GSM系统上行干扰问题的分析

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GSM移动通信技术在我国迅速发展，目前已经发展相当成熟的阶段，在实际的网络优化工作中，发现GSM系统受到的上行干扰问题已经成为网络优化中一个不容忽视的重要问题。上行干扰会使系统掉话率增加，减少基站的覆盖范围，降低通话质量，使网络指标和用户的通话质量受到严重影响。
摩托罗拉GSM系统中采用IOI指标来衡量系统受到上行干扰的程度。IOI（Intereferenceonidle）表示话音信道在空闲模式下收到的上行噪声信号强度。例如：如果某话音信道的IOI统计值为15，则表示系统在该时隙收到的上行干扰噪声电平为-110dbm-15=95dbm，-110dbm为系统的参考电平。该统计指标是基于时隙统计的。如果IOI统计大于10，一般认为基站受到较强的上行干扰，由此会产生掉话和话音质量差的情况,需要进行解决。
上行干扰分类及产生原因，解决方法：
根据在实际网络优化工作中长期对IOI高问题的分析，基本上可以认为IOI高的原因可以分为以下几类：
一、
无线系统自身问题造成IOI高
无线系统自身问题一般集中在天线器件、基站接收通路的问题上，由于基站子系统问题造成的上行干扰高存在以下规律：IOI统计值随话务量变化，话务量高时，IOI也随之增高，到了深夜话务量降低后，IOI统计恢复正常。一般如果出现这样的规律，首先要考虑无线子系统的问题。图1为正常情况下在基站接收到的GSM上行信号频谱（中国移动为890Mhz—909Mhz）。图2为某基站高话务量时测试到的上行频谱。从图2的频谱中可以明显看出，GSM200K的脉冲信号已经进乎方波，分不清信号与噪声的区别。从指标和频谱上分析，基本上判断该小区的天线由于老化造成性能下降，引起上行信号干扰问题，更换新天线后，频谱恢复正常，IOI统计从忙时20左右降低到1左右，各项指标恢复正常。
除了天线问题引起上行干扰外，接收通路的器件老化、损坏也会造成频谱异常，具体问题需要现场测试分析解决。
二、
直放站引起的上行干扰问题
目前存在的最普遍的上行干扰问题是直放站引起的上行干扰，
特别是一些用户自行安装的非法直放站，由于价格低廉，各种器件的性能不好，造成较强的上行干扰问题。
直放站产生干扰的原因是空间的白噪声和直放站自身的噪声经过放大后通过上行链路连同手机信号一同到到达基站接收端造成对基站的上行干扰。一般正规直放站厂家在安装直放站时考虑到这个问题，要对直放站上行噪声底部电平（uplinknoisefloor）进行调整，并且选择适当的施主小区，以减少对基站系统的上行干扰。但某些用户自行安装的直放站并不考虑该问题，因此会对周围基站造成较强的上行干扰。由于直放站引起的上行干扰统计上的规律为：与话务量无关，只要直放站工作，IOI统计24小时高。图3为实际测试到的非法直放站上行频谱。从频谱上可以明显看出由于直放站放大上行底带噪声造成的波形抬起大约10db左右。关闭直放站后，频谱恢复正常。
对于非法直放站的问题，实际的解决方法是帮助用户解决信号覆盖问题，并拆除造成干扰的直放站。运营商为解决信号盲区安装直放站时，要充分考虑到上行噪声底部电平的问题，避免在解决信号覆盖的同时，将干扰引入网内，使网络质量恶化。
三、
干扰机（移动信号阻断器）干扰
干扰机干扰是出于特殊目的，为阻断移动通信信号而采取的一种干扰方法，目前发现的主要应用于会议保密，也发现个别加油站为阻止司机在加油站内打手机而安装的干扰机。干扰机造成的干扰极其强大，统计上附近基站的IOI值最高达到30左右，使掉话次数成倍增长，用户明显感觉通话存在问题，对移动通信网络的影响非常大。图4为在某会议场所外400米处测试到的干扰机干扰频谱。从图中可以看出GSM的上行信号已经完全被干扰信号淹没，此时的现象为手机有信号，但无法拨打电话。附近的网络处于瘫痪的状况。
四、
不同网络之间信号干扰造成的上行干扰问题
在实际网络优化中发现过两种网间信号干扰问题，一类为联通
800MhzCDMA干扰中国移动GSM网络上行信号，一类为地方电力微波
系统干扰DCS1800M系统的上行信号。
同站址、或相距很近的CDMA基站和GSM基站，CDMA系统会对GSM系统造成干扰，产生干扰的原因就是同址站之间的隔离度不够。实际工作中发现，当CDMA基站天线与GSM基站天线距离很近，特别是两天线正对，并且距离小于100米（经验值）的情况下，CDMA系统会对GSM系统产生较强的上行干扰，图5为受到CDMA系统干扰的中国移动基站接收端测试到的上行干扰频谱。
从图中可以明显看出处于876Mhz左右的CDMA信号存在明显的脱尾现象，脱尾信号已经落入中国移动GSM系统的上行频段890Mh—909Mhz，从而对中国移动GSM系统的上行频段造成干扰，使IOI统计偏高，造成掉话和通话质量变差。CDMA系统造成的IOI统计值高一般为24小时高，与话务量无关，并且低端频率受到的干扰严重。对于此类的上行干扰问题，需要协商联通企业进行解决，常用的方法为调整两个基站的天线方位或垂直位置，使其隔离度增加，以消除干扰问题。
电力微波干扰是由于某些地方电力微波系统使用了DCS1800系统的频率造成的，图6为在受到干扰的1800基站附近测试到的干扰频谱。
从图中可以清楚的看到在1800M频段内有两个明显的宽带抬起，为电力微波的通信信号。干扰强度为20db左右。造成DCS1800系统某些基站无法进行正常服务。该类干扰经过协商，电力部门更换设备后已经逐渐得到解决，干扰已经消失。
五、
民用设备造成的上行干扰
在网络优化过程中，经常发现GSM某个小区的某些频点常常出现IOI
统计高的情况，排除硬件问题后，经过频谱测试发现在GSM上行频段中存在脉冲干扰信号，图7为现场测试到的干扰脉冲信号。图中黑点标住、注的脉冲信号经过分析不是正常的GSM信号，而是恒定不变的脉冲干扰信号。为了将问题更清晰的表现出来，将测试带宽缩短，测试800Khz范围内的信号，如图8所示，图中的黑点标注的脉冲信号即为干扰频谱信号。
在现场经过多次测试，发现该干扰信号来自一座新建居民楼的楼道公用灯，切断该楼道电源后，干扰消失。经过了解，该灯是利用多谱勒效应制作的，由于设计和工艺的问题，造成对GSM系统的上行干扰。
民用设备造成对GSM系统上行频谱的干扰的例子还有电视增频器、无线摄象头等，不进行一一描述，但随着民用无线设备的增多，该类干扰将逐渐增加，在网络优化中处理上行干扰时应该值得重视。
外部干扰源查找基本方法：
以上几类干扰问题是在GSM网络优化工作中经常会遇到的。在进行外部干扰查找时，需要进行多次测试并根据干扰频谱的变化来发现外部干扰。一般在实际中采用3点确认干扰源的方法，即在出现干扰的区域选择3座比较高的建筑物，建筑物高度基本上与受干扰基站高度可比拟，然后用八木天线或其他定向天线寻找干扰频谱最强的方向，3个点全部采用此方式，一般3个点指向干扰信号最强的方向交汇点即可认为是干扰源所在区域，然后到确认地点进行进一步详细测试，以发现干扰源。
处理上行干扰问题的基本步骤：
在发现统计中IOI高时，一般可以按照以下步骤来进行干扰问题的查找和解决：
1、
统计IOI异常，一般IOI大于10需要重点关注
2、
分析IOI变化规律，是否与话务量有明显的对应关系

3、
如果IOI异常与话务量密切相关，在话务量高时，现场测试上行频谱，判断基站自身问题及天馈线问题，并进行更换。
4、IOI变化与话务量无关，24小时持续偏高，判断为外部干扰源，现场进行频谱测试，判断干扰源类型，进一步查明干扰源。
5、
找到干扰源后，寻求无委协作，消除干扰源，解决干扰问题。
在实际解决上行干扰问题时，要求现场工程师能够准确的对干扰频谱进行分析，利用科学的方法快速对干扰源进行定位，准确高效的排除上行干扰问题。实际优化工作中发现有这样一类干扰源，不是恒定出现，并且出现干扰的规律不明显，这就需要现场工程师保持一定耐性，定点进行跟踪，以发现干扰源，解决干扰问题。
总结：
通过在日常维护中对IOI统计的监测，发现干扰存在、分析干扰频谱，找到干扰根源，最终解决干扰问题，达到保证无线频谱资源的纯净，是进行网络优化的一项基础性工作，必须长期坚持，作为网络优化的一项核心工作。