟网和GSM网共存现象,需要注意)。
CDMA基站:由于我国移动通信系统制式较多,各地各种体制之间、各运营商网络之间存在各种干扰问题,尤其当CDMA与TACS、GSM在邻近频段建设,主要是CDMA的发射会干扰GSM900的接收,CDMA带外泄漏信号落在GSM接收机信道内,提高了GSM接收机的噪声电平,使GSM上行链路变差。
M900频段的无绳电话: 海外某些地区存在大量的M900频段的无绳电话,包括模拟和数字两种,带宽分别是30KHz和2MHz,工作频段在902-920MHz之间跳频。当使用室外天线,其功率较大时,往往会干扰周围的基站。
其它同频段无线设备、干扰器:通讯设备种类繁多,有些特殊单位的无线设备占用了GSM频段,造成干扰。
二、解决干扰问题
2.6 网内干扰
GSM网内干扰主要来自于同频和邻频干扰,在检查频率计划是否合理时,主要检查同邻频的复用,具体参考频率规划指导书,可登陆SUPPORT网站知识中心技术资料移动通信工程师资料网络规划优化GSM网规网优指导书大全上查询。
在调整频率计划的同时,还要根据实际情况控制每个小区的覆盖范围,对那些频率资源比较少,但是话务量又比较高的网络来说,控制覆盖范围,保证合理的同邻频复用就十分重要。这类干扰一般在话务量高的时候,干扰也大。若出现干扰后,我们一般是先查看站点的拓扑图和频率规划图(这最容易做也影响最小)。找出附近怀疑产生同频和邻频的频点,然后修改部分小区的频点,看是否干扰减小或者发生变化。此外,一些错误的参数配置也会导致频点的碰撞和干扰,也有可能产生类似干扰的现象。
2.2同邻频干扰
GSM系统是一个双工系统,上下行频点都有可能受到干扰。对于下行频点上的干扰,使用现有路测设备可以通过间接测量来确认有无同频干扰。如果发现在某些区域接收信号较高(如大于-80dBm)而接收质量持续很低(如RxQual>5),则在该频点上存在同邻频干扰的概率很大。路测设备只能对下行频率进行测量,对上行频率的干扰可以通过Abis接口用户跟踪( 该功能在G3BSC32V300R002C11及以后版本支持)来实现上下行同步测试的效果,同时还可借助话统中的干扰带统计数据进一步分析上行干扰。
假设小区A-3分配了频点N,则频点N不能分配给A1、A2、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3;频点N±1不能分配给A1、A2、A3、B1、C2、D1、D2(不跳频时)。
2.3 越区覆盖导致干扰
一个设计合理的网络就是让每个小区只覆盖基站周围的区域,手机驻留(或通话)在距离最近的小区上。越区覆盖是指某小区的服务范围过大,在间隔一个以上的基站后仍有足够强的信号电平使得手机可以驻留、切入或对远处小区产生严重干扰。越区覆盖是实际小区服务范围与小区规划服务范围严重背离的现象,带来的影响有:话务吸收不合理、干扰、掉话、拥塞、切换失败等。
2.4 紧密复用带来的干扰
基站布局是网络规划前期的重要工作,无论采用何种频率规划技术,都涉及合理分布基站的问题,其依据主要是覆盖的要求、容量的要求、网络质量的要求,以及建设总投资。容量与质量是一对矛盾,有时不得不采用紧密复用的频率规划技术以满足容量的需要,这实际上就是牺牲一部分的质量来换取容量的增加。
在一些基站布局不合理的地方,采用紧密复用技术后容易导致同邻频的碰撞,网络需要细致的优化调整,尤其要控制住越区覆盖。在规划设计阶段要尽量使得网络结构布局合理,基站尽可能分布在规则网孔中,同时天线高度也应基本接近。在优化阶段要控制越区覆盖,合理减小重叠覆盖深度,提高切换灵敏度,减小邻频碰撞的影响。
2.5数据配置错误导致干扰
一般主要是跳频数据配置错误(如MAIO、HSN、MA等数据)导致干扰,所以确保数据的正确性和有效性是非常重要的。
2.6 网外干扰
网外干扰源有电视台、大功率电台、微波、雷达、高压电力线,模拟基站、CDMA网络、会议保密设备、加油站干扰器等。网外干扰的现象和网内问题造成的干扰有很大的类似性,都是信号受到干扰。针对不同的外部干扰源,不同设备有不同的特點:如直放站的底噪干扰,强度一般,但不管你怎么改频点,都没有效果;而一些外部通信设备的干扰,可能仅影响某一个频段,避开这些频段,就可以避免受到干扰;某些雷达设备的干扰又有时间间断性。外部干扰问题导致的干扰处理很类似,必须使用频谱仪和定向天线查找干扰源。
2.9 CDMA/DAMPS导致的中频干扰
因为CDMA与GSM频率相近,若隔离度不够,将产生干扰,主要是CDMA的发射会干扰GSM900的接收,CDMA带外泄漏信号落在GSM接收机信道内,提高了GSM接收机的噪声电平,使GSM上行链路变差。
在处理某网络干扰时,通过CDU的HL-OUT接口扫频基站天线收到的信号,发现很多小区下能收到很强的DAMPS网络信号。DAMPS网络可以使用的下行频段为869-894MHz,上行频段为824-849MHz,使用FDMA方式,每个信道的带宽为30KHz。
DAMPS系统对GSM设备有以下几个方面影响:
阻塞效应:即DAMPS信号使GSM系统前端LNA(低噪声放大器)发生饱和,从而干扰正常GSM接收信号。
杂散效应:DAMPS发射信号与GSM接收本振信号多阶混频产物落入中频接收带内(一般指中频比较低时才出现这种情况)。
对于第一种情况,比较容易解决,双网之间隔离度达到50dB,DAMPS网基本上就不会对G网造成影响,这里主要分析杂散的影响。
900M基站接收机的中频频率为71MHz。由于DAMPS下行信号离GSM上行信号非常近,接收滤波器抑制有限,DAMPS发射信号到达RX LNA幅度比较大,当满足:
2*(FDAMPS±Flo)=71MHz
DAMPS信号与GSM基站接收机本振信号将会混频形成中频带内干扰信号,形成干扰。其中FDAMPS为DAMPS信号的频率,Flo为GSM基站接收机本振频率。根据上面表达式中GSM接收干扰的Lo频率见下面两式(频率单位为MHz):
Lomax= FDAMPS +1-35.5
Lomin= FDAMPS -1-35.5
假设DAMPS使用下行频率带宽为2MHz, FDAMPS为DAMPS发射信号中心频率。则GSM受干扰频率范围为:
Lomin+71<=fgsm
在天馈上加一相关网络的信号限波器,把这个干扰网络发射的强信号衰减掉,不让这个信号通过天线进入CDU中。
重新安装天线,增加隔离度,一般来说,建议GSM天线和干扰网络的天线分层安装,增加隔离度。
2.9 直放站干扰
直放站也是干扰的主要来源,产生干扰的主要因素有:
1、 直放站应用的场所选择及天线安装位置不合理。
2、 上下行信号放大倍数设定不合理。
3、 无线宽带直放站容易引入干扰,因为对接收到的所有带内信号均进行放大。
4、 使用一段时间后硬件故障或直放站性能变差引入干扰。
2.9 微波站/大功率电台/地面卫星站干扰
某些微波站、大功率电台和地面卫星站使用的频率与GSM相同或相近,由于其发射功率非常大,功率一般都在几十到几百千瓦范围内,其带外杂散比较大,也很容易对附近的基站造成干扰。