ＷＣＤＭＡ與現(xiàn)有無線系統(tǒng)共站干擾分析

[摘要]2/3G共站建設(shè)是低成本快速建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)的主要思路。依據(jù)共站天線空間隔離模型，對WCDMA和GSM1800系統(tǒng)間的雜散干擾、阻塞干擾、互調(diào)干擾進(jìn)行較為深入的研究，給出測算結(jié)論并提出工程上消除干擾的解決方法。

[關(guān)鍵詞]干擾 天線空間隔離

中圖分類號：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320008－01

一、前言

近年來，隨著我國移動(dòng)通信市場的迅速發(fā)展，以GSM900、GSM1800等為代表的2G系統(tǒng)已被大范圍部署并投入使用，3G系統(tǒng)也將入網(wǎng)應(yīng)用。如何保障2G和3G兩個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)可靠工作，已經(jīng)成為關(guān)注的重點(diǎn)。

在共站建設(shè)中增加了WCDMA系統(tǒng)與同址GSM1800系統(tǒng)互相產(chǎn)生干擾的機(jī)會WCDMA系統(tǒng)與GSM1800系統(tǒng)的電磁環(huán)境兼容問題將會暴露出來。本文對共站產(chǎn)生干擾的機(jī)制、隔離度計(jì)算進(jìn)行分析，給出了測算結(jié)論并提出工程上消除干擾

的解決方法。

二、干擾的分類

對被干擾系統(tǒng)來說有三種性能損失需要考慮：接收機(jī)靈敏度降低、IMP干擾（即互調(diào)干擾）和接收機(jī)過載。從干擾站接收的雜散輻射信號將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低，而從同址站接收到的所有載頻的合成造成了IMP干擾，接收機(jī)過載的原因是接收機(jī)收到的總信號功率太大。為了將這些性能損失降到最小而不修改現(xiàn)有發(fā)送和接收單元，在共站址的GSM系統(tǒng)和WCDMA系統(tǒng)之間需保持適當(dāng)?shù)母綦x。

這三種性能損失對應(yīng)的主要干擾分別為雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾。共站建設(shè)的WCDMA和GSM1800系統(tǒng)主要存在雜散干擾、阻塞干擾、互調(diào)干擾三種。

（一）雜散干擾。由于發(fā)射濾波器的滾降特性（任何濾波器都不可能是理想的階躍方式），導(dǎo)致干擾源系統(tǒng)總存在一定的帶外輻射，這就是我們通常所稱的發(fā)射雜散。當(dāng)這種干擾信號電平超過被干擾系統(tǒng)的接收靈敏度一定比例時(shí)，會導(dǎo)致其接收靈敏度下降，從而導(dǎo)致被干擾系統(tǒng)QoS指標(biāo)下降。

（二）阻塞干擾。任何接收機(jī)都有一定的接收動(dòng)態(tài)范圍，在接收功率超過接收動(dòng)態(tài)允許的最大功率電平時(shí)，會導(dǎo)致接收機(jī)飽和阻塞。阻塞會導(dǎo)致接收機(jī)無法正常工作，長時(shí)間的阻塞還可能造成接收機(jī)的永久性性能下降。

（三）互調(diào)干擾。當(dāng)有多個(gè)不同頻率的信號加到非線性器件上時(shí)，非線性變換將產(chǎn)生許多組合頻率信號，其中一部分可能落到接收機(jī)帶內(nèi)，成為對有用信號的干擾，則為互調(diào)干擾。

三、WCDMA與GSM1800共站干擾分析

為保證良好的系統(tǒng)性能，必須使兩個(gè)共址基站的天線有好的隔離度，使3種干擾得到避免或最小化。天線隔離度是指基站間的路徑損耗（包括天線增益和饋線損耗的綜合作用），它體現(xiàn)了發(fā)射機(jī)到接收機(jī)間的信號衰減程度。最常用的方法是通過空間隔離方式降低基站間的干擾，即發(fā)射天線和接收天線保證足夠的空間隔離，二者在垂直或水平距離上保持足夠遠(yuǎn)。

（一）WCDMA與GSM1800共站-雜散干擾

協(xié)議規(guī)定，WCDMA基站雜散在GSM1800系統(tǒng)基站接收頻段內(nèi)均為-98dBm/100kHz，則在200kHz帶寬內(nèi)雜散為：-98-10lg(100/200)=-95dBm。

根據(jù)協(xié)議，WCDMA接收機(jī)允許外來干擾為：Pt=S-C/（I+N）-10（dBm），其中S表示接收機(jī)靈敏度，C/（I+N）表示載干比，根據(jù)3GPP 25.951v6.2.0和ITU M.2039，WCDMA宏蜂窩基站接收機(jī)靈敏度為：-121dBm，所以允許的外來干擾為：

-121-（-18）-10=-113（dBm）

根據(jù)ITU M.2039建議，WCDMA宏蜂窩基站允許外來干擾的限制為I/N=-6dB，則允許外來干擾為：-113-6=-118（dBm）。因此，在WCDMA下行頻段若滿足共站需求，則最小天線隔離要求為=-95-（-118）=23dB。同理在上行頻段若滿足共站需求，則最小天線隔離要求為27.16dB。

因此DCS1800與WCDMA共站時(shí)，需要滿足的最小天線隔離為27.16dB，而目前兩個(gè)天線之間就可滿足30dB的隔離要求，所以由此可知，這兩個(gè)系統(tǒng)共站時(shí)不存在雜散干擾。

（二）WCDMA與GSM1800共站-阻塞干擾

當(dāng)較強(qiáng)功率加于接收機(jī)端時(shí)，可能導(dǎo)致接收機(jī)過載，使它的增益下降。原因是放大器有一個(gè)線性動(dòng)態(tài)范圍，在此范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加，這兩個(gè)功率之比就是功率增益G。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進(jìn)入非線性區(qū)，其輸出功率不再隨輸入功率的增大而線性增大，也就是說，其輸出功率低于所預(yù)計(jì)的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時(shí)的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)，此時(shí)輸入功率定義為輸入功率的1dB壓縮點(diǎn)。為了防止接收機(jī)過載，從干擾基站接收的總的載波功率電平需要低于它的1dB壓縮點(diǎn)。天線隔離度方面有以下要求：E阻隔=CP_A-LR_B-CP_B（5）CP_A：干擾基站天線連接處的載頻總功率（dBm）；LR_B：被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減（dB）；CP_B：被干擾基站天線連接處接收到的載頻總功率（dBm）；E阻隔：天線隔離度（dB）。

經(jīng)計(jì)算，在下行頻段若滿足共站需求，則最小天線隔離要求為37dB。在上行頻段若滿足共站需求，則最小天線隔離要求為24dB。當(dāng)DCS1800與WCDMA共站時(shí)需滿足的最小天線隔離度為37dB，因此WCDMA與GSM1800系統(tǒng)存在阻塞干擾。

（三）WCDMA與GSM1800共站互調(diào)干擾

由于互調(diào)干擾一般以三階互調(diào)最強(qiáng)，最有可能落入有用頻帶，所以只分析三階互調(diào)。通過簡單計(jì)算可知WCDMA下行頻段不會互調(diào)到GSM1800頻段，但GSM1800下行頻段下行鏈路頻帶比較接近WCDMA主要工作頻段上行鏈路頻帶，三階互調(diào)的產(chǎn)物則可能在WCDMA上行鏈路頻帶中造成干擾。

根據(jù)相關(guān)資料，WCDMA基站的三階截距估計(jì)為-22.8dBm。此外，從WCDMA基站與GSM1800基站共址時(shí)的阻塞標(biāo)準(zhǔn)推得：WCDMA基站接收的RF、IP和基帶濾波器應(yīng)該在GSM1800基站的發(fā)射帶提供至少114dB的衰減。天線隔離要求需要55－60dB，可通過頻率規(guī)劃解決。

四、簡要結(jié)論

本文通過對GSM1800對WCDMA基站干擾分析，認(rèn)為系統(tǒng)間雜散干擾可以通過元器件選擇滿足QoS要求，對于阻塞干擾和互調(diào)干擾建議如下：

1．對于阻塞干擾可通過加大天線間水平或垂直距離來解決。

2．對于互調(diào)干擾可通過頻率規(guī)劃方案來解決。

3．由于實(shí)際場景的限制而無法實(shí)現(xiàn)所定出的最小空間距離的無線站，可增加外接帶通濾波器來解決。

作者簡介：

文宏偉，工程師職稱，1996年畢業(yè)于重慶郵電大學(xué)，現(xiàn)工作于中國聯(lián)通上海市分公司，主要從事計(jì)劃管理工作。