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[導讀]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(shù)設(shè)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(shè)計中關(guān)鍵和重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

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(shù)設(shè)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(shè)計中關(guān)鍵和重要的技術(shù)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(shè)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EDoPL(有效路徑損耗)。

KT(熱噪聲密度)為設(shè)備內(nèi)部電子熱運動引起的噪聲,是所有設(shè)備都固有的,它只和溫度有關(guān)。

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。

 

 

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 + NF rep +G rep - EDoPL

K*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:

Nbts=K*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(shè)噪聲注入裕量NIM (Noise Injection Margin)

NIM=10Log (10Nbts/10/10Nin/10)

ROT=10Log(1+10-NIM/10)

例一:設(shè)EDoPL為90dB, 直放站增益設(shè)為90dB(設(shè)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(shè)置一樣。利用前邊的公式可以得出: ROT=3dB

結(jié)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20-30%,同樣直放站的覆蓋范圍也要相應減小。

例二:設(shè)EDoPL為90dB, 直放站增益設(shè)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(shè)置一樣。利用前邊的公式可以得出:ROT=0.8dB

結(jié)論:直放站的引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(shè)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小(如果在此基礎(chǔ)上再留10dB左右的余量,直放站對基站影響將會更小:<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,而對通信系統(tǒng)構(gòu)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(shè)備主要考慮三階互調(diào)的影響。

互調(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(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(shè)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(shè)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76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(shù),實時減小發(fā)射功率以減低互調(diào)電平,使其不至于落入有源器件的非線性區(qū)。

(3)提高收信機前端的選擇性,抑制干擾信號;改善收信機輸入級的線性度 ,提高互調(diào)抗拒比;提高功放的選擇性。

在GSM網(wǎng)絡中引入直放站設(shè)備控制小區(qū)無線覆蓋范圍,協(xié)調(diào)好全網(wǎng)的頻道干擾,在工程的設(shè)計和建設(shè)當中,應根據(jù)工程的具體情況選擇適當?shù)目垢蓴_方法

 

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