第十五章移動通信系統(tǒng)之間電磁兼容分析.doc

1、-移動通信系統(tǒng)之間電磁兼容培訓資料一、電磁兼容的定義根據(jù) GB/T 4365-1995 的定義電磁兼容為： “設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不承受的電磁騷擾的能力” 。毫無疑問，電磁兼容包括設備和系統(tǒng)兩方面的內(nèi)容。作為無線電管理工作者，在設備方面主要考慮設備是否滿足相關的國家標準或行業(yè)標準，在系統(tǒng)方面主要考慮系統(tǒng)之間的干擾問題，使工作在同一電磁環(huán)境中的各種合法電臺可以共存工作。本文主要講述系統(tǒng)之間的電磁兼容的分析方法。二、系統(tǒng)間電磁兼容分析的步驟進行系統(tǒng)間的電磁兼容分析，主要有以下幾個步驟：1. 了解兩種系統(tǒng) （或一種系統(tǒng)， 包括施擾方或被干擾方）的工作原理，系統(tǒng)

2、結構等；2. 弄清楚系統(tǒng)的技術指標和設備參數(shù)， 包括發(fā)射功率 （包括鄰道功率、各種雜散功率及頻譜發(fā)射的 MASK 等）、天線增益、 饋線損耗、接收機靈敏度等； 3. 確定系統(tǒng)設計標準。 不同的覆蓋區(qū)-范圍及服務等級將有不同的設計標準，根據(jù)這些設計標準來確定接收機的工作電平；4. 根據(jù) C/I 來確定允許干擾電平；5. 建立數(shù)學模型進行實際計算。技術指標等可有相關標準查到，然后根據(jù)這些參數(shù)進行覆蓋區(qū)的預測，下節(jié)將主要移動通信系統(tǒng)的設計及覆蓋區(qū)的預測。三、移動通信系統(tǒng)設計概要移動通信系統(tǒng)設計除了要解決覆蓋范圍要求外，還要滿足用戶容量的要求，一般來說設計移動通信網(wǎng)無線覆蓋區(qū)的工作比較復雜，其原因主要

3、是：1、 傳播環(huán)境復雜，信號起伏大。移動通信主要用在城市市區(qū)及郊區(qū)，各種人為建筑物造成的多徑傳播差別很大，以至理論預測覆蓋區(qū)比較困難。2、 干擾現(xiàn)象嚴重。除人為噪聲外，還有同頻道干擾、鄰頻道干擾、互調干擾、近端對遠端比干擾及其它無線電輻射干擾等。一個基站的覆蓋區(qū)范圍主要取決于下列因素：-服務質量指標發(fā)射機輸出功率接收機的可用靈敏度天線的方向性及增益天線高度使用頻帶及傳播環(huán)境（地形及人為環(huán)境）分集接收的應用在用戶密度很高的市區(qū)，由于頻率資源的限制而廣泛采用頻率復用來滿足要求，其結果使每個基站區(qū)受到來自使用同頻道的其它基站區(qū)的干擾。此外，當現(xiàn)場有很多收發(fā)信機同時工作，其中一部分用戶用相同頻道，而其

4、它用戶用相鄰頻道進行通信時，也能形成干擾。另外，在進行覆蓋區(qū)預測時，一條重要的原則是“實現(xiàn)上行線與下行線功率平衡” 。上行線是指移動臺發(fā)基站接收的鏈路，下行線是指基站發(fā)移動臺接收的鏈路。由于基站的發(fā)射機輸出功率大，移動臺發(fā)射機輸出功率小，所以必須采用其它措施來平衡它們之間的輻射功率差，才能完成雙向通信。下面將重點介紹以下幾個問題。-（一）服務質量指標預測基站覆蓋區(qū)時主要考慮兩項服務質量指標，即：話音傳輸質量指標和覆蓋區(qū)邊緣（或區(qū)內(nèi)）的無線可通率。1、話音質量傳輸指標衡量話音質量的傳輸指標有多種，主要有五級評分標準、音頻帶內(nèi)信噪比、音頻信號/ 噪聲比和載干比等。五級評分標準ITU-R規(guī)定的話音質

5、量主觀評價通常分為5 級，這個標準要求采用主觀評定的辦法來評定。優(yōu)（ 5 級，話音清晰，幾乎無噪聲和失真）良（ 4 級，話音清楚，可感覺到有輕微噪聲或失真）中（ 3 級，話音可懂，可感覺到令人煩惱的噪聲或失真）差（ 2 級，話音可懂，有令人非常煩惱的噪聲或嚴重失真）劣（ 1 級，話音幾乎不可懂）音頻帶內(nèi)信噪比以 （信號噪聲失真）/ 噪聲表示，規(guī)定最低指標為 29dB （標準測試音測試） ，它接近五級平分標準的4 級-話音。音頻信號 / 噪聲比（ S/N ）選擇 S/N 20dB 作為最低標準， 這個指標相當于五級評分標準中的 3 級話音質量。載干比（ C/I ）對于調頻系統(tǒng)， 抑制同頻干擾的

6、C/I 值為 8dB （靜態(tài)），在此基礎上考慮快衰落及人為噪聲影響后，在正常情況下可以取 C/I 18dB 作為移動網(wǎng)設計指標，這時的話音自然度與清晰度都比較優(yōu)良，幾乎分辨不出是在與市話用戶通話還是與移動用戶通話。對于GSM 系統(tǒng)，其 C/I值為 9dB 。2、覆蓋區(qū)邊緣（或區(qū)內(nèi)）的無線可通率由于在離基站一定距離上接收信號中值電平并非常數(shù)，而是隨時間和位置變化，因此在覆蓋區(qū)邊緣（或區(qū)內(nèi)）進行滿意通話（指話音質量達到規(guī)定指標）的成功概率位置概率和時間概率也應規(guī)定它們的取值標準。一般基站的覆蓋半徑都在 50 公里以內(nèi)，接收信號中值電平隨時間的變化遠小于隨位置的變化，也就是說由于時間的變化給通信概率

7、帶來的影響很小而可以不考慮時間概率。各國對無線可通率有不同的規(guī)定，有的國家采用覆蓋區(qū)-內(nèi)無線可通率，有的國家采用覆蓋區(qū)邊緣可通率，雖然都規(guī)定無線可通率 90 ，但兩種規(guī)定差別較大，由此預測出的覆蓋區(qū)范圍也不同。一般對市區(qū)蜂窩網(wǎng)基站，按車載臺計算時取覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為90 ；對郊區(qū)蜂窩網(wǎng)基站，按車載臺計算時取覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為75 或覆蓋區(qū)內(nèi)無線可通率90 ；對于農(nóng)村、山區(qū)以及低密度用戶的公路沿線的基站，按車載臺計算時取覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為50 。如果按手持機計算時，市區(qū)基站取覆蓋區(qū)內(nèi)無線可通率90 或覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為75 。（二）、接收機可用靈敏度1、接收機靈敏度接收機可用靈敏

8、度是指在無外界干擾、噪聲的環(huán)境里,在接收機輸入端加上標準測試信號（調制頻率為 1KHz ， 調 制 度 為 30 或 頻 偏 為 最 大 值 的 60 ）， 并且標準測試信號源內(nèi)阻與接收機輸入電阻匹配，當改變輸入的標準測試信號的電平，使接收機輸出的音頻功 率 不 小 于 額 定 值 的 50 ，其 信 納 比 為 12dB 時 所 對應 的輸 入 信 號 ，常 用 的 單 位 為 uV ，或 dBuV ，也 可 用-dBm表 示 。2、音頻信噪比與信納比的換算按照定義：音頻信噪比為：（ S N D ） /N音頻信納比為：（SND ）/ （ND ）式中： S 信號N噪聲D 失真音頻信噪比與音頻信

9、納比的關系為：SNDSND 10lg1+DSNDdBdBSD1NNDN（ 1 ）式中：D D D 失真系數(shù)，用功率比代入計算。SDSDS以不同的失真系數(shù)代入（1 ）式，可以求得與29dB信噪比相當?shù)男偶{比，如下表所示。SNDDb292929ND （）2.55.010.0SSND(dB)27.324.520.2ND 中規(guī)定，音頻諧波失真系數(shù)-10 ，因此音頻信噪比29dB的指標相當于20.2dB信納比，取 20dB 。實際上， 800MHz頻段的接收機其音頻失真系數(shù)均 2.5% ，所以 SND 29dB相當于 SND 27dB 。NND3、靈敏度與接收機輸入端功率Pr 的換算假設接收機的可用靈敏

10、度為S（ dBuV ），輸入阻抗為R ，vin則由靈敏度換算成接收機輸入端功率Pr 的關系式為：Pr Sv 10lgR in 96dBm（ 2 ）如果 Rin 50 歐姆，快衰落及人為噪聲惡化量為D N（取10dB ），則在 12dB信納比（不加權）情況下接收機最低可用輸入功率為：Pr -113 Sv D NdBm（ 3 ）由于 12dB 信納比（不加權）與 20dB 信納比（加權）相當，而 29dB 信噪比與 27dB 信納比相當， 所以接收機可用功率（用Pr 表示）應比Pr 提高 7dB才能滿足29dB信噪比指標，即Pr =Pr 7 -106Sv D N（ 4 ）-（三）、多徑衰落多徑效應

11、是指實際到達收信天線的電波（除了來自發(fā)射天線的直射波外，還有因反射、繞射、折射和散射等經(jīng)過不同路徑的若干電波）被接收機接收所產(chǎn)生的影響的總稱。在移動通信中由于移動臺本身在“動”，多徑影響將更嚴重，情況更復雜。統(tǒng)計分析表明，多徑衰落的振幅服從瑞利（Rayleigh）分布，相位服從均勻分布。移動臺的移動速度不同，對模擬FM系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的影響也不一樣。一般來說，低速移動時，其衰落對數(shù)子系統(tǒng)話音質量的影響要比模擬FM 的大。相反，高速移動時，其衰落影響對模擬FM 系統(tǒng)來說將更主要。例如：對于 iDEN 系統(tǒng)，在 10 BER 時，所需的靜態(tài) C/(I+N) 10dB （對改進的 iDEN ， 9dB

12、 ）。在瑞利衰落情況下，當 4 BER 時所需的 C/(I+N) 為 19dB （對改進的iDEN ， 18dB ）。當 iDEN 提供 3 ： 1 的電話互連業(yè)務時，如果 C/(I+N) 為 20dB ，其話音質量將和模擬蜂窩系統(tǒng)的相類似。由于BER在噪聲附近急劇下降，它不能象模擬FM系統(tǒng)那樣可以工作在噪聲附近，一般來說，為了獲得相似的話音質量， iDEN將比模擬 FM 系統(tǒng)所需的信號高2dB 。因-此對于 iDEN系統(tǒng)參考載干比C/(I+N)為 20dB 。（四）、傳播模型 -Okumura/Hata公式Okumura/Hata模型是以準平滑地形的市區(qū)作基準，其余各區(qū)的影響均以校正因子的形

13、式出現(xiàn)。Okumura/Hata模型市區(qū)的基本傳輸損耗模式為：Lb 69.55 26.16lgf 13.82loghb (h m )（44.96.55lghb）lgd（ 5 ）Lb ：市區(qū)準平滑地形電波傳播損耗中值（dB ）f：工作頻率（ MHz ）h b ：基站天線有效高度（m ）h m ：移動臺天線有效高度（m ）d ：移動臺與基站之間的距離（km ） (h m )：移動臺天線高度因子對于大城市，移動臺天線高度因子為8.29lg(1.54hm )2-1.1dBf 200MHz（6 ）(h m ) 3.2lg(11.75h m )2 -4.97 dB1500 f 400MHz-當 h m 在

14、 1.5-4m 之間，上面兩式基本一致。對于中小城市（除大城市以外的其它所有城市） (h m ) （ 1.1lgf-0.7） h m （ 1.56lgf 0.8 ）（ 7 ）對于郊區(qū)Lbs L b （ 市 區(qū) ） 2lg （ f/28） 2-5.4dB（ 8 ）對于開闊地Lbq = L b（市區(qū)） 4.78 （ lg f ） 2 18.33lg f 40.94dB（9 ）（五）、上下行線的平衡我們以iDEN系統(tǒng)為例來說明上下行線的平衡，見下表1 。由表中可以看出，由于基站的發(fā)射機輸出功率大，移動臺發(fā)射機輸出功率小， 為了上下行線平衡， 基站輸出的 ERP要相應的減少，因此功放實際輸出功率要比最

15、大輸出功率小，但為了計算方便，我們下文在覆蓋區(qū)預測時仍取功放的最大輸出功率計算。（六）、覆蓋區(qū)的預測下面仍以數(shù)字集群系統(tǒng)（iDEN ）和模擬集群系統(tǒng)為例來-進行覆蓋區(qū)的預測。1、 iDEN系統(tǒng)和模擬集群系統(tǒng)的參數(shù)我們假設發(fā)射功率均為70W ，發(fā)射天線增益均為10dB ，覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率為90 ，其具體參數(shù)如表2 。2、模擬系統(tǒng)的覆蓋區(qū)從表 2 可以看出，模擬系統(tǒng)手機可用電平為99dBm（ 4 級話音質量），模擬基站的有效發(fā)射功率為 51.05dBm ，則路徑損耗為：Lb 51.05 （ 99 ） 150.05 dB根據(jù)公式（ 7 ），可得(h m )3.2lg(11.75hm )2-4.

16、97dB 0 dBLb 69.55 26.16lgf13.82loghb (h m )（ 44.96.55lghb） lgd 69.55 75.95 25.50 0 32.81lg d 120.00 32.81lg d因此對于市區(qū)來說，當滿足無線覆蓋區(qū)邊緣90 的可通率，話音質量為4 級時的覆蓋區(qū)半徑d1 為：d1 8.24 公里（室外）-表 1數(shù)字集群（ iDEN ）系統(tǒng)的鏈路預算EBTS到 0.5W0.5W手 機 到手機EBTS信號電平信號電平(dBm)(dBm)功放最大輸出70W48.5dBm0.5w27.0 dBm混合器損耗-6.5dB42.0dBm0.0dB27.0 dBm(注 1)

17、饋線損耗 (注-2.7dB39.3dBm0.0dB27.0 dBm2)發(fā)射天線增益10dBd49.3dBm-7.6dBd19.4 dBm發(fā)射 ERP49.3dBm19.4 dBm接收靈敏度 (注 -101dB-101dBm -104.5dB-104.5dB3)mmm分集接收改善0.0-101dBm4.7dB-109.2dBdBmm接收天線增益-7.6dBd -93.4dBm10dBd-119.2dBm饋線損耗 (注 0.0 dB-93.4dBm2.7 dB-116.5dB2)m有效接收機靈-93.4dBm-116.5dB敏度m最大路徑損耗142.7dB135.9dB路徑不平衡6.8dB調整 E

18、BTS 的42.5dBm18WERP功放實際輸出41.7dBm15W-覆 蓋 區(qū) 邊 緣 的-93 dBm閾值系統(tǒng)余量（注6 dB4）滿足可通率時-87 dBm覆蓋區(qū)邊緣閾值*車內(nèi)損耗13 dB滿足可通率時-82 dBm覆蓋區(qū)邊緣車內(nèi)閾值 *建筑物損耗15dB覆蓋區(qū)邊緣建-72 dBm筑物內(nèi)閾值 *注1 混合器損耗包括雙工器、發(fā)射合成器濾波器（包括其間的電纜和接頭）注2 饋線損耗包括電纜、跳線及其接頭注3 接收機靈敏度是指 iDEN 系統(tǒng)在 C/ （ I N） 20dB 時的接收機的有效靈敏度，它不僅考慮放大器、內(nèi)部電纜、同道干擾和站址干擾等因素時的接收機噪聲特性，而且也考慮了瑞利衰落特性。注

19、4 系統(tǒng)余量是指覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率大于 50 時，系統(tǒng)應當增加的余量，可用下式表示：D L K （ L） L式中K（ L）與無線可通率有關的系統(tǒng)余量系數(shù)L覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率 L代表接收中值場強隨位置變化-的標準偏差， 可由 CCIR 第 567 4 號報告查得。 L 值也可按下式計算：對于市區(qū)及林區(qū) L 4.920.02 （ log f ）4.08對于其它地區(qū)6+0.69(h/)0.5 -0.0063( h/ ) h/ 3000 L25h/ 3000式中：f 計算頻率（ MHz ） 計算波長（ m ）h 地形不規(guī)則度（m ）K （ L）的重要值也是經(jīng)常要用到的值，列于下表：L50607

20、0758090959999.99.999K00.20.50.60.81.21.62.33.03.7（ L5275482526919）這里的可通率指的是覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率為90 ，小區(qū)內(nèi)為 75 表 2iDEN 系統(tǒng)和模擬集群系統(tǒng)的技術參數(shù)模擬集群系統(tǒng)IDEN系統(tǒng)基地臺手持機基地臺手持機發(fā)射機輸出功率70W0.5W70W0.5W-天線高度70m1.5m70m1.5m天線的方向性全向全向全向全向天線的增益10010-7.6（dBd ）饋線損耗（ dB ）-3.40-3.00發(fā)射合成器損耗-3.0-6.5-（dB ）雙工器損耗（ dB ） -1-接收機可用功率 -104-99-104.5-101

21、(dBm)*分集接收改善 6-4.7-（dB ）覆蓋區(qū)邊緣可通90 90 率*接收機可用功率：對于iDEN系統(tǒng)來說，它不僅考慮放大器、內(nèi)部電纜、同道干擾和站址干擾等因素時的接收機噪聲特性，而且也考慮了瑞利衰落特性，是指在C/ （I N）20dB時的接收機的功率。對于模擬系統(tǒng)是指在29dB信噪比時的可用功率。它們均相當于4 級話音質量，假設模擬系統(tǒng)基站接收機的靈敏度為0.4uV（ -8dBuV），則根據(jù)公式（ 4 ）可計算出接收機可用功率Pr 為：Pr -106 Sv D N-106 8 10- -104 （ dBm ）假設手持機的接收靈敏度為0.7 uV （ -3dBuV），則Pr -99 （

22、 dBm ）3、 iDEN系統(tǒng)的覆蓋區(qū)同樣從表 2 可以看出， iDEN 系統(tǒng)手機的可用電平為 101dBm ，iDEN 基站的有效發(fā)射功率為 48.95dBm ，則路徑損耗為：Lb 48.95 （ 101 ） 149.95 dB同理可算出iDEN系統(tǒng)的其覆蓋區(qū)半徑d2 為：d2 8.18公里（室外）。以上敘述了集群通信系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預測，其它移動通信系統(tǒng)如尋呼系統(tǒng)、 GSM 系統(tǒng)和 CDMA系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預測相類似。四、系統(tǒng)間電磁兼容的分析移動系統(tǒng)之間的電磁兼容的分析包括尋呼系統(tǒng)對民航的干擾， 集群系統(tǒng)之間的干擾，GSM 之間的干擾以及GSM與 CDMA之間的干擾等。-（一）、尋呼系統(tǒng)對民航的干

23、擾1互調干擾產(chǎn)生的機理我們知道任何非線性器件均可一個冪級數(shù)來近似：f(x)=a0 +a1x+a2 x 2 +a3x 3 +an x n（ 9 ）式中， x 表示輸入信號；a0 ， a1 ，a2 ， a3， ， an 為各相應冪次的系數(shù)。假定輸入信號x = A + B，A 、B 為兩個不同頻率的正弦信號， A = U 1cos At ，B = U2cos B t ，代入（ 9 ）式中得出三階互調頻率為2A-B （或 2B-A ），其電流分量為i a3 = 3/4 a3 U 12 U 2 cos2 （ 2 A - B ） t或= 3/4 a3 U 22 U 1cos2 （ 2 B - A） t因此

24、互調產(chǎn)物比或互調積IMP （換算到輸入端的有用信號和互調產(chǎn)物比 intermodulation product）為IMP =3a3U 1U 2（ 或 3a U 22U 1 ）214a14a3（10 ）若以 dB 表示，則為：IMP （ dB ）= 2U 1（ dB ） + U 2（ dB ）+ K （dB ）（ 11 ）-式中 K（ dB ）=20log （ 3 a3 ）為一與設備非線性有關的常數(shù)。4 a1當有三信號輸入時，類似對二信號的分析，可得三信號三階互調產(chǎn)物比為：IMP=3a3U 1U2U 32a1（ 12 ）比較式（ 10 ）和（ 12 ）可以看出，若各輸入信號強度相等，則 - 型（

25、 A+B-C ）互調產(chǎn)物的幅度要比- 型的大一倍，這說明了多信號時對互調的要求將更為嚴格。2發(fā)射機互調尋呼系統(tǒng)對民航的干擾主要由于發(fā)射機的三階互調引起。發(fā)射機的功放末級通常是一個有源放大器，而有源器件的輸出阻抗存在有非線性。當多部發(fā)射機的發(fā)射信號落入另一部發(fā)射機，并與后者的發(fā)射信號在末級功放的非線性作用下相互調制，產(chǎn)生不需要的組合頻率，對接收信號頻率與這些組合頻率相同的接收機造成的干擾，這就是發(fā)射機互調。fa2f a-f b發(fā)射機AL（ dB）發(fā)射機 A接收機-L1 (dB)fb發(fā)射機B發(fā)射機 BL2 (dB)發(fā) 射機 C(a) - 型(b) -型圖 1 發(fā)射機間互調示試意圖圖 1 為三階互調

26、由天線耦合的示意圖， （ a）為兩個發(fā)射機間產(chǎn)生 - 型互調的示意圖； （ b ）為三個發(fā)射機間產(chǎn)生 - 型互調的示意圖。發(fā)射機互調產(chǎn)物的電平與相互間耦合衰減L 的大小有關，引入耦合衰減后，其引起的互調信號電平不再相同。假設由B 至 A 的耦合損耗為 L1 （使 B/A 的電壓比為 1 ），C 至 A 的耦合損耗為 L 2（使 C/A 的電壓比為 2 ），并設 A 、B 、C三臺發(fā)射機的信號電平相同，這三階互調為：-型IMP =3a3A3 14a1-型IMP=3a3A 3 1 22a1-以 dB 表示，并令 K （ dB ） =20log（ 3a3），則有4a1-型IMP （ dB ） = 2

27、0log 1 + 3logA + K（13 ）-型IMP(dB)=20log 1 +20log 2+3logA + K + 6（14 ）比較式（ 13 ）和（ 14 ），可見二者電平的差值是20log 2+6dB 。通常 1 和 2 均遠小于 1( 如耦合損耗 L=20dB ，則 =0.1) ，故 20log 2 恒為負值。因此對發(fā)射機互調而言， - 型將是主要的干擾模式，這是與接收機情況不同之點。根據(jù)我國頻率劃分規(guī)定， 138 149.9MHz ， 150.05 167MHz等頻段可用于移動通信業(yè)務；108 137MHz頻段用于航空無線電導航系統(tǒng)。如果f1 的頻率為160MHz，f0 的頻率

28、為145MHz,則尋呼發(fā)射基站的互調產(chǎn)物2f 0 f1 130MHz 剛好落入航空無線電導航系統(tǒng)之中， 對航空無線電導航系統(tǒng)造成很大干擾。另外 280MHz 尋呼系統(tǒng)與 150MHz 尋呼系統(tǒng)的差頻為130MHz，剛好落入航空無線電導航系統(tǒng)中，也可能造成有害干擾。從上面的討論可以看出，尋呼發(fā)射機的發(fā)射互調會對航-空無線電導航系統(tǒng)造成很大干擾，因此必需加以消除?？刹扇∫韵路椒p少發(fā)射機互調的產(chǎn)生：a. 利用天線的空間隔離（加大發(fā)射機間的耦合衰減）來減少發(fā)射機之間的耦合發(fā)射機的互調干擾與天線的架設位置有關。天線之間的去耦合衰耗與使用頻率、天線的架設方式和空間隔離距離有關，根據(jù)圖 2 的實驗結果曲線

29、，即可確定天線之間的相對位置。當 150MHz 頻帶的兩付天線，架設在同一根桿子上，兩付天線之間相差 9 米時，則隔離度為 60dB ；當兩付天線平行架設時，同樣相差 9 米，則隔離度為 32dB ，若要得到 60dB 的隔離度，則天線之間的距離為 300 米。-圖 2 垂直或和水平分離作用的天線隔離度2. 在發(fā)射機的末級功放輸出端加裝單向器，也可有效避免發(fā)射機互調的產(chǎn)生。許多情況下，需有多個發(fā)射機公用一副天線（如 GSM 、CDMA 或集群通信系統(tǒng)等） 。此時為了加大發(fā)射機間的耦合衰減，可在發(fā)射機輸出至天線間加裝單向耦合器件，如定向耦合器件或環(huán)形器等，這就大大削弱反饋到發(fā)射機中去的由天線上接

30、收的干擾頻道的能量。3. 兩種方法的組合可有效的防止發(fā)射機互調的產(chǎn)生。我們知道，尋呼基站的互調指標為 70dBc ，假設在發(fā)射機輸出端已加上反向損耗為50dB的單向器，那么為了滿足互調指標，天線之間的去耦損耗為20dB ，對于 150MHz頻帶來說， 兩天線間所需的垂直距離大約為0.8 米，天線間的平行距離為3 米。從上面的分析可知，即使各基站都加裝有50dB單向器，-但天線之間垂直距離也大約為0.8 米，水平距離為3 米；如果不加單向器，則天線之間的垂直距離大約為9 米，水平距離為 300 米。因此發(fā)射天線之間必需有一定的隔離距離，這就要求控制發(fā)射機的數(shù)量，避免大量的發(fā)射基站集中在某一地區(qū)。

31、只有這樣，才能有效減少發(fā)射機的互調。3. 接收機互調接收機互調是指當多個強信號同時進入接收機時， 在接收機前端非線性電路作用下產(chǎn)生互調產(chǎn)物，互調產(chǎn)物落入接收機中頻頻帶內(nèi)造成的干擾。我們知道 108 137MHz 為航空無線電業(yè)務使用頻率。由于各國的經(jīng)濟條件差異很大，機載通信設備的先進程度也不一樣，其抗干擾能力也不同。當多個強信號同時進入某一機載接收機時， 根據(jù)式（ 12 ），由于接收機的輸入回路及高頻放大器的非線性，將產(chǎn)生多種頻率的互調。如果這些互調產(chǎn)物落入民航工作頻段，將可能對航空無線電業(yè)務造成干擾。減少接收機互調干擾的方法是： 提高接收機射頻前端的選擇性，以減少其它無用信號的幅度；盡量采用

32、線性較好、動態(tài)范圍大的有源器件，以減少傳遞函數(shù)中高次項的系數(shù)；保-證前端電路工作在較低電平上，使互調產(chǎn)物得到比有用信號更大的削弱。（二）集群系統(tǒng)之間的干擾集群系統(tǒng)之間的干擾包括模擬集群系統(tǒng)之間的干擾、模擬集群系統(tǒng)與數(shù)字集群系統(tǒng)之間的干擾、數(shù)字集群系統(tǒng)之間（ iDEN系統(tǒng)之間、TETRA系統(tǒng)之間以及iDEN系統(tǒng)和TETRA系統(tǒng)之間）的干擾。本文主要就模擬集群系統(tǒng)與iDEN系統(tǒng)之間的干擾進行討論，其它的干擾分析方法類似。1、集群系統(tǒng)概述由于集群通信系統(tǒng)既可用于指揮調度，也可采用雙工手機與有線電話互連，作無線電話使用，因此模擬集群系統(tǒng)在我國由許多單位使用。但早期的集群通信系統(tǒng)一般采用大區(qū)覆蓋方式，通

33、常覆蓋半徑為20 30 公里，其用戶容量是有限的，它不象蜂窩小區(qū)覆蓋方式，可以利用頻率復用技術來增加用戶容量，因此如果作為無線電話使用的用戶過多，將使系統(tǒng)的效率與用戶容量將大大下降。目前在我國已建立的800MHz模擬集群調度系統(tǒng)中，大部分為國外產(chǎn)品，也有部分國產(chǎn)設備，它們都符合 標準。-基站發(fā)射頻率為：851 866MHZ接收頻率為：806 821MHZ移動臺發(fā)射頻率為：806 821MHZ接收頻率為： 851 866MHZ雙工收發(fā)間隔45MHZ信道間隙25KHZ采用 FM 調制方式，發(fā)射標識為16K0F3E。隨著技術的不斷進步，集群通信已向數(shù)字話方向發(fā)展，其中最有代表性的數(shù)字集群通信系統(tǒng)有M

34、OTOROLA公司的 iDEN 系統(tǒng)和歐洲的 TETRA 系統(tǒng)等。下面以 iDEN 系統(tǒng)簡要說明數(shù)字集群通信系統(tǒng)的特點。iDEN （ integrated Enhanced Digital Network）系統(tǒng)為“綜合增強型數(shù)字通信網(wǎng)絡”。它是第二代、全數(shù)字化集群通信系統(tǒng)，不僅有強大的調度功能，而且使無線電話用戶容量大大提高，克服了模擬集群通信系統(tǒng)無線電話用戶少的缺點；它屬于集成專用無線電業(yè)務，工作在800MHz頻段，和模擬集群通信系統(tǒng)的工作頻段及信道間隔完全相同。iDEN系統(tǒng)是一種時分多址（TDMA ）系統(tǒng)，它在800MHz的一條 25KHz信道上采用時分多址方式，共分6-個時隙，每個時隙為

35、15ms ， 6 個時隙（一楨）為90ms ，其中一個調度業(yè)務占一個時隙，與市話網(wǎng)用戶互連時占二個時隙，即在一個25KHz頻帶內(nèi)可傳送（分時）6 路調度業(yè)務，或者 3 路與市話網(wǎng)互連用戶（不包括為控制目的而保留的時隙），因此單小區(qū)用戶容量可達到模擬集群的6 倍，大大提高了頻率的利用率。數(shù)字語音編碼方法為VSELP 矢量和激勵線性預測技術 （VSELP為 Vector Sum ExcitedLinerPrediction的縮寫）。通數(shù)據(jù)時，在一個調度時隙內(nèi)可通 9.6kbps數(shù)據(jù)信息，采用分組交換時可占滿6 個時隙，數(shù)據(jù)速率最多達64kbps。它主要有三種功能：a數(shù)字調度系統(tǒng)，具有模擬集群通信系

36、統(tǒng)的所有功能。b 移動數(shù)字（電話）通信系統(tǒng)，它可組成移動數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)絡（類似 GSM 系統(tǒng)，但調制方式為 M16QAM ，與 GSM 不同），在移動臺之間， 移動臺和市話網(wǎng)用戶之間進行電話通信、短信息服務（ SMS ）、低速數(shù)據(jù)（ 9.6kbps ）等業(yè)務。c數(shù)據(jù)業(yè)務， 可在移動臺和調度中心開展數(shù)字業(yè)務 （最高可傳送 64kbps 信號）。2、 iDEN系統(tǒng)對模擬集群通信系統(tǒng)的干擾-假設 iDEN系統(tǒng)基站的發(fā)射功率為70W ，其在18KHz參考帶寬內(nèi)的帶外發(fā)射功率見下表：f0 f0 F 0 f0 f 025KHz50KHz200KH500KH1MHzzz基站（ dBc ） 586567677

37、2移動臺 5565656570（ dBc ）當 f0 25KHz 時，其帶外發(fā)射功率為 -9.55dBm ，考慮天線增益及饋線損耗以后其帶外有效發(fā)射功率為：Pts -9.55 10 9.5=-9.05 dBm當 f 0 50KHz時，其帶外發(fā)射功率為-16.55dBm，考慮天線增益及饋線損耗以后其帶外有效發(fā)射功率為：Pts 16.55+10 9.5= 16.05 dBm1）、接收機的熱噪聲我們假設接收機的噪聲系數(shù)用 F 表示，則接收機的熱噪聲為：PN 228.6 10lgT 10lgB FdBW（ 15 ）式中：T 為絕對溫度，取290K-B 為接收機的中頻帶寬，HzF 為噪聲系數(shù)。模擬集群系

38、統(tǒng)的中頻帶寬為16KHz ， iDEN系統(tǒng)的中頻帶寬為20KHz ，假設模擬集群系統(tǒng)和iDEN系統(tǒng)基站接收機的噪聲系數(shù)均為5dB ，移動臺的噪聲系數(shù)均為8dB ，分別代入（ 10 ）式得：模擬集群基站接收機的熱噪聲：PNAB 127dBm模擬集群移動臺的熱噪聲：PNAm 124dBmiDEN基站接收機的熱噪聲：PNiB 126dBmiDEN移動臺的熱噪聲：PNim 123dBm2）、 iDEN基站和模擬基站處于同一站址時從前面的無線電覆蓋區(qū)計算可知，iDEN系統(tǒng)覆蓋區(qū)半徑為 d2 8.18公里，基站到其覆蓋區(qū)邊緣的路徑損耗為時149.95dB，其帶外發(fā)射在邊緣時的功率為：f0 25KHz 時

39、， -9.05 149.95 159dBmf0 50KHz 時 ， -16.05 149.95 166dBm模擬集群移動臺的熱噪聲為124dBm，遠大于 iDEN基站帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾，也就是說在覆蓋區(qū)邊緣由iDEN-系統(tǒng)帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾與移動臺系統(tǒng)噪聲相比很小，可以忽略不計，因此在覆蓋區(qū)邊緣 iDEN 基站不會對模擬移動臺的接收產(chǎn)生干擾。如果由 iDEN 基站帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾等于模擬移動臺的熱噪聲，即 124dBm，其路徑損耗及移動臺距基站的距離分別為：f0 25KHz時，Lb 114.95 dB= d0.70 公里f0 50KHz時，Lb 107.95 dB= d0.43 公里這時雖然

40、噪聲（干擾）增加一倍，但由于模擬系統(tǒng)的有用信號很強，相應的載干比也很大，因此也不會產(chǎn)生干擾。從以上分析計算可知，在同站址時當覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率為 90 、話音質量滿足4 級時，iDEN基站不會對模擬系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾。3）、 iDEN基站和模擬基站不同站址時（iDEN信號強，模擬信號弱的情況）我們假設模擬手機處在測試點C ，測試點 C 是在模擬基站的覆蓋區(qū)邊緣，距模擬基站的距離為d1 8.24公里，同-時又處于 iDEN基站的覆蓋區(qū)內(nèi)，如下 圖 。A-模 擬 發(fā)射基站位置ABB-iDEN發(fā)射基站位置d1Cd2C- 測試點為了使 iDEN 基站 B 對模擬集群系統(tǒng)的干擾在可接受的范圍內(nèi)，我們假設 iDEN基站在測試點C 處產(chǎn)生的干擾等于模擬手機的熱噪聲，這樣等效于手機熱噪聲增加3dB （我們暫不考慮大氣、環(huán)境與多徑干擾），這時模擬手機接收到的iDEN的干擾信號為124dBm。（由于系統(tǒng)是干擾受限，根據(jù)模擬的C/I 18dB 計算，實際的干擾I 要比 124dBm大）。在 f 0 25KHz時，由于帶外有效發(fā)射功率9.05dBm，C 點的功率為 124dBm，這樣路徑衰耗為114.95dB，代入 Okumura-Hata公式，可得到 C 點距 iDEN基站的距離-d2 為：d2 0.70公里在 f0 50KHz 時，由于帶外有效發(fā)射功率16.0