移動通信交叉調(diào)制對RSSI值的影響

中國電信股份有限公司廣東無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心 邱嘉寅 賴曉彬

一、RSSI值異常與天饋系統(tǒng)

RSSI（接受信號強(qiáng)度指示）在CDMA網(wǎng)絡(luò)中特指基站上行頻帶接收的功率。在正常情況下，基站接收機(jī)的RSSI值應(yīng)該在－110dBm～－93dBm之間，并且主分集相差不大于6dB。如果RSSI值超出這個范圍則是異常，可能造成用戶接入困難、掉線等嚴(yán)重問題。造成RSSI值異常的原因非常多樣，可以歸納為：天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題；外部干擾，包括直放站的干擾；數(shù)據(jù)配置不合理；板件故障。

天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題引起RSSI異常的情況有兩種，即RSSI偏低和RSSI偏高。RSSI偏低是指該值長期小于－110dBm。引起這種故障的原因是天饋系統(tǒng)沒有接好，本來該到達(dá)接收機(jī)的功率沒有到達(dá)，而是從天饋系統(tǒng)某一點(diǎn)泄露出去了。RSSI偏低這種情況不常見，因此我們主要討論的是天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題造成RSSI偏高這種常見故障。

在正常情況下，天饋系統(tǒng)是個線性系統(tǒng)，對接收來的功率進(jìn)行線性放大，是不會導(dǎo)致RSSI偏高的。當(dāng)天饋系統(tǒng)引入了非線性因素時，才可能導(dǎo)致RSSI偏高。這種非線性常常寄生于具有磁性的器件、受腐蝕的金屬及金屬之間的接縫處，特別是有松動的接觸面之間，在多頻通信環(huán)境中也會產(chǎn)生射頻非線性響應(yīng)。鋼材上凹凸不平表面和氧化面，以及金屬表面的氧化層也會表現(xiàn)出一定的非線性特性。人們常說的“銹螺釘效應(yīng)”實際上正是這種無源非線性響應(yīng)產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象。隨著通信系統(tǒng)向著大功率、集成化、高靈敏度方向發(fā)展，無源器件的弱非線性特性也帶來了不可忽視的電磁干擾問題，特別是在大功率環(huán)境中，對系統(tǒng)的影響更加嚴(yán)重。因此，我們可以歸納出導(dǎo)致這種非線性發(fā)生的原因：

⊙ 饋線接頭制作不合格，接頭間未擰緊或擰得太緊。

⊙ 天饋中質(zhì)量不好或已損壞的器件，如饋線避雷器、耦合器、天線。

⊙ 天饋系統(tǒng)在使用中發(fā)生的破損和進(jìn)水。

這些非線性的引入會導(dǎo)致在天饋系統(tǒng)中發(fā)生一種現(xiàn)象——無源交調(diào)干擾。

二、交叉調(diào)制及其效應(yīng)

1. 無源交調(diào)干擾

眾所周知，一個非線性器件在有兩個以上頻率輸入時會產(chǎn)生交叉調(diào)制，形成新頻點(diǎn)。它對已有工作頻點(diǎn)的影響，我們稱之為交叉調(diào)制干擾。交調(diào)產(chǎn)物的階數(shù)越高，它的系數(shù)會越小，干擾程度會越低，所以一般只關(guān)心三階、五階等低階產(chǎn)物。交調(diào)產(chǎn)物的示意圖見圖1。

圖1 交調(diào)產(chǎn)物的示意圖

交叉調(diào)制有個特點(diǎn)：當(dāng)輸入信號的功率增加時，交調(diào)產(chǎn)物的功率增量比輸入信號的功率增量大得多。由于條件所限，很難使用現(xiàn)有工具較準(zhǔn)確測量交調(diào)產(chǎn)物的幅度，現(xiàn)將美國福特航空與宇宙航行公司訓(xùn)練講座中對通信衛(wèi)星天線的無源交調(diào)進(jìn)行測量所得的一組數(shù)據(jù)列出作為參考（表1和圖2）。該數(shù)據(jù)是對衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行測量得出的，工作在C波段，一般在3GHz到6GHz之間。

表1 交調(diào)產(chǎn)物的功率

圖2 交調(diào)產(chǎn)物與輸入功率關(guān)系圖

2. 交調(diào)干擾來源

分析目前我國移動通信系統(tǒng)的頻段使用情況，GSM900系統(tǒng)處在900Hz的頻段上，很可能會成為CDMA網(wǎng)絡(luò)的交調(diào)干擾源。表2是CDMA800和GSM900兩個系統(tǒng)頻段使用情況。

表2 CDMA800和GSM900頻段使用情況

以三階交調(diào)干擾為例來分析：

（1）設(shè)CDMA800的下行頻率為f1，GSM900的上行頻率為f2，則它們的三階交調(diào)產(chǎn)物2f1－f2的頻段范圍為825MHz～870MHz。

（2）設(shè)CDMA800的下行頻率為f1，GSM900的下行頻率為f2，則它們的三階交調(diào)產(chǎn)物2f1－f2的頻段范圍為780MHz～825MHz。

（3）設(shè)GSM900的上行頻率為f1，GSM900的下行頻率為f2，則它們的三階交調(diào)產(chǎn)物2f1－f2的頻段范圍為820MHz～895MHz。

可見，CDMA800和GSM900兩個系統(tǒng)的交調(diào)產(chǎn)物會落入CDMA800的上行頻段里，造成對RSSI的影響。因此在日常工作中必須要做好天饋系統(tǒng)的維護(hù)工作，否則出現(xiàn)RSSI值異常的可能性是非常大的。

三、“減功率”定位天饋系統(tǒng)問題

根據(jù)前面的論證，如果是由于天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題造成交調(diào)干擾而導(dǎo)致RSSI偏高的，可以通過改變射頻單元反向輸入功率來觀察。若減小功率后RSSI有明顯改善的，或者增加功率后RSSI有明顯惡化的，可以確定為天饋質(zhì)量問題。由于CDMA系統(tǒng)的下行頻段也是交調(diào)來源之一，可以從減少它的下行頻段發(fā)射功率來觀察。從邏輯上講，如果減少發(fā)射功率后使RSSI有明顯改善的，可以確認(rèn)為天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題；減少發(fā)射功率后RSSI無明顯改善的，也不能完全排除不是天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題。雖然“減功率”只是一種充分非必要條件，但由于它可以在遠(yuǎn)程實現(xiàn)操作，幾乎不花費(fèi)任何人工成本，特別是在實際工作中比較有效，作為一種定位手段，很有應(yīng)用價值。下面舉幾個實際例子。

1. RSSI值正常時

一個RSSI值正常的扇區(qū)，如松風(fēng)大廈基站的0扇區(qū)有4個載頻，分別是0，1，10，11號頻點(diǎn)。跟蹤該扇區(qū)的RSSI值、無線資源及發(fā)射功率約8分鐘，得到這段時間內(nèi)的平均值見表3。

表3 松風(fēng)大廈0扇區(qū)正常發(fā)射功率時的數(shù)據(jù)

將該扇區(qū)的所有載頻減少6dB射頻發(fā)射功率，再跟蹤該扇區(qū)的RSSI值、無線資源及發(fā)射功率約11分鐘，得到這段時間內(nèi)的平均值見表4。

將正常發(fā)射功率和減少6dB發(fā)射功率對比，可以看到，在沒有質(zhì)量問題的天饋系統(tǒng)，減少發(fā)射功率對RSSI是幾乎沒有影響的。即使發(fā)射功率變?yōu)樵瓉淼?/4（減6dB），RSSI也只有微小變化。

2. RSSI值異常時

（1）一個主集RSSI偏高，分集正常的扇區(qū)。龍江豐華基站的2扇區(qū)有2個載頻，分別是0和10號頻點(diǎn)。跟蹤該扇區(qū)的RSSI值、無線資源及發(fā)射功率約10分鐘，得到這段時間內(nèi)的平均值見表5。

表5 龍江豐華2扇區(qū)正常發(fā)射功率的數(shù)據(jù)

將該扇區(qū)的所有載頻減少3dB射頻發(fā)射功率，再跟蹤該扇區(qū)的RSSI值、無線資源及發(fā)射功率約13分鐘，得到這段時間內(nèi)的平均值見表6。

表6 龍江豐華2扇區(qū)減3dB發(fā)射功率的數(shù)據(jù)

可以觀察到，減少3dB發(fā)射功率后，主集的RSSI值回落到－100dBm以下，與正常發(fā)射功率情況下的RSSI值比有明顯改善，基本上可以定位為天饋系統(tǒng)主集通道質(zhì)量問題。在重做了該扇區(qū)的主集通道的一個饋線接頭后，再查詢RSSI值，回落到－100dBm以上，故障恢復(fù)。證明了之前判斷的天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題造成RSSI異常是正確的。

（2）一個主分集RSSI值同時偏高的扇區(qū)。順德陳村基站的2扇區(qū)有3個載頻，分別是0，10，11號頻點(diǎn)。跟蹤該扇區(qū)的RSSI值、無線資源及發(fā)射功率約7分鐘，得到這段時間內(nèi)的平均值見表7。

表7 順德陳村2扇區(qū)正常發(fā)射功率時的數(shù)據(jù)

直接將該扇區(qū)的所有載頻減少6dB射頻發(fā)射功率，再跟蹤該扇區(qū)的RSSI值、無線資源及發(fā)射功率約7分鐘，得到這段時間內(nèi)的平均值見表8。

表8 順德陳村2扇區(qū)減6dB發(fā)射功率的數(shù)據(jù)

減少6dB發(fā)射功率后，該扇區(qū)的RSSI值沒有明顯變化，因此可以將故障定位為非天饋系統(tǒng)質(zhì)量導(dǎo)致RSSI異常。在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該扇區(qū)接有直放站，而且該直放站是通過電橋同時接到主分集饋線上的。把該直放站關(guān)閉后查詢，3個載頻的主分集RSSI值均回落到－105dBm附近，并且經(jīng)過幾天觀察，沒有出現(xiàn)反復(fù)。這說明這個扇區(qū)的RSSI問題是由于直放站造成的，不是由天饋系統(tǒng)質(zhì)量造成，與之前的判斷吻合。

可見，如果在減少射頻板發(fā)射功率后，RSSI值有明顯改善的，可以定位為天饋質(zhì)量問題。有時候如果減少3dB發(fā)射功率后效果不明顯，可以再減少一些發(fā)射功率，便于定位故障。

四、結(jié)束語

天饋系統(tǒng)質(zhì)量問題常常會造成RSSI值異常，但造成RSSI異常的原因也比較多，處理問題時，需要先定位。在實際工作中，很多時候RSSI值異常是由于天饋質(zhì)量問題造成的，從節(jié)約運(yùn)維成本方面考慮，建議首先采用“減功率”法嘗試定位故障原因。

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