5G干扰小区的分析筛选与上站排查
前景理论 2021-03-05

1. 综述

本手册用于指导中国移动 5G干扰小区的分析筛选与上站排查工作, 主要包括 5G常见干扰类型、5G干扰分析方法、5G干扰排查与定位方法。参考该手册进一步推广落实 5G相关分析与排查方法, 降低干扰对 5G网络性能的影响。


2. 5G 干扰问题与分析方法

中国移动 2.6GHz 频段获得 2515MHz-2675MHz 共 160MHz 频谱, 4.9GHz 频段获得4800MHz-4900MHz 共 100MHz 频谱。其中 4.9GHz 频段主要用于垂直行业专网建设, 因此本指导手册重点关注 2.6GHz 频段 5G 干扰问题。

2.1 2.6GHz 频段 5G 干扰问题研究

2.6GHz 频段是中国移动 TD-LTE 网络的重要部署频段。为了保证 5G 网络的领先地位,优先采用 100MHz 组网建设方案。由中国移动 5G 频率分配方案可以看出, 2.6GHz 部署 5G涉及到联通 D6 频段 LTE 腾频、 中国移动 D1、 D2 频段 LTE 腾频。在 LTE 网络未完全退频区域, 5G 将面临严重的 LTE 同频干扰问题。另外 2.6GHz 频段 5G 还将面临广电 MMDS 干扰、 干扰器干扰、 非法频段占用干扰(如视频监控无线回传设备)、 伪基站干扰等。

2.1.1 LTE 同频干扰问题

现阶段 2.6GHz 频段 5G 建设优先采用 100MHz 组网建设方案, 在这种场景下 D1/D2 频段的 TD-LTE 网络与 5G 小区有 40MHz 频率重叠, 未清频区域的 LTE 小区在高负荷情况下终端会对同覆盖区域的 5G 小区产生上行同频干扰, 严重影响 5G 网络性能。LTE 同频干扰强度和同覆盖区域的大小、 无线环境、 LTE 邻区业务量等因素有较大关系。

LTE 同频干扰的主要特征是频域上 D1/D2 频段对应的 163-273PRB 底噪明显抬升, 波形特征呈现出与调度算法高度相关的特点;时域上则是 24 小时干扰强度随业务量明显起伏且变化趋势基本一致, 呈现出明显的时域波动性。LTE 同频干扰典型波形特征如下:

2.1.2 MMDS 干扰

多路微波分配系统(MMDS) 是用微波频率以一点发射、 多点接收的方式把电视、 声音广播及数据信号传输到各有线电视公用天线电视系统前端或直接分配到个体用户的微波系统。工作在 2500~2700MHz 频率范围内的广播电视系统会对部署在 2.6GHz 频段的 5G 系统造成严重的同频干扰, 其干扰特征为多个连续规律的 8MHz 带宽矩形波形。

2500~2700MHz 频段内的 MMDS 传输发射电视频道配置表如下图所示, 可以看到, 落在 2515~2615 频段的 MMDS 电视频道有 02 频道的后半段(4MHz 带宽)、 03~14 频道等。在发现多个连续规律的 8MHz 带宽矩形波形特征时, 可参考该频道信息进行 MMDS 干扰确认, 然后上站干扰排查确定干扰源即广播电视塔位置。

2.1.3 干扰器干扰

干扰器通过全频段发射大功率干扰信号来阻断基站与终端的通信, 主要在监狱、 法院、检查院、 学校等区域安装使用。对大带宽的 5G 小区干扰器干扰的典型特征是全频段底噪抬升或大宽带的底噪抬升。

2.1.4 视频监控干扰

视频监控干扰主要是指视频监控的无线网桥、 无线回传等设备对 5G 的干扰, 属于非法频段占用干扰。现在楼宇、 小区使用安防设备较为普遍, 无线安防设备多使用 2.4G 频段,有些设备设计不合理或带有扩频功能, 使用带宽和 5G 频段重叠, 对 5G 产生干扰。目前已发现的视频监控干扰有海康威视、 大华监控等视频监控厂家的无线网桥、 回传等设备对 5G产生干扰。


视频监控干扰主要集中在 2515~2615 频段的前 60MHz 频段内, 且多为宽带干扰。而且视频监控干扰设备多在电梯、 屋顶等区域, 相对隐蔽, 干扰排查较难测量到, 所以对疑似视频监控干扰需要重点对常见的视频监控安装区域进行扫频排查。视频监控类干扰波形特征:

视频监控干扰排查分析时需要注意监控设备工作频段的起始频率在 2515MHz 之前的情况, 如上图所示, 在 2515MHz 处之前就形成了抬升。

2.1.5 伪基站干扰

D 频段伪基站通过设置与现网相同的 PCI、 频点来伪装成现网基站, 对周边移动基站造成干扰。其干扰波形上呈现对应频段中间的 1.4M、 3M、 5M、 10M 等带宽的干扰抬升 。

2.2.1 5G 小区干扰均值计算

5G 小区底噪均值计算原则为频域 PRB 底噪先转换为功率值后求平均再转为电平值, 时域 PRB 底噪则直接电平值求平均。5G 干扰小区识别需要按照频段和带宽的不同分别计算不同的干扰均值指标, 即对于 2.6GHz 频段的 100MHz 带宽小区, 因为可能存在 D1、 D2 频段的 LTE 同频干扰, 需要同时关注全频段干扰均值、 D1 频段干扰均值和 D2 频段干扰均值;对于 2.6GHz 频段的 60MHz 带宽小区和 4.9GHz 频段小区, 则只需要计算全频段干扰均值即可。

2.6GHz 频段 5G 干扰小区筛选根据指定时段内的三个干扰均值和集团 5G 干扰门限对比判断筛选 5G 干扰小区:若小区三个干扰均值() 中有任一均值大于集团 5G干扰门限即为 5G 干扰小区。

4.9GHz 频段 5G 干扰小区筛选根据指定时段内的全频段干扰均值与集团 5G 干扰门限对比判断筛选 5G 干扰小区:若小区全频段干扰均值大于集团 5G 干扰门限即为 5G 干扰小区。

2.2.2 5G 干扰类型划分

筛选出 5G 干扰小区后即可根据小区的时频域典型干扰特征识别小区干扰类型。根据前期 5G 干扰排查经验, 将 5G 干扰类型划分为 LTE 同频干扰、 MMDS 干扰、 视频监控干扰、伪基站干扰、 干扰器干扰和其它干扰六种基本类型, 其中 LTE 同频干扰又细分为 LTE D1 干扰、 LTE D2 干扰和 LTE D1/D2 干扰三种。在六种基本干扰类型上又有复合干扰类型, 指同时受到两种及两种以上基本干扰类型的干扰小区。

需要注意的是, 5G 系统在 100MHz 带宽范围内可能会同时存在多种干扰类型, 需要按照干扰类型分别进行干扰排查。


3. 5G 干扰排查与定位方法

3.1 5G 干扰排查流程

5G 干扰排查与 LTE 干扰排查类似, 主要包括 5G 干扰小区筛选、 干扰特征分析、 小区状态/告警信息核查、 小区参数配置核查和上站干扰排查五个步骤。

3.1.1 5G 干扰小区筛选

基于 2.2 章节 5G 干扰分析方法对城市 5G NR 小区底噪进行总体分析, 确定 5G 受干扰小区并对 5G 高干扰小区进行干扰归类, 确定每个干扰小区可能的干扰源类型。

3.1.2 干扰特征分析

干扰特征分析是指对 5G 干扰小区的 24 小时*273PRB 底噪数据进行干时域、 频域、 地理域维度的干扰特征分析:

1) 明确时域干扰特性:基于 24 小时干扰均值变化趋势确定干扰是连续存在还是间歇发生;

2) 分析频域干扰特征:将受扰 PRB 转换为频率, 确定受扰频率特性, 结合时域特性判断小区受扰类型和可能的干扰源;

3) 分析干扰的地理域特征:对同干扰类型的多小区进行地理分布分析, 结合各小区受扰强度、 覆盖方向等信息, 判断可能的干扰源所在区域, 缩小上站排查范围。

3.1.3 小区状态/告警信息核查

核查 5G 干扰小区状态是否正常、 有无告警, 排查受扰小区是否存在设备故障如 AAU故障、 GPS 告警、 天线通道告警等, 排除小区故障原因。

3.1.4 小区参数配置核查

核查 5G 干扰小区相关无线参数是否配置正确, 重点关注时隙配置、 帧偏置等参数, 排除参数配置错误原因。

3.1.5 上站干扰排查

在排除 5G 干扰小区不存在故障问题、 参数配置错误等情况后, 根据该小区的干扰特征分析结果上站排查, 结合后台干扰波形分析与现场扫频测试等手段确定干扰源。上站干扰排查的基本方法是使用便携式频谱分析仪或扫频仪和定向天线, 利用天线的定向接收特性对多个方向进行扫频分析, 对比扫频测量到的干扰波形是否与后台干扰波形一致, 寻找干扰强度最大的干扰方向确定干扰来源。在找到疑似干扰源后, 采用协调关闭干扰源、 屏蔽/遮挡干扰信号等方式进行确认。建议在上站排查前, 根据干扰小区的干扰特征分析确定可能的干扰源和所在区域, 提高干扰排查的针对性和效率。

3.2 5G 典型干扰排查建议

3.2.1 LTE 同频干扰

LTE 同频干扰是 LTE 同频邻区终端对 5G 的集总上行干扰, 无法通过扫频分析确定具体的干扰源小区。因此对 LTE 同频干扰, 需采用如下方法确定可能的干扰源小区:

1) 获取 4/5G 工参:提取现网最新的 5G 工参和 LTE 工参。

2) 制作 MapInfo 图层:按照 LTE 频点和 5G 带宽信息, 分别制作 LTE 工参图层和 5G工参图层, 确定受 LTE 同频干扰的 5G 小区位置。

3) 分析 LTE 同频邻区:根据 5G 小区的 LTE 受扰类型, 确定其周边一定距离内的同频 LTE 小区列表。

4) 确定潜在 LTE 干扰源小区:首先核实列表内的同频 LTE 小区是否已完成清频, 若仍未清频则结合 4/5G 小区间距、 相对位置、 LTE 小区业务负载等信息进行分析,确定潜在 LTE 干扰源小区。

5) 确认干扰源:通过关站、 去激活等方式确认 LTE 干扰源小区并推进后续清频工作。另外要注意的是 TD-LTE D1/D2 频段对应的载频号按照 Band38 和 Band41 计算有不同的取值, 在判断 TD-LTE 同频小区时需要予以关注, 避免漏判 LTE 同频邻区:

3.2.2 MMDS 干扰

LTE 时期已排查处理过 2575~2635MHz 范围内的 MMDS 干扰, 且广电总局也已安排MMDS 退网清频, 但目前仍存在部分地区的 MMDS 站点干扰 5G。MMDS 干扰频域特征呈现连续多个规律的 8MHz 矩形波形, 干扰频段与电视频道配置吻合, 且因其台站高度高、 发射功率大(500W~1KW) 一般呈现大规模干扰, 因此 MMDS 干扰可基于上述特征进行分析识别, 发现后与当地广电、 无委等部门沟通协调关闭即可。

3.2.3 视频监控干扰

现在电梯、 楼宇、 小区的视频监控安防设备使用较为普遍, 且其无线回传设备频率使用不规范非法占用 5G 频段造成严重干扰。发现疑似视频监控干扰后, 需要重点对电梯井、 屋顶等视频监控常见安装区域进行干扰排查确认。排查时在监控中心或交换机附近调测即可,非专业人士请勿进入电梯井道、 屋顶等危险区域排查。确认是视频监控设备干扰源后, 可协调物业等相关人员进行频段修改、 设备关断等方式规避解决干扰, 后续也需从集团层面推动监控设备厂家规范相关监控设备的频率使用。

3.2.4 伪基站干扰

在确定伪基站干扰后, 首先建议沟通关闭伪基站以避免对 5G 产生干扰。若无法关闭伪基站, 则可通过调整天馈控制伪基站覆盖区域、 将伪基站所用 PCI 加入到黑名单、 伪基站设备移频使用 E 频段、 调整伪基站帧偏置等手段降低伪基站对 5G 的干扰。

3.2.5 干扰器干扰

干扰器通过大功率发射干扰信号来阻断基站与终端的通信, 主要在监狱、法院、检查院、学校、 政府部门等区域安装使用。发现干扰器干扰后, 要对干扰器位置、 干扰小区等信息做好记录和干扰历史管理, 并与干扰器所属单位沟通协调关闭干扰器, 对确需开启的干扰器要做好记录, 并提醒相关单位用完之后及时关闭。

3.3 干扰排查与定位方法

对于非 LTE 同频干扰的 5G 受干扰小区, 一般需要通过外场干扰排查进行定位与优化,在排查前应使用 IDS 5G 受干扰小区 GIS 分析功能确定小区周围一定距离范围内是否有同类型受干扰小区, 当存在同类型受干扰小区时, 应选择干扰功率最强的小区进行上站干扰排查工作。

3.3.1 干扰排查准备

开展 5G干扰排查需要的仪器设备包括便携式频谱分析仪或扫频仪、定向天线、望远镜、馈线、 衰减器等。

1) 便携式频谱分析仪或扫频仪:具备前置预防及衰减功能, 打开预放后底噪不高于-110dBm/200kHz;具备在 5G 上行时隙的扫频能力。

2) 定向天线:八木天线或对数周期天线, 天线主瓣增益不小于 10dBi;

3) 可调衰减器:衰减量可设置为 0~50dB;

4) 馈线:可正常使用, 上站干扰排查前应测量馈线损耗

5) 望远镜:无具体要求, 可正常使用即可;

干扰排查前需要熟悉掌握待排查小区的工参信息, 且需要前后台的密切配合, 应在以下方面做足准备。

另外, 测试扫频时发现干扰源附近时, 需要进入特殊场景测试, 而业主较难协调, 根据以往排查经验, 需要提前准备工作证或介绍信或现场协调进场测试, 如企业单位、 工业区、党政机关、 学校、 医院等。

3.3.2 仪器仪表设置

干扰源定位主要通过“频谱分析仪+定向天线” 的方法, 通过多点定位法逐步缩小干扰源范围, 各仪表设备的连接方式如下图所示:

频谱分析仪的 RBW 建议设置为 200kHz, 并开启频谱分析仪的前置预放功能, 降低设备基础底噪。

可调衰减器的衰减量预置为 0dB, 当上站干扰排查频谱分析仪饱和时, 可适当增加可调衰减器的衰减量, 保证频谱分析仪的正常工作。

3.3.3 天面扫频测试

在进行天面扫频测试时, 应根据受干扰小区干扰波形分析及干扰地理相关性分析结果,初步确定怀疑的干扰源, 尽量做到有针对性的干扰定位与排查, 提升工作效率。具体流程如下:

步骤 1:测试时尽量抬升定向天线高度, 最好可以到达与受干扰小区天线同高度或超过受干扰小区天线挂高;

步骤 2:以正北方向为 0° 方向, 以 30° 为间隔进行定向干扰测量, 分别选用“Maxhold模式” 及“10 次平均模式”, 在此过程中应重点关注与受干扰小区天线方位角同方向时是否测量到干扰信号;

步骤 3:对比各角度频谱仪测量到的波形及 IDS 5G 系统该小区 PRB 波形图, 当干扰形态相同时表明测量到干扰信号;

步骤 4:当测量到干扰信号时, 通过分析各角度干扰信号功率强弱, 确定干扰信号的方向;

步骤 5:如果未测量到与 IDS 5G 系统 PRB 波形图相似的干扰信号, 则干扰源疑似与受干扰小区同天面的其它无线系统或天馈问题, 依次降低各同天面疑似干扰源系统的功率或短时关闭系统, 观察干扰功率是否降低或消除;

步骤 6:若干扰功率降低或消除, 则确定相应的干扰源, 否则疑似天馈故障, 更换天馈后重新监测。 

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