2G/4G合路天線整治諧波干擾應(yīng)用研究

李國強(qiáng)

摘要：為了降低和消除因空間隔離度不足引起的2G（900M）諧波干擾影響4G小區(qū)（F頻段）的情況，提高網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，利用2G/4G合路天線替換原有的2G和4G獨(dú)立天線的方式，通過合路天線的內(nèi)置隔離度，實(shí)現(xiàn)2G信號(hào)與4G信號(hào)的互不干擾。分別更換不同廠家的2G/4G合路天線，通過在相同條件下進(jìn)行對(duì)比測試得知，諧波干擾得以明顯改善或徹底消除。通過2G/4G合路天線整治諧波干擾應(yīng)用的研究，驗(yàn)證了合路天線改善諧波干擾的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：2G/4G合路天線 諧波干擾 互調(diào)

1 引言

無線通信從2G發(fā)展到3G，再到目前普遍推廣的4G網(wǎng)絡(luò)，形成了2G/3G/4G基站共存的局面，導(dǎo)致了不同系統(tǒng)間的干擾問題越來越復(fù)雜，嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。因此，降低或消除系統(tǒng)間干擾對(duì)提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。現(xiàn)階段頻譜使用情況如圖1所示。

F頻段周邊頻譜使用情況復(fù)雜，導(dǎo)致TD-LTE建網(wǎng)面臨較大干擾風(fēng)險(xiǎn)。GSM900部分下行頻段（940—950 MHz）的二倍頻會(huì)落在TD-LTE中的F頻段（1880—1900 MHz），這引起的諧波干擾不容忽視。

2 基本原理

2.1 諧波干擾

所謂諧波干擾，是指由于發(fā)射機(jī)有源器件和無源器件的非線性，在其發(fā)射頻率的整數(shù)倍頻率上將產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波產(chǎn)物；如果諧波頻率正好落在接收機(jī)工作帶寬內(nèi)，則會(huì)構(gòu)成對(duì)該接收機(jī)的干擾，成為諧波干擾。二次諧波的頻率為干擾發(fā)射信號(hào)頻率的2倍（2F1）。不同發(fā)射頻率之間產(chǎn)生二階互調(diào)產(chǎn)物，如果落入系統(tǒng)帶寬內(nèi)，則形成二階互調(diào)干擾。二階互調(diào)產(chǎn)物頻率為干擾信號(hào)頻率之和（F1+F2）。諧波干擾示意圖如圖2所示：

中國移動(dòng)GSM 900下行頻段為935—954 MHz，二次諧波（2F1、2F2）和二階互調(diào)（F1+F2）為1870～1908 MHz，剛好落在TD-LTE的F頻段1885—1905 MHz內(nèi)，產(chǎn)生諧波干擾，其主要特征如下：

◆LTE F頻段頻域上各RB的上行干擾呈現(xiàn)離散狀，無連續(xù)分布；

◆帶內(nèi)存在間隔較短的尖峰狀突起；

◆沒有突起的RB底噪較低。

某諧波干擾小區(qū)掃頻截圖和某諧波干擾小區(qū)PRB模型如圖3、圖4所示。

2.2 技術(shù)方案

目前常用的GSM 900M二階互調(diào)、二次諧波干擾規(guī)避方法有：

（1）GSM側(cè)整治：排查GSM站點(diǎn)鏈路問題（RRU、跳線、合路器、接頭）及天線性能。若鏈路存在問題，需及時(shí)更換新的器件，性能差的天線則更換互調(diào)等指標(biāo)優(yōu)良的天線以降低干擾，建議天線二階反射互調(diào)必須大于-150 dBc。此方案能有效降低元器件和線路引起的干擾，利用高性能GSM天線可消除干擾。

（2）增加空間隔離：適用于基站平臺(tái)有足夠調(diào)整空間的情況，可有效歸避干擾；平臺(tái)隔離空間不足時(shí)，干擾不能徹底排除。

（3）修改GSM頻點(diǎn)：中國移動(dòng)GSM 900M頻點(diǎn)號(hào)1～94對(duì)應(yīng)下行頻率為935.2～953.8 MHz，頻率間隔200 kHz。頻點(diǎn)號(hào)1～37、86～94分別對(duì)應(yīng)的二次諧波和二階互調(diào)為1870.4～1884.8 MHz、1904.4～1907.6 MHz，皆落在LTE的F頻段1885—1905 MHz之外；頻點(diǎn)號(hào)38～85對(duì)應(yīng)的二次諧波和二階互調(diào)為1885.2～1904 MHz，落在LTE的F頻段1885—1905 MHz之內(nèi)，形成諧波干擾。因此，將GSM 900的頻點(diǎn)號(hào)限定在1～37或86～94且不交叉使用，可歸避諧波干擾，但考慮到GSM的頻點(diǎn)規(guī)劃原則和容量需求，該方案無法推廣使用。

（4）替換2G/4G合路天線：可解決空間隔離度不足導(dǎo)致的2G（900M）諧波干擾4G小區(qū)（F頻段）的情況，節(jié)省平臺(tái)空間。本文試點(diǎn)選擇此方案，以驗(yàn)證2G/4G合路天線對(duì)諧波干擾的改善效果。

3 試點(diǎn)驗(yàn)證

3.1 試點(diǎn)干擾情況

試點(diǎn)基站為2G、4G（F頻段）共站址且4G小區(qū)存在諧波干擾。1、2、3小區(qū)平均干擾分別為-101.7 dBm、 -105.8 dBm、-97.4 dBm。關(guān)閉掉干擾源2G站點(diǎn)后，干擾電平降至-118 dBm、-115 dBm、-118 dBm。試點(diǎn)4G小區(qū)干擾及閉2G后4G小區(qū)干擾如圖5、圖6所示。

試點(diǎn)4G-2的平均干擾噪聲功率為-115 dBm，調(diào)換4G光纖驗(yàn)證，確認(rèn)4G-2小區(qū)鏈路存在問題，建議排查鏈路。

3.2 替換2G/4G合路天線驗(yàn)證

試點(diǎn)2G、4G同向小區(qū)皆使用廠家一和廠家二的2G/4G合路天線替換原有2G、4G獨(dú)立天線，電下傾角為6°，驗(yàn)證諧波干擾改善情況。

更換廠家一合路天線后1、2、3小區(qū)平均干擾降至-117.1 dBm、-104.7 dBm、-116.8 dBm；更換廠家二合路天線后1、2、3小區(qū)平均干擾降至-118 dBm、 -110.7 dBm、-116.7 dBm，1、3小區(qū)的干擾徹底消除，2小區(qū)使用廠家二天線后干擾有明顯改善。試點(diǎn)4G小區(qū)干擾（廠家一天線）及試點(diǎn)4G小區(qū)干擾（廠家一天線）如圖7、圖8所示。

3.3 天線技術(shù)指標(biāo)與性能對(duì)比

異廠家天線技術(shù)指標(biāo)對(duì)比：不同廠家天線技術(shù)指標(biāo)相異，把廠家一與廠家二進(jìn)行對(duì)比，在天線尺寸、增益、電下傾角、接頭等方面都有所不同，廠家二天線可支持獨(dú)立電調(diào)，具有更大的可調(diào)空間。天線基本技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表1所示：

異廠家天線性能對(duì)比：不同天線廠家技術(shù)指標(biāo)相異，對(duì)諧波干擾的改善性能也有差距，廠家二天線比廠家一天線效果更好。兩個(gè)廠家天線性能對(duì)比如圖9所示：

3.4 試驗(yàn)效果

通過試點(diǎn)驗(yàn)證，2G/4G合路天線具有良好的諧波干擾改善能力，不同天線廠家技術(shù)指標(biāo)相異，廠家二天線相比廠家一天線具有更好的GSM（900M）諧波干擾改善性能。廠家二天線可支持獨(dú)立電調(diào)，具有更大的可調(diào)空間。

試點(diǎn)基站三個(gè)小區(qū)干擾電平分別降低了16.3 dB、6.9 dB、19.3 dB，諧波干擾問題得以徹底消除或明顯改善。通過更換2G/4G合路天線解決諧波干擾的方案具有可行性，可以在諧波干擾嚴(yán)重的站點(diǎn)進(jìn)行推廣。

4 結(jié)束語

本次試驗(yàn)通過研究2G/4G合路天線降低諧波干擾的方法，成功驗(yàn)證了合路天線改善諧波干擾的可行性和有效性。伴隨TD-LTE F頻段的推廣應(yīng)用，GSM（900M）諧波干擾問題日益突出，2G/4G合路天線的應(yīng)用可節(jié)省平臺(tái)空間，極大程度地降低干擾排查和整改難度，易于實(shí)現(xiàn)，可有效提升用戶感知。

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