TD-LTE系统干扰优化及工具研发

张冬晨，左怡民，李行政，宋心刚

（1中国移动通信集团设计院有限公司， 北京 100080；2 中国移动通信集团公司，北京 100032）

TD-LTE系统干扰优化及工具研发

张冬晨1，左怡民2，李行政1，宋心刚1

（1中国移动通信集团设计院有限公司， 北京 100080；2 中国移动通信集团公司，北京 100032）

干扰优化是提升网络质量的关键，目前TD-LTE系统主要存在网内干扰、异系统干扰等问题，这些干扰类型交织在一起大大增加了干扰优化工作的难度。本文在干扰理论研究的基础上，提出TD-LTE系统上下行干扰筛选、识别、定位、优化的全套分析方法，并研发TD-LTE干扰诊断系统，高效支撑干扰分析与优化工作，降低TD-LTE网络干扰水平，提升网络用户感知。

干扰；TD-LTE；网络优化；干扰诊断系统

1 前言

干扰优化是TD-LTE网络优化的重点环节和长期需求，是提高网络质量、保证业务感知的关键。一方面，由于我国频率规划和设备射频指标等多方面原因，导致TD-LTE上行一直面临着来自邻频系统及同频非法系统的干扰问题，需要持续关注和处理；另一方面，随着4G用户数迅猛增长，高业务量、参数配置、网络结构等因素造成网内干扰水平抬升的问题逐渐显现，部分发达城市网内干扰小区在受干扰小区中的占比接近50%，干扰优化工作要从单一维度走向网内网外精细识别和优化。因此，当前TD-LTE网络的干扰优化工作需要重点围绕异系统和网内干扰两个维度开展，特别是针对网内干扰的优化环节，需统筹考虑上下行干扰指标，通过多维数据关联分析等信息化手段进行干扰源定位，并制定合理的、可实施的优化方案。

本文在第二章和第三章分别论述了TD-LTE干扰的基本原理，以及包括上下行干扰筛选、识别、定位和优化的核心优化流程；第四章介绍了研发的TD-LTE IDS（Interference Diagnosis System，干扰诊断系统）的主要功能，目前该系统已成功在全国推广应用，在干扰集中分析和优化中发挥着重要作用。

2 TD-LTE干扰原理

2.1 TD-LTE上行干扰问题

TD-LTE系统上行干扰指基站设备受到的干扰，导致接收机底噪抬升，包括异系统干扰和上行网内业务干扰。异系统干扰产生的原因主要是其它无线系统非法占用频率、设备射频指标不满足国家规范要求或系统间隔离度不足，其干扰类型主要包括杂散干扰、阻塞干扰及谐波干扰。上行网内干扰主要由邻区终端的功率发射造成，干扰机理如图1所示。随着用户规模的发展以及用户高流量行为习惯的逐步形成，LTE上行网内业务干扰水平将不断提升，网内干扰问题凸显，部分发达城市网内干扰小区在受干扰小区中的占比已超过50%。

图1 上行网内干扰原理

2.2 TD-LTE下行干扰问题

TD-LTE系统下行干扰指终端受到的干扰，同样包括异系统干扰与下行网内业务干扰，其中下行网内业务干扰是优化的重点。下行网内干扰主要由于邻区基站的功率发射造成，随着业务量的不断增长PRB利用率逐步提升，LTE下行网内业务干扰水平不断提升。

下行CQI是RS-SINR的直观反映（目前无法从设备侧采集到RS-SINR），可以在一定程度上反应小区内终端下行受干扰情况，目前一般将全天24 hCQI小于3的占比超过5%的小区作为下行CQI质差小区。

3 TD-LTE干扰优化流程

TD-LTE系统干扰优化主要包括干扰识别、定位及优化3个方面，干扰识别是干扰定位与干扰优化的基础。

3.1 TD-LTE系统干扰识别

3.1.1 异系统干扰识别

异系统干扰识别的方法主要包括干扰波形智能匹配、干扰地理分布特征分析。干扰波形智能识别主要是将受干扰小区的频域波形与已知干扰类型的波形进行匹配，当相关系数超过一定门限时，可识别异系统干扰类型，确定疑似干扰原因。干扰地理分布特征分析主要针对未成功匹配的异系统干扰类型，通过观察一定区域范围内的小区是否具有类似的干扰频域特征来区分干扰源为同天面干扰源或非同天面干扰源。

3.1.2 上行网内业务干扰的识别

网内干扰的识别主要通过干扰时域特征及频域特征。在时域维度，干扰功率强度随区域内忙闲时变化明显，忙时干扰功率较强，闲时干扰功率较低或接近基础底噪值；在频域维度，全天每小时的干扰曲线频域特征相似，但存在功率强度方面的差异，且频域特征与设备厂家上行资源调度算法关系密切，可根据不同厂家设置的上行PRB调度优先级进行特定频域特征的匹配。

3.1.3 下行网内业务干扰的识别下行网内业务干扰的识别主要是进行CQI质差的定界，首先判断CQI质差的原因是干扰因素或覆盖因素。CQI质差原因的定界流程如图2所示，对CQI质差小区进行CQI、MR与上行干扰数据的关联分析，排除因小区弱覆盖或异系统干扰造成的CQI质差，进而定界CQI质差的原因为下行网内业务干扰。

3.2 TD-LTE系统干扰定位

3.2.1 异系统干扰定位

对于疑似同天面干扰源，如波形判断为杂散干扰、阻塞干扰或谐波干扰，可通过上站核实的方式进行定位，未匹配波形可根据干扰的时域、频域特征，通过现场天面查勘确定是否存在潜在干扰源系统，通过短时降低疑似干扰源功率或关闭疑似干扰源的方法进行定位。非同天面干扰源主要通过频谱测量的方法进行定位，此类干扰的定位一般采用交叉三点定位的方法，逐步缩小疑似干扰源范围，直至最终定位。

图2 下行CQI质差原因定界

3.2.2 上行网内干扰定位

上行网内干扰的根因为同频物理邻区各终端的干扰，因此无法通过传统的“频谱分析仪+定向天线”的异系统干扰排查方法进行定位，需针对网内干扰问题引入新的定位手段与方法。本文提出一种基于测量报告的网内干扰定位方法，原理如图3所示。

图3 上行干扰矩阵构建模型

在图3中小区B为上行受网内干扰小区，UE1为邻区A中的终端。UE1会定时向其服务小区A上报测量报告，包括服务小区A的RSRP、邻区B的RSRP、终端发射功率余量PHR等。

通过终端发射功率余量可以计算出UE1的发射功率为：

Tx power≈(23－PHR)

通过测量到邻区B的RSRP可以计算出UE1到受干扰小区B的路径损耗：

Pathloss≈RSCELLB－RSRPCELLB

其中RSCELLB为小区B的参考信号功率配置，RSRPCELLB为终端UE1测量到的小区B的RSRP。则UE1对小区B的上行干扰功率为：

I=Tx power－Pathloss

通过上述方法，可以计算在一定时间范围内小区A中所有终端对小区B的集总干扰功率，同理可计算出小区B的其它邻区内终端的集总干扰功率。通过对小区B各邻区集总干扰功率排序构建上行干扰矩阵，确定主要的干扰源小区，实现上行网内干扰的定位。

3.2.3 上行网内干扰定位

下行网内干扰的干扰源为各邻区的基站，定位思路与上行网内干扰类似。假定小区B为下行受网内干扰小区，UE1为小区B内的终端，当小区A与小区B的PCI模三相等时，定义邻区A对UE1的下行干扰影响为：

I=RSRPCellA/RSRPCellB

当小区A与小区B的PCI模三不相等时，则邻区A对UE1的下行干扰影响为：

I=αCellA×RSRPCellA/RSRPCellB

其中αCellA为小区A的下行PRB利用率。通过上述方法，可以计算在一定时间范围内小区A对小区B中所有终端的集总干扰影响，同理可计算出小区B的其它邻区对终端的集总干扰影响。通过对小区B各邻区干扰影响排序构建下行干扰矩阵，确定主要的干扰源小区，实现下行网内干扰的定位。

3.3 TD-LTE干扰优化

3.3.1 异系统干扰优化

对于非同天面干扰，干扰源一般为频率非法占用系统或干扰器，在定位干扰源后，一般需要上报地方无委进行干扰协调，清除非法占用系统或干扰器。在协调难度较大时，可选用干扰较小的载波作为过渡，如在受到MMDS系统干扰时，可选用D1、D2、D3中干扰较小的载波。

对于同天面干扰，干扰源一般与受干扰小区同天面或天线距离较近，干扰优化主要通过增大天线间隔离度或更换射频指标不满足要求的设备。对于GSM900谐波干扰可以调整GSM900系统频点或增大与GSM900系统天线间隔离度，也可选择更换互调性能更好的GSM系统天线；对于1 800 MHz频段FDD系统杂散干扰，可以增大与FDD系统天线间隔离度或在FDD系统侧加装抗杂散滤波器；对于1 800 MHz频段FDD系统阻塞干扰，可以增大与FDD系统天线间隔离度或在TDLTE天线与RRU间加装抗阻塞滤波器，也可选择更换抗阻塞性能更好的RRU；对于1 800 MHz频段FDD系统互调干扰，可以增大与FDD系统天线间隔离度或协调友商更换互调性能更好的FDD系统天线。

3.3.2 上下行网内干扰优化

研究发现造成上下行网内强干扰的主要原因包括小区间交叠区域大、邻区高业务量、小区CRS功率配置低、站间距过小、PCI模3相等、互操作等6大类因素，相应的优化措施包括天面优化、分流或扩容、CRS功率优化、频率调整、PCI优化、互操作参数优化等，但这些优化方案可能会本小区的覆盖或上下行干扰造成不利影响，因此在进行天面优化或CRS功率优化时，应重点考虑上下行协同的因素。

4 干扰诊断系统研发

TD-LTE干扰诊断系统（IDS）主要提供干扰集中分析、识别、定位等功能，该系统基于100 PRB底噪数据、工参、业务量数据、CQI数据以及MRO数据，能够快速、高效、准确的实现干扰优化工作的全流程自动化。

4.1 干扰小区快速筛选

IDS系统基于海量小区底噪数据，按照统一的判断规则对各小区干扰情况进行判断，快速准确的筛选出受扰小区。IDS系统解决了TD-LTE干扰分析过程中数据量巨大、干扰判定规则不一致、干扰分析经验未固化、干扰评估手段缺失等问题，实现了干扰快速集中分析和筛查。

4.2 干扰类型智能识别

IDS系统采用时域、频域及地理分布三维特征智能匹配技术，基于小区包络特性精确识别小区干扰类型。目前，系统可识别10余种异系统干扰类型（包括滚降类、整体抬升类、部分载波高类、MMDS类、干扰器类、LTE FDD、友商TDD系统、DECT、无线电定位系统等）、网内干扰等类型，并能对未知异系统干扰类型采用干扰地理分布特征分析方法，利用GIS地图分析区分同天面干扰源或非同天面干扰源，从而指导干扰排查的方向，如图4中地理域分布特征窗口。

同时，IDS系统创新提出了100 PRB×24 h的干扰瀑布图概念，如图4所示，以干扰瀑布图的形式丰富直观地呈现干扰小区的时频域特征，并提供PRB粒度级或小时粒度级的干扰呈现，动态呈现小区受扰情况。

4.3 上下行网内干扰源精确定位

IDS系统基于工参、CQI数据、业务量和MRO等多数据源关联分析的方法，创新构建上下行干扰矩阵，计算指定范围内同频点邻区终端对受扰小区的集总干扰贡献度，精确定位每个网内干扰小区的干扰源。系统具备基于输入的多数据源的完整性对定位结果进行置信度判断评估功能，一线优化人员可根据定位结果置信度结论，按照网内干扰源定位分析结果进行网内干扰优化工作。此外，在网内干扰源定位模块中还引入了GIS地图呈现功能，依托互联网地图丰富的地物特征，提供了平面地图、卫星地图、三维地图、全景图等多维度的地理信息汇聚呈现手段，方便优化人员在后台直观进行调整判断，大幅提高了干扰优化方案制定的准确性，具体功能界面如图5所示。

图4 多维度干扰特征分析

图5 网内干扰源精确定位

5 总结及下一步工作

基于理论研究成果开发的IDS 系统实现了干扰筛选、识别、定位与优化功能，可支撑开展TD-LTE干扰问题的端到端全流程优化，总结来讲具有以下特点：干扰筛选与分析方法与现网干扰发展态势紧密耦合，精准识别上下行受干扰小区；采用干扰时域、频域、地理分布特征三维分析方法，区分同天面干扰源或非同天面干扰源，指导干扰排查方向；业界首创的基于MRO、底噪、业务量、工参的大数据关联分析方法，可精确定位网内干扰的干扰源，定界干扰原因；从天面调整、参数调整、频率调整、射频优化等多个维度制定优化方案，并考虑上下行协同因素，最大化方案的合理性与可操作性。

接下来将根据一线分析和优化需求，持续更新和研发IDS应用功能，引入机器学习和人工智能等技术，特别是借助大数据平台的集中处理能力，进一步提升IDS在干扰定位和优化方案生成的自动化和智能化水平。

[1] 李行政，张冬晨，姚文闻，等. 一种TD-LTE系统上行干扰三维分析方法[J]. 电信工程技术与标准化， 2016(06).

[2] 张冬晨，李行政，汪汀岚，等. TD-LTE系统上行干扰问题研究[J]. 电信科学， 2016(12).

[3] 何继伟，王大鹏，李行政. TDD和FDD移动通信系统邻频应用研究[J]. 电信工程技术与标准化， 2015(06).

[4] TD-LTE数字蜂窝移动通信网无线操作维护中心（OMC-R）测量报告技术要求V1.0.3[S].

[5] 3GPP TS 36.104， Base Station (BS) radio transmission and reception(Released 12)[S].

Interference optimization on TD-LTE system and tool development

ZHANG dong-chen1, ZUO Yi-min2, LI Xing-zheng1, SONG Xin-gang1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Communication Corporation,Beijing 100032, China)

Interference optimization is the key to improve the quality of wireless network.At present, there are mainly Intra-system and Inter-system interference in uplink and downlink of TD-LTE system, and the mix of several interference typesmakes it much more difficult to control interference power.Based on the study of interference theory, this paper proposes a TD-LTE interference processing method and introduction an interference diagnosis system(IDS), which can effectively reduce the interference power of TD-LTE network and improve user's perception.

interference; TD-LTE; network optimization; interference diagnosis system

TN929.5

A

1008-5599（2017）11-0082-05

2017-09-18