朱海濤 薛會軍 河北省邯鄲無線電管理局

直放站引入系統(tǒng)干擾實例分析

朱海濤 薛會軍 河北省邯鄲無線電管理局

近年來，隨著公眾網(wǎng)建設規(guī)模的不斷擴大，各類直放站的應用也日益廣泛。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。其基本功能是實現(xiàn)射頻信號功率的增強，但是直放站本身是有源設備，它自身的噪聲系數(shù)和產(chǎn)生的雜散、互調(diào)信號如果控制不好會對網(wǎng)絡(特別是異系統(tǒng))產(chǎn)生較多的干擾，降低網(wǎng)絡的質(zhì)量，嚴重時會造成系統(tǒng)癱瘓。近年來我局無線電監(jiān)測站接到有關(guān)直放站干擾的申訴也有逐步增加的趨勢，因此，熟悉直放站相關(guān)工作機制、干擾類型、干擾現(xiàn)象，相信會對我們快速判斷和排查通信系統(tǒng)干擾并盡快消除或減少直放站引入干擾提供有益的參考和幫助。下面將結(jié)合近期典型實例對直放站引入干擾類型及特征加以具體分析。

一、下行自激干擾

案例回放:2009年3月份，聯(lián)通公司向我局監(jiān)測站反映其CDMA用戶在開發(fā)區(qū)碧水園附近撥打電話困難，經(jīng)常掉線，且其周邊相關(guān)基站上行信號也受到了較大范圍不明信號干擾。經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)分析和排查，發(fā)現(xiàn)在頻率825-835MHZ帶內(nèi)出現(xiàn)均勻分布的干擾頻譜，幅度最大讀數(shù)達到-91dBm，干擾電平滿足基站上行信號接收條件，經(jīng)干擾源定位搜索，最終我們在距基站約700米的一樓頂上發(fā)現(xiàn)一CDMA直放站天線，其發(fā)射天線與受其干擾的基站方向一致，經(jīng)測試其天線發(fā)射信號波形已嚴重失真，經(jīng)技術(shù)調(diào)整，干擾排除。

案例分析:上述案例屬典型直放站下行自激干擾，此類干擾通常發(fā)生在無線同頻直放站，當施主天線從施主基站接收頻率為F的下行信號，經(jīng)過增益為G的直放站放大后，由重發(fā)天線發(fā)出去。一部分信號再經(jīng)過重發(fā)天線的后瓣（付瓣）耦合到施主天線的后瓣（付瓣），再由直放站放大。這樣無線同頻直放站就形成一個潛在的正反饋環(huán)路，如果直放站安裝不當，當施主天線和重發(fā)天線隔離度小于直放站的增益時（如80 dB）或整機增益偏大時，輸出信號經(jīng)延時反饋到入端，便可能使直放站輸出信號發(fā)生嚴重失真產(chǎn)生自激，產(chǎn)生下行干擾。輕則使直放站的覆蓋區(qū)通話質(zhì)量變差，接通率下降，掉話率上升；由于直放站的工作天線較高，會將干擾的破壞作用大面積擴大，嚴重時會使施主基站和其周圍的基站發(fā)生癱瘓。克服自激現(xiàn)象的方法有兩種:一是增大施主與重發(fā)天線的隔離度；二是降低直放站增益。當要求直放站覆蓋范圍較小時，可采用降低增益的辦法。當要求直放站的范圍較大時，應增大隔離度，在工程中主要采用以下幾種方法:

1、增大收發(fā)天線的水平及垂直距離；

2、增加遮擋物，如加裝屏蔽網(wǎng)等；

3、增加施主天線的方向性，如使用拋物面天線；

4、選用方向更強的重發(fā)天線，如定向角度天線；

5、調(diào)整施主與重發(fā)天線的角度和方向，使兩者盡量背向。

測試和實踐驗證，當該環(huán)路滿足下列關(guān)系式時直放站才能穩(wěn)定工作，不會產(chǎn)生自激:即F＞Grep+15dB（F:隔離度；Grep:直放站下行增益）。

二、上行噪聲干擾

圖1

案例回放:2009年5月份，移動公司訴稱其位于東環(huán)路3544廠附近某GSM基站受到干擾，手機在此區(qū)域撥打電話掉話率很高，經(jīng)在基站附近監(jiān)測發(fā)現(xiàn)在890～909MHZ頻段內(nèi)存在一寬帶噪聲信號，頻段底噪強度達到-83 dBm，整個上行底噪電平被抬高近20 dBm。后經(jīng)測向排查，最終在該基站西南方向發(fā)現(xiàn)一G網(wǎng)平板微型直放站為干擾源。

案例分析:當直放站的放大倍數(shù)或噪聲系數(shù)過大時，上行背景噪聲被不合理地放大，在施主扇區(qū)的接收端形成較強的上行背景噪聲干擾。直放站的引入使基站噪聲電平提高，接收機靈敏度降低，施主基站覆蓋范圍縮小，引起掉話率和誤碼率的上升。具體分析如下:

直放站的噪聲到達基站接收機輸入端的等效熱噪聲電平（N i n）:

Nin = K*T*B+NFrep + Grep-EdoPL

基站接收機等效熱噪聲電平:Nbts＝K*T*B+Fbts

直放站的注入噪聲取決于直放站的增益及直放站和施主基站間的級聯(lián)噪聲系數(shù)，為表明直放站噪聲和基站接收機噪聲二者之間的關(guān)系可引入噪聲注入裕量（N I M）:N I M=10 l g(K t*F b t s/ Kt*NFrep*Grep/LPNET)

基站接收機等效熱噪聲電平升高ROT（RaiseOverThermal）:ROT=10lg (1+10-NIM/10)

其中: K*T為熱噪聲密，如在溫度為17℃時，KT=-174dBm/Hz；B為系統(tǒng)信道帶寬；Grep為直放站增益；Fbts=基站接收機的噪聲系數(shù)；NFrep=直放站的級聯(lián)噪聲系數(shù)； LPNET=網(wǎng)絡路徑損耗:直放站-基站。EdoPL為有效路徑損耗（如圖1所示）:

其中NIM的值決定了直放站對施主基站上行鏈路的影響。每增加1dB，就意味著該施主基站的上行鏈路功率減少1dB或所允許的基站到手機的空間路徑損耗減少1dB，對小區(qū)覆蓋范圍來講，會引起上行覆蓋半徑減小，對基站覆蓋區(qū)的用戶來講，手機用戶將會因為上行鏈路信噪比不夠而無法通話。當處在小區(qū)邊緣的手機用戶發(fā)生單通或上行話音質(zhì)量下降或掉話等現(xiàn)象時，就可考慮此種上行干擾的影響。

基站的噪聲提升R O T（熱噪聲提升）取決于:

1、施主基站和直放站之間的網(wǎng)絡路徑損耗（路徑損耗+電纜損耗-天線增益）；

2、基站接收機的噪聲系數(shù)；

3、直放站的級聯(lián)噪聲系數(shù)；

4、直放站的增益。

一旦直放站的位置和施主基站確定，唯一的變量是直放站的增益，這樣實際應用中可以調(diào)整直放站上行增益來減小對基站的影響。當調(diào)整直放站增益使其對施主基站的熱噪聲引入在0.3 dB以下（即直放站增益比有效路徑損耗低15 d B以上），直放站就不會對施主基站產(chǎn)生較大影響，同時還能夠降低下行干擾對其它基站的干擾發(fā)生概率。

三、互調(diào)（雜散）干擾

案例回放:2009年5月份，聯(lián)通公司訴稱其位于國際飯店周邊GSM基站下行信號受到嚴重干擾，致使該區(qū)域手機用戶不能正常通訊，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測排查最終將干擾源鎖定為金屋花苑小區(qū)地下停車場內(nèi)移動公司所屬直放站。在該直放站發(fā)射天線處場強達到了-47 dBm，經(jīng)對該直放站設備檢測，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生干擾的原因為該直放站因長時間工作導致濾波性能嚴重下降，其雜散互調(diào)信號發(fā)射對聯(lián)通基站下行信號構(gòu)成了同頻干擾。

案例分析: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，而對通信系統(tǒng)構(gòu)成的一種干擾。當一個運營商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之外，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在一高樓上安裝直放站，雜散和互調(diào)-36dBm（滿足相關(guān)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可知，相距10米衰減大約50dB，相距100米衰減大約70dB，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，使得載波干擾比低于9，就會造成無法接通的情況發(fā)生。其次，在使用大功率寬帶直放站時，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，如果恰好能接收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，也會對本系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的同頻干擾，造成掉話率升高，切換失敗率提高等問題。因此，在公眾網(wǎng)建設中，直放站應盡量設在相對隔離區(qū)域，選擇合適的基站作為信號源并采用自動增益（功率）控制(APC)技術(shù)及提高收信機前端的選擇性以有效避免上述干擾的發(fā)生。

[1] 馬俊峰 .直放站的噪聲系數(shù)和互調(diào)干擾對GSM的影響.通信世界

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.048