MOTO.GSM系統(tǒng)上行干擾問題的分析

GSM系統(tǒng)上行干擾問題的分析
GSM移動通信技術(shù)在我國迅速發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展相當(dāng)成熟的階段，在實際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中，發(fā)現(xiàn)GSM系統(tǒng)受到的上行干擾問題已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中一個不容忽視的重要問題。上行干擾會使系統(tǒng)掉話率增加，減少基站的覆蓋范圍，降低通話質(zhì)量，使網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)和用戶的通話質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。
摩托羅拉GSM系統(tǒng)中采用IOI指標(biāo)來衡量系統(tǒng)受到上行干擾的程度。IOI（Intereference on idle）表示話音信道在空閑模式下收到的上行噪聲信號強(qiáng)度。例如：如果某話音信道的IOI統(tǒng)計值為15，則表示系統(tǒng)在該時隙收到的上行干擾噪聲電平為-110dbm-15=95dbm，-110dbm為系統(tǒng)的參考電平。該統(tǒng)計指標(biāo)是基于時隙統(tǒng)計的。如果IOI統(tǒng)計大于10，一般認(rèn)為基站受到較強(qiáng)的上行干擾，由此會產(chǎn)生掉話和話音質(zhì)量差的情況,需要進(jìn)行解決。
上行干擾分類及產(chǎn)生原因，解決方法：
根據(jù)在實際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中長期對IOI高問題的分析，基本上可以認(rèn)為IOI高的原因可以分為以下幾類：
一、 無線系統(tǒng)自身問題造成IOI高
無線系統(tǒng)自身問題一般集中在天線器件、基站接收通路的問題上，由于基站子系統(tǒng)問題造成的上行干擾高存在以下規(guī)律：IOI統(tǒng)計值隨話務(wù)量變化，話務(wù)量高時，IOI也隨之增高，到了深夜話務(wù)量降低后，IOI統(tǒng)計恢復(fù)正常。一般如果出現(xiàn)這樣的規(guī)律，首先要考慮無線子系統(tǒng)的問題。圖1為正常情況下在基站接收到的GSM上行信號頻譜（中國移動為890Mhz—909Mhz）。圖2為某基站高話務(wù)量時測試到的上行頻譜。從圖2的頻譜中可以明顯看出，GSM200K的脈沖信號已經(jīng)進(jìn)乎方波，分不清信號與噪聲的區(qū)別。從指標(biāo)和頻譜上分析，基本上判斷該小區(qū)的天線由于老化造成性能下降，引起上行信號干擾問題，更換新天線后，頻譜恢復(fù)正常，IOI統(tǒng)計從忙時20左右降低到1左右，各項指標(biāo)恢復(fù)正常。
除了天線問題引起上行干擾外，接收通路的器件老化、損壞也會造成頻譜異常，具體問題需要現(xiàn)場測試分析解決。




圖1、正常情況下GSM上行頻譜（876M處尖峰為CDMA信號）







圖2、由于天線問題造成的IOI高的上行頻譜

二、 直放站引起的上行干擾問題
目前存在的最普遍的上行干擾問題是直放站引起的上行干擾，
特別是一些用戶自行安裝的非法直放站，由于價格低廉，各種器件的性能不好，造成較強(qiáng)的上行干擾問題。
直放站產(chǎn)生干擾的原因是空間的白噪聲和直放站自身的噪聲經(jīng)過放大后通過上行鏈路連同手機(jī)信號一同到到達(dá)基站接收端造成對基站的上行干擾。一般正規(guī)直放站廠家在安裝直放站時考慮到這個問題，要對直放站上行噪聲底部電平（uplink noise floor）進(jìn)行調(diào)整，并且選擇適當(dāng)?shù)氖┲餍�區(qū)，以減少對基站系統(tǒng)的上行干擾。但某些用戶自行安裝的直放站并不考慮該問題，因此會對周圍基站造成較強(qiáng)的上行干擾。由于直放站引起的上行干擾統(tǒng)計上的規(guī)律為：與話務(wù)量無關(guān)，只要直放站工作，IOI統(tǒng)計24小時高。圖3為實際測試到的非法直放站上行頻譜。從頻譜上可以明顯看出由于直放站放大上行底帶噪聲造成的波形抬起大約10db左右。關(guān)閉直放站后，頻譜恢復(fù)正常。

圖3、受到直放站影響的上行頻譜
對于非法直放站的問題，實際的解決方法是幫助用戶解決信號覆蓋問題，并拆除造成干擾的直放站。運(yùn)營商為解決信號盲區(qū)安裝直放站時，要充分考慮到上行噪聲底部電平的問題，避免在解決信號覆蓋的同時，將干擾引入網(wǎng)內(nèi)，使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量惡化。
三、 干擾機(jī)（移動信號阻斷器）干擾
干擾機(jī)干擾是出于特殊目的，為阻斷移動通信信號而采取的一種干擾方法，目前發(fā)現(xiàn)的主要應(yīng)用于會議保密，也發(fā)現(xiàn)個別加油站為阻止司機(jī)在加油站內(nèi)打手機(jī)而安裝的干擾機(jī)。干擾機(jī)造成的干擾極其強(qiáng)大，統(tǒng)計上附近基站的IOI值最高達(dá)到30左右，使掉話次數(shù)成倍增長，用戶明顯感覺通話存在問題，對移動通信網(wǎng)絡(luò)的影響非常大。圖4為在某會議場所外400米處測試到的干擾機(jī)干擾頻譜。從圖中可以看出GSM的上行信號已經(jīng)完全被干擾信號淹沒，此時的現(xiàn)象為手機(jī)有信號，但無法撥打電話。附近的網(wǎng)絡(luò)處于癱瘓的狀況。

圖4、干擾機(jī)造成的上行干擾批頻譜
四、 不同網(wǎng)絡(luò)之間信號干擾造成的上行干擾問題
在實際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中發(fā)現(xiàn)過兩種網(wǎng)間信號干擾問題，一類為聯(lián)通
800MhzCDMA干擾中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)上行信號，一類為地方電力微波
系統(tǒng)干擾DCS 1800M系統(tǒng)的上行信號。
同站址、或相距很近的CDMA基站和GSM基站，CDMA系統(tǒng)會對GSM系統(tǒng)造成干擾，產(chǎn)生干擾的原因就是同址站之間的隔離度不夠。實際工作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CDMA基站天線與GSM基站天線距離很近，特別是兩天線正對，并且距離小于100米（經(jīng)驗值）的情況下，CDMA系統(tǒng)會對GSM系統(tǒng)產(chǎn)生較強(qiáng)的上行干擾，圖5為受到CDMA系統(tǒng)干擾的中國移動基站接收端測試到的上行干擾頻譜。
圖5、CDMA系統(tǒng)干擾GSM系統(tǒng)頻譜
從圖中可以明顯看出處于876Mhz左右的CDMA信號存在明顯的脫尾現(xiàn)象，脫尾信號已經(jīng)落入中國移動GSM系統(tǒng)的上行頻段890Mh—909Mhz，從而對中國移動GSM系統(tǒng)的上行頻段造成干擾，使IOI統(tǒng)計偏高，造成掉話和通話質(zhì)量變差。CDMA系統(tǒng)造成的IOI統(tǒng)計值高一般為24小時高，與話務(wù)量無關(guān)，并且低端頻率受到的干擾嚴(yán)重。對于此類的上行干擾問題，需要協(xié)商聯(lián)通公司進(jìn)行解決，常用的方法為調(diào)整兩個基站的天線方位或垂直位置，使其隔離度增加，以消除干擾問題。
電力微波干擾是由于某些地方電力微波系統(tǒng)使用了DCS1800系統(tǒng)的頻率造成的，圖6為在受到干擾的1800基站附近測試到的干擾頻譜。

圖6、電力微波干擾DCS1800系統(tǒng)頻譜
從圖中可以清楚的看到在1800M頻段內(nèi)有兩個明顯的寬帶抬起，為電力微波的通信信號。干擾強(qiáng)度為20db左右。造成DCS1800系統(tǒng)某些基站無法進(jìn)行正常服務(wù)。該類干擾經(jīng)過協(xié)商，電力部門更換設(shè)備后已經(jīng)逐漸得到解決，干擾已經(jīng)消失。
五、 民用設(shè)備造成的上行干擾
在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)GSM某個小區(qū)的某些頻點(diǎn)常常出現(xiàn)IOI
統(tǒng)計高的情況，排除硬件問題后，經(jīng)過頻譜測試發(fā)現(xiàn)在GSM上行頻段中存在脈沖干擾信號，圖7為現(xiàn)場測試到的干擾脈沖信號。圖中黑點(diǎn)標(biāo)住、注的脈沖信號經(jīng)過分析不是正常的GSM信號，而是恒定不變的脈沖干擾信號。為了將問題更清晰的表現(xiàn)出來，將測試帶寬縮短，測試800Khz范圍內(nèi)的信號，如圖8所示，圖中的黑點(diǎn)標(biāo)注的脈沖信號即為干擾頻譜信號。

圖7、GSM頻段的尖脈沖干擾信號

圖8、800Khz測試帶寬內(nèi)測試到的脈沖干擾信號
在現(xiàn)場經(jīng)過多次測試，發(fā)現(xiàn)該干擾信號來自一座新建居民樓的樓道公用燈，切斷該樓道電源后，干擾消失。經(jīng)過了解，該燈是利用多譜勒效應(yīng)制作的，由于設(shè)計和工藝的問題，造成對GSM系統(tǒng)的上行干擾。
民用設(shè)備造成對GSM系統(tǒng)上行頻譜的干擾的例子還有電視增頻器、無線攝象頭等，不進(jìn)行一一描述，但隨著民用無線設(shè)備的增多，該類干擾將逐漸增加，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中處理上行干擾時應(yīng)該值得重視。
外部干擾源查找基本方法：
以上幾類干擾問題是在GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中經(jīng)常會遇到的。在進(jìn)行外部干擾查找時，需要進(jìn)行多次測試并根據(jù)干擾頻譜的變化來發(fā)現(xiàn)外部干擾。一般在實際中采用3點(diǎn)確認(rèn)干擾源的方法，即在出現(xiàn)干擾的區(qū)域選擇3座比較高的建筑物，建筑物高度基本上與受干擾基站高度可比擬，然后用八木天線或其他定向天線尋找干擾頻譜最強(qiáng)的方向，3個點(diǎn)全部采用此方式，一般3個點(diǎn)指向干擾信號最強(qiáng)的方向交匯點(diǎn)即可認(rèn)為是干擾源所在區(qū)域，然后到確認(rèn)地點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)測試，以發(fā)現(xiàn)干擾源。
處理上行干擾問題的基本步驟：
在發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計中IOI高時，一般可以按照以下步驟來進(jìn)行干擾問題的查找和解決：
1、 統(tǒng)計IOI異常，一般IOI大于10需要重點(diǎn)關(guān)注
2、 分析IOI變化規(guī)律，是否與話務(wù)量有明顯的對應(yīng)關(guān)系
3、 如果IOI異常與話務(wù)量密切相關(guān)，在話務(wù)量高時，現(xiàn)場測試上行頻譜，判斷基站自身問題及天饋線問題，并進(jìn)行更換。
4、 IOI變化與話務(wù)量無關(guān)，24小時持續(xù)偏高，判斷為外部干擾源，現(xiàn)場進(jìn)行頻譜測試，判斷干擾源類型，進(jìn)一步查明干擾源。
5、 找到干擾源后，尋求無委協(xié)作，消除干擾源，解決干擾問題。
在實際解決上行干擾問題時，要求現(xiàn)場工程師能夠準(zhǔn)確的對干擾頻譜進(jìn)行分析，利用科學(xué)的方法快速對干擾源進(jìn)行定位，準(zhǔn)確高效的排除上行干擾問題。實際優(yōu)化工作中發(fā)現(xiàn)有這樣一類干擾源，不是恒定出現(xiàn)，并且出現(xiàn)干擾的規(guī)律不明顯，這就需要現(xiàn)場工程師保持一定耐性，定點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，以發(fā)現(xiàn)干擾源，解決干擾問題。
總結(jié)：
通過在日常維護(hù)中對IOI統(tǒng)計的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)干擾存在、分析干擾頻譜，找到干擾根源，最終解決干擾問題，達(dá)到保證無線頻譜資源的純凈，是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一項基礎(chǔ)性工作，必須長期堅持，作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一項核心工作。