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时间: 2010-4-14 12:55

作者: anbaohu 标题: CDMA直放站对900MHz GSM系统的干扰问题

CDMA直放站对900MHz GSM系统的干扰问题
干扰是一个相互作用的问题，由于CDMA系统是一个扩频系统，所以抗干扰能力很强，一般情况下GSM系统对其干扰很小，所以问题主要集中在CDMA系统对GSM系统的干扰上。CDMA系统的880MHz与GSM 系统的890MHz频点最为接近，也最具有代表性。
(1) 分析干扰情况
分析CDMA与GSM系统的干扰，产生干扰的原因就是同址站之间的隔离度不够。需根据两者频率的关系及发射/接收特性来具体研究。这里讲的天线隔离度指的是同置站天线终端间的路径损失，即从干扰站发单元输出端口到被干扰站收单元输入端口的路径损失。它体现空间
传输损耗和两个站有效天线增益（例如天线增益减去电缆损失）的综合作用。
接收机灵敏度降低、IMP干扰（即互调干扰）和接收机过载这3种性能损失是需要考虑的。从干扰源（直放站）接收的寄生辐射信号将导致接收机灵敏度降低，而从同置站接收到的所有载频的合成造成了IMP干扰，接收机过载的原因是接收机所收到的总信号功率太大。为了将这些性能损失降到最小而不修改现有的发送和接受单元，在同址站间需要保持适当的隔离。

三种主要的干扰为杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。三种干扰中，杂散干扰与CDMA直放站（或基站）目前在890MHz附近的带外发射有关，这是接收方（GSM系统）自身无法克服的，将导致GSM系统信噪比下降，服务质量恶化；阻塞干扰与GSM接收机的通带外抑制能力有关，涉及到CDMA的载波发射功率、接收机滤波器特性等，GSM系统的接收机将受影响因饱和而无法工作；互调干扰与CDMA使用多载频、系统的非线性有关，结果主要表现为GSM系统信噪比下降和服务质量恶化。
根据GSM技术体制，GSM接收机的灵敏度为-104dBm，信噪比9dB。通常情况下，GSM基站天线一般位于铁塔的第一层平台，由于物理空间的原因，CDMA直放站的增益不会很大（在最大增益范围内，直放站的增益大小取决于施主天线与用户天线的隔离要求，若增益为80dB，则隔离要求为100dB左右，两天线间的垂直隔离距离约为15m，考虑到多个RF系统共用同一站址，且直放站的施主天线的高度要求，所以共址情况下的CDMA直放站的增益不会很大），一般输出功率取37dBm较为合理(约5W，远小于CDMA 基站的输出功率),直放站的双工滤波器的带宽多为870MHz～880MHz,其滤波特性为60dB。根据信息产业部《800MHz CDMA直放站870MHz～880MHz技术要求和测试方法》中关于工作带外杂散的要求：每频带Δf>1.98MHz:≤-65dBc/30kHz，即在1.23MHz信道带宽以外信号衰减65dB 。
另外需要注意的一点，原长城公司133网的800MHz CDMA网络的CDMA基站采用的是北美的标准，其基站的双工滤波器的带宽多为869MHz～894MHz,所以，CDMA的带外信号将达到894MHz附近，与中国移动的频点有4MHz的冲突，会对其造成一定的影响。CDMA直放站的情况与其不同，中国联通的CDMA频点为870MHz～880MHz，所以大多数直放站（在中国市场销售的）的双工滤波器的带宽为870MHz～880MHz,其滤波特性为60dB。所以，直放站CDMA的带外信号不会达到890MHz附近。
(2) 克服干扰的解决方案
为了克服干扰，则需要遵守三条隔离准：
◆ 被干扰基站从干扰基站接收到的寄生辐射信号强度应比它的接收噪声限低10dB；
◆ 在被干扰基站生成的三阶互调干扰（IMP3）电平应比接收机噪声限低10dB；
◆ 受干扰站从干扰站接收到的总载波功率应比接收机的1dB压缩点低5dB。
根据以上条件，计算隔离距离：
* CDMA直放站的频带外杂散：37－65＝－28（dBm/30KHz）
* GSM系统能允许的最大杂散干扰：－104－9－10＝－123（dBm）
* CDMA直放站信号在890MHz处的电平强度（已经过双工滤波器）：－28－60＝－88（dBm）
* 隔离余量：－88＋10lg(200/30)－(－123)＝43（dB）
根据垂直隔离公式：Iso＝28.0＋40lg10(d/λ)，则垂直隔离距离为d＝2.4m。
根据水平隔离公式：Iso＝22＋20lg10(d/λ)＋(GREPEATER TX＋GGSM RX)，则水平隔离距离为：d＝11m。

实际工程中，由于890MHz～909MHz频段为中国移动所有，而CDMA系统为中国联通所有，所以共址的机会不多。中国联通的GSM上行频段为909MHz～915MHz,与CDMA相隔较远，隔离要求更小，应更容易实现。

实际工程中，利用铁塔平台的隔离和建筑物本身的隔离，CDMA直放站信号对GSM的干扰问题是可以解决的，这需要工程人员大量地实践与摸索。
9. CDMA直放站对CDMA系统的干扰　　
在CDMA系统中直放站使用不仅可以消除盲区，而且还可以延伸基站的覆盖范围。但是，直放站的使用也会对CDMA系统产生下述的干扰问题。　
(1) 干扰所引起的问题
◆ 噪声叠加
　　上行链路中直放站的使用使CDMA系统的噪声叠加，基站的接收灵敏度下降。
◆ 使原基站覆盖范围缩小
　　CDMA直放站的使用所引入的噪声，导致基站系统的接收灵敏度下降，从而引起上行链路覆盖范围的收缩。通常情况下，在郊区，当上行链路中由于直放站使基站的噪声电平提高2.1dB时，上行链路的覆盖范围将收缩13％。因而，CDMA系统中，直放站的架设位置不能处于原小区边缘。
◆ 下行链路的导频时延
　　在CDMA系统中使用直放站会产生定时时延和信号延时扩散，如果时延较大，将使CDMA系统导频码的相位发生变化，产生掉话等。
　　在存在双重覆盖区域的情况下，来自直放站和基站信号的多径传播导致接收端的延时扩散。为了减少多径干扰，应慎重选择直放站的站址，使双重覆盖所产生的时延在一个时间窗之内；另外可以调整基站的时间窗，使系统导频信号不产生混乱。
(2) 直放站对系统容量的影响
任何能够改变基站接收端信号电平或干扰电平的因素，都对系统的容量产生影响。下面分几种不同的情况分析直放站引入对CDMA系统容量的影响：
　　◆ CDMA系统容量
　　比特能量与总的噪声功能谱密度之比：Eb/No=PG/(V*(N-1)*(1+Iother/Iself))
　　系统容量：N=1+PG/(V*Eb/No(1+Iother/Iself))
　　其中：PG=21dB　为CDMA系统处理增益，V为话音激活增益，通常取0.4。
　　Iother来自于其它小区的干扰，Iself自身小区的干扰假设系统要求Eb/No=10dB。
　　--- 对于单小区系统，来自于相邻小区的干扰为零，即Iother/Iself=0，代入得系统容量N=32.5。
　　--- 对于多小区无直放站的系统容量取决于相邻小区的干扰情况。
　　◆ 安装CDMA直放站时的系统容量
　　--- 在单小区有直放站时，因为Iother/Iself=0，系统容量不变。
　　--- 在多小区有直放站，分以下两种情况进行讨论：
　　a. 移动台位于小区边缘与直放站之间的情况下，因为直放站的作用，相邻小区移动台的发射功率减小，因而来自相邻小区的干扰减小，即公式中Iother/Iself减小，因而系统容量增加。
　　b. 移动台位于基站与直放站之间的情况下，当直放站位于基站与直放站之间，因为直放站的增益，使得对相邻小区的干扰增加，通过分析可以得到该项的影响较弱。
　　多小区安装直放站的情况下，对于相邻小区干扰主要来自本小区边界的用户，采用直放站后，这些用户发射功率减小，降低了相邻小区的影响，使系统容量得以增加。统计表明，通常情况下，Iother/Iself可降低12％-6％，容量增加2-3个用户。
　　综上所述，对于单蜂窝系统，直放站的使用可在保持原有容量的前提下，增加覆盖范围；对多蜂窝系统，直放站的使用不仅可以增加覆盖范围，还可使系统容量略有增加。　　
(3) 基站每扇区可带直放站的数目
　　假设基站和直放站的噪声系数均为5dB，经过有关计算，可得到以下结论：
　　◆ 对于直放站的输出功率为100ｍＷ（20ｄＢｍ）时，加入60台直放站后，将引入2ｄＢ的附加噪声。
　　◆ 对于1Ｗ（30ｄＢｍ）的直放站，加入10台，将引入2ｄＢ的附加噪声。
　　◆ 对于10Ｗ（40ｄＢｍ）直放站，加入1台直放站后，将引入1.5ｄＢ的附加噪声，加入4台直放站，将引入4ｄＢ左右的附加噪声。

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