潘桂新 葛慧明 施玉晨 黃曉明

【摘 要】闡述了LTE等多網絡合路后，室內分布系統出現的新的干擾類型和特點，結合實際經驗，介紹了如何利用后臺網管統計、計算分析和現場檢測等技術手段，對室內分布系統的干擾進行綜合分析、驗證和排查。

【關鍵詞】混合互調干擾 飛弧干擾 室內分布系統 干擾排查

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.04.008 中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）04-0043-06

引用格式：潘桂新，葛慧明，施玉晨，等. 室內分布系統LTE合路的干擾分析和排查[J]. 移動通信， 2016，40（4）： 43-48.

1 引言

當代電信科技的飛速發(fā)展和激烈的市場競爭使得電信網絡加速更新，隨著4G牌照的發(fā)放，中國2G/3G/4G多代多網絡共存的格局已經形成。通信網絡陡然復雜起來，尤其是室內分布系統，承載的網絡越來越多，容量越來越大，室內分布系統干擾問題日益突出。LTE接入后，分布系統中的干擾和底噪抬升等現象大量出現，嚴重影響了通信質量。本文探討LTE合路后，室內分布系統出現的干擾新類型，分析干擾產生的原因，介紹了室內分布系統混合互調干擾和飛弧干擾的排查方法。

2 LTE系統合路后干擾的新特點

移動通信系統出現的干擾通常有雜散、阻塞和互調這三類，由于2G/3G/4G多網絡共存，信號更多、更復雜，出現了新的干擾類型和特點。LTE接入室內分布系統后，出現了較多且對通信系統干擾嚴重的混合無源互調干擾和飛弧干擾。

2.1 混合無源互調干擾

無源互調（Passive Intermodulation）指兩個或兩個以上不同頻率，因無源器件非線性引起互相調制，形成一系列新頻率的互調產物的現象。由于之前的通信系統比較簡單，頻段單一且信道少，無源互調通常發(fā)生在同頻段的兩個信號f1、f2之間，也只有2f1-f2、3f1-2f2、4f1-3f2等形式的奇數階互調產物才可能落入使用頻段，對通信系統造成干擾。因此，人們只關注3、5、7等奇數階互調產物形成的互調干擾，現有的互調儀也只能檢測同頻段兩個信號的奇數階互調產物，功率量級最大的3階互調也因此被確定為衡量無源器件互調性能的標志和標準[1]。

然而，現在移動通信2G/3G/4G各種制式系統的頻率從800到2700MHz，無線信道帶寬從200kHz～20MHz不等。在室內分布系統中，分布天饋可能同時承載多個網絡，如此不同頻段、不同制式和帶寬的信號混合在一起，共同在分布天饋中傳輸，形成多信號混合的無源互調，其調制形式和互調產物遠比同頻段雙信號復雜的多，對現有系統造成干擾的可能性也大大增加[2，3]。這種多種不同頻率、不同帶寬的信號在無源器件中產生的混合性無源互調稱之為混合無源互調。

假設n個不同頻率f1、f2、…、fn的信號，無源互調會產生一系列不同頻率的互調產物，其k階互調產物有nk，頻率為：

， （1）

其中，ki為整數。

對具有一定頻率帶寬的信號，其互調產物具有頻率展寬效應。如兩個寬帶信號分別為B1、B2，中心頻率分別為f1和f2，假定f2>f1、k2>k1，k1和k2為正整數，k=k1+k2，其中k2f2-k1f1形式的k階無源互調產物頻率范圍為：

可見，其互調產物帶寬成倍展寬。在移動通信系統中，如果大功率的基站下行信號的無源互調產物正好落入在網運行系統的手機終端小功率上行信道頻點，則可能對該上行信號形成干擾，影響正常通信。在2G/3G/4G多網共存時代，室內分布系統中可能同時存在十幾個甚至幾十個不同頻段、不同帶寬的載波信號，其混合無源互調極為復雜，落入在網運行系統上行信道的可能性大幅增加。對LTE等寬帶信號，由于互調產物頻帶展寬效應，可能對更寬頻率范圍的上行信號形成干擾，這就是LTE寬帶信號饋入室內分布系統后，大量出現互調干擾的原因。

對比同頻段雙信號無源互調，LTE系統引入后室內分布系統中混合互調及干擾有以下顯著的特點：

（1）互調產物豐富

由上面的討論可知，混合互調產物隨參與互調的源信號的增加呈指數級增加。如果室內分布系統中饋入信源信道數有10個，則混合互調2階產物有100個，3階有1000個，4階有10 000個，5階有100 000個，以此類推。

（2）偶數和奇數階互調產物均可能形成干擾

移動通信高低頻差異超過三倍，因此，不僅常規(guī)奇數階互調產物會落入系統頻段，而且偶數階和其它調制形式的奇數階互調產物也可能落入關注頻段。如DCS1800信號與GSM900信號f1-f2調制形式的二階互調會落入GSM900的上行頻段；CDMA800信道f1+f2形式的2階互調會落入LTE FDD 1.8GHz的上行頻段；LTE FDD 1.8GHz、GSM900和CDMA800信道fLTE+fGSM-fCDMA形式的混合3階互調可能落入WCDMA的上行頻段，具體的計算如表1所示。在多網絡共站共址的基站和共建共享的室內分布系統中，已發(fā)現了偶數階互調干擾和多信號混合互調干擾。

（3）寬帶信號互調更容易干擾在網運行系統

3G/4G等無線信道采用了寬帶信號，如TD-SCDMA信道帶寬為1.6MHz、WCDMA信道帶寬為5MHz、LTE信道帶寬最高可達20MHz。寬帶信號互調會產生更寬頻段的互調產物，可能對更多個通信系統造成干擾。如LTE FDD 1.8GHz信道3fLTE1-2fLTE2形式的5階互調可能落入LTE FDD 1.8GHz頻段，對其形成干擾，具體計算如表2所示：

注：聯通LTE頻段1840—1860MHz/1745—1765MHz；電信LTE頻段1860—1875MHz/1765—1780MHz。

2.2 飛弧干擾

由于2G/3G/4G多網絡共存，室內分布系統饋入的信源越來越多，每個系統射頻功率為20～40W，饋入分布系統中射頻信號總功率成倍增加，尤其是4G LTE制式等寬帶系統。由于OFDM的技術特點，信號功率的峰均比可達8～10dB，分布網絡中射頻信號瞬態(tài)功率過高，很容易超出無源器件功率容量（現有技術規(guī)范要求200W），導致內部放電擊穿甚至損壞。

在無源器件中，當射頻功率超出功率容量，在射頻信號功率峰值點時，器件內部可能出現局部微放電（俗稱飛弧打火），產生寬帶電磁噪聲，這種放電噪聲可能對所有移動通信的上行信號造成干擾。這種現象在原來簡單通信系統中很少發(fā)生，是近年復雜移動通信系統發(fā)現的新的干擾現象。這種因瞬時射頻功率過高引起的微放電產生的新的干擾類型，稱之為飛弧干擾。

在LTE室內分布系統建設中，在合路系統較多和多運營商共建共享的室內分布系統中，出現了較多的飛弧干擾案例。這種現象主要發(fā)生在合路分布系統的射頻功率較大的前三級無源器件和饋線接頭中，干擾強度隨系統開啟時間增長、器件溫度升高而加劇。

3 LTE合路分布系統中干擾分析和驗證

不同于阻塞和雜散干擾，互調和飛弧干擾可能發(fā)生在室內分布天饋的任何器件中，而分布天饋常常隱蔽安裝在建筑物整個樓層天花內，器件分散，檢查困難。因此，在室內分布系統中一旦發(fā)現互調和飛弧干擾，故障點定位和排查變得十分困難，常常因為無法定位不得不關閉部分系統或大規(guī)模更換器件。對雜散和阻塞干擾，國內外有較多文獻闡述[3]，本文重點介紹互調和飛弧干擾排查的方法和經驗。

3.1 網管統計和干擾計算分析

通信網絡后臺的網管是干擾分析的基礎。首先，通過網管可以了解分布系統接入網絡實際配置和運行狀態(tài)，如各接入網絡載波和信道配置、頻率、功率和系統參數等。通過網管記錄還可以了解問題故障歷史，如網絡變動記錄、告警記錄，何時開始出現干擾、干擾發(fā)展情況等。通過網管對關鍵指標的統計分析可以了解干擾的程度和基本特點，如系統底噪、掉話、接通率、忙閑時業(yè)務量等。其次，根據各系統的頻率配置和帶寬，計算出各種互調干擾的可能性，預測可能出現的干擾形態(tài)，對網管收集數據進行綜合分析，為干擾定性和排查提供基礎，得到事半功倍的效果。

3.2 干擾類型甄別和驗證

雜散和阻塞干擾來自信源，通過系統信源發(fā)射功率加載和去加載，很容易識別和檢測出來，在射頻接口增濾波器即可排除干擾。互調干擾和飛弧干擾比較復雜，同時與信源、合路設備和分布天饋有關，因此，需要采用多種手段，從多個方面觀測干擾現象和形態(tài)，綜合分析、甄別和驗證干擾類別。

如果某一信源發(fā)射功率加載后出現干擾，去加載后干擾消失，說明干擾與此信源有關。對接入系統的所有信源逐一進行加載和去加載，就可判斷干擾與哪個信源或哪幾個信源有關。如果干擾僅與某一信源有關，雜散和阻塞的可能性較大；如果干擾與幾個信源相關，則基本可判斷為互調或飛弧干擾。

一般信源發(fā)射功率越大產生的干擾也會越大，尤其是LTE信號，信道帶寬大、功率峰均比高，調整LTE信源發(fā)射功率，容易觀察到互調和飛弧干擾的變化，而且LTE網絡剛剛建設，業(yè)務承載小，調整LTE信源對用戶影響小。因此，如果LTE加入系統后發(fā)現底噪抬升或出現干擾，可以判斷干擾與LTE信源有關，先考慮調整LTE信源功率，觀察底噪和干擾變化，對干擾類別作出初步判斷。如果LTE信源加入前就存在干擾，必需對現網其它網絡信源進行功率調整和關閉開啟操作，以驗證干擾與哪些網絡信源相關。

目前，LTE系統一般具有虛擬加載的功能，通過網管調整參考信號功率，可以方便地控制LTE基站的發(fā)射功率，觀察干擾的變化。LTE虛擬加載參考流程如下：

（1）LTE激活，使其正常運行；

（2）100%功率加載，如20W的RRU，輸出平均功率（P_Avg）43dBm；

（3）調整參考信號功率，加載50%功率，即50%×P_Avg；

（4）LTE激活，不加載；

（5）LTE去激活，系統關閉。

每一次操作完成后，等待15～20分鐘，系統運行穩(wěn)定之后，從后臺網管系統提取這段時間內被干擾系統的底噪。如果其底噪隨著LTE系統的發(fā)射功率的遞減而出現干擾減弱甚至消失的情況，那么可以初步判斷干擾與LTE系統加入有關，可能是互調干擾或者飛弧干擾，也可能是互調干擾和飛弧干擾同時存在。

3.3 互調干擾的移頻驗證

互調干擾與參與互調的源信號和調制階數有關，因此，調整源信號頻點，可以使互調信號的頻段偏移，可以使互調產物部分或全部偏離受干擾的上行頻段，從而緩解甚至消除干擾，通過頻率調整可進一步確定系統所受干擾是否為互調干擾。移動LTE信號的中心頻點和縮小工作帶寬，觀察干擾信號頻率是否發(fā)生偏移、頻寬是否發(fā)生收縮，可進一步驗證是否為互調干擾。如聯通4G試驗1.8GHz頻段的LTE FDD系統，可通過如下移頻操作來進一步驗證和確認干擾類別：

（1）將LTE系統調整到最小工作帶寬5MHz和頻率下限（1805—1810MHz），按照LTE虛擬加載參考流程進行加載，觀察受干擾系統底噪變化情況。

（2）保持5MHz最小工作帶寬，將LTE系統調至頻率上限（1870—1875MHz），再按照流程加載，觀察受干擾系統底噪的變化情況。

（3）如果調整LTE帶寬和頻點后，干擾發(fā)生變化甚至消失，則可以判定存在互調干擾。

4 室內分布系統中干擾定位和現場排查

室內分布系統干擾排查首先要對干擾源進行定位，判斷問題和干擾來自信源還是合路器（POI）或者分布天饋系統，一般從源端向分布系統末端逐級排查。在合路接入端斷開各路信源，通過功率計和頻譜儀檢測信源輸出功率、信號形態(tài)是否正常，雜散信號是否超標，可判定各路信源是否有問題；再從合路器（POI）信源接入端口斷開被干擾系統，接入頻譜儀檢測干擾是否存在，觀察干擾波形特點，可基本確定信源引起的雜散和阻塞干擾。

對合路器（POI）、分布天饋和器件產生的互調和飛弧干擾，從合路器（POI）開始，逐級斷開和檢測排查，對問題器件等進行定位。通過下面的實際案例，簡單介紹室內分布系統干擾定位和排查的方法。

某室內分布系統有CDMA、GSM、WCDMA和LTE 1.8GHz四個系統合路，在LTE系統合路前，系統工作正常；LTE接入后，網絡后臺統計發(fā)現WCDMA系統底噪RTWP抬升至-96.9dBm。對LTE系統進行虛擬加載，WCDMA系統的底噪變化如表3所示：

加載結果表明，隨著LTE系統輸出功率的減少直至關閉，WCDMA系統底噪逐漸減少直至消失，由此可以初步判斷，干擾與LTE系統有關。通過計算發(fā)現，LTE/GSM/CDMA信號fLTE+fGSM-fCDMA形式的3階混合互調落入WCDMA的上行頻段，可能存在互調干擾。通過網管，將LTE信號帶寬配置為5MHz，頻率為1805—1810MHz，統計發(fā)現WCDMA系統的干擾消失，可初步判斷存在fLTE+fGSM-fCDMA形式3階混合互調干擾。

到達現場后，對分布系統進行逐級排查，系統斷開點如圖1所示（圖中、、分別為逐級排查的器件）。首先檢查被干擾的WCDMA信源是否正常，從合路器（POI）信源接入端斷開，接上50W負載，后臺網管統計干擾消失，可判斷WCDMA信源正常。將頻譜儀接入合路器WCDMA信源輸入端，頻譜儀顯示WCDMA上行頻段的底噪高，具體如圖2所示，由此可判斷干擾來自合路器和分布系統。

頻譜儀觀察到一寬帶隨時間變化的帶毛刺的干擾信號，有飛弧干擾的特征，也可能同時存在窄帶的互調干擾信號。分別斷開CDMA、GSM或LTE信源，頻譜儀顯示干擾消失，由此判斷干擾與這三個信源均有關，可能同時存在混合互調干擾和飛弧干擾。

斷開10dB耦合器，合路器（POI）公共輸出端接低互調負載，頻譜儀顯示干擾消失，說明問題器件在合路器（POI）之后。

斷開10dB耦合器輸出端口的分布系統支路，接低互調負載，頻譜儀顯示干擾依舊存在；再斷開10dB耦合器耦合端口的分布系統支路，接低互調負載，頻譜儀顯示干擾還是存在，由此可判斷干擾來自10dB耦合器。將該器件更換為新的高性能10dB耦合器，頻譜儀顯示干擾消失，恢復兩個分布系統支路，頻譜儀顯示干擾消失。

更換耦合器后恢復分布系統和WCDMA信源接入，后臺網管統計WCDMA系統干擾消失，故障排除。本案例中，從干擾分析和頻譜儀觀測到的干擾形態(tài)看，應同時存在互調和飛弧干擾。根據更多實際排查案例的經驗，一般問題器件出現飛弧干擾時，同時伴隨互調指標惡化，因此也會同時出現互調干擾。

對互調干擾，視參與互調的源信號帶寬，在頻譜儀顯示出不同的干擾頻譜形態(tài)，GSM制式200kHz窄帶信號混合互調產物呈穩(wěn)定的毛刺狀，如圖3所示，寬帶信號互調干擾頻譜呈一定帶寬的拱形曲線，如圖4所示。

5 結束語

本文闡述了LTE信源合路后室內分布系統出現的混合互調干擾和飛弧干擾的特點，并結合干擾排查實際經驗，介紹了如何利用LTE系統的特點，通過后臺網管和計算分析初步確定干擾類型。在現場如何綜合利用后臺網管和現場檢測，對干擾源和問題器件進行逐級排查定位，排除混合互調干擾和飛弧干擾，可大大地提高室內分布系統干擾排查的準確性和效率，避免盲目的大規(guī)模器件更換，為LTE室內分布系統建設和維護中的干擾排除提供參考。

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