直放站引入系統(tǒng)干擾實(shí)例分析

朱海濤 薛會(huì)軍 河北省邯鄲無線電管理局

直放站引入系統(tǒng)干擾實(shí)例分析

朱海濤 薛會(huì)軍 河北省邯鄲無線電管理局

近年來，隨著公眾網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類直放站的應(yīng)用也日益廣泛。移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用直放站可以經(jīng)濟(jì)、迅速、有效的填補(bǔ)盲區(qū)，改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其基本功能是實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)功率的增強(qiáng)，但是直放站本身是有源設(shè)備，它自身的噪聲系數(shù)和產(chǎn)生的雜散、互調(diào)信號(hào)如果控制不好會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)(特別是異系統(tǒng))產(chǎn)生較多的干擾，降低網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。近年來我局無線電監(jiān)測(cè)站接到有關(guān)直放站干擾的申訴也有逐步增加的趨勢(shì)，因此，熟悉直放站相關(guān)工作機(jī)制、干擾類型、干擾現(xiàn)象，相信會(huì)對(duì)我們快速判斷和排查通信系統(tǒng)干擾并盡快消除或減少直放站引入干擾提供有益的參考和幫助。下面將結(jié)合近期典型實(shí)例對(duì)直放站引入干擾類型及特征加以具體分析。

一、下行自激干擾

案例回放:2009年3月份，聯(lián)通公司向我局監(jiān)測(cè)站反映其CDMA用戶在開發(fā)區(qū)碧水園附近撥打電話困難，經(jīng)常掉線，且其周邊相關(guān)基站上行信號(hào)也受到了較大范圍不明信號(hào)干擾。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)分析和排查，發(fā)現(xiàn)在頻率825-835MHZ帶內(nèi)出現(xiàn)均勻分布的干擾頻譜，幅度最大讀數(shù)達(dá)到-91dBm，干擾電平滿足基站上行信號(hào)接收條件，經(jīng)干擾源定位搜索，最終我們?cè)诰嗷炯s700米的一樓頂上發(fā)現(xiàn)一CDMA直放站天線，其發(fā)射天線與受其干擾的基站方向一致，經(jīng)測(cè)試其天線發(fā)射信號(hào)波形已嚴(yán)重失真，經(jīng)技術(shù)調(diào)整，干擾排除。

案例分析:上述案例屬典型直放站下行自激干擾，此類干擾通常發(fā)生在無線同頻直放站，當(dāng)施主天線從施主基站接收頻率為F的下行信號(hào)，經(jīng)過增益為G的直放站放大后，由重發(fā)天線發(fā)出去。一部分信號(hào)再經(jīng)過重發(fā)天線的后瓣（付瓣）耦合到施主天線的后瓣（付瓣），再由直放站放大。這樣無線同頻直放站就形成一個(gè)潛在的正反饋環(huán)路，如果直放站安裝不當(dāng)，當(dāng)施主天線和重發(fā)天線隔離度小于直放站的增益時(shí)（如80 dB）或整機(jī)增益偏大時(shí)，輸出信號(hào)經(jīng)延時(shí)反饋到入端，便可能使直放站輸出信號(hào)發(fā)生嚴(yán)重失真產(chǎn)生自激，產(chǎn)生下行干擾。輕則使直放站的覆蓋區(qū)通話質(zhì)量變差，接通率下降，掉話率上升；由于直放站的工作天線較高，會(huì)將干擾的破壞作用大面積擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使施主基站和其周圍的基站發(fā)生癱瘓?？朔约がF(xiàn)象的方法有兩種:一是增大施主與重發(fā)天線的隔離度；二是降低直放站增益。當(dāng)要求直放站覆蓋范圍較小時(shí)，可采用降低增益的辦法。當(dāng)要求直放站的范圍較大時(shí)，應(yīng)增大隔離度，在工程中主要采用以下幾種方法:

1、增大收發(fā)天線的水平及垂直距離；

2、增加遮擋物，如加裝屏蔽網(wǎng)等；

3、增加施主天線的方向性，如使用拋物面天線；

4、選用方向更強(qiáng)的重發(fā)天線，如定向角度天線；

5、調(diào)整施主與重發(fā)天線的角度和方向，使兩者盡量背向。

測(cè)試和實(shí)踐驗(yàn)證，當(dāng)該環(huán)路滿足下列關(guān)系式時(shí)直放站才能穩(wěn)定工作，不會(huì)產(chǎn)生自激:即F＞Grep+15dB（F:隔離度；Grep:直放站下行增益）。

二、上行噪聲干擾

圖1

案例回放:2009年5月份，移動(dòng)公司訴稱其位于東環(huán)路3544廠附近某GSM基站受到干擾，手機(jī)在此區(qū)域撥打電話掉話率很高，經(jīng)在基站附近監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)在890～909MHZ頻段內(nèi)存在一寬帶噪聲信號(hào)，頻段底噪強(qiáng)度達(dá)到-83 dBm，整個(gè)上行底噪電平被抬高近20 dBm。后經(jīng)測(cè)向排查，最終在該基站西南方向發(fā)現(xiàn)一G網(wǎng)平板微型直放站為干擾源。

案例分析:當(dāng)直放站的放大倍數(shù)或噪聲系數(shù)過大時(shí)，上行背景噪聲被不合理地放大，在施主扇區(qū)的接收端形成較強(qiáng)的上行背景噪聲干擾。直放站的引入使基站噪聲電平提高，接收機(jī)靈敏度降低，施主基站覆蓋范圍縮小，引起掉話率和誤碼率的上升。具體分析如下:

直放站的噪聲到達(dá)基站接收機(jī)輸入端的等效熱噪聲電平（N i n）:

Nin = K*T*B+NFrep + Grep-EdoPL

基站接收機(jī)等效熱噪聲電平:Nbts＝K*T*B+Fbts

直放站的注入噪聲取決于直放站的增益及直放站和施主基站間的級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)，為表明直放站噪聲和基站接收機(jī)噪聲二者之間的關(guān)系可引入噪聲注入裕量（N I M）:N I M=10 l g(K t*F b t s/ Kt*NFrep*Grep/LPNET)

基站接收機(jī)等效熱噪聲電平升高ROT（RaiseOverThermal）:ROT=10lg (1+10-NIM/10)

其中: K*T為熱噪聲密，如在溫度為17℃時(shí)，KT=-174dBm/Hz；B為系統(tǒng)信道帶寬；Grep為直放站增益；Fbts=基站接收機(jī)的噪聲系數(shù)；NFrep=直放站的級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)； LPNET=網(wǎng)絡(luò)路徑損耗:直放站-基站。EdoPL為有效路徑損耗（如圖1所示）:

其中NIM的值決定了直放站對(duì)施主基站上行鏈路的影響。每增加1dB，就意味著該施主基站的上行鏈路功率減少1dB或所允許的基站到手機(jī)的空間路徑損耗減少1dB，對(duì)小區(qū)覆蓋范圍來講，會(huì)引起上行覆蓋半徑減小，對(duì)基站覆蓋區(qū)的用戶來講，手機(jī)用戶將會(huì)因?yàn)樯闲墟溌沸旁氡炔粔蚨鵁o法通話。當(dāng)處在小區(qū)邊緣的手機(jī)用戶發(fā)生單通或上行話音質(zhì)量下降或掉話等現(xiàn)象時(shí)，就可考慮此種上行干擾的影響。

基站的噪聲提升R O T（熱噪聲提升）取決于:

1、施主基站和直放站之間的網(wǎng)絡(luò)路徑損耗（路徑損耗+電纜損耗-天線增益）；

2、基站接收機(jī)的噪聲系數(shù)；

3、直放站的級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)；

4、直放站的增益。

一旦直放站的位置和施主基站確定，唯一的變量是直放站的增益，這樣實(shí)際應(yīng)用中可以調(diào)整直放站上行增益來減小對(duì)基站的影響。當(dāng)調(diào)整直放站增益使其對(duì)施主基站的熱噪聲引入在0.3 dB以下（即直放站增益比有效路徑損耗低15 d B以上），直放站就不會(huì)對(duì)施主基站產(chǎn)生較大影響，同時(shí)還能夠降低下行干擾對(duì)其它基站的干擾發(fā)生概率。

三、互調(diào)（雜散）干擾

案例回放:2009年5月份，聯(lián)通公司訴稱其位于國際飯店周邊GSM基站下行信號(hào)受到嚴(yán)重干擾，致使該區(qū)域手機(jī)用戶不能正常通訊，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)排查最終將干擾源鎖定為金屋花苑小區(qū)地下停車場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)公司所屬直放站。在該直放站發(fā)射天線處場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到了-47 dBm，經(jīng)對(duì)該直放站設(shè)備檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生干擾的原因?yàn)樵撝狈耪疽蜷L時(shí)間工作導(dǎo)致濾波性能嚴(yán)重下降，其雜散互調(diào)信號(hào)發(fā)射對(duì)聯(lián)通基站下行信號(hào)構(gòu)成了同頻干擾。

案例分析:互調(diào)干擾是指幾個(gè)不同頻率的信號(hào)通過非線性電路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與有用信號(hào)頻率相同或相近的頻率組合，而對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成的一種干擾。當(dāng)一個(gè)運(yùn)營商開通了一臺(tái)雜散和互調(diào)較高的直放站時(shí)，互調(diào)和雜散信號(hào)落在本運(yùn)營商的頻帶之外，會(huì)對(duì)附近另一個(gè)運(yùn)營商的下行信號(hào)造成同頻干擾。如:運(yùn)營商A在一高樓上安裝直放站，雜散和互調(diào)-36dBm（滿足相關(guān)指標(biāo)），雜散和互調(diào)信號(hào)和有用信號(hào)一起通過17dBi的業(yè)務(wù)天線發(fā)射，那么雜散和互調(diào)信號(hào)在天線正面的輸出強(qiáng)度為-18dBm，根據(jù)自由空間無線信號(hào)傳播公式可知，相距10米衰減大約50dB，相距100米衰減大約70dB，在無阻擋環(huán)境下天線正前方100米以內(nèi)同頻干擾大于-88dBm，這時(shí)如果另一運(yùn)營商的信號(hào)強(qiáng)度低于-79dBm，使得載波干擾比低于9，就會(huì)造成無法接通的情況發(fā)生。其次，在使用大功率寬帶直放站時(shí)，互調(diào)指標(biāo)比較高，由于帶寬選擇直放站所有的信道都共用一個(gè)功放模塊，而后級(jí)的濾波器是一個(gè)寬帶濾波器，對(duì)通帶內(nèi)的互調(diào)信號(hào)沒有抑制作用，如果恰好能接收到附近本運(yùn)營商基站的同頻信號(hào)，輸出時(shí)后級(jí)寬帶濾波器對(duì)它們不產(chǎn)生任何抑制，也會(huì)對(duì)本系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的同頻干擾，造成掉話率升高，切換失敗率提高等問題。因此，在公眾網(wǎng)建設(shè)中，直放站應(yīng)盡量設(shè)在相對(duì)隔離區(qū)域，選擇合適的基站作為信號(hào)源并采用自動(dòng)增益（功率）控制(APC)技術(shù)及提高收信機(jī)前端的選擇性以有效避免上述干擾的發(fā)生。

[1] 馬俊峰 .直放站的噪聲系數(shù)和互調(diào)干擾對(duì)GSM的影響.通信世界

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.048