基站硬件本身上行干扰产生原因及查找方法探讨

黄政力　答嘉曦

【摘要】文章分析了网络中上行干扰及其对网络的影响,从基站硬件的结构方面阐述了硬件可能产生上行干扰的原因;通过采用高精度仪表对基站硬件参数进行测试,就如何发现和定位基站本身上行干扰作了探讨,并给出了实例,为网络基站上行干扰查找工作提供了参考。

【关键词】基站硬件 上行干扰 TRU CDU Aeroflex6113

上行干扰一直以来都是影响网络通话质量、引起客户感知下降的重要原因。在引起上行干扰的原因中,除大家所熟悉的外部干扰源,还有一类是极难被发现的由于基站硬件原因引起的上行干扰。本文通过对基站硬件引起的上行干扰的分析及其查找方法的探讨,为降低网络上行干扰提出新思路。

1 上行干扰定义及分类

1.1 上行干扰定义

上行干扰是指干扰信号存在于移动网络的上行频段,基站受到外界射频干扰或由于自身硬件故障而导致的干扰。上行干扰会造成无线信道利用率低、接入性能下降、持续性能差、通话过程中用户主观感受差等问题。

在GSM系统中,BTS通过连续不断地测量上行链路方向上的所有空闲时隙进行上行干扰测试,一般把所接收到的电平分为5个等级,称为干扰电平带ICMBAND,取值范围是1～5。

1.2 上行干扰分类

按照产生干扰的来源,上行干扰可分为以下几类:

◆外部干扰机干扰;

◆直放站、干线放大器干扰;

◆基站硬件本身隐性故障干扰:由基站硬件TRU、CDU、CXU等原因引起的上行干扰,以2、3级的居多,严重的可以达到4、5级;

◆频点引起的上行干扰;

◆其它原因引起的干扰。

其中,外部干扰机的干扰、直放站的干扰都可以通过频谱仪查找,频点上行干扰可以通过更换频点的方法查找,唯独基站硬件本身产生的上行干扰测试查找比较困难。我们着重就基站硬件本身产生的上行干扰及查找的方法进行探讨和分析。

2 基站硬件上行干扰分析

2.1 基站硬件上行干扰判断

基站硬件本身产生的上行干扰可分为两类:一类是轻微的硬件干扰,上行干扰级别多为2、3级,一般只是1～2个载波有问题;一类是较严重的硬件隐性故障,可能多个载波有问题或控制所有载波的关键硬件有故障(如CDU、DXU等),此时上行干扰级别可能多为2～5级之间。实际判断还应注意以下几点:

(1)上行干扰级别多为2、3级,所占总干扰比例为15%～30%的问题,可能是由硬件或频点干扰引起的;在排除是由频点引起的之后,基本可以判断是由于基站硬件引起的轻微上行干扰。

(2)3、4级上行干扰较多的,要配合BSC的其它指标综合判断。如:SDCCH通话时长比较长(达到7、8甚至10以上),内切现象严重(小区内切次数在一个小时内达到上百次,甚至500次以上),切换成功率低(切出成功率正常(95%以上),而切入成功率低于80%)等,都是硬件上行干扰的重要标志。

基站硬件本身产生上行干扰的原因比较复杂,下面从硬件结构的角度来阐述产生上行干扰的原因。

2.2 TRU、DTRU产生干扰分析

TRU和DTRU称作收/发信机单元,主要是对移动台无线信号进行处理,负责接收和发射。TRU用于2202设备,DTRU用于2206设备。TRU的原理图见图1:

图1 TRU单元结构原理图

TRU主要可分为RTX、RRX、TRUD三大块来分析。

RTX单元主要执行下行链路信号的调制和放大,产生上行干扰的可能性有:

◆发信机单元通过功放进行发射,如果功放功能不好,可能会导致一部分信号回流,在发信机内产生自激。

◆RTX在发射的同时也在接收Pf、Pr两路信号(用于计算VSWR),并跟TX、发信机形成一个回路。如果接收到的Pf、Pr信号太杂或VSWR单元有问题,会导致上行计算错误,最终在发信机端形成干扰。

◆发信机端本身性能不好。

RRX单元主要是执行手机无线信号(上行链路)的解调,并把解调信号送至TRUD部分进行接收处理。这部分是最不可能产生上行干扰的,唯一的可能就是收信机本身有故障。

TRUD可看作是TRU的控制器,它经由本地总线、CDU总线、定时总线和X总线与其它的RBS单元相连接。TRUD执行例如信道编码、插入、加密、突发脉冲串格式和Viterbi均衡等上行和下行链路的数字信令的处理,产生上行干扰的可能性有:

◆RTX或RRX单元信息错误,当最后在TRUD进行汇总处理时,得出来的结果当然也是错误的。

◆TRUD功能块里面的一些小单元(如信号处理单元)本身可能产生故障。

◆TRUD跟多种总线汇接,如其它单元性能不好而产生回流,会导致最终信息处理错误,可能会产生自激。

DTRU只是把两个TRU集成在一个模块上,功能原理差不多,这里不再赘述。

2.3 CDU产生干扰分析

CDU是TRU和天线系统的接口。它允许几个TRU连接到同一天线,合成所有发信机的发射信号和分配接收信号到所有收信机,在发射前和接收后所有的信号都必须经过滤波器滤波。CDU还包括一对测量单元,为了计算电压驻波比(VSWR),它必须能对前向和反向功率进行测量。

目前使用的主流CDU型号有CDU-D、CDU-F、CDU-G,本文主要以常用的CDU-D为例进行探讨。图2为CDU-D原理图:

图2 CDU-D原理图

CDU-D由3部分组成,分别是CU、DU、FUD/FU。FUD的结构图如图3:

图3 FUD的结构图

FUD/FU是CDU的滤波单元,它产生上行干扰的可能性有:

◆MCU单元有多个回路,它是连接TX/RX跟COMB的主要器件,如果MCU、SD单元性能不好,就有可能导致上行干扰的产生。如雷卡仪表在卓越大厦L0测试中发现信令过程有VSWR告警提示,就是MCU故障的一个例子。

◆CU/FUD与天线组成发射端的回路,当CDU设备内部产生的VSWR过高时,设备回路自激产生故障,可能会导致滤波功能判断出错,回路信号流入上行,引起上行干扰。

DU的结构图如图4所示:

图4 DU的结构图

DU对6路TRU收信信号进行分配,它本身有自环接法(如主架时,A跟A1、B跟B1都是自环),同时它还有几个回路,如果这些单元(功放、双工器、RXDA等)有故障都会导致信号回流,引起上行干扰。

CU的结构图见图5:

图5CU的结构图

CU对2路TRU发射信号进行放大、耦合。如果放大、耦合单元性能不好,都有可能导致信号回流,引起上行干扰。

3 基站硬件上行干扰查找

3.1 查找方式

由基站硬件本身产生的上行干扰,常表现为小区接通率低、上行质差严重;而通过经验积累和理论分析,其具体表现为上行接收误码率低、接收灵敏度、接收品质、接收信令信道误码率、Access Burst等参数指标低下。

通过对以上指标的测试,可以发现基站硬件是否存在上行干扰并判断存在上行干扰的硬件。

3.2 查找工具

在基站硬件上行干扰查找中,对基站硬件参数指标的测试,需要精密的仪表和工具。这里使用Alerflexaa6113基站综合测试仪,该测试仪能够代替BSC对基站进行控制以及测试所有上下行参数,并根据GSM规范判断参数是否合格。

3.3 查找方法

(1)判断硬件故障

雷卡仪表对每一测试项都给出了实测值,将此实测值与根据GSM规范定义的门限值相比进行判断。图6所示为接收机误码率测试结果:

图6 接收机误码率测试结果

由图可见,当误码率的百分比(Ratio)小于规范值百分比(Limit)时,测试通过(PASS);反之不通过(FAIL)。Samples为抽样测试的次数,Events为发生误码事件的次数。

(2)硬件定位更换原则

◆2202设备

如果一个RBS机柜单个TRU测试出现FAIL(包括发射和接收端测试)时,可定位为TRU故障或TRU连线问题。

如果测试小区的CDU型号为CDU-A、CDU-C、CDU-C+,当2个TRU(包括发射和接收端测试)测试不通过,而这两个TRU又同属于一个CDU时,基本可以定位故障硬件为测试TRU所属的CDU。

如果测试小区的CDU型号为CDU-D型,当同属一个CU的2个TRU发射端测试不通过时,故障点就定位为CU;如果多个TRU的接收端测试不通过时,则可定位于DU故障或FUD(FU)故障。

如果测试小区所有TRU的测试项都不通过,那么就定位为DXU故障。

◆2206设备

RBS2206设备的载波是DTRU,每个物理载波等同于2个普通TRU,常用的CDU型号有CDU-F、CDU-G型,每个CDU是4路逻辑TRU(2个物理DRU)的功率合成。另外,2206设备新增了CXU,用于分配12路RX信号。所以,对于雷卡测试的故障定位,与2202稍有不同:

对于单个逻辑TRU或同一个DTRU的两个逻辑TRU测试不通过(包括发射和接收端测试),可简单地定位为单个DTRU故障或载波连线问题(此类可能性比较小);

对于同属一个CDU的多个载波的发射项测试不通过,且接收端测试(不超过4个逻辑TRU)不通过的现象,故障可定位于CDU;

如果测试小区超过4路逻辑TRU接收端测试不通过,则故障点可定位在CXU。

总之,对于基站雷卡测试故障的定位,需要对硬件配置方面进行综合判断,在实战中多积累经验。

3.4 典型案例

(1)鹤洲富源M1小区上行干扰解决

在鹤州富源M1小区的测试中,发现小区的6个DTRU接收误码率测试均不通过。鹤洲富源M1为RBS2206设备,由于CXU是分配CDU到DTRU的接收信号设备,如果CXU存在故障,将会导致接收端有问题。所以判断CXU存在隐性故障,建议更换CXU。更换前后测试情况见图7:

图7 更换CXU前后的小区接收误码率测试情况

表1为鹤洲富源M1更换CXU前后的指标对比,可见指标改善明显。

注:指标选取为更换硬件前后连续三天在话务忙时的指标总和,接通率取平均值。

(2)莲塘三M3小区上行干扰解决

莲塘三M3小区采用2202机柜,主、扩架,共10个载波,采用CDU-D型。指标观察发现上行干扰。通过Aeroflex6113基站综合测试仪的测试,发现第9载波接收电平测试不通过,更换该小区的第9载波后,测试通过,见图8:

图8 更换小区第9载波前后的接收电平测试情况

更换设备后BSC指标监控上行干扰消除,2、3级上行干扰成功解决。

4 结束语

通过网络指标的分析,特别是上行指标的分析,判断小区是否存在由于基站硬件本身引起的上行干扰;通过基站综合测试仪的测试,可以准确地定位由基站硬件本身引起的上行干扰;通过更换硬件,可排除基站硬件本身的上行干扰。Aeroflex6113作为基站测试仪器,可以用来排除上行干扰。★

【作者简介】

黄政力:高级工程师,MBA毕业于暨南大学,现任职于中国移动通信集团广东有限公司网络优化中心,主要从事无线网络维护工作。

答嘉曦:系统分析员,硕士毕业于华中科技大学,现任职于中国移动通信集团广东有限公司网络优化中心,主要从事基站设备维护工作。