孫自強(qiáng) 謝宏才 李仁杰

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基于接收路徑失衡檢測(cè)的天饋系統(tǒng)隱性故障診斷方法

孫自強(qiáng) 謝宏才 李仁杰

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司東莞分公司）

針對(duì)傳統(tǒng)天饋系統(tǒng)隱性故障排查方法存在的問(wèn)題查出難、排查周期長(zhǎng)等問(wèn)題，提出一種基于接收路徑失衡檢測(cè)的天饋系統(tǒng)隱性故障診斷方法。首先，基于分集接收的工作機(jī)理，提出以接收路徑失衡作為故障診斷特征的方法；其次，利用天饋系統(tǒng)中的RX-PIS模塊，檢測(cè)周期時(shí)間內(nèi)平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值及其數(shù)量，實(shí)現(xiàn)天饋系統(tǒng)隱性故障診斷；最終，分別應(yīng)用本文RX-PIS方法與愛(ài)立信公司的FFAX方法進(jìn)行天饋系統(tǒng)隱性故障診斷實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明：RX-PIS故障診斷方法的準(zhǔn)確率為71.4%，約為FFAX（準(zhǔn)確率46.4%）的1.5倍，有效地提高了天饋系統(tǒng)隱性故障的發(fā)現(xiàn)效率與準(zhǔn)確性。

天饋系統(tǒng)；在線檢測(cè)；隱性故障；FFAX

0　引言

天饋系統(tǒng)負(fù)責(zé)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的接收與發(fā)送，其性能?chē)?yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和客戶感知[1]。目前，越來(lái)越多的應(yīng)用需對(duì)天饋系統(tǒng)進(jìn)行干擾排查、質(zhì)差排查、隱性故障排查等性能驗(yàn)證，其中隱性故障排查對(duì)天饋系統(tǒng)性能保障具有重要意義[2-3]。傳統(tǒng)天饋系統(tǒng)隱性故障排查方法存在問(wèn)題查出難、排查周期長(zhǎng)等問(wèn)題[4]。其中最常見(jiàn)的FFAX（Find Faulty Antenna eXpert）方法通過(guò)在CS業(yè)務(wù)下提取測(cè)量報(bào)告中的結(jié)果數(shù)據(jù)，并以載波為單位計(jì)算上行兩路分集接收路徑的偏差情況（電平平均差值、方差、樣本數(shù)、錯(cuò)誤指示），然后根據(jù)天饋圖自動(dòng)給出排障的指導(dǎo)意見(jiàn)。FFAX方法能有效發(fā)現(xiàn)天饋反接、饋線損耗、天線阻塞或未連接等天饋安裝配置的問(wèn)題，但該方法需增加其他硬件設(shè)備，且原有天饋系統(tǒng)難以利用FFAX方法來(lái)解決傳統(tǒng)排查問(wèn)題查出難、排查周期長(zhǎng)等問(wèn)題[5-8]。針對(duì)這一情況，本文分析分集接收與FFAX原理，基于其與基站的天饋系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)制存在共性，提出基于接收路徑失衡檢測(cè)（RX Path Imbalance Supervision，RX-PIS）的天饋系統(tǒng)隱性故障診斷方法。

1　天饋系統(tǒng)隱性故障診斷技術(shù)

GSM網(wǎng)絡(luò)采用分集接收技術(shù)，在若干支路上接收載有同一信息且相關(guān)性很小的信號(hào)，然后通過(guò)合并技術(shù)將各支路信號(hào)合并輸出，大大降低了接收終端深衰落的概率，改善無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的瑞利衰落現(xiàn)象[9]。分集接收技術(shù)中常見(jiàn)的分集方法包括：空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集、時(shí)間分集和分量分集等[10]。目前移動(dòng)通信基站的天饋系統(tǒng)通常使用空間分集或極化分集，其中極化分集由于能節(jié)省天線數(shù)量及空間資源而應(yīng)用更為廣泛。極化分集中的手機(jī)發(fā)射信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線環(huán)境作用形成多種方式極化后，會(huì)同時(shí)被基站同一物理天線中兩幅極化方式互相正交（±45°）的邏輯天線所接收，當(dāng)其中一路受到干擾時(shí)，另一路仍可正常接收。

由于平均信號(hào)強(qiáng)度的差異理論上只由瑞利衰落影響程度不同而產(chǎn)生，而基于瑞利衰落影響的隨機(jī)性，從長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)看，正常情況下分集接收的兩路射頻通路在一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)所計(jì)算出的平均信號(hào)強(qiáng)度差異性較小。當(dāng)兩個(gè)天線接收支路的差異很大時(shí)，就說(shuō)明至少有一路存在性能問(wèn)題，需要上站排查。根據(jù)此原理，F(xiàn)FAX通過(guò)對(duì)全網(wǎng)每一塊支持該功能的TRX的兩路上行接收電平進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出平均差值和標(biāo)準(zhǔn)差，然后根據(jù)差值的大小進(jìn)行故障判斷。

分集接收及FFAX原理圖如圖1所示，當(dāng)有MS發(fā)起接入請(qǐng)求時(shí)，如果BSC允許接入，則BSC會(huì)通過(guò)信令“信道激活”讓BTS準(zhǔn)備相應(yīng)的信道資源，同時(shí)“FFAD指示”信息會(huì)包含在該信令消息中，然后BTS會(huì)在每個(gè)測(cè)量報(bào)告周期提交FFAD報(bào)告給BSC。

2　基于RX-PIS的故障診斷方法

2.1 RX-PIS機(jī)理

RX-PIS功能通過(guò)計(jì)算不同接收路徑的平均信號(hào)強(qiáng)度差值來(lái)識(shí)別接收天線的性能。表1為FFAX與RX-PIS的詳細(xì)對(duì)比分析表。可看出，在查出隱性故障方面RX-PIS比FFAX更具優(yōu)越性。

2.2基于RX-PIS的天饋系統(tǒng)隱性故障診斷方法

基于RX-PIS的天饋系統(tǒng)隱性故障診斷方法通過(guò)檢測(cè)平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值、計(jì)算的樣本數(shù)來(lái)判斷天饋系統(tǒng)是否存在隱性故障，若在一個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)，平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值高于2級(jí)門(mén)限且計(jì)算的樣本數(shù)足夠，則可認(rèn)為天饋系統(tǒng)存在隱性故障，基站會(huì)主動(dòng)上報(bào)故障告警。

RX-PIS的檢測(cè)計(jì)算過(guò)程主要包括：1) 測(cè)量數(shù)據(jù)以5分鐘為單位被收集并附加到日志中；2) 計(jì)數(shù)器“Total number of measurements”和“Total Imbalance Sum”對(duì)新附加到日志的測(cè)量數(shù)據(jù)中“測(cè)量樣本數(shù)”、“平均偏差”數(shù)值進(jìn)行累加；3) 計(jì)數(shù)器“Total number of measurements”和“Total Imbalance Sum”減去超出檢測(cè)時(shí)間（Supervision Window Size）的過(guò)期日志數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的“測(cè)量樣本數(shù)”、“平均偏差”數(shù)值，然后把“Total Imbalance Sum”除以“Total number of measurements”得出平均差值；4) 判斷“Supervision Window elapsed time”是否已等于“the Supervision Window Time”且測(cè)量樣本數(shù)是否滿足最低要求，當(dāng)滿足所有條件時(shí)則觸發(fā)相應(yīng)的告警。

RX-PIS的檢測(cè)計(jì)算過(guò)程各關(guān)鍵診斷參數(shù)的設(shè)置依據(jù)包括：1) 平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值1級(jí)限值（Class 1 Alarm）：當(dāng)平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值高于此門(mén)限時(shí)，關(guān)閉該通道的所有發(fā)射機(jī)（包括接收平衡的發(fā)射機(jī)），考慮可靠性，不啟用該功能。2) 平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值2級(jí)限值（Class 2 Alarm）：當(dāng)平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值高于此門(mén)限時(shí)，只上報(bào)告警，不關(guān)閉發(fā)射機(jī)。對(duì)于天饋經(jīng)過(guò)電橋合路不平衡的小區(qū)，必然存在大于3 dB的差值，則將門(mén)限值設(shè)為6 dB；對(duì)于非天饋合路、合路平衡的小區(qū)，將門(mén)限值設(shè)為3 dB。3) 檢測(cè)時(shí)間（Supervision Window Time）：當(dāng)時(shí)間大于等于此值時(shí)才會(huì)上報(bào)告警。目前運(yùn)營(yíng)商定義的忙時(shí)有6個(gè)，主要的連續(xù)忙時(shí)為早忙時(shí)（8：00~13:00）和晚忙時(shí)（18:00到21:00）2個(gè)時(shí)段。故將檢測(cè)時(shí)間設(shè)為3小時(shí)，以充分利用整段連續(xù)忙時(shí)，使檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠。4) 樣本數(shù)的最低要求（Minimun Number of Sample）：當(dāng)樣本大于等于此值時(shí)才會(huì)上報(bào)告警。為提供故障診斷依據(jù)，必須保證測(cè)量樣本數(shù)為1500個(gè)，則樣本數(shù)的最低要求為4500個(gè)。

表1　FFAX與RX-PIS的詳細(xì)對(duì)比分析

按上述方法設(shè)置RX-PIS參數(shù)輸入如圖2所示的基站本地維護(hù)軟件中，即可實(shí)現(xiàn)天饋系統(tǒng)隱性故障診斷。

3　試驗(yàn)驗(yàn)證

在現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用本文的RX-PIS與FFAX故障診斷方法進(jìn)行隱性故障排查，RX-PIS與FFAX天饋系統(tǒng)故障診斷效果如表2所示，其中RX-PIS與FFAX分別發(fā)現(xiàn)問(wèn)題小區(qū)21個(gè)、28個(gè)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)確認(rèn)，RX-PIS方法的故障診斷準(zhǔn)確率為71.4%，約為FFAX的1.5倍，有效地提高了天饋系統(tǒng)隱性故障的發(fā)現(xiàn)效率與準(zhǔn)確性。

圖2　Path Imbalance Supervision參數(shù)設(shè)置界面

表2　RX-PIS與FFAX天饋系統(tǒng)故障診斷效果對(duì)比

4　結(jié)論

本文基于分集接收的工作機(jī)理，提出以接收路徑失衡檢測(cè)為基礎(chǔ)的天饋系統(tǒng)隱性故障診斷方法，利用天饋系統(tǒng)中的RX-PIS模塊對(duì)檢測(cè)周期內(nèi)平均接收信號(hào)強(qiáng)度差值及其數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，以排查天饋系統(tǒng)隱性故障。結(jié)果表明：RX-PIS方法故障診斷準(zhǔn)確率達(dá)71.4%，是經(jīng)典FFAX方法的1.5倍，有效地提高了天饋系統(tǒng)隱性故障的發(fā)現(xiàn)效率與準(zhǔn)確性。

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Recessive Fault Diagnosis Method of Antenna-Feed System Based on Receive Path Imbalance Detection

Sun Ziqiang Xie Hongcai Li Renjie

（China Mobile Group Guangdong Company Limited Dongguan Branch）

Aiming at the problems of the traditional recessive fault detection method of antenna-feed system, a recessive fault diagnosis method based on receive path imbalance detection was proposed. Firstly, based on the working principle of diversity reception, the method of receiving path imbalance is proposed as the fault diagnosis feature. Secondly, the RX-PIS module in the antenna system is used to detect the average received signal strength difference and its number in the cycle time to realize the implicit fault diagnosis of the antenna-feed system. Finally, this paper uses the RX-PIS method and FFAX method of Ericsson to perform the recessive fault diagnosis experiment analysis. The results show that the accuracy of the RX-PIS fault diagnosis method is 71.4%, which is about 1.5 times of FFAX (46.4%), and effectively improves the efficiency and accuracy of the implicit fault detection.

Antenna System; On - Line Detection; Hidden Fault; FFAX

孫自強(qiáng)，男，1983年生，本科，主要從事無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)研究。