多系统合路干扰分析.docx

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多系统合路干扰分析

多系统合路的干扰分析

1、主题简单解读

多系统：

运营商多，制式多。

中国移动GSM900,DCS1800,TD;中国联通GSM900，DCS1800,WCDMA;中国电信CDMA800,CDMA2000,另外还有WLAN等等。

合路：

由于多运营商、多制式、多频段，出于施工协调、美观、成本等方面的考虑，合路应运而生。

Ø一次布放，施工简单；

Ø美观；

Ø综合造价低廉，共用天馈分布，减少重复建设；

Ø系统可扩展性强，升级改造周期短。

一般合路，有合路器方式，还有POI方式，也就是PointOfInterface，多系统合路平台，以及两种方式的混合使用。

对于合路系统较少的中小规模场景（如：

酒店宾馆、写字楼、住宅楼等），可以采用多系统频段合路器来共用室内覆盖系统；对于合路系统较多的复杂场景（如：

地铁、机场、大型场馆等），建议采用POI构建的室内覆盖系统。

干扰：

合路有好处有必要，但是合路后，就难免产生一些干扰信号，或者不同频率间也会相互干扰。

2、干扰的分类

系统间的干扰主要分为以下的三类：

1）杂散干扰

杂散干扰就是一个系统的发射频段外的杂散发射落入到了另一个系统的接收频段内而可能造成的干扰，（图）杂散干扰对系统最直接的一个影响就是降低了系统的接收灵敏度。

2）接收机阻塞

阻塞干扰，就是各系统信号及其频率组合成分，落在各系统中某基站接收机所接收的信道带宽之外，却仍然能进入该基站接收机，当此干扰大于相关标准中所规定的干扰电平时，就会引起接收机接收灵敏度的下降，恶化接收机的性能。

3）系统间互调干扰

互调干扰是指两个或以上不同的频率作用于非线性电路或器件时，频率之间相互作用所产生的新频率落入接收机的频段内所产生的干扰。

通信系统中的无源器件的线性度一般优于有源器件，但也可能产生互调干扰。

互调干扰的常见形式及影响最大的是三阶互调干扰，可能产生干扰的频率组合有2f1-f2、2f1-f3、2f2-f1、2f2-f3、2f3-f1、2f3-f2、f1+f2-f3、f1-f2+f3、f2+f3-f1。

这些频率组合可归纳为2f-f2（一型互调）及f1+f2-f3（二型互调）两种类型。

互调干扰集中在各系统的下行输出，在进行合路时的互调产物上，主要表现为三阶互调干扰。

如果互调产物落在其中某一个系统的上行接收频段内，从而对该系统基站的接收灵敏度造成一定的影响。

3、我国移动通信系统频谱划分

根据信息产业部相关频率规划的规定，目前我国移动通信系统频谱划分具体如下所示：

表一各系统间的工作频段

系统制式

上行频率（MHz）

下行频率（MHz）

备注

GSM900

890～915

935～960

移动（MHz）

联通（MHz）

890-909

935-954

909-915

954-960

GSM1800

1710～1755

1805～1850

移动

联通

1710～1725

1805～1820

1745～1755

1840～1850

CDMA800

825～835

870～880

电信

PHS

1900～1920

退网

TD-SCDMA

2010~2025（B频段）

1880~1900（A频段-已逐渐使用）

1900~1920（A频段-PHS退网后用）

移动

CDMA

1920～1935

2110～2125

电信

WCDMA

1940～1955

2130～2145

联通

WLAN

2400～

ISM频段

下面详细分析一下这三种干扰.

4、杂散干扰（以GSM对DCS的影响为例）

（图）

各种基站的杂散指标：

1、GSM/DCS蜂窝发信机杂散指标：

频率范围

最大值

测试带宽

9KHz～1GHz

-36dBm

200KHz

890MHz～915MHz

-103dBm

10KHz

1GHz～GHz

-30dBm

3MHz

2、CDMA蜂窝发信机杂散指标：

频率范围

最大值

测试带宽

30MHz～1GHz

-36dBm

100KHz

1GHz～GHz

-36dBm

1MHz

806MHz～821MHz

-67dBm

100KHz

885MHz～915MHz

-67dBm

100KHz

930MHz～960MHz

-47dBm

100KHz

～GHz

-47dBm

100KHz

～GHz

-47dBm

100KHz

发射工作频带两边各加上1MHz过渡带内的噪声电平

-22dBm

100KHz

3、PHS蜂窝发信机杂散指标：

频率范围

最大值

测试带宽

～GHz（带内）

-36dBm

300KHz

其他频带（带外）

-26dBm

300KHz

4、WCDMA蜂窝发信机杂散指标

频率范围

最大值

测试带宽

9KHz《150KHz

-36dBm

1KHz

150KHz《30MHz

-36dBm

10KHz

30MHz《1GHz

-36dBm

100KHz

1GHz《Fc1-60MHzor2100MHz两者中的最大值

-30dBm

1MHz

Fc1-60MHzor2100MHz两者中的最大值《Fc1-50MHzor2100MHz两者中的最大值

-25dBm

1MHz

Fc1-50MHzor2100MHz两者中的最大值《Fc2+50MHzor2180MHz两者中的最大值

-15dBm

1MHz

Fc2+50MHzor2180MHz两者中的最大值《Fc2+60MHzor2180MHz两者中的最大值

-25dBm

1MHz

Fc2+60MHzor2180MHz两者中的最大值《

-30dBm

1MHz

5、特殊频段的抑制保护

频段

最大电平

测量带宽

备注

1920～1980MHz

-96dBm

100KHz

BS接收频段

921～960MHz

-57dBm

100KHz

与GSM900共存时

876～915MHz

-98dBm

100KHz

GSM900BTS与UTRANodeB共址时

1805～1880MHz

-47dBm

100KHz

与DCS1800共存时

1710～1785MHz

-98dBm

100KHz

DCS1800BTS与UTRANodeB共址时

～

-41dBm

300KHz

与PHS共存时

2100～2105MHz

-30+×（f-2100MHz）dBm

1MHz

与邻频带业务共存时

2175～2180MHz

-30+×（2180MHz–f）dBm

1MHz

与邻频带业务共存时

1880～1920MHz

2010～2025MHz

-52dBm

1MHz

与TD—SCDMABS共存时

1880～1920MHz

2010～2025MHz

-86dBm

1MHz

与TD—SCDMABS共存时

2300～2400MHz

-52dBm

1MHz

与TD—SCDMABS共存时

2300～2400MHz

-86dBm

1MHz

与TD—SCDMABS共存时

6、WLANAP杂散指标：

频带

最大值

测量宽带

30～1000MHz

≤-36dBm

100KHz

～

≤-33dBm

100KHz

～

≤-40dBm

1MHz

～

≤-40dBm

1MHz

其他1～

≤-30dBm

1MHz

将干扰系统产生的杂散干扰带宽转换到被干扰系统后整理得：

转换公式：

10Log[

]

表二：

各系统杂散辐射指标（单位:

dBm）

干扰频段

被干扰系统

CDMA频段内（）

GSM频段内（200KHz）

DCS频段内（200KHz）

PHS频段内（300KHz）

WCDMA频段内（）

WLAN频段内（22MHz）

CDMA

—

≤-28dBm

≤-28dBm

≤-20dBm

≤-25dBm

≤-25dBm

GSM

≤-64dBm

—

≤-90dBm

≤-28dBm

≤-95dBm

≤－33dBm

DCS

≤-44dBm

≤-42dBm

—

≤-28dBm

≤-95dBm

≤-37dBm

PHS

≤-42dBm

≤-40dBm

≤-40dBm

—

≤-41dBm

≤-35dBm

WCDMA

≤-30dBm

≤-29dBm

≤-29dBm

≤-15dBm

—

≤-24dBm

WLAN

≤-23dBm

≤-21dBm

≤-21dBm

≤-8dBm

≤-17dBm

—

备注：

[

]为[

]，带宽转换因子，

原杂散指标应加上转换因子。

5、干扰电平对底噪影响表

经过计算，可得到干扰电平的增加对系统噪声的影响，进而恶化了系统的接受灵敏度。

表三：

干扰电平增量对系统噪声影响表

单位（dB）

干扰电平相对原噪声电平的增量

-20

-16

-12

-10

-9

-7

-6

-3

-0

受到干扰后的系统噪声增量

3

系统接收灵敏度恶化的程度

3

在被干扰信号上迭加一个比它低7dB的干扰信号，系统噪声增量允许值为，接收机灵敏度恶化了，下面为各系统的干扰容限表:

表四：

各系统干扰容限表（单位：

dBm）

被干扰系统

CDMA

GSM

DCS

PHS

WCDMA

WLAN

系统热噪声（Pn）

-113dBm

-121dBm

-121dBm

-119dBm

-108dBm

-101dBm

干扰保护

7dB

7dB

7dB

7dB

7dB

7dB

基站接收噪声系数Nf

5dB

5dB

5dB

5dB

5dB

5dB

允许干扰电平（SI）

-115dBm

-123dBm

-123dBm

-121dBm

-110dBm

-103dBm

6、隔离度计算

通过干扰分析，我们可以计算出将干扰对系统的影响降低到适当的程度所需要的隔离度，即不明显降低受干扰接收机的灵敏度时的干扰水平。

在实际应用中我们选择最大的一个作为隔离度要求即可满足实际的工程需要。

发射机杂散对接收机的干扰计算

杂散所需要的隔离度为：

MCL≥Pspu－（Pn+Nf-7）

≥Pspu-SI

其中：

MCL为隔离度要求

Pspu为干扰源发射的杂散信号功率，单位为dBm

Pn为被干扰系统接收带内热噪声，单位为dBm

Nf为接收机的噪声系数，可设为5dB，因为基站接收机噪声系数一般不会超过5dB

7dB为干扰保护比

Pn＋Nf－7＝SI为被干扰系统的允许干扰电平

表五：

发射杂散隔离度（单位：

dB）

CDMA

GSM

DCS

PHS

WCDMA

WLAN

C800

—

87

87

95

90

90

G900

82

—

87

95

28

90

G1800

79

82

—

95

28

86

PHS

79

81

81

—

80

86

WCDMA

80

80

80

95

—

85

WLAN

80

82

82

95

86

—

以上的计算都是按照规范的要求进行

事实上，实际设备的性能均高于规范要求，在杂散辐射指标上实际设备均有较大的余量（定义该余量为M，M的典型值为30dB）。

因此在考虑合路/共址的工程时应依据设备的实际情况设置隔离度（MCL-M），而不需要完全按照协议要求的情况来考虑系统间的隔离度，不同厂家，不同类型的PHS基站的实际杂散指标可能不一样，应该以厂家给出的指标或实际测试为准。

7、阻塞干扰

因阻塞所需的系统间最小隔离度应按下式计算：

PT——干扰源发射的（主信号）功率电平（对多载频系统应适当增加余量）

Sb——接收机抗阻塞干扰限制电平

各系统接收机阻塞干扰限制电平（单位：

dBm）

干扰系统

CDMA

（800）

G900

G

1800

PHS

CDMA

（2000）

WCDMA

TD

-SCDMA

WLAN

B频段

被干扰

系统

PT

43

43

43

36

43

43

33

20

CDMA（800）

-16

-16

-16

--

-16

-16

-16

G900

-13

—

8

8

8

8

8

8

G1800

0

0

—

-13

0

0

0

0

PHS1900

0

-5

-5

—

-15

-15

-15

-15

CDMA2000

--

-16

-16

-41

—

-41

-16

-16

WCDMA

-15

-15

-15

-40

-40

—

-15

-15

TD-SCDMA

B频段

16

16

16

-40

-40

-40

—

16

WLAN

0

0

0

0

0

0

0

—

由此可计算得MCL2

表中G900和G1800主信号发射功率增加2dB为多载波余量

阻塞干扰隔离度要求

干扰系统

被干扰系统

CDMA

（800）

G900

G1800

PHS

CDMA2000

WCDMA

TD

-SCDMA

WLAN

B频段

CDMA（800）

--

59

59

52

--

59

49

37

G900

56

—

35

28

35

35

25

12

G1800

43

43

—

49

43

43

33

20

PHS1900

43

48

48

—

58

58

48

35

CDMA2000

--

59

59

77

—

84

49

36

WCDMA

58

58

58

76

83

—

48

35

TD-SCDMA

27

27

27

76

83

83

—

4

WLAN

43

43

43

36

43

43

33

—

8、互调干扰

根据IS95规范和国家无委的检测标准，GSM直放站产生的杂散和互调信号在9KHz-1GHz时小于-36dBm，在时小于-30dBm。

在移动通信系统中，互调产生的原因有三方面：

发信机互调、接收机互调和外部效应引起的互调。

直放站的杂散和互调的产生主要来自于直放站内部的功放模块。

发射机互调是由于直放站在多个发信机（载波）同时工作时，因合路器系统的隔离度不够而导致信号相互耦合，干扰信号侵入发射机末级功率放大器，从而与有用信号之间合成互调产物，并随有用信号发射，造成干扰。

接收机互调主要是由高放级及第一混频级电路的非线性所引起。

外部效应引起的互调主要是由于发射机馈线、高频滤波器等无源电路接触不良，以及由于异种金属的接触部分非线性等原因，使强电场的发散信号引起互调，产生干扰源。

当有多个频率信号通过非线性电路时，便会相互调制产生互调失真，以二阶和三阶失真幅度为最大，阶数越高失真越小。

二阶互调fa+fb、fa-fb等，因其频率远离主导信号频率fa、fb，可不考虑；三阶互调的两种模型2fa-fb、fa+fb-fc，因其频率接近或等于主导信号频率，对通信的影响最大；三阶以上互调失真幅度较小，均可不考虑。

移动通信设备主要考虑三阶互调的影响。

（1）互调干扰对系统的影响：

对其它运营商的影响：

当一个运营商（移动或联通）开通了一台杂散和互调较高的直放站时，互调和杂散信号落在本运营商的频带外，会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。

如：

运营商A欲在一四层楼上安装一台直放站，杂散和互调为-36dBm（满足无委指标），杂散和互调信号和有用信号一起通过17dBi的业务天线发射，那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为-18dBm，根据自由空间无线信号传播公式可知，相距10米衰减大约50dB，相距100米衰减大约70dB，相距1公里大约衰减90dB；可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。

在无阻挡环境下天线正前方100米以内同频干扰大于-88dBm，这时如果另一运营商的信号强度低于-79dBm，使得载波干扰比低于9，就会造成无法接通的情况发生。

因此，在做室内或室外直放站工程时，控制各运营商的设备及天线的距离，对避免干扰非常重要。

2）对相邻基站小区的影响：

在使用大功率宽带直放站时，互调指标比较高，由于带宽选择直放站所有的信道都共用一个功放模块，而后级的滤波器是一个宽带滤波器，对通带内的互调信号没有抑制作用，因此很难满足IS95规范对互调信号的要求。

如果恰好能接收到附近本运营商基站的同频信号，输出时后级宽带滤波器对它们不产生任何抑制，那么会产生严重的同频干扰。

假设直放站输出功率10W，一般三阶互调40dBc，三阶互调实际输出电平（0dBm），如施主基站使用80、84两个载波，三阶互调信号就回落在76和89两个载波上，通过17dBi的天线向外发射，那么在业务天线前方使用76和89载波的基站就会受到不同程度的同频干扰，造成掉话率升高，切换失败率提高等问题。

（3）对自身上行信号的影响

直放站下行功放产生的杂散和互调信号通过直放站内部的双工器进入上行信道，如果此信号过高就会严重干扰上行信号，造成直放站的覆盖范围降低。

如：

直放站的杂散和互调为-36dBm（满足无委指标），双工器的隔离度为70dB，下行功放产生的杂散和互调对上行信道的干扰为-106dBm，再加上直放站的噪声系数5dB，噪声电平达到-101dBm，为保证GSM要求的最小载干比9dB，所需最小上行信号电平应大于-92dBm。

假如直放站输出功率每载波5W（37dBm），手机最大输出功率2W（33dBm），那么直放站实际覆盖距离是下行信号电平为-87dBm，低于此电平值，手机用户将会因为上行链路信噪比不够而无法通话。

9、抑制干扰办法

对于多系统共建的共存干扰的抑制，有以下办法：

Ø提高有源设备射频性能；

Ø增加多频合路器不同端口之间的隔离度；

Ø天馈系统进行上、下行分路建设；

Ø增加各个系统间的频段间隔。

本文对杂散和接收机阻塞干扰做了初步的分析，在工程实际运用和设计方案时还应该根据设备的相关指标，进行详细的相关计算，得出最终的隔离度指标值，作为及多系统合路设备，PHS二级合路器的使用指标和技术规格。