移動(dòng)通信干擾探測(cè)和分析方案

隨著當(dāng)前無(wú)線電技術(shù)的迅猛發(fā)展和各種新型無(wú)線電業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，無(wú)線電設(shè)備的數(shù)量出現(xiàn)了空前的增長(zhǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生了對(duì)頻譜資源的巨大需求和日益復(fù)雜的電磁環(huán)境。同時(shí)，也產(chǎn)生了越來(lái)越多的形形色色的無(wú)線電干擾，這些干擾在極大程度上影響著無(wú)線電業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行，給無(wú)線電業(yè)務(wù)的發(fā)展和壯大帶來(lái)了很大的威脅和挑戰(zhàn)。

射頻干擾(RFI)及其主要干擾類型

現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中發(fā)射和接收設(shè)備普遍采用數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，如在移動(dòng)通信中的基站和終端采用的GMSK、BPSK、8PSK、QPSK和16QAM等。不論超外差還是零中頻接收機(jī)技術(shù)，都會(huì)生成一定的符號(hào)速率，進(jìn)而產(chǎn)生包含一系列專用和控制信道的比特序列。

射頻干擾主要關(guān)注于對(duì)常規(guī)GSM、CDMA或WCDMA信號(hào)造成影響的干擾信號(hào)。干擾信號(hào)會(huì)在信道內(nèi)帶來(lái)額外的噪聲，降低信噪比，減小無(wú)線覆蓋范圍。為了確定符號(hào)速率，每種調(diào)制方式都會(huì)有特定的信噪比要求。高階的調(diào)制方式(如8PSK或QAM)需要更高的帶寬，因此會(huì)比簡(jiǎn)單的調(diào)制方式(如FM)需要更高的信噪比。如果干擾帶來(lái)更多的噪聲，解調(diào)器區(qū)分不同符號(hào)速率的能力就會(huì)相應(yīng)降低，進(jìn)而導(dǎo)致誤碼率(BER)的增加。這對(duì)語(yǔ)音信道來(lái)說(shuō)也許沒(méi)有太大問(wèn)題，但是，對(duì)于控制和數(shù)據(jù)信道會(huì)有影響，最壞的情況就是掉話、小區(qū)切換失敗或用戶應(yīng)用軟件速率的降低。如果噪聲增加6 dB，系統(tǒng)的最大可用距離就會(huì)比正常噪底的情況減小一半。由此可見(jiàn)，探測(cè)和分析干擾具有極為重要的作用。

射頻干擾可能會(huì)帶來(lái)通話干擾或掉話。由于上行或下行接收器件的解調(diào)錯(cuò)誤而導(dǎo)致切換不能正常進(jìn)行或數(shù)據(jù)速率的降低(HSDPA, HSUPA, GPRS, EDGE, EV-DO等)。射頻干擾信號(hào)可能是斷續(xù)的，比如私人WiFi路由器在早晚的開(kāi)關(guān)。故障的發(fā)射濾波器會(huì)給WCDMA的下行信道帶來(lái)干擾，因此阻塞的小區(qū)或低話音質(zhì)量可能是射頻干擾而產(chǎn)生的現(xiàn)象。OM系統(tǒng)中的無(wú)線接入網(wǎng)計(jì)數(shù)器用來(lái)采集與SGSN或GGSN網(wǎng)元帶來(lái)的無(wú)線接入網(wǎng)問(wèn)題相關(guān)的數(shù)據(jù)。當(dāng)超過(guò)話音質(zhì)量、信號(hào)質(zhì)量或延遲的門(mén)限時(shí)，特定的計(jì)數(shù)器就會(huì)啟動(dòng)。

下行鏈路射頻干擾 ：蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)上行鏈路使用較低頻段，下行鏈路使用較高頻段。兩個(gè)頻段通過(guò)復(fù)用間隔進(jìn)行分離。但有些通信方式如cdmaOne，在特定頻段內(nèi)，上行和下行信道會(huì)產(chǎn)生交疊。如果干擾從高的發(fā)射點(diǎn)如房頂或山上發(fā)出，下行射頻干擾就會(huì)出現(xiàn)在手機(jī)的接收頻段。如果是小范圍的干擾，比如無(wú)線視頻發(fā)射裝置產(chǎn)生的干擾，那么只有一小部分手機(jī)會(huì)受到干擾。

上行鏈路射頻干擾：上行鏈路射頻干擾會(huì)干擾基站接收頻段，并最終導(dǎo)致所有的手機(jī)都根據(jù)干擾信號(hào)的強(qiáng)度而提高發(fā)射功率。對(duì)于基于CDMA的系統(tǒng)，由于Rake接收機(jī)的解擾碼問(wèn)題的影響，干擾表現(xiàn)為PN噪聲的提高、更低的數(shù)據(jù)速率和話音質(zhì)量的降低。蜂窩網(wǎng)絡(luò)使用角度從30°到180°的扇區(qū)天線，有些情況下會(huì)使用全向天線，基站天線的方向可以用來(lái)定位干擾。

同信道干擾 ：例如GSM的信道間隔為200 kHz，GSMK調(diào)制產(chǎn)生的最大帶寬為600 kHz。如果小區(qū)A使用信道TCH21，那么鄰近的小區(qū)B和小區(qū)C則既不能使用TCH21，也不能使用TCH22和TCH23。如果有信號(hào)在信道TCH21內(nèi)傳輸，則將其稱為同信道干擾。

鄰信道干擾 ：根據(jù)同信道干擾中的例子，如果干擾信號(hào)位于TCH22或TCH23內(nèi)，則稱其為鄰信道干擾。換句話說(shuō)，就是位于高于或低于用戶信道一個(gè)信道內(nèi)的干擾信號(hào)。

窄帶射頻干擾 ：不同的蜂窩制式使用不同的調(diào)制方式，比如cdmaOne為1.23 MHz，WCDMA為5 MHz，GSM為200 kHz。如果射頻干擾信號(hào)的帶寬和被干擾信道之比小于20%，則稱其為窄帶干擾。比如，位于WCDMA下行信道的15 kHz帶寬的AM音頻發(fā)射機(jī)為窄帶干擾，根據(jù)干擾信號(hào)強(qiáng)度的高低不同，可能會(huì)使移動(dòng)接收機(jī)進(jìn)入壓縮狀態(tài)。

寬帶射頻干擾：如果射頻干擾信號(hào)的帶寬和被干擾信道之比大于20%，則稱為寬帶射頻干擾。比如，2 MHz帶寬的WiFi發(fā)射機(jī)和有故障的發(fā)射濾波器可能會(huì)影響CDMA2000頻段，使信號(hào)電平下降40 dB。

移動(dòng)通信干擾探測(cè)方法

信號(hào)漸弱方法：探測(cè)、定位和分析射頻干擾信號(hào)的最佳方法就是關(guān)閉信道或頻帶內(nèi)的有用信號(hào)，這樣就能得到一個(gè)只有正常噪底的信道，從而可以同射頻干擾信號(hào)隔離開(kāi)。不利的方面就是會(huì)給所在小區(qū)內(nèi)的用戶的業(yè)務(wù)帶來(lái)影響。

非信號(hào)漸弱方法：有時(shí)，射頻干擾信號(hào)僅僅出現(xiàn)幾秒鐘甚至更短的時(shí)間，而受干擾的信道通常位于中心城區(qū)、金融中心等熱點(diǎn)地區(qū)。對(duì)于這種情況，在白天關(guān)閉一段時(shí)間的基站信號(hào)將會(huì)造成巨大影響。比較合適的方法為，在影響相對(duì)較小的深夜時(shí)段關(guān)閉信號(hào)，然后在白天分析測(cè)量結(jié)果。

用PR100查找移動(dòng)通信干擾

上行鏈路射頻干擾探測(cè)：在探測(cè)射頻干擾之前首先確保不存在任何基站硬件告警，如功率放大器(VSWR問(wèn)題)、TMA、雙工器、合路器及微波、光纖或DSL鏈路等。如果有GPS模塊的話，也需要對(duì)其進(jìn)行檢查，因?yàn)椴环€(wěn)定的時(shí)鐘參考會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的基站發(fā)射和接收的中心頻率。

從無(wú)線網(wǎng)管理系統(tǒng)可查詢到由于掉話、阻塞或切換失敗而觸發(fā)計(jì)數(shù)器的受干擾信道列表。

查找射頻干擾：連接感興趣頻率范圍的全向天線，在全景掃描中設(shè)置開(kāi)始頻率，停止頻率和100kHz的RBW，進(jìn)行全景掃描，并可以采用雙頻譜顯示對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。(如圖1、圖2所示)

圖1 ：PSCAN掃描上行鏈路，UMTS電話占用3.84MHz帶寬，中心頻率(1.95GHz)顯示窄帶射頻干擾

圖2：PSCAN停止后顯示雙頻譜，在上方的中頻頻譜更好地顯示干擾信號(hào)

定位射頻干擾信號(hào)的方向：連接方向性天線HE300到PR100上，打開(kāi)音頻單音功能;順時(shí)針或者逆時(shí)針移動(dòng)天線，單音的嘯叫聲越大，信號(hào)強(qiáng)度越大，當(dāng)單音嘯叫聲最大時(shí)，信號(hào)的方向就可以定位出來(lái)。(如圖3、圖4所示)

圖3：方向性天線RS HE300連接500 MHz到7.5 GHz對(duì)數(shù)周期模塊

圖4：測(cè)量中心頻率的信號(hào)電平，通過(guò)單音體現(xiàn)

下行鏈路射頻干擾探測(cè)：在探測(cè)射頻干擾之前首先確保不存在任何基站硬件告警，如功率放大器(VSWR問(wèn)題)、TMA、雙工器、合路器及微波、光纖或DSL鏈路等。如果有GPS模塊的話，也需要對(duì)其進(jìn)行檢查，因?yàn)椴环€(wěn)定的時(shí)鐘參考會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的基站發(fā)射和接收的中心頻率。

從無(wú)線網(wǎng)管理系統(tǒng)可查詢到由于掉話、阻塞或切換失敗而觸發(fā)計(jì)數(shù)器的受干擾信道列表。

在下行頻段的射頻干擾會(huì)降低移動(dòng)電話接收機(jī)在物理信道的解調(diào)和解碼能力，這樣將導(dǎo)致低語(yǔ)音質(zhì)量和降低用于包交換的數(shù)據(jù)率。諸如呼叫建立時(shí)間、持續(xù)時(shí)間和轉(zhuǎn)接時(shí)間也會(huì)受到影響。

查找射頻干擾：連接感興趣頻率范圍的全向天線，在全景掃描中設(shè)置下行頻段的開(kāi)始頻率、停止頻率和100kHz的RBW，或者選擇用戶預(yù)置的GSM、CDMA2000、WCDMA、TETRA頻段范圍;頻譜和瀑布圖顯示是第一選擇;(如圖5、圖6所示)

圖5：WCDMA下行鏈路和瀑布圖分析，六個(gè)信道

圖6：鄰道干擾，在1858.2MHz探測(cè)連續(xù)發(fā)射的BCCH，而鄰道1858.4MHz處于突發(fā)發(fā)射

定位射頻干擾信號(hào)的方向：連接方向性天線HE300到PR100上進(jìn)行干擾測(cè)向;也可以移動(dòng)到另外一個(gè)位置，進(jìn)行同樣操作;兩個(gè)信號(hào)方向的交叉點(diǎn)就是干擾信號(hào)源的地理位置，在城市要考慮反射引起的誤差。(如圖7所示)

圖7：在地圖上顯示三角定位干擾源

PR100進(jìn)行移動(dòng)通信查找干擾的優(yōu)勢(shì)

高實(shí)時(shí)性：由于GSM和TD的工作原理都包含TDD技術(shù)，信號(hào)都是依照幀突發(fā)burst發(fā)射，沒(méi)有高速分析能力，就無(wú)法記錄到轉(zhuǎn)瞬即逝的干擾。PR100的掃描速度為2GHz/s，可以極快地監(jiān)測(cè)到瞬間變化的干擾源，滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的要求。

高靈敏度：移動(dòng)通信的干擾可能是微弱的射頻信號(hào)，對(duì)于微弱干擾信號(hào)的查找需要低噪底，也就是高靈敏度的測(cè)試設(shè)備。

圖8：PR100具有高靈敏度

GPS和地圖顯示功能：能夠給出測(cè)量設(shè)備PR100的GPS位置，這樣通過(guò)多個(gè)方向結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)三角交叉定位功能，進(jìn)而給出干擾源的位置。(見(jiàn)圖7及圖9)

圖9：PR100 的GPS功能

小結(jié)

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常會(huì)由于干擾導(dǎo)致通信質(zhì)量下降,干擾的種類繁雜,所以干擾測(cè)試和查處是個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的工作.科學(xué)的干擾測(cè)試查處方法是在發(fā)現(xiàn)干擾源時(shí),基于頻譜的定性分析,利用便攜式接收機(jī)配合方向性天線來(lái)定位干擾源。