直放站的噪聲系數(shù)和互調(diào)干擾對GSM網(wǎng)絡的影響

1、直放站的噪聲系數(shù)和互調(diào)干擾對GSM網(wǎng)絡的影響 廣州阿爾創(chuàng)公司-郭志紅摘  要  移動通信系統(tǒng)中使用直放站可以經(jīng)濟、迅速、有效的填補盲區(qū)，改善網(wǎng)絡質(zhì)量，給運營商帶來可觀經(jīng)濟效益，因此在網(wǎng)絡中得到廣泛的應用。但是直放站本身是有源設備，內(nèi)部兼有數(shù)字、模擬電路,它自身的噪聲系數(shù)和產(chǎn)生的雜散、互調(diào)信號如果控制不好又會對網(wǎng)絡產(chǎn)生干擾，降低網(wǎng)絡的質(zhì)量，嚴重時會造成系統(tǒng)癱瘓。本文介紹了直放站干擾的類型和基本概念，就GSM直放站產(chǎn)生的噪聲系數(shù)和互調(diào)干擾對GSM網(wǎng)絡自身產(chǎn)生的影響做簡要分析，提出協(xié)調(diào)方法供工程建設中參考。    關鍵詞 互調(diào)干擾 熱噪聲密度 EDo

2、PL(有效路徑損耗)隨著用戶需求的不斷增長，我國移動通信網(wǎng)不斷地擴展新頻段，技術設備的不斷更新，使得原本復雜的無線電環(huán)境更加復雜。因此，協(xié)調(diào)好移動通信各系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)部在無線鏈路上的干擾，成為移動通信工程設計中關鍵和重要的技術環(huán)節(jié)。直放站的噪聲系數(shù)對施主基站的影響主要是指直放站的上行噪聲引入施主基站，從而降低施主基站接收機的接收靈敏度，減小了施主基站的覆蓋范圍,甚至掉話率和誤碼率的上升。 直放站是有源設備，雖然直放站內(nèi)部有較多非線性有源器件性能較好的直放站上下行的噪聲系數(shù)都應小于5dB（如阿爾貢、薩基姆的直放站），我們且以此值作為討論的條件。 首先介紹兩個概念：KT(熱噪聲密度) 和 EDo

3、PL(有效路徑損耗)。KT(熱噪聲密度)為設備內(nèi)部電子熱運動引起的噪聲，是所有設備都固有的，它只和溫度有關。K為波滋曼常數(shù)，T為絕對溫度。（在溫度為20時KT(熱噪聲密度)為：174dBm/Hz。） EDoPL(有效路徑損耗) 就是指基站輸出口到直放站的輸入口的總的路徑損耗。無論信號是通過空中傳播或通過光纖傳輸。in-50dbmOut40dbm基站BTS直放站EDoPL=OUTIN 40(-50)=90 直放站的噪聲經(jīng)過放大（直放站的上行增益）和有效路徑損耗后進入基站，和基站接收機的噪聲疊加就會提高接收機噪聲電平。直放站的噪聲到達基站接收機輸入端的等效熱噪聲電平Nin：Nin=K*T*B +

4、NF rep G rep EDoPLK*T: 熱噪聲密度 B:系統(tǒng)信道帶寬 NF rep ：直放站噪聲系數(shù) G rep ：直放站增益 EDoPL：有效路徑損耗 基站接收機等效熱噪聲電平： NbtsK*T*B + NFbts K*T: 熱噪聲密度 B:系統(tǒng)信道帶寬 NFbts：基站接收機噪聲系數(shù) 基站接收機等效熱噪聲電平升高ROT（Raise Over Thermal） ROT=10Log【（10Nin/10+10Nbts/10）/10Nbts/10】 設噪聲注入裕量NIM (Noise Injection Margin) NIM10Log （10Nbts/10/10Nin/10） ROT=10

5、Log（110-NIM/10）例一：設EDoPL為90dB, 直放站增益設為90dB（設此時直放站下行輸出功率和基站一樣），直放站和基站的噪聲系數(shù)5dB, 為保持上下行鏈路平衡，上下行增益設置一樣。利用前邊的公式可以得出: ROT=3dB 結論：直放站的引入使基站噪聲電平提高3dB，接收機靈敏度降低3dB，施主基站覆蓋范圍縮小2030，同樣直放站的覆蓋范圍也要相應減小。例二：設EDoPL為90dB, 直放站增益設為85dB（直放站下行輸出功率比基站小5dB），直放站和基站的噪聲系數(shù)5dB, 為保持上下行鏈路平衡，上下行增益設置一樣。利用前邊的公式可以得出: ROT=0.8dB 結論：直放站的引

6、入使基站噪聲電平提高0.8dB，接收機靈敏度降低0.8dB，施主基站覆蓋范圍縮小較少。通過以上兩例可以看出，當直放站增益設置比有效路徑損耗減直放站的噪聲系數(shù)小時，直放站對基站的影響比較?。ㄈ绻诖嘶A上再留10dB左右的余量，直放站對基站影響將會更?。?lt;0.3dB），此時直放站的輸出功率比基站功率低。 如： 施主基站輸出43dBm(20W), 直放站噪聲系數(shù)5dB, 在使用直放站時最大輸出功率應小于38dBm. 光纖直放站也要遵循同樣原則。在人口稠密、信號復雜城市環(huán)境，建議使用較小功率的直放站。互調(diào)干擾是指幾個不同頻率的信號通過非線性電路時，會產(chǎn)生與有用信號頻率相同或相近的頻率組合，而對

7、通信系統(tǒng)構成的一種干擾。在移動通信系統(tǒng)中，互調(diào)產(chǎn)生的原因有三方面：發(fā)信機互調(diào)、接收機互調(diào)和外部效應引起的互調(diào)。根據(jù)IS95規(guī)范和國家無委的檢測標準，GSM直放站產(chǎn)生的雜散和互調(diào)信號在9KHz-1GHz時小于-36dBm，在1GHz-12.75GHz時小于-30dBm。   直放站的雜散和互調(diào)的產(chǎn)生主要來自于直放站內(nèi)部的功放模塊，發(fā)射機互調(diào)是由于直放站在多個發(fā)信機（載波）同時工作時，因合路器系統(tǒng)的隔離度不夠而導致信號相互耦合。干擾信號侵入發(fā)射機末級功率放大器，從而與有用信號之間開成互調(diào)產(chǎn)物，并隨有用信號發(fā)射，造成干擾；接收機互調(diào)主要是由高放級及第一混頻級的非線性所引起；外部效

8、應引起的互調(diào) 主要是由于發(fā)射機饋線、高頻濾波器等無源電路接觸不良，以及由于異種金屬的接觸部分非線性等原因，使強電場的發(fā)散信號引起互調(diào)，產(chǎn)生干擾源。    當有多個頻率信號通過非線性電路時，便會相互調(diào)制產(chǎn)生互調(diào)失真，以二階和三階失真幅度為最大，階數(shù)越高失真越小。二階互調(diào)fa+fb、fa-fb等，因其頻率遠離主導信號頻率fa、fb，可不考慮：三階互調(diào)的兩種模型2fa-fb、fa+fb-fc，因其頻率接近或等于主導信號頻率，對通信的影響最大；三階以上互調(diào)失真幅度較小，均可不考慮。移動通信設備主要考慮三階互調(diào)的影響?；フ{(diào)干擾對系統(tǒng)的影響：對其它運營商的影響：當一個運營商(

9、移動或聯(lián)通)開通了一臺雜散和互調(diào)較高的直放站時，互調(diào)和雜散信號落在本運營商的頻帶外，會對附近另一個運營商的下行信號造成同頻干擾。 如：運營商A欲在一四層樓上安裝一臺直放站，雜散和互調(diào)為-36dBm（滿足無委指標），雜散和互調(diào)信號和有用信號一起通過17dBi的業(yè)務天線發(fā)射，那么雜散和互調(diào)信號在天線正面的輸出強度為-18dBm，根據(jù)自由空間無線信號傳播公式相距10米衰減大約50dB，相距100米衰減大約70dB，相距1公里大約衰減90dB；可以算出對其它運營商的下行信號帶來的同頻干擾。在無阻擋環(huán)境下天線正前方100米以內(nèi)同頻干擾大于-88dBm，這時如果另一運營商的信號強度低于-79dBm，使得載

10、波干擾比低于9，就會造成無法接通的情況發(fā)生。因此，在做室內(nèi)或室外直放站工程時各運營商的設備及天線的距離，對避免干擾非常重要。對相鄰基站小區(qū)的影響： 在使用大功率寬帶直放站時由于互調(diào)指標比較高， 由于帶寬選擇直放站所有的信道都共用一個功放模塊，而后級的濾波器是一個寬帶濾波器，對通帶內(nèi)的互調(diào)信號沒有抑制作用，因此很難滿足IS95規(guī)范對互調(diào)信號的要求。如果恰好能接受到附近本運營商基站的同頻信號，輸出時后級寬帶濾波器對它們不產(chǎn)生任何抑制，那么會產(chǎn)生嚴重的同頻干擾。假設直放站輸出功率10W，一般三階互調(diào)40dBc，三階互調(diào)實際輸出電平（0dBm），如施主基站使用80、84兩個載波，三階互調(diào)信號就回落在7

11、6和89兩個載波上，通過17dBi的天線向外發(fā)射，那么在業(yè)務天線前方使用76和89載波的基站就會受到不同程度的同頻干擾，造成掉話率升高，切換失敗率提高等問題。對自身上行信號的影響直放站下行功放產(chǎn)生的雜散和互調(diào)信號通過直放站內(nèi)部的雙工器進入上行信道，如果此信號過高就會嚴重干擾上行信號，造成直放站的覆蓋范圍降低。如：直放站的雜散和互調(diào)為-36dBm（滿足無委指標），雙工器的隔離度為70dB，下行功放產(chǎn)生的雜散和互調(diào)對上行信道的干擾為-106dBm，再加上直放站的噪聲系數(shù)5dB，噪聲電平達到-101dBm，為保證GSM要求的最小載干比9dB，所需最小上行信號電平應大于-92dB。假如直放站輸出功率每載波5W（37dBm），手機最大輸出功率2W（33dBm），那么直放站實際覆蓋距離是下行信號電平為-87dBm，低于此電平值，手機用戶將會因為上行鏈路信噪比不夠而無法通話。為避免產(chǎn)生三階互調(diào)，可采用下面的辦法：(1)選擇適當?shù)念l點組合。拉開頻距選用無三階互調(diào)頻道點組工作，使三階互調(diào)不會落在所使用的頻點內(nèi)；(2)采用自動增益（功率）控制(APC)技術，實時減小發(fā)射功率以