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CDMA直放站对900MHz GSM系统的干扰问题
2017-02-20 00:40:19   来源:   评论:0 点击:

CDMA网络已于2001年10月开通。在运营初期采用低容量、大覆盖的无线网络布局是其主导思想(即用基站和直放站混合组网),直放站将占一定
  CDMA网络已于2001年10月开通。在运营初期采用低容量、大覆盖的无线网络布局是其主导思想(即用基站和直放站混合组网),直放站将占一定比例。

  在CDMA 系统中直放站与基站就RF信号而言,是同等重要的网元。有人提出CDMA系统(包括基站和直放站)是否会对同址或邻近的GSM系统产生干扰的问题,对此,本文仅讨论CDMA直放站的影响及解决方案。

  一、产生干扰的原因

  干扰是一个相互作用的问题,由于CDMA系统是一个扩频系统,所以抗干扰能力很强,一般情况下GSM系统对其干扰很小,所以问题主要集中在CDMA系统对GSM系统的干扰上。CDMA系统的880MHz与GSM 系统的890MHz频点最为接近,也最具有代表性。

  两个同址射频站间相互干扰的原理框图,与两个同址站间相互干扰计算相关的重要射频器件,有干扰站的发放大器、发滤波器和被干扰站的收滤波器、接收机。

  产生干扰的原因就是同址站之间的隔离度不够。

  二、分析干扰情况

  分析CDMA与GSM系统的干扰,需根据两者频率的关系及发射/接收特性来具体研究。这里我们讲的天线隔离度指的是同置站天线终端间的路径损失,即从干扰站发单元输出端口到被干扰站收单元输入端口的路径损失。它体现空间传输损耗和两个站有效天线增益(例如天线增益减去电缆损失)的综合作用。
接收机灵敏度降低、IMP干扰(即互调干扰)和接收机过载这3种性能损失是需要考虑的。从干扰源(直放站)接收的寄生辐射信号将导致接收机灵敏度降低,而从同置站接收到的所有载频的合成造成了IMP干扰,接收机过载的原因是接收机所收到的总信号功率太大。为了将这些性能损失降到最小而不修改现有的发送和接受单元,在同址站间需要保持适当的隔离。

  三种主要的干扰为杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。三种干扰中,杂散干扰与CDMA直放站(或基站)目前在890MHz附近的带外发射有关,这是接收方(GSM系统)自身无法克服的,将导致GSM系统信噪比下降,服务质量恶化;阻塞干扰与GSM接收机的通带外抑制能力有关,涉及到CDMA的载波发射功率、接收机滤波器特性等,GSM系统的接收机将受影响因饱和而无法工作;互调干扰与CDMA使用多载频、系统的非线性有关,结果主要表现为GSM系统信噪比下降和服务质量恶化。

  根据GSM技术体制,GSM接收机的灵敏度为-104dBm,信噪比9dB。
通常情况下,GSM基站天线一般位于铁塔的第一层平台,由于物理空间的原因,CDMA直放站的增益不会很大(在最大增益范围内,直放站的增益大小取决于施主天线与用户天线的隔离要求,若增益为80dB,则隔离要求为100dB左右,两天线间的垂直隔离距离约为15m,考虑到多个RF系统共用同一站址,且直放站的施主天线的高度要求,所以共址情况下的CDMA直放站的增益不会很大),一般输出功率取37dBm较为合理(约5W,远小于CDMA 基站的输出功率),直放站的双工滤波器的带宽多为870MHz~880MHz,其滤波特性为60dB。根据信息产业部《800MHz CDMA直放站870MHz~880MHz技术要求和测试方法》中关于工作带外杂散的要求:每频带Δf>1.98MHz:≤-65dBc/30kHz(6.10.2),即在1.23MHz信道带宽以外信号衰减65dB 。

  这里需要我们注意的是133网的800MHz CDMA网络的CDMA基站采用的是北美的标准,其基站的双工滤波器的带宽多为869MHz~894MHz,所以,CDMA的带外信号将达到894MHz附近,与中国移动的频点有4MHz的冲突,会对其造成一定的影响。CDMA直放站的情况与其不同,中国电信的CDMA频点为870MHz~880MHz,所以大多数直放站(在中国市场销售的)的双工滤波器的带宽为870MHz~880MHz,其滤波特性为60dB。所以,直放站CDMA的带外信号不会达到890MHz附近。

  在三种不同的干扰中,杂散干扰是最主要的,影响也最大。

  三、克服干扰的解决方案

  为了克服干扰我们有三条隔离准则需要遵守:

  1. 被干扰基站从干扰基站接收到的寄生辐射信号强度应比它的接收噪声限低10dB;

  2. 在被干扰基站生成的三阶互调干扰(IMP3)电平应比接收机噪声限低10dB;

  3. 受干扰站从干扰站接收到的总载波功率应比接收机的1dB压缩点低5dB。

  根据以上条件,计算隔离距离:
  * CDMA直放站的频带外杂散:37-65=-28(dBm/30KHz)
  * GSM系统能允许的最大杂散干扰:-104-9-10=-123(dBm)
  * CDMA直放站信号在890MHz处的电平强度(已经过双工滤波器):-28-60=-88(dBm)
  * 隔离余量:-88+10lg(200/30)-(-123)=43(dB)

  根据垂直隔离公式:Iso=28.0+40lg10(d/λ),则垂直隔离距离为d=2.4m。

  根据水平隔离公式:Iso=22+20lg10(d/λ)+(GREPEATER TX+GGSM RX),则水平隔离距离为:d=11m。

  实际工程中,由于890MHz~909MHz频段为中国移动所有,而CDMA系统为中国电信所有,所以共址的机会不多。中国联通的GSM上行频段为909MHz~915MHz,与CDMA相隔较远,隔离要求更小,应更容易实现。

  实际工程中,利用铁塔平台的隔离和建筑物本身的隔离,CDMA直放站信号对GSM的干扰问题是可以解决的,这需要工程人员大量地实践与摸索。

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