基站硬件本身上行干擾產(chǎn)生原因及查找方法探討

黃政力　答嘉曦

【摘要】文章分析了網(wǎng)絡(luò)中上行干擾及其對網(wǎng)絡(luò)的影響,從基站硬件的結(jié)構(gòu)方面闡述了硬件可能產(chǎn)生上行干擾的原因;通過采用高精度儀表對基站硬件參數(shù)進(jìn)行測試,就如何發(fā)現(xiàn)和定位基站本身上行干擾作了探討,并給出了實(shí)例,為網(wǎng)絡(luò)基站上行干擾查找工作提供了參考。

【關(guān)鍵詞】基站硬件 上行干擾 TRU CDU Aeroflex6113

上行干擾一直以來都是影響網(wǎng)絡(luò)通話質(zhì)量、引起客戶感知下降的重要原因。在引起上行干擾的原因中,除大家所熟悉的外部干擾源,還有一類是極難被發(fā)現(xiàn)的由于基站硬件原因引起的上行干擾。本文通過對基站硬件引起的上行干擾的分析及其查找方法的探討,為降低網(wǎng)絡(luò)上行干擾提出新思路。

1 上行干擾定義及分類

1.1 上行干擾定義

上行干擾是指干擾信號存在于移動網(wǎng)絡(luò)的上行頻段,基站受到外界射頻干擾或由于自身硬件故障而導(dǎo)致的干擾。上行干擾會造成無線信道利用率低、接入性能下降、持續(xù)性能差、通話過程中用戶主觀感受差等問題。

在GSM系統(tǒng)中,BTS通過連續(xù)不斷地測量上行鏈路方向上的所有空閑時(shí)隙進(jìn)行上行干擾測試,一般把所接收到的電平分為5個(gè)等級,稱為干擾電平帶ICMBAND,取值范圍是1～5。

1.2 上行干擾分類

按照產(chǎn)生干擾的來源,上行干擾可分為以下幾類:

◆外部干擾機(jī)干擾;

◆直放站、干線放大器干擾;

◆基站硬件本身隱性故障干擾:由基站硬件TRU、CDU、CXU等原因引起的上行干擾,以2、3級的居多,嚴(yán)重的可以達(dá)到4、5級;

◆頻點(diǎn)引起的上行干擾;

◆其它原因引起的干擾。

其中,外部干擾機(jī)的干擾、直放站的干擾都可以通過頻譜儀查找,頻點(diǎn)上行干擾可以通過更換頻點(diǎn)的方法查找,唯獨(dú)基站硬件本身產(chǎn)生的上行干擾測試查找比較困難。我們著重就基站硬件本身產(chǎn)生的上行干擾及查找的方法進(jìn)行探討和分析。

2 基站硬件上行干擾分析

2.1 基站硬件上行干擾判斷

基站硬件本身產(chǎn)生的上行干擾可分為兩類:一類是輕微的硬件干擾,上行干擾級別多為2、3級,一般只是1～2個(gè)載波有問題;一類是較嚴(yán)重的硬件隱性故障,可能多個(gè)載波有問題或控制所有載波的關(guān)鍵硬件有故障(如CDU、DXU等),此時(shí)上行干擾級別可能多為2～5級之間。實(shí)際判斷還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)上行干擾級別多為2、3級,所占總干擾比例為15%～30%的問題,可能是由硬件或頻點(diǎn)干擾引起的;在排除是由頻點(diǎn)引起的之后,基本可以判斷是由于基站硬件引起的輕微上行干擾。

(2)3、4級上行干擾較多的,要配合BSC的其它指標(biāo)綜合判斷。如:SDCCH通話時(shí)長比較長(達(dá)到7、8甚至10以上),內(nèi)切現(xiàn)象嚴(yán)重(小區(qū)內(nèi)切次數(shù)在一個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到上百次,甚至500次以上),切換成功率低(切出成功率正常(95%以上),而切入成功率低于80%)等,都是硬件上行干擾的重要標(biāo)志。

基站硬件本身產(chǎn)生上行干擾的原因比較復(fù)雜,下面從硬件結(jié)構(gòu)的角度來闡述產(chǎn)生上行干擾的原因。

2.2 TRU、DTRU產(chǎn)生干擾分析

TRU和DTRU稱作收/發(fā)信機(jī)單元,主要是對移動臺無線信號進(jìn)行處理,負(fù)責(zé)接收和發(fā)射。TRU用于2202設(shè)備,DTRU用于2206設(shè)備。TRU的原理圖見圖1:

圖1 TRU單元結(jié)構(gòu)原理圖

TRU主要可分為RTX、RRX、TRUD三大塊來分析。

RTX單元主要執(zhí)行下行鏈路信號的調(diào)制和放大,產(chǎn)生上行干擾的可能性有:

◆發(fā)信機(jī)單元通過功放進(jìn)行發(fā)射,如果功放功能不好,可能會導(dǎo)致一部分信號回流,在發(fā)信機(jī)內(nèi)產(chǎn)生自激。

◆RTX在發(fā)射的同時(shí)也在接收Pf、Pr兩路信號(用于計(jì)算VSWR),并跟TX、發(fā)信機(jī)形成一個(gè)回路。如果接收到的Pf、Pr信號太雜或VSWR單元有問題,會導(dǎo)致上行計(jì)算錯(cuò)誤,最終在發(fā)信機(jī)端形成干擾。

◆發(fā)信機(jī)端本身性能不好。

RRX單元主要是執(zhí)行手機(jī)無線信號(上行鏈路)的解調(diào),并把解調(diào)信號送至TRUD部分進(jìn)行接收處理。這部分是最不可能產(chǎn)生上行干擾的,唯一的可能就是收信機(jī)本身有故障。

TRUD可看作是TRU的控制器,它經(jīng)由本地總線、CDU總線、定時(shí)總線和X總線與其它的RBS單元相連接。TRUD執(zhí)行例如信道編碼、插入、加密、突發(fā)脈沖串格式和Viterbi均衡等上行和下行鏈路的數(shù)字信令的處理,產(chǎn)生上行干擾的可能性有:

◆RTX或RRX單元信息錯(cuò)誤,當(dāng)最后在TRUD進(jìn)行匯總處理時(shí),得出來的結(jié)果當(dāng)然也是錯(cuò)誤的。

◆TRUD功能塊里面的一些小單元(如信號處理單元)本身可能產(chǎn)生故障。

◆TRUD跟多種總線匯接,如其它單元性能不好而產(chǎn)生回流,會導(dǎo)致最終信息處理錯(cuò)誤,可能會產(chǎn)生自激。

DTRU只是把兩個(gè)TRU集成在一個(gè)模塊上,功能原理差不多,這里不再贅述。

2.3 CDU產(chǎn)生干擾分析

CDU是TRU和天線系統(tǒng)的接口。它允許幾個(gè)TRU連接到同一天線,合成所有發(fā)信機(jī)的發(fā)射信號和分配接收信號到所有收信機(jī),在發(fā)射前和接收后所有的信號都必須經(jīng)過濾波器濾波。CDU還包括一對測量單元,為了計(jì)算電壓駐波比(VSWR),它必須能對前向和反向功率進(jìn)行測量。

目前使用的主流CDU型號有CDU-D、CDU-F、CDU-G,本文主要以常用的CDU-D為例進(jìn)行探討。圖2為CDU-D原理圖:

圖2 CDU-D原理圖

CDU-D由3部分組成,分別是CU、DU、FUD/FU。FUD的結(jié)構(gòu)圖如圖3:

圖3 FUD的結(jié)構(gòu)圖

FUD/FU是CDU的濾波單元,它產(chǎn)生上行干擾的可能性有:

◆MCU單元有多個(gè)回路,它是連接TX/RX跟COMB的主要器件,如果MCU、SD單元性能不好,就有可能導(dǎo)致上行干擾的產(chǎn)生。如雷卡儀表在卓越大廈L0測試中發(fā)現(xiàn)信令過程有VSWR告警提示,就是MCU故障的一個(gè)例子。

◆CU/FUD與天線組成發(fā)射端的回路,當(dāng)CDU設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的VSWR過高時(shí),設(shè)備回路自激產(chǎn)生故障,可能會導(dǎo)致濾波功能判斷出錯(cuò),回路信號流入上行,引起上行干擾。

DU的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:

圖4 DU的結(jié)構(gòu)圖

DU對6路TRU收信信號進(jìn)行分配,它本身有自環(huán)接法(如主架時(shí),A跟A1、B跟B1都是自環(huán)),同時(shí)它還有幾個(gè)回路,如果這些單元(功放、雙工器、RXDA等)有故障都會導(dǎo)致信號回流,引起上行干擾。

CU的結(jié)構(gòu)圖見圖5:

圖5CU的結(jié)構(gòu)圖

CU對2路TRU發(fā)射信號進(jìn)行放大、耦合。如果放大、耦合單元性能不好,都有可能導(dǎo)致信號回流,引起上行干擾。

3 基站硬件上行干擾查找

3.1 查找方式

由基站硬件本身產(chǎn)生的上行干擾,常表現(xiàn)為小區(qū)接通率低、上行質(zhì)差嚴(yán)重;而通過經(jīng)驗(yàn)積累和理論分析,其具體表現(xiàn)為上行接收誤碼率低、接收靈敏度、接收品質(zhì)、接收信令信道誤碼率、Access Burst等參數(shù)指標(biāo)低下。

通過對以上指標(biāo)的測試,可以發(fā)現(xiàn)基站硬件是否存在上行干擾并判斷存在上行干擾的硬件。

3.2 查找工具

在基站硬件上行干擾查找中,對基站硬件參數(shù)指標(biāo)的測試,需要精密的儀表和工具。這里使用Alerflexaa6113基站綜合測試儀,該測試儀能夠代替BSC對基站進(jìn)行控制以及測試所有上下行參數(shù),并根據(jù)GSM規(guī)范判斷參數(shù)是否合格。

3.3 查找方法

(1)判斷硬件故障

雷卡儀表對每一測試項(xiàng)都給出了實(shí)測值,將此實(shí)測值與根據(jù)GSM規(guī)范定義的門限值相比進(jìn)行判斷。圖6所示為接收機(jī)誤碼率測試結(jié)果:

圖6 接收機(jī)誤碼率測試結(jié)果

由圖可見,當(dāng)誤碼率的百分比(Ratio)小于規(guī)范值百分比(Limit)時(shí),測試通過(PASS);反之不通過(FAIL)。Samples為抽樣測試的次數(shù),Events為發(fā)生誤碼事件的次數(shù)。

(2)硬件定位更換原則

◆2202設(shè)備

如果一個(gè)RBS機(jī)柜單個(gè)TRU測試出現(xiàn)FAIL(包括發(fā)射和接收端測試)時(shí),可定位為TRU故障或TRU連線問題。

如果測試小區(qū)的CDU型號為CDU-A、CDU-C、CDU-C+,當(dāng)2個(gè)TRU(包括發(fā)射和接收端測試)測試不通過,而這兩個(gè)TRU又同屬于一個(gè)CDU時(shí),基本可以定位故障硬件為測試TRU所屬的CDU。

如果測試小區(qū)的CDU型號為CDU-D型,當(dāng)同屬一個(gè)CU的2個(gè)TRU發(fā)射端測試不通過時(shí),故障點(diǎn)就定位為CU;如果多個(gè)TRU的接收端測試不通過時(shí),則可定位于DU故障或FUD(FU)故障。

如果測試小區(qū)所有TRU的測試項(xiàng)都不通過,那么就定位為DXU故障。

◆2206設(shè)備

RBS2206設(shè)備的載波是DTRU,每個(gè)物理載波等同于2個(gè)普通TRU,常用的CDU型號有CDU-F、CDU-G型,每個(gè)CDU是4路邏輯TRU(2個(gè)物理DRU)的功率合成。另外,2206設(shè)備新增了CXU,用于分配12路RX信號。所以,對于雷卡測試的故障定位,與2202稍有不同:

對于單個(gè)邏輯TRU或同一個(gè)DTRU的兩個(gè)邏輯TRU測試不通過(包括發(fā)射和接收端測試),可簡單地定位為單個(gè)DTRU故障或載波連線問題(此類可能性比較小);

對于同屬一個(gè)CDU的多個(gè)載波的發(fā)射項(xiàng)測試不通過,且接收端測試(不超過4個(gè)邏輯TRU)不通過的現(xiàn)象,故障可定位于CDU;

如果測試小區(qū)超過4路邏輯TRU接收端測試不通過,則故障點(diǎn)可定位在CXU。

總之,對于基站雷卡測試故障的定位,需要對硬件配置方面進(jìn)行綜合判斷,在實(shí)戰(zhàn)中多積累經(jīng)驗(yàn)。

3.4 典型案例

(1)鶴洲富源M1小區(qū)上行干擾解決

在鶴州富源M1小區(qū)的測試中,發(fā)現(xiàn)小區(qū)的6個(gè)DTRU接收誤碼率測試均不通過。鶴洲富源M1為RBS2206設(shè)備,由于CXU是分配CDU到DTRU的接收信號設(shè)備,如果CXU存在故障,將會導(dǎo)致接收端有問題。所以判斷CXU存在隱性故障,建議更換CXU。更換前后測試情況見圖7:

圖7 更換CXU前后的小區(qū)接收誤碼率測試情況

表1為鶴洲富源M1更換CXU前后的指標(biāo)對比,可見指標(biāo)改善明顯。

注:指標(biāo)選取為更換硬件前后連續(xù)三天在話務(wù)忙時(shí)的指標(biāo)總和,接通率取平均值。

(2)蓮塘三M3小區(qū)上行干擾解決

蓮塘三M3小區(qū)采用2202機(jī)柜,主、擴(kuò)架,共10個(gè)載波,采用CDU-D型。指標(biāo)觀察發(fā)現(xiàn)上行干擾。通過Aeroflex6113基站綜合測試儀的測試,發(fā)現(xiàn)第9載波接收電平測試不通過,更換該小區(qū)的第9載波后,測試通過,見圖8:

圖8 更換小區(qū)第9載波前后的接收電平測試情況

更換設(shè)備后BSC指標(biāo)監(jiān)控上行干擾消除,2、3級上行干擾成功解決。

4 結(jié)束語

通過網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)的分析,特別是上行指標(biāo)的分析,判斷小區(qū)是否存在由于基站硬件本身引起的上行干擾;通過基站綜合測試儀的測試,可以準(zhǔn)確地定位由基站硬件本身引起的上行干擾;通過更換硬件,可排除基站硬件本身的上行干擾。Aeroflex6113作為基站測試儀器,可以用來排除上行干擾。★

【作者簡介】

黃政力:高級工程師,MBA畢業(yè)于暨南大學(xué),現(xiàn)任職于中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心,主要從事無線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。

答嘉曦:系統(tǒng)分析員,碩士畢業(yè)于華中科技大學(xué),現(xiàn)任職于中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心,主要從事基站設(shè)備維護(hù)工作。