基于全共享室分系統無源互調研究

盧錦君 凌文基

摘? ?要：當無源器件中出現多個信號頻率時，由于器件存在非線性，信號之間無源互調干擾源必然出現。多個信號多個載波通過無源器件傳輸，合成信號中會產生互調產物，此互調產物一旦落入接收通道，就會成為接收系統中的寄生干擾之一。文章針對通信系統中多通道無源互調干擾成因、現象、解決手段進行重點剖析、研究。

關鍵詞：多個信號;互調干擾;共享室分

1? ? 互調產物產生原理及規律

無源互調（Passive Inter Modulation，PIM）是由通信及電子系統中各種各樣的無源器件非線性特性引起的。在大功率、多信道系統中，這些非線性的無源器件會產生相對于工作頻率更高頻次的諧波，而這些諧波又會和工作頻率混合在一起產生一組新的頻率組合，其最終后果是產生一組無用的頻譜成份或雜散頻譜信號從而影響通信系統的正常工作。對于一個線性的系統而言，輸入幾個信號，輸出也是幾個信號，不會有新的頻率分量出現;但若系統存在非線性，則輸入信號混合后在系統內會產生新的頻率分量，從而產生雜散信號，產生的這種新頻率分量就叫作互調產物。

如圖1所示，比如輸入f1和f2兩個信號，若通道是非線性，則在通道內部會產生出類似2*f1-f2，2*f2-f1這兩個三階互調產物和3*f1-2*f2，3*f2-2*f1這兩個五階互調點，依此類推即m*f2-n*f1的階數就是m+n階。

互調除了產生新的頻率分量，還會導致信號的頻譜寬度加寬。如圖2所示，載頻f1：BW=5 MHz，載頻f2按照單音計算，其三階互調產物的帶寬為：低頻（2*f1-f2）：2*BW+1*0= 10 MHz，高頻（2*f2-f1）：2*0+1*BW=5 MHz其五階互調產物的帶寬為：低頻（3* f1-2f2）：3*BW+2*0=15 MHz，高頻（3*f2-2f1）：3*0+2*BW=10 MHz。

即使只有1個載波，三階、五階或更高階次的互調產物同樣有帶寬展寬效應。經過研究分析和大量實踐，發現互調產物主要有如下幾個規律：

（1）互調產物的大小跟天饋的互調抑制度關系最大，互調抑制度越差，互調產物就會越大;互調抑制度越好，互調產物就會越小，成同向比例關系。

（2）互調產物的大小還和輸入信號的功率密切相關，理論分析輸入信號每增加1 dB，三階互調增加3 dB，實際系統和理想系統雖有差別，但實際上功率每增加1 dB三階互調產物基本增加在2～3 dB之間不會改變。也就是說在相同的互調抑制度情況下，輸入功率越大，互調產物越大，且互調產物增長的速度超過了輸入信號功率增長的速度，兩者也成正比關系。

（3）互調產物的階數越高幅度越小，即IM3>IM5>IM7，依此類推，但沒有定量關系。

（4）互調產物的帶寬會被展寬，n階互調產物的帶寬會被擴大寬度為輸入信號帶寬的n倍。如2個等帶寬的信號，三階互調產物的帶寬會被展寬為3倍，五階互調產物的帶寬會被展寬5倍，依此類推若信號帶寬10 M，三階互調產物展寬就為30 M，五階互調產物展寬就為50 M[1]。

2? ? 互調干擾對網絡的影響

互調產物一般在發射系統中檢測不到，由于它們遠遠低于熱噪聲電平，不會影響發射信號的質量，但是這些微弱的互調產物一旦被耦合到接收信號機中且落入接收頻段，導致上行干擾帶抬升或寬帶接收總功率（Received Total Wideband Power，RTWP）抬升，就形成一個互調干擾信號源，互調干擾會導致信號丟失造成虛假信道繁忙，同時，語音質量大幅下降，系統容量大量受限，整個通信系統的正常工作受到不同程度影響，嚴重時會導致整個系統處于癱瘓或者無法使用狀態。

在現行的頻率規劃方案下，三階和五階互調干擾將對全球移動通信系統（Global System for Mobile Communications，GSM）產生較嚴重的影響。無三階、五階互調干擾落在接收頻帶內的，接收機信號內僅有正常的底噪，無明顯質量惡化情況;有三階、五階互調干擾落在接收頻帶內的，受干擾的上行頻段內底噪整體上升，網絡的干擾指標迅速惡化，網絡質量明顯下降。

分析多通道合路天饋無源互調在1 700～2 600各個頻段的三階、五階互調的影響分布，聯通高頻、電信高頻和移動FDD深受三階、五階互調影響，結合工程實際應用，也出現了這種現象，特別是以地鐵共享室分為背景的多頻段匯入配電網自動化系統（Distribution Automation System，DAS）尤其明顯。

3? ? 減小無源互調干擾的措施

常見天饋組件的IM3指標一般都在﹣150 dBc～﹣160 dBc @2*43 dBm之間，考慮到工程安裝中環境因素的制約、在使用過程中的正常老化，天饋系統的互調抑制度指標必然差于天饋組件的互調抑制度指標。由于室分系統大量使用N頭部件，互調抑制度會有所下降，且大量國內的室分部件廠家的器件產品書中不提供互調抑制度規格，性能沒有保證。但是，所有的器件均有無源互調，無源互調產物具有不可消滅性，是器件非線性的電壓—電流特性，導體導電電阻的非線性導致了PIM，且無源互調隨時間變化，隨功率變化，且方向非單一。現階段共享室分中互調干擾是最為常見的故障，只能通過壓降互調產物或規避互調產物，從而減小無源互調對系統的干擾，在此過程中以下幾個措施必不可少：

（1）在設計階段，根據運營商提出的系統和頻率需求，進行干擾分析，采用上下行分纜和頻率避讓制定相應的技術方案，從源頭上盡可能規避頻率干擾。

（2）在產品選型上，由于共享室分多系統合路，系統集成度高，建議選用高品質器件，低互調產品。產品必須經過了嚴格的入網檢測才能上線，同時，需要執行嚴格的到貨檢測，堅決杜絕“偷工減料”的產品帶病入網。

（3）在工程建設過程中，各個節點連接工藝、饋線彎曲半徑、器件擺放穩固性等細微之處往往是影響室分互調指標、造成頻率干擾的源頭。因此，施工工藝要和產品指標相匹配，需要加強施工和驗收管理，按照專業程序，采用專業工具施工、專業儀表驗收。如接頭制作時，線纜的截面需要打磨和做倒角處理，保持平整光滑、沒有毛刺，使用定長跳線、接頭做絕緣處理等。

（4）在設備開通調測過程中，根據互調產物對發射功率很敏感的特性，發射功率越大則互調產物電平越大、發射功率越小則互調產物電平越小原理，我們可以結合現場實際覆蓋情況和指標，適當降低干擾發生源的發射功率，從而減少互調產物電平，間接地降低互調干擾影響。

（5）在網絡優化方面，結合現場實際覆蓋情況和指標進行頻點優化，避開互調點剛好擊中接收頻點的配置。對于負載率不高的小區，可通過減小每個天饋通道里的載波個數降低互調產物的電平大小，若減小載波個數后出現擁塞，可以開啟半速率。

4? ? 結語

本文在地鐵室分共建共享通信項目基礎上，進行全面分析和研究，系統總結出共享室分系統的無源互調的產生原理、不良影響和減小措施辦法，從而不斷提高了共享室分系統質量與用戶感受。

[參考文獻]

[1]張世全.無源互調干擾導論[M].西安：西安電子科技大學出版社，2014.

Abstract：When multiple signal frequencies occur in passive devices， PIM interference sources must occur between signals due to non-linearity of devices. Multiple signals and multiple carriers are transmitted through passive devices， and intermodulation products will be generated in the combined signals. Once the intermodulation product falls into the receiving channel， it will become one of the parasitic interference in the receiving system. This paper mainly analyzes the causes， phenomena and solutions of multi-channel PIM interference in communication system.

Key words：multiple signals; intermodulation interference; shared chamber division