联通GSM1800干扰广电MMDS的分析思路与测试方法.docx

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联通GSM1800干扰广电MMDS的分析思路与测试方法

联通GSM1800干扰广电MMDS的分析思路与测试方法

[摘要]：

本文介绍了在南宁联通GSM1800干扰广电公司MMDS处理过程中的分析方法和测试方法。

联通的GSM1800干扰广电MMDS网络的情况在2008年底广电公司商用MMDS网络后才出现，本文对干扰的分析和测试方法，将为以后解决此类干扰问题提供分析思路和测试方法。

[关键词]：

GSM1800MMDS干扰下变频器

引言

2009年初，在经过G15、G16期的建设后，目前联通GSM1800网络的已经在城区和城乡结合部形成了连续覆盖，并且逐渐向广大郊区延伸。

与此同时，随着通信技术的不断发展，一种名为“MMDS”的通信网络也开始在中国商用。

MMDS（MicrowaveMultipointDistributionSystems），中文译为“微波多路分配系统”，是近年来发展起来的通过无线微波传送有线电视信号的一种新型传送系统。

目前，从光缆/电缆传输网络建设维护成本、用户成本、建网速度等方面的综合考虑，广电公司在部分经济不发达的郊区或乡镇，广泛的采用了MMDS无线传输网来承载其数字电视的业务。

由于各种无线通信技术的应用，各频道的占用越来越多，无线环境变得复杂，加之各种接收机的性能和质量存在差异，导致了各种新的干扰情况也不断出现。

2009年3月下旬，在联通GSM1800通信网络与广电MMDS网络的重叠覆盖区域，特别是联通GSM1800基站附近，MMDS网络受到干扰，许多数字电视用户无法正常收看电视节目，于是引起用户对联通基站，甚至是联通公司的抗拒情绪。

这类干扰的原因是什么？

解决这类干扰的思路是什么？

就是本文要讨论的问题。

一、干扰的发现和确认

在2009年3月下旬，广西联通南宁分公司接到南宁市无线电管理委员会的通知，称广电公司在南宁市江南区沙井镇、西乡塘四联村（图1中的黄色部分区域）等郊区出现MMDS被干扰的现象，广电公司在自行定位干扰时，发现MMDS接收天线朝向附近联通基站的天线方向时，检测到明显的干扰信号，并且出现广电MMDS用户投诉的时间和联通GSM18000开通的时间吻合，因此需要联通公司定位干扰生成原因，并尽快解决干扰问题。

图1南宁市出现干扰的区域示意图

为了保证郊区广电数字电视用户和联通用户的利益，联通、广电、无委三方一起对四个干扰区域进行了验证性测试，发现干扰现象十分明显，在距离联通GSM1800基站约200米范围内，特别是广电MMDS的接收天线在联通GSM1800天线的主瓣区域内，并且朝向联通GSM1800基站天线时，存在以下现象：

（1）联通GSM1800基站开通时，广电MMDS数字电视显示的载噪比为17-19dB，广西台的6套电视节目显示无信号，南宁台的6套电视节目的图像有明显的马赛克，失真严重，其余各套电视节目无异常；广电的示波器显示第2个矩形波出现明显干扰信号的波峰，无委的频率分析在空口测试到干扰信号M3和M4；

图2联通GSM1800开通时广西台均无信号

图3联通GSM1800开通时南宁台均有马赛克

图4联通GSM1800开通时广电示波器测试到干扰波峰

图5联通GSM1800开通时无委频率分析仪测试到干扰波峰

（2）联通GSM1800基站闭锁时，广电MMDS数字电视显示的载噪比为26-28dB，干扰情况消失，所有电视节目均无异常。

广电的示波器和无委的频谱分析仪显示无干扰波峰。

图6联通GSM1800闭锁时广西台均正常

图7联通GSM1800闭锁时南宁台均正常

图8联通GSM1800闭锁时广电的示波器显示无干扰波峰

图9联通GSM1800闭锁时无委的频率分析仪显示无干扰波峰

二、干扰相关的网络的简介

从干扰的现象上看，联通的GSM1800与干扰确实存在着很强的相关性。

为了准确定位这个干扰生成的原因，首先要了解这两个通信系统的射频相关设备和工作频率等信息。

（1）联通GSM1800：

联通GSM1800射频部分的单元包括：

载频、合路器、馈线、天线。

干扰区域内的联通GSM1800的基站包含了南宁市区现网中所有型号的机柜，即华为BTS3900、DBS3900、BTS3012、BTS3006C四种型号机柜。

基站天线有阿尔贡、埃信和摩比等多个品牌，并无明显规律。

目前我国在GSM系统上的频率分配如下表所示，表中的黄色标注出了我国在GSM1800上的频率使用情况：

运营商

系统类型

上行频率（MHz）

下行频率（MHz）

绝对频点号

带宽（MHz）

联通

PGSM

909-915

954-960

96-124

6×2

联通

DCS

1740-1755

1835-1850

662-736

15×2

移动

EGSM

885-890

930-935

1000-1023

5×2

移动

PGSM

890-909

935-954

1-95

19×2

移动

DCS

1710-1725

1805-1820

512-586

15×2

表1国内目前GSM1800使用情况表

（2）广电MMDS：

MMDS一般由骨干网、基站、用户终端设备和网管系统组成，其中用户终端设备由接收天线、下变频器、接收机（机顶盒）等单元组成，各单元间使用射频电缆连接。

图10广电MMDS接收天线和下变频器实物照片

图11广电MMDS系统主要设备示意图

按照国际通信标准，MMDS频道配置在2503-2687MHz频段内，以每频道8MHz带宽邻频道间隔排列23个电视信道。

在我国，广电MMDS频道配置在2535-2599MHz频段内，共计64MHz带宽，以每频道8MHz带宽的邻频道间隔排列8个电视信道，每个电视信道内包含4-10套的电视节目。

MMDS系统的信号传输流程为：

（1）市区周围高山上的MMDS基站在2535-2599MHz的频段上发射经过调制的数字电视信号无线信号；

（2）用户使用安装在房顶或高层墙面的接收天线接收无线信号；

（3）通过安装在接收天线上的下变频器，将无线信号的频率下降2033MHz，即从2535-2599MHz变为502-566MHz；

（4）接收机（机顶盒）进行解调，最后通过电视机播放解调后的电视节目。

由于受到干扰，降频后中心频率为514MHz的电视信道包含的广西电视台7套电视节目，中心频率为522MHz的电视信道所包含的南宁电视台6套电视节目，基本都无法正常收看。

下文中将把这个情况简称为“数字电视受到干扰”。

无线频率（MHz）

下变频频率（MHz）

下变频后频率（MHz）

中心频点（MHz）

信道包含的电视节目

是否存在干扰

2535-2543

2033

502-510

506

中央台若干套

否

2543-2551

2033

510-518

514

广西台共7套

是

2551-2559

2033

518-526

522

南宁台共6套

是

2559-2567

2033

526-534

530

中央台若干套

否

2567-2575

2033

534-542

538

否

2575-2583

2033

542-550

546

否

2583-2591

2033

550-558

554

否

2591-2599

2033

558-566

562

保留频道

否

表2广电MMDS系统频率分配表

综合分析了广电MMDS干扰投诉信息和三方联合进行的验证性测试结果，可以得出的判断如下：

（1）联通GSM1800与干扰存在很强的相关性，且与联通GSM1800的信号强度有关，距离联通基站远的，或者有建筑物遮挡的MMDS接收系统受到干扰的可能性明显比较小。

（2）干扰区域内的联通GSM1800基站的载频类型、天线类型和无线环境等因素都没有发现明显规律，根据已有信息还无法判断干扰的类型和干扰源的位置。

根据经验，或是干扰与联通设备无关，或是现网的所有的设备都会导致MMDS的干扰。

三、干扰的分析思路和测试方法

为了定位干扰产生的原因，按照干扰排查常规流程和验证性测试的结果，首先从联通端的设备开始查找干扰产生的单元。

在广电MMDS明显被干扰区域内，选择了南宁沙井邕津村_D基站第1扇区及其覆盖区域内的数字电视用户作为测试对象，联通GSM1800基站的主设备是华为BTS3900，配置S222，载频DRFU（双密度载频，发射功率40W）。

图12华为BTS3900外观

第一步，联通GSM1800基站的载频测试。

由于载频是基站的射频器件，因此成为第一个排查的对象。

在一般情况下，通信设备商必须按照国家规定，对带外杂散波进行一定程度抑制，以避免对其它频带形成干扰。

中国无线电委员规定的运营商1800MHz基站传导杂散发射限值如下：

图13无委规定的1800M基站传导杂散发射限值

Ø测试目的：

确认干扰区域的基站载频在2535-2599MHz的带外杂散波是否超过限值。

Ø测试地点：

南宁沙井邕津村_D基站机房。

Ø测试设备：

频谱分析仪、射频电缆。

Ø测试步骤：

（1）闭锁南宁沙井邕津村_D第1扇区的TRX0、TRX1载频。

（2）测试设备连接。

频谱分析仪与TRX0的射频输出端口ANT1相连，准备测试载频在2535-2599MHz频段的杂散波的电平。

图14华为BTS3900载频测试连接图

（3）解锁载频TRX0，保持载频TRX1的闭锁状态。

（4）对载频TRX0进行扫频测试。

Ø测试结论：

通过频谱分析仪测试结果显示，在2535-2599MHz的频段上，华为BTS3900的载频DRFU（1800M）在2535-2599MHz为电平在-47~-46dBm的平缓波形，没有出现强度突出的脉冲信号，测试到的信号满足无委规定的1880~12.75GHz≤-30dBm/3MHz的规定。

第二步，联通GSM1800基站的机柜顶测试。

Ø测试目的：

确认干扰是否与GSM1800载频的带外杂散相关。

Ø测试地点：

南宁沙井邕津村_D基站机房，南宁沙井邕津村_D第1扇区方向约50米的受干扰的数字电视用户家中。

Ø测试设备：

频谱分析仪、带通滤波器（通带为1805~1880MHz,带宽75MHz，阻带衰减>70dB）、射频电缆、数字电视。

Ø测试步骤：

（1）南宁沙井邕津村_D处于正常工作状态，数字电视受到干扰。

（2）闭锁南宁沙井邕津村_D第1扇区的TRX0、TRX1载频。

数字电视恢复正常。

（3）连接测试设备。

在馈线与TRX0的射频输出端口ANT1之间接一个带通滤波器，对带外杂散波进行抑制。

图15华为BTS3900机柜顶测试连接图

（4）解锁载频TRX0，保持载频TRX1的闭锁状态。

数字电视受到干扰。

Ø测试结论：

在加装带通滤波器前后，数字电视都受到干扰，因此可以确认干扰与载频在2535-2599MHz的杂散波无关，但与联通GSM1800使用的1805~1880MHz信号相关。

第三步，广电MMDS下变频器测试。

一方面，由于对联通设备的检测都已经完成，测试结果表明干扰信号不是在联通的基站系统里产生的；另一方面，在查找干扰原因的过程中，广电工作人员曾反映，在某些区域，使用不同牌子的下变频器，干扰的程度会出现差异，但大部分的干扰区域内，无论换什么牌子的下变频器，都无法正常接收数字电视信号。

因此将对广电MMDS的系统进行检查。

根据前面所述的广电MMDS信号传输流程，下变频器是广电MMDS接收系统与空口的接口，并且为有源设备。

Ø测试目的：

确认下变频器是否是产生干扰的单元。

Ø测试地点：

南宁沙井邕津村_D第1扇区方向约50米的受干扰的数字电视用户家中。

Ø测试设备：

频谱分析仪、陷波器、MMDS网状接收天线、下变频器（“光辉牌”与“鼎新牌”各一只）、机顶盒、便携式数字电视。

Ø测试步骤：

（1）南宁沙井邕津村_D处于正常工作状态。

在广电数字电视用户安装接收天线的天台，将MMDS网状接收天线、下变频器、机顶盒、便携式数字电视组成一个完整的MMDS接收系统，用于测试。

首先使用的光辉牌下变频器进行测试。

图16“光辉牌”下变频器外观

在使用“光辉牌”下变频器时，MMDS接收系统存在被干扰现象：

中心频率为514MHz的电视信道包含的广西电视台7套电视节目图像有明显马赛克；中心频率为522MHz的电视信道包含的南宁电视台6套电视节目图像偶尔有马赛克；其余频道正常。

（2）将“光辉牌”下变频器更换为“鼎新牌”下变频器。

在使用“鼎新牌”下变频器时，MMDS接收系统不存在被干扰现象，中心频率为514MHz的电视信道包含的广西电视台7套电视节目图像清晰流畅。

图17“鼎新牌”下变频器外观

（3）为了确认“光辉牌”下变频器引入了干扰，将“鼎新牌”下变频器更换为“光辉牌”下变频器。

。

并使用频谱测试仪对其输出的频谱进行测试。

频谱分析仪显示在502-566MHz（广电MMDS2535-2599MHz的无线信号降频2033MHz后对应的频率）存在两个强干扰波峰，M1（512.4MHz,-68.65dBm）落在广西台电视节目的信道内，M2（518.9MHz,-73.84dBm）落在南宁台电视节目的信道内，导致了MMDS接收系统的干扰。

图18使用“光辉牌”下变频器的扫频结果

为了观察干扰波峰的变化规律，将覆盖此干扰区域的南宁沙井邕津村_D基站第1扇区的BCCH做了调整，将其从697改为702，对应频率1842.2MHz变为1843.2MHz，提高了1MHz，这时可观察到在MMDS系统中接收到的干扰波峰也相应的提高了1MHz，可以判断，联通GSM1800的信号与干扰信号存在线性关系。

图19使用"光辉牌"下变频器并调整频点的扫频结果

（4）将“光辉牌”下变频器更换为“鼎新牌”下变频器，并使用频谱测试仪对其输出的频谱进行测试，没有出现之前的干扰波峰，也印证了

（2）中的测试结果。

Ø测试结论：

干扰从下变频器引入；由于性能差异差异，在同样的无线环境下，“光辉牌”下变频器引入干扰的可能性大于“鼎新牌”下变频器。

第四步：

在之前所述的三方验证测试阶段，无委的频谱分析仪显示在2543.5MHz、2550.3MHz分别出现干扰波峰（本文图5），这是在空口测试到的结果，如果空口中已经出现干扰，则与第三步的测试结果相悖，因此怀疑图5中的两个干扰波峰在空口并不存在，而是频谱分析仪内部混频产生的。

我们可以通过在接收天线与频谱分析仪之间加陷波器，过滤掉GSM1800M信号后，观察干扰波峰的变化。

Ø测试目的：

确认无委频谱分析仪在空口测试时显示的干扰波峰是否为仪器内部混频产物。

Ø测试地点：

南宁沙井邕津村_D第1扇区方向约50米的受干扰的数字电视用户家中。

Ø测试设备：

频谱分析仪、陷波器、MMDS网状接收天线。

Ø测试步骤：

（1）南宁沙井邕津村_D处于正常工作状态。

连接测试设备。

MMDS网状接收天线与频谱分析仪连接。

频谱分析仪显示干扰波峰M1（2546.5MHz,-92.19dBm）。

图20不加陷波器时频谱分析仪测试结果

（2）测试中加入陷波器（图21）。

在MMDS网状接收天线与频谱分析仪连接之间加入陷波器。

陷波频点调到1843.2MHz，对应频点702。

该陷波器的陷波带宽为200KHz，在陷波频点的抑制度约30dB，频谱特性如图22所示，该陷波器只对1843.2MHz频点进行抑制，其它频率的信号都可以无抑制通过。

结果如图23所示，之前的干扰波峰M1淹没在广电MMDS信号中。

图21陷波器外观

图22陷波器频谱特性曲线

图23加入陷波器时频谱分析仪测试结果

Ø测试结论：

无委频谱分析仪在空口测试时显示的干扰波峰是仪器内部混频产物。

测试到这一步，可定位是下变频器引入了干扰，且与联通GSM1800的频率存在线性关系，据此可判断有两种可能导致了这个干扰：

（1）干扰波峰是下变频器的混频器产生的。

由于GSM1800的发射信号进入MMDS收天线的功率比较高，下变频器内部的滤波器对GSM1800的发射信号抑制有限，加之混频器的本振信号不纯净，在一些频率上存在一些谐波分量，就会发生GSM1800的信号与本振的谐波分量进行混频，其差频正好落如电视信号频带内造成干扰。

例如，下变频器的本振信号在1329.8MHz频率处存在谐波分量，该分量与GSM信号1843.2MHz进行混频，差频为1843.2－1329.8=513.4MHz，该差频信号正好落在电视信号带内，就会形成干扰。

（2）干扰波峰是由下变频器的LNA（低噪声放大器）产生的。

当幅度较高的GSM1800的发射信号与其它频段上的幅度较高的信号同时进入下变频器的LNA时，由于LNA也存在一定的非线性，当同时输入两个大信号时会在其它频率上产生新的产物。

例如，当频率为1843.2MHz的GSM1800发射信号与频率为703.3MHz的信号同时进入下变频器的LNA时，就会产生2546.5MHz的产物，该产物正在电视信号频带内，就形成了干扰。

第五步，根据第四步出的判断，对与联通GSM1800共同作用产生干扰的频段进行扫频测试。

Ø测试目的：

确认第四步推断的频段是否存在可能与干扰相关的信号。

Ø测试地点：

南宁沙井邕津村_D第1扇区方向约50米的受干扰的数字电视用户家中。

Ø测试设备：

频谱分析仪、824-960MHz八木天线。

Ø测试步骤：

连接测试设备。

对第四步测试结论

（2）中的所述的700MHz频段进行扫描，结果如图24所示，与推断一致，在703.25MHz和709.75MHz存在强信号。

图24700MHz的扫频结果

Ø测试结论：

干扰产生的原因基本定位为下变频器的LNA（低噪声放大器）产生的。

700MHz的信号与联通GSM1800的下行信号在广电MMDS接收系统的下变频器的LNA里产生了和频分量，并落在MMDS的下行2535-2599MHz频带内，导致了干扰。

根据无委和广电公司的确认，位于703.25MHz和709.75MHz的信号为广电公司的电视节目信号（第37频道）。

第六步，验证第五步的结论，即广电第37频道电视信号与联通GSM1800的信号在广电MMDS接收系统的下变频器内产生的和频分量导致了广电MMDS系统的干扰。

广电第37频道的发射台在每个周二12：

00到次日早上8：

00停机维护，其余每天的0：

00-8：

00停机，每天7：

00-8：

00之间为试机时间，可以人为控制发射台的开关机，其它时间为发射台不能停机。

根据此情况，联通、广电、无委三方决定在7：

00-8：

00之间，利用试机时间进行测试，验证这个的结论。

Ø测试目的：

验证“广电第37频道电视信号与联通GSM1800的信号在广电MMDS接收系统的下变频器内产生的和频分量导致了广电MMDS系统的干扰”。

Ø测试地点：

南宁沙井邕津村_D第1扇区方向约50米的受干扰的数字电视用户家中。

Ø测试设备：

频谱分析仪、枪型天线、便携式电视机、机顶盒、MMDS接收天线、光辉下变频器。

Ø测试步骤：

（1）6：

50，广电第37频道没有开机，联通基站“南宁沙井邕津村_D”处于正常工作状态（图25），广电MMDS各频段状态正常（图26），同时通过观察电视，确认广西台各套节目和南宁台各套节目正常。

图25联通南宁沙井邕津村_D工作状态正常的频谱图

图26广电MMDS各频段工作状态正常的频谱图

（2）7：

23，广电第37频道已经开机，联通基站“南宁沙井邕津村_D”处于正常工作状态，广电MMDS在广西台频段（2543-2551MHz）出现干扰波峰M6（2545.45MHz，-55.08dBm），在南宁台频段（2551-2559MHz）出现干扰波峰M1（2552MHz，-58.51dBm）（图27），同时通过观察电视，确认广西台各套节目无信号，南宁台各套节目出现干扰现象，画面出现马赛克。

图27第37频道开机后MMDS频段内出现干扰波峰

（3）重复进行上述

（1）、

（2）的测试，再次进行验证。

结果与第一次测试一样。

Ø测试结论：

广电第37频道电视信号与联通GSM1800的信号在广电MMDS接收系统的下变频器内产生的和频分量导致了广电MMDS系统的干扰。

四、干扰定位结论

通过优化工程师的分析和测试，最终找到了广电MMDS干扰原因。

之后通过协商，通过了广电MMDS干扰问题的解决方案：

联通GSM1800频率合法，网络中的射频设备都达到国家相关标准，对干扰的产生无责任，广电公司将对MMDS系统的部分质量存在问题引起干扰的下变频器进行技术整改，避免干扰的发生。

参考文献：

《移动通信原理与应用》