直放站的隔离度问题.ppt

直放站建设中隔离度问题 的几点考虑 1 引言 隔离度定义：为直放站输入口信号对输出口的衰减度， 是功率之比，单位dB。 隔离度是无线同频直放站应用中非常重要的工程调 测参数，在不同的应用中有着不同的调整，如果不注意 ，会队网络造成很大影响。本文根据实际应用的情况， 从四个方面进行分析，总结了几种对隔离度调整的概念 及方法，希望对直放站建设有所帮助。 2 无线同频直放站的隔离度问题 无线同频直放站采用同频放大转发的技术，施 主天线和重发天线之间收到和发送的频率是一致的 ，又在开放的环境收发信号，必然存在着信号的空 间耦合。如果这种耦合度不控制在一定的范围之内 ，就有可能引起直放站设备的自激，这将对整个网 络造成影响。降低耦合的重要方法是提高隔离度。 因此也可以说隔离度问题是用好同频直放站的关键 问题。 2.1 无线同频直放站隔离度的定义 及测试 无线同频直放站的隔离度是指直放站的信号输 入端对输出端信号的抑制度（或衰减度），它取决 于施主天线和重发天线的相对位置，也同天线的方 位角、前后比等参数有关，由于直放站的上行频率 和下行频率之间差别不大，所以上行隔离度和下行 隔离度可以近似看成相同。 在工程现场，多采用信号源加上频谱分析仪 的方法进行现场测试，可以很方便的得到两个天 线间的隔离度。 2.2 自激的产生及隔离度的关系 直放站 f1 f1f1 f2f2 f2 f1 无线同频直放站在应用中最容易出现的问题就 是自激，当系统内出现正反馈环路时，就会出现自激 ，上图为自激产生原理图。施主天线从施主基站接收 频率为f1的下行信号，经增益为G的直放站放大后，由 重发天线发射出去（同频信号f1）。一部分信号再经 转发天线的后瓣（旁瓣）耦合到施主天线的后瓣（旁 瓣），再由直放站放大。这样无线同频直放站就形成 一个潜在的正反馈环路。 测试和实践证明：当该环路满足下列关系时直放 站才能稳定而可靠地工作，不会产生自激。 I-G15 （公式1） 式中：I为施主天线和重发天线之间的隔离度 ， G为直放站的增益。 直放站的增益越大，其输出功率就越大，覆盖就 越远，同时要求隔离度就要增大，否则就容易引起 直放站的自激。因此保证直放站稳定工作的必要条 件就是：增益的设置要受到隔离度的限制。 2.3 隔离度的估算 为讨论方便起见，假设是在两天线背对背放置的 情况下，直放站的隔离度的工程估算公式如下： 水平隔离度：Ih=22.0+20log10(d/)-(Gd+Gr)+(Xd+Xr)+C 垂直隔离度：Iv=28.0+40log10(d/)+C （公式3） 上两式中参数的含义为： Ih为两天线的水平隔离度（单位：dB） Iv为两天线的垂直隔离度（单位：dB） d为两天线水平距离（单位：米） 为两天线工作波长（单位：米） Gd、Gr分别为施主和重发天线的增益（单位： dB） Xd、Xr分别为施主和重发天线的前后比（单位： dB） C为阻挡物体损耗 （公式2） 下表是在假设施主和重发天线的增益都是17dB ，前后比都是25dB，采用背对背安装时，在频率 为850MHz时根据公式计算的隔离度和距离之间的 关系数据。 距离（米 ） 5101520253035 水平隔离 度（dB） 707679.5828485.586.8 垂直隔离 度（dB） 74869398102105108 从上表可得出如下结论： 同样的天线，相同的距离，两天线的垂直隔离度 大于水平隔离度。因此施主天线和重发天线采取垂直 安装时，隔离度较容易满足要求。采用水平安装时， 隔离度一般不容易满足要求。 2.4 增大隔离度的措施 增大隔离度的主要方法有： v 选用前后比和旁瓣抑制比大的天线； v 尽可能增大两天线间的安装距离； v 两天线尽量采用背对背安装； v 利用建筑物隔离； v 微调天线的方位角和倾角； v 在两天线间安装隔离网； v 直放站安装时准确地利用施主天线与服务天线 旁瓣的凹陷位置； v 选择具有抗振性能的无线直放站（具有输入/输 出干扰抵消技术（IOIC），抗振措施能使隔 离度有30dB的等效改善，则在大多数情况下可 以保证大功率无线直放站的正常使用。 3 C、G网共站的天线隔离度问题 目前联通新时空在建设CDMA网络时采用的是低 容量、大覆盖的无线网络布局，常常使用基站和直 放站混合组网，因此，CDMA直放站与GSM基站共 站现象较为普遍。一旦CDMA直放站与GSM基站天 线之间隔离度不够，将引起CDMA直放站与同址或 邻近的GSM系统产生干扰问题。这种干扰是一种相 互作用的过程。我们知道CDMA系统具有扩频的特 性，抗干扰能力强，一般情况下可以抑制GSM系统 对其干扰，但经常会出现CDMA系统对GSM系统干 扰的问题。这是由于CDMA系统的880MHz与GSM 系统的890MHz频点（还要扩展到895MHz）最为接 近，也最具有代表性。 3.1 同置站天线隔离度的定义 这里我们讲的天线隔离度指的是同一站内两种 设备所使用的天线间在某一相同频率上的信号衰 减度(如在890MHz频点上CDMA直放站天线到达 GSM基站天线的信号强度)。它体现在某一特定的 频率上经两个站有效天线增益（例如天线增益减 去电缆损失）并通过空间传输损耗的综合作用。 3.2 隔离度的分析 分析CDMA与GSM系统的干扰，需根据两者的频率 关系及发射/接收特性来具体研究。 接收机灵敏度降低、IMP干扰（即互调干扰）和接收 机过载这三种性能损失是需要考虑的。为了将这些性能 损失降到最小而不修改现有的发送和接收单元，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、接收机滤波特 性等，GSM系统的接收机将因饱和而无法工作；互调干 扰与CDMA使用多载波、系统的非线形有关，结果主要 表现GSM系统信噪比下降和服务质量恶化。在三种不同 的干扰中，杂散干扰是最主要的，影响也最大。 按照新的要求，CDMA直放站在GSM频段的最大杂 散辐射不得超过-67dBm/100KHz，即-64dBm/200KHz。 由此可得，如果CDMA直放站和GSM基站的隔离度能 达到-64dBm-（-120dBm）=56dB（其中-120dBm取值含 义为：到达基站接收机的噪声限制）。则CDMA直放站 对GSM系统的正常工作不会产生任何影响。 设CDMA直放站天线的增益为GT=10dBi，GSM基 站定向天线的增益为GR=10dBi，天线的前后比为20dB 。计算增益值为GT+GR=20dBi。由上述（公式2）水平 隔离度的公式可得： 当发射天线和接收天线正对，d=150m时，隔离度 L=56dB。 L=20logf(MHz)+20logd(m)-27.55-(GT+GR) 当发射天线和接收天线背对背时，则天线增益为 10-20=-10dBi，在d=5m时，隔离度L=56dB。 由以上计算可知，在最恶劣的情况下，水平距离 在5m150m时，CDMA直放站对GSM系统的正常工作 不会产生任何影响。 由上述（公式3）垂直隔离度的公式可得： Iv=28.0+40log10(d/) 当d=1.7m时，隔离度L=56dB。 在最恶劣的情况下，垂直距离在1.7m以上时，CDMA 直放站对GSM系统的正常工作不会产生任何影响。 在实际的工程中，直放站设备同GSM共站安装时，因 均有天线安装的位置，垂直安装的距离可以得到保障 。 3.3 常出现的干扰情况及解决方法 实际工程中，由于890MHz909MHz频段为中国 移动所有，而CDMA系统为中国联通所有，所以 CDMA直放站与GSM基站共址的机会不多。而中国联 通的GSM上行频段为909MHz915MHz，与CDMA相 隔较远，隔离要求更小，较容易实现。因此，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。因而在工程施工 中，应确保同置天线间的隔离度满足要求。 但实际上可能会出现这样的情况，当共站的基站 使用全向天线时，必然遇到隔离度不够的问题，从而 造成干扰。 解决的办法首先是换天线，采用定向天线增加隔 离度。但有的情况是为了覆盖必须使用全向天线，这 就要采用其他增加隔离度的方法，最常用的就是，在 接收机的输入端加装防护滤波器增加隔离度。如果存 在C/G网基站共站的情况，出现类似的干扰，也可采 用相同的办法处理。 4 多系统兼容覆盖室内分布系统 的隔离问题 为合理利用资源，联通和移动在室内分布系统中普遍采用 多系统兼容覆盖方式，即多种信号源（联通CDMA800、 GSM900/DCS1800或移动GSM900/DCS1800）和路后共用分布系统 的组网方法。如下图所示。 CDMA 直放站 GSM 直放站 双频和路器 兼容分布系统 通常，联通和移动由于投资的原因采用分别组网方式。由于 CDMA800与DCS1800频率间隔较大，容易隔离，这里主要讨论 CDMA800与联通GSM900之间的隔离。下面从两个方面分析隔 离问题对分布系统性能的影响。 4.1 直放站做信号源的隔离度 典型的情况是：GSM网的微蜂窝基站同CDMA同频 直放站同时作为信号源使用，组成CDMA800与GSM900 兼容分布系统，按照我们在前面的分析，依然主要考虑 CDMA800对GSM900的干扰情况，信号源之间的隔离主 要依靠和路器，合路器的隔离度指标应该是多少？ 早期，对CDMA直放站带外杂散指标是GSM频段的 最大杂散辐射不得超过-47dBm/100KHz即-44dBm/100KHz ，因此要求此时的隔离度为-44-（-120）=76dB。新的要 求是-67dBm/100KHz即-64dBm/100KHz，这时隔离度要求 就为56dB。显然只要直放站是按照指标生产的，对合路 器隔离度的这种指标要求就比较容易达到。 如果采用的兼容分布信号源是采用两种同频无线直放 站，在增益设置同无线路径损耗相同时，其分析方法同 微蜂窝信号源类似。在兼容分布系统内部，大部分为无 源器件，只要设备的驻波比是符合要求的，就不会形成 干扰。 4.2 分布天线间的隔离度 在一栋建筑物内，如果采用统一的室内分布方案，利用 合路器的隔离度就可以较好地避免相互间的干扰，这种情 况多为中国联通的情形。当中国联通、中国移动的室内分 布同处一室时，就应该考虑这两套系统设备间的隔离问题 。G网设备采用微蜂窝基站（中国移动）的模式，在室内 分布的设计中，其到达分布天线处的功率一般为510dBm ，假设GSM微蜂窝基站输出功率为10W（40dBm），路径 损耗就是：40-10=30dB。同样CDMA直放站到达天线处的 功率是相同的，也具有30dB路径损耗，再考虑各自的天线 具有5dB（吸顶天线）的增益，也就是说，在890MHz的频 段上，从CDMA直放站到达GSM微蜂窝基站具有的路径损 耗为：40dB。要求两面天线间的隔离度要求是：-64-40-（- 120）=16dB。 依然使用水平及垂直隔离度的分析