直放站引入系統干擾實例分析

朱海濤 薛會軍 河北省邯鄲無線電管理局

直放站引入系統干擾實例分析

朱海濤 薛會軍 河北省邯鄲無線電管理局

近年來，隨著公眾網建設規模的不斷擴大，各類直放站的應用也日益廣泛。移動通信系統中使用直放站可以經濟、迅速、有效的填補盲區，改善網絡質量。其基本功能是實現射頻信號功率的增強，但是直放站本身是有源設備，它自身的噪聲系數和產生的雜散、互調信號如果控制不好會對網絡(特別是異系統)產生較多的干擾，降低網絡的質量，嚴重時會造成系統癱瘓。近年來我局無線電監測站接到有關直放站干擾的申訴也有逐步增加的趨勢，因此，熟悉直放站相關工作機制、干擾類型、干擾現象，相信會對我們快速判斷和排查通信系統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，聯通公司向我局監測站反映其CDMA用戶在開發區碧水園附近撥打電話困難，經常掉線，且其周邊相關基站上行信號也受到了較大范圍不明信號干擾。經現場技術分析和排查，發現在頻率825-835MHZ帶內出現均勻分布的干擾頻譜，幅度最大讀數達到-91dBm，干擾電平滿足基站上行信號接收條件，經干擾源定位搜索，最終我們在距基站約700米的一樓頂上發現一CDMA直放站天線，其發射天線與受其干擾的基站方向一致，經測試其天線發射信號波形已嚴重失真，經技術調整，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，經過增益為G的直放站放大后，由重發天線發出去。一部分信號再經過重發天線的后瓣（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路，如果直放站安裝不當，當施主天線和重發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，輸出信號經延時反饋到入端，便可能使直放站輸出信號發生嚴重失真產生自激，產生下行干擾。輕則使直放站的覆蓋區通話質量變差，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生癱瘓。克服自激現象的方法有兩種:一是增大施主與重發天線的隔離度；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、增大收發天線的水平及垂直距離；

2、增加遮擋物，如加裝屏蔽網等；

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天線，如定向角度天線；

5、調整施主與重發天線的角度和方向，使兩者盡量背向。

測試和實踐驗證，當該環路滿足下列關系式時直放站才能穩定工作，不會產生自激: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路3544廠附近某GSM基站受到干擾，手機在此區域撥打電話掉話率很高，經在基站附近監測發現在890～909MHZ頻段內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。后經測向排查，最終在該基站西南方向發現一G網平板微型直放站為干擾源。

案例分析:當直放站的放大倍數或噪聲系數過大時，上行背景噪聲被不合理地放大，在施主扇區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噪聲系數，為表明直放站噪聲和基站接收機噪聲二者之間的關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為系統信道帶寬；Grep為直放站增益；Fbts=基站接收機的噪聲系數；NFrep=直放站的級聯噪聲系數； LPNET=網絡路徑損耗: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，對小區覆蓋范圍來講，會引起上行覆蓋半徑減小，對基站覆蓋區的用戶來講，手機用戶將會因為上行鏈路信噪比不夠而無法通話。當處在小區邊緣的手機用戶發生單通或上行話音質量下降或掉話等現象時，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；

3、直放站的級聯噪聲系數；

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整直放站上行增益來減小對基站的影響。當調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生概率。

三、互調（雜散）干擾

案例回放:2009年5月份，聯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，致使該區域手機用戶不能正常通訊，經現場監測排查最終將干擾源鎖定為金屋花苑小區地下停車場內移動公司所屬直放站。在該直放站發射天線處場強達到了-47 dBm，經對該直放站設備檢測，發現產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，其雜散互調信號發射對聯通基站下行信號構成了同頻干擾。

案例分析:互調干擾是指幾個不同頻率的信號通過非線性電路時，會產生與有用信號頻率相同或相近的頻率組合，而對通信系統構成的一種干擾。當一個運營商開通了一臺雜散和互調較高的直放站時，互調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-36dBm（滿足相關指標），雜散和互調信號和有用信號一起通過17dBi的業務天線發射，那么雜散和互調信號在天線正面的輸出強度為-18dBm，根據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，在無阻擋環境下天線正前方100米以內同頻干擾大于-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生。其次，在使用大功率寬帶直放站時，互調指標比較高，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，對通帶內的互調信號沒有抑制作用，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生任何抑制，也會對本系統產生嚴重的同頻干擾，造成掉話率升高，切換失敗率提高等問題。因此，在公眾網建設中，直放站應盡量設在相對隔離區域，選擇合適的基站作為信號源并采用自動增益（功率）控制(APC)技術及提高收信機前端的選擇性以有效避免上述干擾的發生。

[1] 馬俊峰 .直放站的噪聲系數和互調干擾對GSM的影響.通信世界

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.048