降低无线通信系统噪声的方法

降低无线通信系统噪声的方法

在无线通信网络中，不同的网络模式下的不同工作频率。无线通信系统中的无线干扰是指一些电磁能量通过直接耦合或间接耦合方式进入接收系统或信道,导致有用接收信号质量下降、信息误差或丢失,甚至阻断通信的现象。对CDMA通信系统而言,其独特的频谱利用方式决定了其干扰的定位和排查与GSM移动通信系统不尽相同。在目前中国电信大规模进行CDMA网络建设的今天,如何最大限度地降低无线干扰对网络的影响、改善网络质量、提高用户满意度已经是网络优化工作的重要内容。一、系统内部干扰干扰可能是系统内部产生,也可能是外部施加于系统的。系统内部干扰,是由于多个用户使用相同的无线接口或系统内不同设备间所引起的;外部干扰是由不受系统操作影响的干扰源产生的干扰。1.1系统干扰分析1.1.1诉讼原理及安全问题为了确保系统有比较好的处理增益,单载扇的用户数受到了限制。理论上,基站的平均接收功率应该在热噪声功率以上的0-5dB内,如果一个小区满载时,会导致噪声增加5dB左右。在IS-95系统中,可以推算得到,每当用户增加1倍,信道处理增益就要下降3dB。当扇区内手机用户接近极限时,手机的发射功率就容易失控。在极限状况下,额外的手机用户所带来的附加手机发射功率,会将总功率提高到热噪声水平之上,这会导致所有的其他手机用户提高发射功率,以保持适当的Eb/No值,这最终会产生“雪球”效应。特别是在一些突发话务热点地区,会比较容易发生因RF总噪声的增加而导致呼叫困难、话音质量差、无线上网速度变慢的现象。1.1.2直放站的分类直放站作为网络深度、广度覆盖的有效手段,因其建设周期短,价格低廉,灵活性好,目前正被大量采用。直放站属于同频放大设备,从传输方式来分有无线直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。其中无线直放站最容易产生干扰,需要重点关注。直放站干扰可以分为上行和下行干扰(1)施主烷基区域发积极开展在CDMA系统中,接入到基站接收机入口的噪声功率应小于-113dB。当直放站的上行增益设置过大时,上行背景噪声被不合理地放大,经有效路径损耗后进入基站,和施主扇区接收机的噪声叠加就会提高基站噪声电平,使接收机灵敏度降低,反向误帧率上升,施主基站覆盖范围缩小,严重的会造成整个施主扇区无法工作。目前,电信使用的直放站上下行的噪声系数一般都小于6dB。(2)下行干扰及属性检查当施主天线和重发天线隔离度不足时,经重发天线发射的放大后的信号会经其旁瓣或后瓣被施主天线的旁瓣或后瓣接收,从而形成一个反馈环路,造成直放站自激,产生下行干扰。一般施主天线和重发天线的隔离度要求达到90～95dB,不当的前向增益设置会产生接收信号很强但无法通话的情况。直放站自激时,会造成覆盖区通话音质变差,起呼成功率下降,掉话率上升。严重时使施主基站和其周围的基站发生瘫痪。当隔离度大于直放站增益15dB时,才能保证不产生自激。1.1.3相位划分出现错误CDMA系统前向信道中,不同基站扇区使用周期为215-1的M序列的不同相位来区分,定义相位偏置单位为64个码片,即共有512个相位可用。每个扇区的相位称为PNOFFSET(简称PN码)。如果相邻扇区被分配了相同或邻近相位的PN码,会造成移动台无法识别应该为其提供服务的扇区,造成移动台无法正常登陆、经常脱网、起呼成功率低、掉话率升高的后果。此外,由于城区存在一些高站,易形成越区覆盖,或者是几个相邻扇区天线位置(如方位角、俯仰角)、天馈连接或功率设置不合理,会造成某一地点PN码杂乱,移动台无法识别一个稳定的主导频,从而产生信号不稳定,呼叫接续时间偏长、掉话增加等问题。1.2外来干扰产生的影响当CDMA网络下行或者上行有较强的外来干扰时,干扰会造成系统的基底噪声抬高,使得基站或者手机不得不加大发射功率以对抗外来的干扰,这种情况会对网络性能造成负面影响,使网络性能质量下降。强烈的外来干扰产生后,可以从普通手机用户的实际感受和系统性能的统计数据中得到直观的反映。以下列出了一些常见的工作在CDMA频段内的主要的干扰源。1.2.1非法屏幕保护器没有得到有关部门的认可私自安装屏蔽器,在CDMA频段内发射干扰功率并泄漏到外面影响CDMA用户的正常使用。1.2.2经过老化后，设备的频繁性能泄漏一些使用时间长久的老式VCD、唱片机以及电视增频器泄露出来的频段刚好影响CDMA的上行链路。1.2.3天线性能比较CDMA上行链路频段与广播电视的U频段很接近,在城镇郊区和农村广泛使用带有放大器的电视接收天线,高端性能一般比较差,很容易自激形成干扰。同时有的还采用劣质的电视增频器,泄露出来的频率对系统也有很强的干扰。1.2.4站和地层的影响像时间比较长的分米波雷达使用的频率与800MCDMA系统很近,若是大功率的,其带外杂波也很强,对周围的基站也会有影响。另外,对于一些微波链路,从基带信号上变频至中频,再调制到高频时,如果屏蔽的不理想,势必会泄露出与CDMA基站GPS工作频点(1.57542G)很近的干扰频率,导致GPS无法正常工作,从而导致基站瘫痪。例如湖北某部队雷达曾干扰湖北电信随州、襄樊业务区CDMA网络GPS,使GPS失锁,导致大量基站瘫痪。1.2.5互联互通时也注意以服务创新劣质终端引起的干扰主要指质量较差的手机、无线上网卡、无线商话等终端产品某个功能模块发生故障时引起上行干扰,导致其他用户不能正常通话。这类干扰终端往往仅在某个频点使用,终端发射功率偏大,但由于用户的流动性和使用终端的时间随意性,定位与排查难度非常大。二、干扰定位和检测方法2.1干扰定位2.1.1动态特征分析1)在每日话务指标的分析中,关注局部区域扇区或全系统是否存在反向误帧率(FER)、系统呼叫建立失败率、系统掉话率、反向RSSI、手机的发射功率等指标异常升高的情况。在排除硬件故障的情况下,可以初步认为干扰的存在。2)对个别基站的软切换统计数据、基站接收噪声统计数据等性能指标进行深度分析,一个扇区的软切换话务突然减少表明该小区可能存在干扰。在朗讯系统中,可以通过分析RSSI(ReceiveSignalStrengthIndex)Avg和RSSIPeak两项统计数据研究基站所受到干扰的程度。正常情况下,RSSIAvg和RSSIPeak的值都小于10。如果RSSIAvg小于10而RSSIPeak大于10,则可能是受到一个突发的脉冲干扰;如果RSSIAvg和RSSIPeak均大于10,则可能存在一个较强的稳定的干扰。2.1.2起呼情况不同用户投诉是发现网络问题的重要手段。在干扰管理工作中,应重点关注用户的以下方面投诉:(1)起呼时间较正常起呼时间长;经常出现起呼失败,或根本无法起呼。(2)做被叫时经常会提示联系不上;短信无法正常发送、接收。(3)话音质量差,有严重的断续、杂音等现象,掉话现象严重(4)手机在起呼失败后可能伴随有脱网现象对于上述投诉,必须要了解清楚所反映现象发生的具体时间、地点、规律性,以便优化人员有针对性地进行现场测试。2.1.3干扰源位置的定位现场测试包括拨打测试(CQT)、路测(DT)和通过专用干扰分析仪表测试等手段。拨打测试是一种比较简单的手段,通过测试手机的测试模式的使用,可以初步确定干扰现象的存在;通过路测,可以有效找出一些直放站设置不当、邻区设置不当或过覆盖产生的干扰,结合扫频模块的使用,可以初步确定干扰源的位置。目前常用的干扰测试仪表是泰克公司的YBT250干扰分析仪和罗德斯瓦茨频谱分析仪,由于可以对接收点位置相当宽范围内的频谱进行分析,因此在日常干扰分析中非常有用。同时,朗讯基站设备也提供了专门用于测试用的J5口(每个扇区两个),可以将频谱分析仪与J5口相连(需断开负载),检查带宽内是否出现窄带尖峰干扰信号或是否存在造成噪声电平高于正常值的宽带干扰信号。借助天线来定位干扰位置是非常普遍的测试方式,全向天线可以用于电磁干扰的测试,但不利于干扰源的定位,通常采用定向天线,可以在位置较高点进行360度的详细定点测试,然后再到邻近的高点进行测试来限制干扰源区域,驱车到扇区覆盖区域进行慢速移动测试,发现强干扰时,下车再进行定点测试,并与制高点测试情况进行对比。由于YBT250测试仪器有频率、强度、时间三维频谱显示方式,可以方便的查找与时间相关的频谱信息,对于周期性和间歇性的干扰很有效。2.2干预检测2.2.1处理板及直放站1)对于因单载频负载过高,导致RF总噪声的增加从而引起系统整体性能下降,只能通过合理规划网络配置,扩容信道板、增加频点或在其周围增加基站的方法解决。尤其是随着CDMA数据业务的广泛开展,在一些话务密集区,数据的流量也很大,因此在进行扩容时还应关注支持数据业务的处理板(如朗讯设备的CMU、CCU32板)的配置数是否合理。2)对于直放站引起的干扰,应主要从收发天线隔离度、直放站增益设置两方面着手处理。对于无线直放站,为达到隔离要求,可以从增大收发天线距离、采用高隔离度天线或角反射天线、尽可能利用建筑物阻挡或安装隔离网等手段。对于城市中心,特殊情况下可采用移频直放站。理论上,直放站增益设置比有效路径损耗越小,直放站对基站的影响就越小,因此在信号满足通话的情况下,应尽量减低直放站的增益。在目前的无线设计中,在一个基站带一个直放站的情况下,对基站的噪声影响要求控制在1dB以内。在室内覆盖大规模建设的今天,城区一个基站可能往往下挂了多个室内直放站,如果直放站增益不做控制,势必造成施主扇区噪声的抬高,严重影响基站的覆盖质量。在日常的室内分布系统建设中,必须合理规划直放站的挂接方式及控制增益,对于一些大型楼宇,尽可能采用光纤接入。2.2.2清除干扰源的步骤外部干扰的排除一般要经过网管指标和投诉数据分析、现场测试确定干扰源、清除干扰源等三个步骤。外部干扰存在不确定性,加上干扰源往往在室内,这给排除工作带来一定困难。对于那些人为产生的恶意的外部干扰,应及时向当地无线电管理委员会汇报,遵照国家相关法律、法规进行处理。三、典型干扰分析3.1底噪图3通过OMP检测到武汉二建招待所基站底噪很高(在-65dBm左右,而且底噪会突发到-30dBm左右),系统各个指标很差,按照上述流程,最后定位到附近的明珠大厦直放站上行增益设置过高,降低其上行增益后,底噪恢复正常。图1是干扰发生时波形:3.2ybt2005:频繁却导致干扰用户投诉反映武汉江汉区法院办公楼周围不能拨打电话,手机频繁掉网,现场使用YBT250定位到干扰源为该办公楼会议室屏蔽器泄漏引起干扰,经协商,该法院关闭屏蔽器后恢复正常。图2为在会议室扫描到的波形图:3.3固定干扰源OMP查看到武汉江岸检察基站底噪较高,用户也投诉香港路附近难以拨打电话,易掉话。现场利用YBT250干扰仪在基站附近进行了地毯式干扰排查,逐步缩小范围,最终定位干扰源为香港路远洋大厦某公司的无线商话,更换该劣质无线商话后干扰消失。图3为劣质无线商话旁边扫描到的波形图:3.4ybt200干扰OMP查看到武汉军供宾馆基站底噪较高(达到-39dBm),现场利用YBT250干扰仪在附近排查,最终定位干扰源为工农兵路旁边一居民小区的有线电视放大器。协商广播电视局更换设备后干扰消失。图4为有线电视放大器下面扫描到的波形:3.5无线上网卡干扰