一种基于时域信号分析的TDD系统失步检测方法

【摘 要】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。

【关键词】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3μs。

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

上下行

子帧配置 子帧切换周期/ms 帧结构

0 5 D S U U U D S U U U

1 5 D S U U D D S U U D

2 5 D S U D D D S U D D

3 10 D S U U U D D D D D

4 10 D S U U D D D D D D

5 10 D S U D D D D D D D

6 5 D S U U U D S U U D

表2 TD-LTE特殊子帧配置

特殊子帧配置 常规CP GP+UpPTS

持续时间/ms

DwPTS GP UpPTS

0 3 10 1 0.79

1 9 4 1 0.36

4 12 1 1 0.14

5 3 9 2 0.79

6 9 3 2 0.36

9 6 6 2 0.57

图3 2.6GHz频段不同运营商网络失步时域检测示意图

（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

图4 TD-SCDMA各时隙长度

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

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。

参考文献：

[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.★