一种基于时域信号分析的TDD系统失步检测方法*

李行政，张冬晨，丁舒亚，徐晓燕，王首峰

（1.中国移动通信集团设计院有限公司研究所，北京 100080；2.中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司，北京 100038）

一种基于时域信号分析的TDD系统失步检测方法*

李行政1，张冬晨1，丁舒亚2，徐晓燕1，王首峰1

（1.中国移动通信集团设计院有限公司研究所，北京 100080；2.中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司，北京 100038）

在网络运行中会出现由于设备故障等因素导致部分基站失步问题，从而造成对同天面及邻近区域TDD网络的干扰。为了快速发现并定位失步干扰，提出了一种基于时域信号分析的失步干扰检测方法，该方法不仅可以定位运营商内部TDD系统失步造成的同频干扰，也可以用于检测同一地理区域不同运营商网络间失步造成的邻频干扰。

时域信号 干扰检测 TDD系统 失步

1 引言

同步是TDD技术的基础，部署在同一区域的TDD网络需要严格的时间同步，否则将出现严重的基站间干扰问题。3GPP TS 36.133对TDD系统同步技术提出了严格的技术指标要求，要求宏蜂窝TDD系统各小区同步精度小于3 μs。

全球卫星导航系统包括美国的GPS系统、中国的北斗卫星导航系统、俄罗斯的Glonass以及欧洲的Galileo，以上全球卫星导航系统均可提供小于100ns的授时精度。基于GPS的同步是目前在TD系统中最广泛应用的同步方案。部署在同一地理位置的运营商的TDD基站可通过安装GPS卫星接收系统，统一将时间精准同步为GPS主钟标准时间，进而实现时间同步与帧头对齐，保证无线网络中所有运营商的TDD基站间的同步。

同一运营商内部网络失步将造成对附近基站大面积的干扰，必须保证严格的时隙同步。另外，我国已经对2.6GHz频段进行分配用于TD-LTE网络建设，其中中国联通获得2 555—2 575MHz频段，中国移动获得2 575—2 635MHz频段，中国电信获得2 635—2 655MHz频段。为了规避由于系统间失步造成的干扰问题，多家运营商的TD-LTE网络应严格按照工信部无函[2013]517、518、519文件，执行以下条例：使用上述频率部署TD-LTE网络时，应与其他电信运营商邻频使用TD-LTE网络保持时隙同步和时隙配比一致。

基于GPS技术的同步示意图如图1所示：

图1 基于GPS技术的同步示意图

但由于GPS接收机收到有用信号功率低，抗干扰能力弱，因此经常受到突发外部干扰而无法获取准确的时间。另外，网络运行中会出现的设 备故障等因素也会造成部分基站失步问题。为了有效完成失步检测、规避干扰，本文提出一种基于时域信号特征定位失步的方法，可用于定位TDD网络的上行干扰原因是否由失步引起。

2 根据信号时域特征的失步检测方法

对于同时隙配比的TDD系统而言，失步包含2种情况：超前失步和滞后失步。在TDD系统受到失步干扰时，干扰小区的下行发射落入受干扰小区的上行时隙，在使用频谱分析仪进行时域测量时（Zero Span模式）可发现受干扰小区的“非下行时隙”持续时间受到压缩，小于GP+UpPTS+连续上行子帧（或时隙）占用的时间。总体来说，可根据“非下行时隙”持续时间是否受到压缩来定位干扰是否由失步引起。

2.1 TD-LTE失步干扰检测方法

TD-LTE系统的帧结构如图2所示，每个无线帧长度为10ms，其由2个半帧构成，每个半帧长度为5ms。每个半帧又由4个长1ms的子帧（每个子帧包含2个常规时隙）和DwPTS、GP、UpPTS这3个特殊时隙组成。DwPTS和UpPTS的长度是可配置的 ，并且要求DwPTS、GP和UpPTS的总长度为1ms。

图2 TD-LTE帧结构类型（切换点周期为5ms）

TD-LTE支持5ms和10ms的上下行子帧切换周期。若该上下行子帧切换周期为5ms时，则特殊子帧存在于每个半帧中；若该周期为10ms时，则特殊子帧仅存在于第一个半帧中。目前TD-LTE支持7种上下行子帧配置方式，如表1所示。其中，“D”和“U”分别表示该子帧分配给下行或上行传输；“S”表示用于传输DwPTS、GP和UpPTS的特殊子帧。

表1 TD-LTE上下行子帧配置

目前TD-LTE支持10种特殊子帧配置方式，每种特殊子帧配置下GP+UpPTS的持续时间如表2所示：

表2 TD-LTE特殊子帧配置

以子帧配置2、特殊子帧配置5为例，上下行时隙配比为“DSUDDDSUDD”，特殊时隙配比采用3:9:2的配置方式。由理论计算可知，该配置下每个周期内的“下行时隙”持续时间为D+D+D+DwPTS的持续时间，为3.21ms；每个周期内“非下行时隙”持续时间GP+UpPTS+U=1.79ms。若通过后台网管的底噪（NI值）分析发现小区存在底噪抬升，可在外场受干扰严重站点的天面或其覆盖区域通过频谱分析仪对TD-LTE的时域信号进行分析，若“非下行时隙”持续时间小于1.79ms，则可基本确定该小区底噪抬升的原因为受到失步干扰。

在网络运行中会出现由于设备故障等因素造成的部分基站失步问题，当2.6GHz频段TD-LTE网络疑似受到其他运营商TD-LTE网络失步干扰时，也可采用本文提出的时域信号分析方法进行定位，如图3所示。对疑似受干扰站点进行上站干扰排查，测量TD-LTE设备带外泄露功率的时域特征，即使用频谱分析仪分别对2 575MHz频点及2 635MHz频点的信号进行时域分析，判断时域信号的“非下行时隙”持续时间特征是否与理论分析的信号特征吻合。

图3 2.6GHz频段不同运营商网络失步时域检测示意图

（1）若2 575MHz频点时域信号“非下行时隙”的持续时间与理论分析不吻合，则干扰原因为中国移动的TD-LTE与中国联通TD-LTE失步；

（2）若2 635MHz频点时域信号“非下行时隙”的持续时间与理论分析不吻合，则干扰原因为中国移动的TD-LTE与中国电信TD-LTE失步。

2.2 TD-SCDMA失步干扰检测方法

TD-SCDMA的帧长10ms，分成2个5ms子帧，这2个子帧的结构完全相同。如图4所示，1个子帧含6 400chips（CDMA码片），分为7个常规时隙和3个特殊时隙，其中每个常规时隙含864chips，特殊时隙含352chips，包括DwPTS（下行导频时隙，96chips）、GP（保护时隙，96chips）和UpPTS（上行导频时隙，160chips）。

图4 TD-SCDMA各时隙长度

7个常规时隙中，TS0总是分配给下行用于承载广播及下行控制信息，而TS1总是分配给上行链路，主要承载上行控制信息；剩余5个时隙被转换点2划分给上行和下行。显然，TD-SCDMA系统每5ms子帧均有2个上下行时隙转换点（GP处的转换点1和转换点2）。

目前，TD-SCDMA全网均配置为2:4（TS1、T S 2上行，T S 3—T S 6下行），因此其“非下行时隙”持续时间GP+UpPTS+连续上行子帧，即0.075+0.125+2×0.675=1.55ms。若通过后台网管的底噪（ISCP值）分析发现该小区存在底噪抬升，可去外场通过频谱分析仪对TD-SCDMA的时域信号特征进行分析，当发现“非下行时隙”持续时间小于1.55ms，则可基本确定该小区底噪抬升的原因为受到失步干扰。

3 失步干扰排查实例

在F频段（1 880—1 900MHz）干扰排查过程中，某城市发现大面积TD-SCDMA网络受到干扰，严重影响网络性能。通过网管提取TD-SCDMA受干扰小区的ISCP数据，选择干扰最严重的区域进行排查。首先使用频谱分析仪对F频段（1 880—1 900MHz）进行频域分析，发现存在宽带信号，从频谱特征分析为TD-LTE信号。如图5所示：

图5 F频段（1 880—1 900MHz）频域信号示意图

关闭干扰严重区域的TD-SCDMA基站，对TD-LTE信号进行时域分析，发现“下行时隙”持续时间约为3.3ms，“非下行时隙”持续时间约为1.7ms，TD-LTE信号的时域特征符合上下行时隙配比1:3、特殊时隙3:9:2的配置，排除由于TD-LTE上下行时隙配置及特殊时隙配置不对而造成的失步干扰问题。如图6所示：

图6 TD-LTE时域信号示意图

开启TD-SCDMA基站，对配置的9437号载波的中心频点（1 887.4MHz）位置进行信号时域分析，发现上行时隙时间仅为1.091s，小于TD-SCDMA系统两个上行时隙的时间间隔，最终判定干扰原因为TD-LTE系统失步造成对TD-SCDMA上行时隙的干扰。如图7所示：

图7 受失步干扰后TD-SCDMA时域信号示意图

后经确认发现该TD-LTE基站为F频段试验基站，试验结束后未及时关闭且出现失步问题，因而造成对附近区域F频段TD-SCDMA基站的干扰。关闭TD-LTE小区后，从网管后台统计TD-SCDMA系统F频段载波的ISCP值恢复正常。

4 结束语

同步技术是TDD网络健康运营的基础，失步将造成严重的有害干扰。本文基于TD-SCDMA或TD-LTE制式帧结构特点，提出了一种基于时域信号分析的失步干扰检测方法。该方法不仅可以定位运营商内部TDD系统失步造成的同频干扰，也可以用于检测同一地理区域不同运营商TDD网络间失步造成的干扰。

[1] 3GPP TS 36.133 V12.1.0. Requirements for Support of Radio Resource Management[S]. 2013.

[2] 3GPP TS 36.211 V12.3.0. Physical Channels and Modulation[S]. 2014.

[3] CCSA TC5 WG8. 邻频带多家运营商部署TDD系统的共存实现方案及频谱管理策略研究[R].

[4] 李小文. TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2003.

[5] 李世鹤. TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2009.★

李行政：工程师，硕士毕业于北京邮电大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司研究所，主要从事移动通信网络干扰分析、频率规划等方面的工作。

张冬晨：高级工程师，博士毕业于中国科学技术大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司研究所，主要从事移动频率规划、频率分配、干扰研究等方面的工作。

丁舒亚：助理工程师，毕业于重庆邮电大学，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司，主要从事信息系统设计、开发与咨询工作。

陈其铭：高级工程师，博士毕业于华南理工大学，现任职于中国移动通信集团广东有限公司，长期从事移动通信网络无线新技术研究和测试工作。

毛剑慧：高级工程师，博士毕业于北京邮电大学，现任职于中国移动通信有限公司研究院，长期从事TD-LTE新技术研究和测试工作。

A TDD System Non-Synchronization Detection Method Based on Time-Domain Signal Analysis

LI Xing-zheng1, ZHANG Dong-chen1, DING Shu-ya2, XU Xiao-yan1, WANG Shou-feng1

(1. Division of Research, China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2. China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing Branch, Beijing 100038, China)

Non-synchronization of partial base stations due to equipment failure in network operation often results in interference to TDD network in adjacent region. In order to quickly detect and locate non-synchronization, a nonsynchronization interference detection method based on time domain signal analysis was proposed in this paper. The method is able not only to locate the co-channel interference resulted from operator’s TDD system nonsynchronization, but to detect adjacent-channel interference due to non-synchronization of different operators in the same geographic region.

time-domain signal interference detection TDD system non-synchronization

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.08.011

TN929.5

A

1006-1010(2015)08-0051-05

李行政,张冬晨,丁舒亚,等. 一种基于时域信号分析的TDD系统失步检测方法[J]. 移动通信, 2015,39(8): 51-55.

国家科技重大专项课题“后IMT-Advanced移动通信技术及发展策略研究”（2013ZX03003016）

2015-02-15

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn