一种以LTE-WLAN干扰为例的邻系统干扰排查方法及解决思路.doc

成果上报申请书
成果名称
一种以LTE_WLAN干扰为例的邻系统干扰排查方法及解决思路
成果申报单位
湖北 省（自治区/直辖市）公司
成果承担部门
/分公司
网优中心

成果专业类别*
无线
所属专业部门*
网络线条
成果研究类别*
相关网络解决方案
省内评审结果*
优秀
关键词索引（3～5个）
WLAN 室分LTE MCL 滤波器
应用投资
0万元（指别的省引入应用大致需要的投资金额）
产品版权归属单位
中国移动湖北公司
对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明5）
《中国移动无源器件技术规范》、《中国移动无线局域网（WLAN）客户端测试规范》、无线局域网（WLAN）工程验收规范、《TD-LTE便携频谱仪技术规范》

成果来源：如果该成果来源于集团研发计划内项目，请填写研发项目年度、项目名称及类型；否则填写“计划外项目”（按填写说明6）
计划外项目
专利情况：如果该成果产出相关专利，且专利处于国知局专利申请审查阶段或已授权，请说明专利名称、类型、申请号、状态、是否海外申请等情况。（按填写说明7）
无
成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。
E频段TD-LTE系统与免授权频段2400-2483.5MHz的WLAN系统频率相邻，由于WLAN AP抗阻塞能力较弱，当系统在同一室内区域共存时，WLAN可能被干扰，通常在WLAN场强(-50~-60dBm)会出现“无法打开登陆界面、网速慢、经常掉线”等现象，影响用户感知。
本项目介绍了一种邻频段异系统之间的干扰排查方法和解决思路。以LTE_WLAN干扰为例，系统介绍了E频段TD_LTE和WLAN之间详细的干扰排查流程：
1、 干扰定位。采用全网搜集投诉点业务性能测试结果定位出可能受干扰的热点。
2、 干扰量化。首先，排除不同厂家系统设备的差异性；其次，判断干扰类型（杂散、阻塞）；再次，通过频谱仪对信道带宽内的功率谱密度积分来获取信道带宽内的功率的方式测量链路损耗（MCL）值衡量接收到的异系统功率的大小和影响，判断MCL值是否是造成干扰的主因。
3、 解决思路验证对比。首先，结合干扰主因的相关被影响因素，尽量全面地选取解决干扰的方法；其次，在现网真实环境中用被干扰系统（WLAN）业务性能测试的方式对比了AP+带通滤波器、合路、改造、抗阻塞AP、LTE室分F/D频段这五种干扰解决方案的效果和可行性；最后，根据测试结果、成本、安装方式、优劣势综合评判干扰解决思路的可行性。
本方案的创新点如下：
1、 MCL值的测试思路：E频段TD_LTE和WLAN之间的MCL值代表了从TD_LTE的RRU基站口到接收设备（WLAN系统的AP）之间的路径损耗，包括天线增益、无源设备损耗、馈线损耗、系统间天线隔离度等，示意图如下所示：

链路节点信号功率反映了信号在该节点处的能量强度，信号功率=每个子载波的功率相加=∑(子载波的功率谱密度*频宽)(W)=∑(子载波的功率谱密度+10*lg(子载波间隔))(dB)。通过频谱仪对信道带宽内的信号功率谱密度积分就可以获取信道带宽内的信号功率。
2、提出了五种阻塞干扰的干扰解决思路：AP+带通滤波器、合路、改造、抗阻塞AP、调整LTE室分频段，示意图如下所示：

以上五种解决方法的效果如下图所示：
3、参照《中国移动无源器件技术规范》给出了滤波器的建议指标；总结了武汉分公司试点过程中滤波器安装方式的3种常用错误方式及安装建议。
省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。
1、本优化方案改善了WLAN网络性能。武汉分公司于2014年5月份在投诉点长江职业学院成功完成了AP+带通滤波器的测试实验。通过ping包（1200字节）和FTP下载速率两项WLAN业务性能测试，分别记录在远点（WLAN场强-50~-60dBm）合路型AP和直放型AP增加滤波器前后对比情况,由下表可见增加滤波器后WLAN受LTE干扰明显减小。

2、本方案规划施工方便。百元/个滤波器的投资成本下可以显著改善现网中室分LTE和WLAN共址时的干扰，显著改善WLAN业务性能，提升WLAN用户的感知，切合了四网协同的目标。
3、提高优化效率。本方案创新性利用频谱仪测量功率计算MCL值的方式，在LTE不能随意关闭的现状下，精确提出了LTE室分是否对WLAN存在干扰的评估依据，有助于提升网络维护人员的效率。
文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明8”。
1.背景情况
从2013年9月高校开学开始，武汉音乐学院、长江职业学院、湖北第二师范学院等高校中，产生多处“无法打开登陆界面、网速慢、经常掉线”等网络感知差的投诉。其中武汉音乐学院14件，长江职业学院12件，湖北第二师范学院22件。
武分曾对投诉多的3个存在LTE_WLAN干扰的学校热点进行现场测试排查，发现WLAN设备均正常，配置数据正确。①在走廊测试WLAN信号良好达到-30dbm至-40dbm，可正常打开登陆界面并上网如图1.1（b）。②进入寝室后发现信号也可达-50dbm至-60dbm左右，可正常连接但无法打开登陆界面，ping包丢包率高如图1.1（a）。

（a）寝室内 （b）走廊上
图1.1 WLAN/LTE干扰现场测试图
E频段TD-LTE系统与免授权频段2400-2483.5MHz的WLAN系统频率相邻，由于WLAN AP抗阻塞指标低（按照集团标准，低于-40dbm），抗阻塞能力较弱，当系统在同一室内区域共存时，猜测WLAN可能被干扰。
检查WLAN相关设备及数据正常后，由于2013年10月LTE室分还处于未验收建网阶段，因此现场尝试关闭LTE设备电源后，测试发现WLAN均恢复正常，寝室内也可正常上网。再次恢复供电后，寝室内测试发现又出现无法打开登陆界面的现象，PING包丢包严重。为了排除是天馈系统问题还是无线干扰，恢复LTE设备电源后，并拆除寝室周围的LTE的天线，发现WLAN也能恢复正常，初步判断为无线间干扰。
WLAN天线
LTE天线

图1.2 WLAN投诉点现场天线距离图
测试过程中，发现这些现场存在共性：LTE天线和WLAN天线距离过近（不足4m）、WLAN为独立室内分布系统，如图1.2所示。
2.干扰排查流程
出现此类问题，最直接和有效的方式是借助频谱仪提供AP天线口LTE信号功率值，和相应AP抗阻塞值相比较，衡量该AP是否能承受。但是考虑到实际工作中频谱仪并不常见，因此，从WLAN业务性能的角度对问题进行判断：
a) 无线客户端自身是否有问题？（通过更换多台无线客户端验证）
b) 检查WLAN相关设备及数据配置是否正确？
c) 确认WLAN是否为独立的室内分布系统？
d) 现场观测LTE天线和WLAN天线距离是否太近？（≤4m）
e) 确认现场是否能关闭LTE?（LTE已验收站点请略去此步）
f) 若LTE室分系统可以关闭，对比关闭LTE室分系统设备电源前后WLAN业务性能变化（在场强为-50dBm处，ping包和FTP下载测试）若同位置处，关闭LTE前后ping包丢包率由≥80%提升至≤5%，可以初步判断为WLAN被室分LTE干扰。（LTE已验收站点请略去此步）
g) 若LTE室分系统不能关闭，在WLAN场强为-50dBm~-60dBm处，进行ping包和FTP下载测试。
h) 频谱仪测试，测量MCL值。
3.主要技术创新点
a) 和传统干扰排查方式相比，采用频谱仪对信道带宽内的功率谱密度积分的方式来获取信道带宽内的功率；
b) 通过对比中兴、华为等多厂家LTE设备，实验中得出了室分LTE对WLAN干扰的主因是MCL，排除了不同厂家LTE设备特性的影响；
c) 在LTE室分和WLAN共址且非一套合路系统的情况下，通过分别测量LTE基站口功率和AP天线口处接收的E频段LTE室分信号功率值，计算得到系统的MCL值，并将其作为判定干扰严重程度的主要理论依据；
d) 提出并比较了AP+带通滤波器、合路、改造、抗阻塞AP、调整LTE室分频段这五种干扰解决方案的效果；
e) 采用AP+带通滤波器的方式，ping包丢包率和FTP下载速率都能得到显著改善和提升；
f) 参照《中国移动无源器件技术规范》给出了滤波器的建议指标；
g) 总结了武汉分公司试点过程中，滤波器安装方式的3种常用错误方式及安装建议。
4.LTE_WLAN干扰要因分析测试思路和方案
4.1阻塞干扰
阻塞干扰：当强干扰信号和有用信号同时进入接收机时，由于接收功率超出了接收机的线性范围，导致接收机饱和而无法正常工作。
E频段2320-2370MHz用作TD-LTE室内分布，与WLAN频段之间仅有30M隔离带。WLAN AP抗阻塞指标低（低于-40dbm），且无滤波器，抗阻塞能力较弱，当过强的LTE信号进入AP时，就会产生阻塞干扰影响业务性能。现场发现，降低LTE设备出口功率到某一值时，对WLAN业务性能存在明显改善作用。初步判定存在阻塞干扰。
不同间距的AP阻塞指标要求：系统间的隔离度通常用最小耦合损耗MCL来表示。MCL是指发射基站到接收基站之间的路径损耗，包括天线增益、馈线损耗。因此：
MCL=插损+空间隔离-天线增益
AP阻塞指标=eNodeB发射功率-MCL

图4.1 LTE—WLAN计算组网图
备注：LTE设备口功率输出标准为-15~-10dBm。
4.2不同LTE设备厂家测试对比
为了区分LTE设备厂家（中兴、华为）不同对WLAN影响是否存在差别，分别对武汉市江南（中兴设备）、江北（华为设备）进行选点对比测试。
现网中LTE室分和WLAN楼内共存测试：
①江南（选长江职业学院）存在干扰；
②江北（选江汉大学）干扰现象不明显。
用频谱仪测试发现，对比长江职业学院和江汉大学测试的测试结果，造成差异的主要原因是MCL值（代表系统间隔离度）不一致。
⑴ 江汉大学测试点AP接收到的LTE阻塞信号功率为-50.5dBm，长江职院测试点为-24.8dBm，差异近25dB。
⑵ 江汉大学的MCL值为80.8dB大于长江职院44.4dB，造成差异的原因为江大LTE系统的馈损值较大。
⑶ 长江职院LTE在基站口串衰减器，使得AP接收到的阻塞功率约为-50dBm和江汉大学相近时，WLAN Ping包性能改善。当MCL值增大到80dB和江汉大学相近时，WLAN Ping包性能基本无影响。
表4.1 江南江北MCL值测试对比

4.3 MCL影响程度测试
为了进一步分析MCL值的影响有多大，呈现什么规律，不同厂家的情况有没有明显差异？分别对不同长江室分LTE系统进行同一WLAN AP建网测试。省网优中心与武汉分公司选取环境相似（场景，无线环境等）的江南江北各一个LTE室分站点进行详细对比测试，临时搭建WLAN网络。按照现网AP设备抗阻塞指标，若想AP完全不受TD-LTE的干扰，即系统间距要达到7米（MCL为86dB），TD-LTE室分基站与AP共存时，两者天线间距离为4米（MCL为76dB）。
测试思路为：
①制作简易馈线直连RRU的天口，另端接全向天线，保证两个测试场景天馈系统一致；
②将AP设置为胖AP模式，用笔记本电脑做服务器，现场做ping包及FTP下载测试，作为测试AP；
③改变AP天线与LTE天线距离，变更天线空间隔离度，WLAN的业务使用情况；
④在RRU侧增加衰减器来对比测试来改变MCL值，对比WLAN受到干扰的程度差异。
根据中兴、华为LTE室分现场测试结果（表2.1）表明：
①中兴、华为室分LTE环境下，WLAN业务性能随MCL值增加而改善的趋势是一致的；
②在MCL较低时（0.1m和1.5m），都不可用，MCL大于55dB后，PING丢包率能达到3%。
表4.2 中兴、华为测试实验结果对比表

不同天线距离对MCL值的影响
在4.2的测试环境下，为了说明LTE和WLAN天线间空间距离对MCL值的影响，移动AP天线，从而改变LTE和WLAN的天线距离，以中兴设备为例，分别测试天线间距0.1m、0.5m、5.5m处的MCL值，如图4.3。因此，天线间空间距是对MCL值造成影响的主要因素。

图4.3 不同天线距离对MCL值影响
不同MCL值对WLAN业务性能的影响
在4.2的测试环境下，为了说明MCL值对WLAN业务性能的影响，在RRU与天线间串接25dB衰减器，模拟现网一般室分系统的衰减。
表4.3 不同MCL值对WLAN业务性能影响结果对比表
1）AP天口接收功率为-49dBm时，此时MCL值达到了69db，WLAN性能受影响较小 。（集团报告，现网AP抗阻塞值一般为-40dBm，LTE RRU满输出功率为单流43dBm，双流46dBm）
2）集团MCL建议值达到85dB，主要考虑到LTE RRU 满功率情况，测试时因为设备无终端进行业务，发射功率偏小。
3）根据传播模型可推算7米时，MCL为87.1dB，和集团的建议值基本一致
备注： MCL=LTE系统馈损（dB）-LTE天线增益（dBi）+32.45+20lg(LTE频点（MHz）)+ 20lg(吸顶天线中心距离(m）/1000) - WLAN天线增益（dBi） +WLAN系统馈损（dB）。
5.LTE_WLAN干扰解决方案测试
5.1合路方式
网优中心选取投诉较多的长江职业学院1号宿舍做试点，采用对WLAN独立系统增加合路器，以及WLAN与LTE合路（增加合路器）两种方式进行认证：是否可以通过合路器来降低合路AP的阻塞干扰。
因LTE对WLAN的干扰主要为阻塞干扰，故采用在AP设备上端增加合路器，利用合路器的滤波功能起到降低阻塞干扰的作用。
WLAN独立分布增加合路器：将WLAN的AP跳线接合路器，合路器接WLAN自有天馈系统进行覆盖。

WLAN与LTE合路（增加合路器）：将WLAN的AP跳线接合路器，合路器与LTE的天馈系统，通过LTE天线同时发射LTE与WLAN信号进行覆盖。

结论：将AP与TD-LTE通过90dB隔离度的合路器合路，或者将WLAN单独和负载接合路器，这两方式能改善WLAN业务性能，ping包丢包率较低，网络质量较好。
5.2改造
在4.3中，已经得到天线间空间距离是影响MCL的主因的结论，那么通过工程改造，可以增加WLAN和LTE的天线隔离度，从而增大MCL值。系统天馈间距离至少应达到4米，完全无干扰需达到7米。
5.3抗阻塞AP
采用京信抗阻塞新AP，测试发现：在未增加衰减器时，天线输出功率较大，抗阻塞AP也受到干扰，但比现网AP受影响小：

结论：
①京信新抗阻塞的500mw和100mw两种AP在RRU天口未增加衰减器时，仍存在一定干扰。
②若增加16dB或25dB衰减器模拟现网室分损耗，受到干扰现象减弱，WLAN相关业务性能明显改善。
5.4 AP+带通滤波器
利用4.2的测试环境，在AP接收天线处加WLAN 2.4G频段内的带通滤波器，组网结构如下图（同时为了对比滤波器和合路器的改善效果，分别作以下测试）：

1）分别将直放型AP和合路型AP接京信滤波器（对WLAN带外频率有一定程度抑制作用）

2）同4.2测试思路，WLAN业务性能如下图：

3）将滤波器换为合路器，重复测试，WLAN性能如下：

结论：安装滤波器后，在WLAN天线与LTE天线距离较近(0.1m)时，AP受到的阻塞干扰很小，WLAN各项业务性能指标明显改善，且比增加合路器方式改善效果更好。
参照无源器件的技术规范、LTE设计规范及链路计算，给出了滤波器的建议指标：
5.5 调整室分LTE频段（F/D）
E频段（2320-2370MHz）TD-LTE系统与免授权频段2400-2483.5MHz的WLAN系统频率相邻，由于WLAN AP抗阻塞指标低（按照集团标准，低于-40dbm），抗阻塞能力较弱，当系统在同一室内区域共存时，WLAN可能被干扰。若将室分LTE换为F频段(1880-1900MHz)或者D频段(2570-2620MHz)，这种干扰情况仍存在么？测试情况如下：

结论：F频段LTE对WLAN不造成干扰，WLAN业务基本正常；D频段LTE对WLAN也存在干扰。但是F频段LTE一般用于室外TD-SCDMA升级到TD-LTE宏站的设备中，若LTE室内也采用F频段，也可能会和室外F频段宏站信号造成相互干扰。
5.6 五种解决干扰方案对比
总结上述5种解决方案的特点，概况如下表：
6.项目成果
1） 提出干扰量化指标。创新性的提出采用MCL值作为量化指标来衡量网络受干扰程度，加快网络优化效率。首先，排除不同厂家系统设备的差异性；其次，判断干扰类型（杂散、阻塞）；再次，通过频谱仪对信道带宽内的功率谱密度积分来获取信道带宽内的功率的方式测量链路损耗（MCL）值衡量接收到的异系统功率的大小和影响，判断MCL值是否是造成干扰的主因。
2） 提出最优解决方法。首先，结合干扰主因的相关被影响因素，尽量全面地选取解决干扰的方法；其次，在现网真实环境中用被干扰系统（WLAN）业务性能测试的方式对比了AP+带通滤波器、合路、改造、抗阻塞AP、调整LTE室分频段这五种干扰解决方案的效果；最后，根据测试结果、成本、安装方式、优劣势综合评判干扰解决思路的可行性。
7.项目推广
鉴于前期实验测试AP+带通滤波器的方式可以较好的改善这种LTE_WLAN干扰，于是将其在武汉分公司试点推广。
7.1试点需要解决的问题
滤波器安装方式：现网设备中，部分AP在安装滤波器时，可能需要解决的问题如下：
1、错误一：2.4G天线口位于100mW的AP两侧，滤波器软跳线无固定，天线下垂，不稳定。

错误方式 解决办法
解决办法：利用线卡固定滤波器，美观，便捷，稳定。
建议：缩短滤波器跳线，或包裹金属外壳直接连接。
错误二：2.4G天线口在底侧的100mW AP，滤波器下垂较低，因AP下方有多根线管无法固定，不稳定。

错误方式 解决办法
解决办法：翻转AP，通过滤波器跳线弯曲连接，放置稳定，易于防盗。
建议：加长滤波器跳线并做成软跳线，便于弯曲。
错误三：500mW合路型AP在安装滤波器时，不易放置、且导致AP软跳线弯曲角度过大，损耗大。

错误方式 解决办法
解决办法：AP放置合理，滤波器正常弯曲，且置于箱内，易于防盗。
建议：加长滤波器跳线并做成软跳线，便于弯曲。
7.2 试点测试结论
武分在长江职业学院增加滤波器，通过ping包（1200字节）和FTP下载速率两项WLAN业务性能测试，分别记录在远点（WLAN场强-50~-60dBm）合路型AP和直放型AP增加滤波器前后对比情况,由上表可见增加滤波器后WLAN业务性能明显改善。前后测试结果如下表：

1）LTE对独建室分的WLAN合路型AP影响大：无论WLAN终端距离其天线多远，都会发现ping丢包率高，FTP下载速率极低，甚至无法下载。
2）增加滤波器后WLAN受LTE干扰明显减小：当WLAN终端处于近点时，指标正常，业务不受影响；当WLAN终端处于远点时，指标略有下降（同时受其他因素影响），但基本不影响业务使用。
3）增加滤波器后，WLAN场强有2~5dB左右的衰减。

4）2014年5月，对武汉长江职业学院275个AP进行滤波器安装试点后，该校6月投诉量较上月减少了175件，效果显著。
“成果上报申请书”的填写说明：
1、“成果专业类别”指：核心网、无线、传输、IP、网管、业务支撑、管理信息系统、市场研究、数据业务、数据网络、通信电源、空调、其他。
2、“成果研究类别”指：超前研究、新产品开发、相关网络解决方案、现有业务优化、其他。
3、“所属专业部门”指：完成该成果的单位在省公司或地市分公司所属的专业部门线条。可填写：规划计划线条、网络线条、业务支撑线条、管理信息系统线条、数据线条、市场线条、集团客户线条、其他。
4、“省内评审结果”指：优秀、通过。
5、“对企业现有标准规范的符合度”指：列举该成果使用并符合的中国移动统一发布的企业标准的名称和编号，详细描述该成果在现有的企业标准基础上所需新增的功能要求（如业务流程的改变、设备新增的功能要求等）。
6、成果来源指：如果该成果来源于集团研发计划内项目，请填写研发项目的年度、项目名称和类型（类型包括：集团重大研发项目、集团重点研发项目、省公司自立项目）。未列入集团研发计划的，请填写“计划外项目”。（集团研发计划请见集团每年的发文，或登录科技创新平台查阅。）
7、专利情况指：
1)类型：发明、实用新型、外观
2）名称：该成果申请专利的名称
3）申请号：由知识产权审查机构授予的该成果专利申请号
4）状态：申请中、已授权
8、“文章主体”：根据不同科技成果分类实施不同的主体要求，具体如下：
1）超前研究类成果主体包括：
ü 背景情况
ü 技术特点分析
ü 标准化情况
ü 其他运营商应用情况（可选）
ü 技术发展趋势
ü 引入策略分析
2）相关网络解决方案类成果主体包括：
ü 背景情况
ü 技术方案：概述、网络解决方案（如果涉及到网络方面的改造，信令改造，路由改造等，应有详细的描述）、设备及系统改造/建设要求、码号资源需求
ü 效果（解决了哪些问题）
ü 本省应用推广情况
3）新产品开发类成果主体包括：
ü 业务及功能简介：业务概述、业务主要功能介绍
ü 技术实现方案：包括业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程、码号要求等
ü 业务申请和开通：包括用户范围及业务使用范围、业务申请与注销等
ü 业务商务模式及资费：包括商务模式、业务资费模式、业务收费方式等
ü 市场前景分析
4）现有业务优化类成果主体包括：
ü 业务及功能简介：业务概述、业务主要功能介绍
ü 现有业务存在的问题：现有缺陷分析、解决问题的思路
ü 原有业务方案/流程：业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程
ü 优化后的方案/流程：业务实现组网结构图、相关系统（平台、终端）功能和要求、业务实现流程
ü 优化后达到的效果，产生的经济效益
5）其他类成果主体，参考1）－4）的成果主体要求，阐述清楚项目背景、实现方案、解决的问题、取得的社会和经济效益等。