楼宇覆盖区内多系统共存干扰问题

楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,专题五：,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,随着3G系统的登台亮相,运营商将面临更加繁琐的网络优化任务;进行网络优化的一个前提就是应该搞清3G各系统与2G系统之间,以及3G各系统之间可能存在的干扰.我国的频率管理机构已经未雨绸缪.根据ITU的相关规定及一些国家的经验,对3G频段作了详细的划分,使3G各系统制式之间都有合理的保护频段,这将为今后3G的发展打下良好的基础.从无线信号的干扰产生的机理来看,应该将干扰分为:热噪声的增加(N)离散的干扰同频(C)邻道(A)互调(I,含交调和倍频)强干扰引起的阻塞(B)下面,我们首先从各系统使用的频率关系列表确认它们相互间可能存在的干扰源,并且将干扰程度分别为高(红色)、中(棕)、低(黄)三级。当覆盖区内有不同运营商经营着不同制式的移动业务时，或者当微蜂窝中需要共址各不同制式的移动业务时，都可以从表I开始着手进行分析。,在进行干扰分析时还应了解3G各系统本身的抗干扰机理。一般情况下，码分系统具有较强的抗干扰能力，且随着带宽的增加而加强；随着传输速率的增高而减弱，任何其他系统的离散型干扰对码分系统而言都可化作噪声的增加从而转化成系统容量的下降。采用频分双工的制式在频率规划上就具有先天的优越性，其保护带宽较少受离散型的干扰。而时分双工由于上、下行频段合一，必然在组网上较易受干扰，并且较易干扰其他系统，这类系统如需要与其他系统共址时，应特别注意其下行（实际上与上行频率是一样的）发射频率对其他频分双工上行基站接收端的干扰。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,2G,3G,3G,2G,表I,上行（MHz）下行（MHz）,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,一、系统间的保护频段当我们着手分析两个或多个系统共存时的相互干扰问题时，首先应明确它们之间的频率关系，上、下行保护频段有多宽，是否存在同频、邻道或互调、谐波关系，随后再分析是否存在强干扰阻塞，最后应了解噪声的增加情况。下图一是2G/3G各系统间的频率直方图。,如图可见，除了TD-SCDMA低端频段（18801920MHz）与PCS（19151920MHz）频段重复外，其他系统之间都有一定的保护频段。另外，上行方向TD-SCDMA和PCS的高端与WCDMA或cdma2000的低端相邻，在分析干扰时需考虑。,上行,8,10,15,17,18,25,MHz,20,下行,图一,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,表II各系统间的保护频段,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,由图一及表II可见：1.大部分系统间在频段规划上都留有足够的保护段。2.TD-SCDMA的低端频段PCS不能共址使用。3.GSM1800与TD-SCDMA低端的下行基站共址时应计算其邻道干扰。4.在3G系统中，WCDMA/cdma2000与TD-SCDMA低端频段存在邻道干扰。5.大多数频分双工系统共址时不存在同频、邻道、互调及谐波等干扰；而对于时分双工系统（TD-SCDMA/PCS）与频分双工系统共址时，应计算其上行基站接收机的噪声增加情况。下面，我们将分别讨论WLAN/PCS/TD-SCDMA与GSM1800/WCDMA/cdma2000共址时可能产生的阻塞及噪声增量问题。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,二、WLAN与GSM系统的共址WLAN是一个DSSS系统，所用频段为24002483.5MHz。为了降低多个接入点引入的相互干扰，该标准将同时传输的信号分配到三个不同的频带，每个频带22MHz，其数据传输速率是可变的，从最低的1Mbps到最高的11Mbps，因此，该系统的扩频增益GP也是可变的，从13dB3dB。这意味着，WLAN系统只能承受高于有用信号3dB的干扰，否则，系统只能降低数据传输速率以增加抗干扰性。而运营中的GSM系统无论是900MHz或者是1800MHz频段都采用TDMA制式，其载频传输方式是一种时分的突发脉冲，其功率电平相对较高。这两个系统拟在微蜂窝室内进行共址建设时，相互间存在较大的保护频段，且其工作频率间也不存在邻道、互调及谐波干扰。因此，主要是分析上行基站接收机的噪声增量是否影响系统的正常工作。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,1.WLAN下行GSM上行如图二是共址时通常采用的合路器件，例如用京信公司的CM-CLNN00蜂窝，WLAN合路器。-AP经放大器后输出功率30dBm-带外噪声电平-80dBc-合路器WLAN端口对GSM频段的带外抑制也是80dB-GSM通带宽相对WLAN系统的带宽增益10lg(200K/22MHz)=-20dB-因此WLAN下行信号通过合路器耦合到GSM上行输入端的噪声电平为：30dBm-80dB-80dB-20dB=-150dBm-显而易见，因WLAN下行信号对GSM上行信号的噪声增量甚微，可忽略不计,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,2.GSM下行WLAN上行-GSM放大器输出最大功率电平+33dBm-GSM带外杂散-30dBm（即-63dBc）-合路器GSM端口对WLAN频段的带外抑制60dB-WLAN系统扩频增益最低为3dB-因此，GSM下行信号通过合路器耦合到WLAN上行输入端的杂散电平为：-30dBm-60dB-3dB=-93dBm-而WLAN/AP上行输入端口的信号功率电平通常为：-75dBm-16dB=-91dBm也就是说，它能承受-91dBm+3dB=-88dBm的干扰，与-93dBm相比，尚有5dB的余量。3.顺便说二点补充条件：由于扩频增益将随着数据速率降低而增加，取3dB是最低的；GSM杂散电平-30dBm是设备指标值，并不表示在WLAN频段（2.4GHz频段）恰巧存在离散的杂散辐射。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,4.WLAN信号经耦合系统的反馈问题由于AP可能有多点接入而GSM分路器来自于一个放大源，因此，从AP发出的WLAN信号可能会通过GSM分路路径而反馈到另一个AP一起发送而构成干扰，其路径如图三所示。图三中，实线表示正常信号路径，而虚线表示反馈路径。正常信号路径表明在A点WLAN的AP2下行功率电平为15dBm-1dB=14dBm带内插损0.6dB+带内波动0.4dB=1dB,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,AP1通过GSM路径反馈至A点的干扰功率电平为：30dBm-80dB-6dB-2dB-15dB-60dB+15dB-1dB=-119dBm上述计算表明，由AP1通过GSM路径反馈至A点的干扰信号将比正常信号低+14dBm-(-119dBm)=133dB因此，采用京信公司的宽带合路器*不需要在GSM的耦合器输出端加滤波器或单向环形器件。总之，以上分析表明WLAN系统与GSM系统完全可以在微蜂窝内共址建设。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,三、GSM与TD-SCDMA共址由于GSM1800与TD-SCDMA低频段为相邻频道关系，且TD-SCDMA是一个时分双工系统。因此，需要着重分析GSM1800下行信号对TD-SCDMA上行基站接收的影响以及TD-SCDMA下行信号对GSM1800上行接收的影响。如图四可见，这两个系统存在邻道干扰问题。GSM1800下行发送信号对TD-SCDMA上行基站接收的干扰。-GSM下行输出最大功率电平：+33dBm-合路器HTD-SCDMA端口对GSM1800信号的抑制：6dB-TD-SCDMA抗杂散干扰指标：80dBc-TD-SCDMA灵敏度标称指标：-90dBm干扰电平:+33dBm-6dB-(-90dBm)=117dBc80dBc,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,造成强阻塞，也即，当GSM1800下行发送时使TD-SCDMA上行无法正常工作。可采取的补救方法：1、不共址2、研制新的合路器，使端口间隔离度50dB；同时在合路前插入单向环形器件（如图五：反向隔离20dB，正向插损0.5dB），则+33dBm-50dB-20dB0(-90dBm)=53dBc80dBc四、WCDMA/cdma2000与GSM共址这两个系统都是频分双工模式，其上行保护频段最少也有145MHz，而下行的保护频段最少为230MHz，两个系统在频率上没有邻道、互调及谐波关系，且两者的抗阻塞干扰指标均在80dB以上，因此，当它们共址时，GSM的杂散辐射不会干扰WCDMA或cdma2000系统。但这些微量的杂散辐射将增加WCDMA/cdma2000码分系统的噪声电平，从而降低其容量。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,有资料1对邻道干扰（ACI）对系统容量的影响作了分析并仿真。从图六中可以看出当邻道干扰功率比ACIR高于20dB时，容量的损失减少很快。在3GPP规范中对ACIR的标称指标要求是33dB，从仿真结果看其对应的微小区容量损失低于1。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,五、WCDMA/cdma2000与TD-SCDMA共址从频谱关系图七可知，这两个系统发生的主要干扰是在1920MHz频点存在相邻关系。在资料中给出了不同基站间距/小区半径情况下的各种干扰对容量的影响。对于微小区两个系统共址即D=0的情况，其仿真结果如图八所示。可见，需要将邻道干扰抑制指标提高到70dB以上才能消除TD-SCDMA基站对WCDMA/cdma2000基站的干扰。这一个指标远高于标称指标值33dB。所以需要在器件上采取措施。否则，这两个系统将不能在微小区中共址。,楼宇覆盖区内多系统共存的干扰问题,总之，多系统、多运营商在微蜂窝室内覆盖区内共存是我们今后必须面临的问题，其相互干扰是可以予以抑制的。通常：1、对码分系统干扰将归结为对容量的降低2、对时分系统应考虑邻道、互调及杂波的抑制3、应重点关注TDD系统基站发射时对FDD系统上行接收的干扰4、作者建议：当2G与3G共存时，运营商欲使用TD-SCDMA时，先使用其高端的15MHz（20102025MHz）为佳。本文中作者仅取几个比较典型的共存例子作分析，其余的系统共存可以依此类推作出详尽的