关于联通cdma对移动gsm干扰分析的研究

内部资料资料编号关于联通CDMA对移动GSM干扰分析的研究院审核人蒋远所审核人贾东燕编写人高鹏马华兴信息产业部北京邮电设计院二一年关于联通CDMA对移动GSM干扰分析的研究1我国公众移动通信频率使用现状我国目前移动通信800900MHZ频段频率使用情况如下（1）已建移动GSM系统，使用频率为935954MHZ（基站发，移动台收），890909MHZ（基站收，移动台发）；（2）已建联通GSM系统，使用频率为954960MHZ（基站发，移动台收），909915MHZ（基站收，移动台发）。（3）联通新时空CDMA系统工作频率为870880MHZ（基站发，移动台收），825835MHZ（基站收，移动台发），一期工程使用频点为87849MHZ，频道序号为283。图一显示了我国公众移动通信频率使用现状情况。图一我国公众移动通信频率使用现状2干扰来源及机理对于GSM基站接收机而言，其所受到的干扰一般有两种A上行带内的同频干扰由其他信源发送出来的与有用信号频率相同，并通过某一途径叠加于有用信号上的干扰。此干扰提高了GSM接收机的噪声电平，使GSM上行链路变差，从而减小单基站覆盖范围，网络质量变差。B接收机的带外阻塞造成接收机阻塞灵敏度下降由于GSM基站接收滤波器的响应为非理想响应，造成存在于GSM带外的信号（干扰）被接收，从而提高了接收机的噪声电平，使GSM上行链路变差，导致网络质量变差。由于CDMA基站发射频段接近移动GSM基站接收频段，因而可能会对GSM产生干扰。8708785880909CDMABTSTXFILTER890CDMA载波BTS发CMCCGSMRXCUTCGSMRX915在800MHZCDMA数字蜂窝移动通信网技术体制中规定（QB/CU00399）蜂窝频段带内抑制在869894MHZ的带宽内，对于所有在划分给运营系统之内的指定带宽内，在30KHZ分辨带宽测量的总杂散发射相对于平均输出功率电平应满足以下要求A对于频率偏离CDMA信道中心频率大于750KHZ的功率45DB。B对于频率偏离CDMA信道中心频率大于198MHZ的功率60DB。对于所有在划分给运营系统之外的指定带宽内，在30KHZ分辨带宽测量的总杂散发射功率相对于平均输出功率电平应60DB或总杂散发射功率应13DBM。蜂窝频段带外抑制对于869894MHZ之外的频率，在30KHZ分辨带宽测量的总杂散发射相对于平均输出功率电平MIN60DB；4310LOG平均输出功率DB。因此，对于未加适当的抑制滤波器的CDMA发射机而言，其杂散发射将会对移动GSM系统产生干扰，干扰类型为以下三种CDMA发射机的边带杂散噪声落入GSM接收带内造成的同频干扰，称为“带内杂散干扰”。GSM带外的CDMA发射载波造成的带外阻塞，称为“带外阻塞干扰”。CDMA发射机的交调产物落入GSM接收带内造成的同频干扰，称为“交调带内干扰”。对于第一种干扰，其干扰机理可见下图CDMA前向发射FGSM上行接收杂散干扰频谱890MHZ875MHZ可以看出，上述干扰符合GSM基站接收机的“A上行带内的同频干扰”。对于第二种干扰，其干扰机理可见下图CDMA前向发射FGSM上行接收杂散干扰频谱890MHZ875MHZ被干扰系统的接收滤波器的频响受到阻塞后的接收滤波器的频响可以看出，上述干扰符合GSM基站接收机的“B接收机的带外阻塞造成接收机阻塞灵敏度下降”。对于第三种干扰，其干扰机理可见下图CDMA前向发射FGSM上行接收890MHZ875MHZF1F22F1干扰载波三阶交调产物可以看出，上述干扰符合GSM基站接收机的“A上行带内的同频干扰”。CDMA对GSM的主要干扰为带内杂散干扰，以下3、4两节将讨论联通CDMA对移动GSM的主要干扰，即“带内杂散干扰”；第5节将讨论“带外阻塞干扰”的问题。3CDMA发射机落入GSM的带内杂散干扰的干扰程度分析31干扰标准的确定311GSM基站接收机灵敏度的定义GSM基站接收机灵敏度是指基站接收机在满足一定的误码率性能条件下输入端需输入的最小信号电平，它反映了基站接收机射频电路、中频电路及解调、解码电路的性能。衡量接收机误码性能主要有帧删除率（FER）、残余误比特率（RBER）和误比特率（BER）三个参数。根据GSM体制，GSM基站接收机的灵敏度为104DBM，也就是说当输入信号为104DBM时，所有信道类型的结果应满足下表给定的指标。信道类型静态TU50NHFTU50HFRA250NHFHT100NHFSDCCHFER01138812RACHFER0513131213SCHFER116161516TCH/FSBER016327IB类RBER04/04/03/02/05/II类RBER28879TCH/F96BER10E505040107TCH/F48BER10E410E410E410E4TCH/F24BER20E410E510E510E5注的值可因信道条件而异，19DB），则有C/（NNTI）NFEB/NO此时若要求接收质量不变（EB/NO9DB），则接收机实际灵敏度恶化为PRMINC91DBM显然接收机实际灵敏度遭到了进一步的恶化。若I116DBM（此时符合网络设计要求C/I12DB），则有PRMINC918DBM可见接收机实际灵敏度仍然被恶化。若I121DBM（此时，IN），则有PRMINC923DBM接收机实际灵敏度只被轻微恶化。由前面的推导可以看出仅当I9DB，答案也是明显的，若考虑干扰的因素，接收误码率的部分降低只能忍受（参见我国GSM体制，在静态和有同频干扰时要求的误码率是有所不同的）。实际上，在无线网络设计中，一般要求C/I12DB，此时要求I干扰标准GSM的接收机经过对上图的流程分析，在未加带通滤波器情况下，可以得出隔离度计算如下式LISOCTX_AMPICRTX_AMPIAFF10LOGBWINTERFERING/BWAFFECTED41其中IAFF接收到的杂散波电平门限（按中国移动要求，取113DBM）CTX_AMP放大器输出的载波发射功率（取43DBM）ICRTX_AMP放大器输出端的杂散噪声干载比（IS97标准、联通规范取60DBC）LISO要求的隔离度（发射机接收机）BWINTERFERING干扰信号分辨带宽（30KHZ）BWAFFECTED被干扰信号分辨带宽（200KHZ）经过计算得出未加带通滤波器时的隔离度LISO为10424DB。42空间隔离的分析421天线空间隔离公式通常认为，两个空间位置不同的天线之间的隔离度应满足如下公式，该公式通常被称为天线空间隔离公式完全垂直方向ISOLATIONINDB2840LOGS/Q90421完全水平方向ISOLATIONINDB2220LOGS/GTGRQ0422倾斜方向ISOLATIONINDB（VH）X（Q/90O）HQ（0、90）423S天线隔离的空间（米）GT发射天线增益DBI（含馈线损耗）GR接收天线增益DBI（含馈线损耗）波长（米）V垂直隔离度（DB）H水平隔离度（DB）Q与水平面所成的倾斜角（度）422不加带通滤波器时的天线空间隔离距离经过计算，可以得出在不加带通滤波器时，所需的隔离距离为定向天线（GTGR30DB）完全垂直隔离距离28米完全水平隔离距离1379公里全向天线（GTGR20DB）完全垂直隔离距离28米完全水平隔离距离44公里显然，需要通过增加带通滤波器以减小隔离距离。实际各厂家的CDMA发信机设备中均含有带通滤波器。423滤波器滤波性能与空间隔离距离的关系4231Q0、90度时滤波器滤波性能与空间隔离距离的关系当在发端增加带通滤波器后，在Q0、90度时用式421、422计算，其滤波器衰减性能与空间隔离距离可见下表定向天线Q0、90度隔离度要求DB滤波器衰减在890MHZ处DB完全垂直隔离米完全水平隔离米波长米104244031380034104244537760341042450243703410424552246034104246011380341042465178034104247014403410424751250341042480114034全向天线Q0、90度隔离度要求DB滤波器衰减在890MHZ处DB完全垂直隔离米完全水平隔离米波长米1042440343703410424453246034104245021380341042455278034104246014403410424651250341042470114034104247518034104248015034根据上表可以发现，在共站情况下，CDMA天线与GSM天线可以做到完全垂直隔离，于是当垂直隔离距离为3米时，须在CDMA发射机处新增一性能为在890MHZ处衰减为40DB的带通滤波器，即可满足隔离度要求。（以上同时适合于定向天线及全向天线的情况）由于中国移动与中国联通分属不同的运营商，因此中国移动与中国联通共站的可能性很小。因此在不共站情况下，当CDMA天线与GSM天线水平高度相同时，需要通过1）增加带通滤波器2）相应的完全水平隔离等方法来满足隔离度要求，于是A对于定向天线，在增加了性能为890MHZ处衰减为60DB的带通滤波器后仍需做到完全水平隔离达138米；在增加了性能为890MHZ处衰减为70DB的带通滤波器后仍需做到完全水平隔离达44米；在增加了性能为890MHZ处衰减为70DB的带通滤波器后仍需做到完全水平隔离达14米。B对于全向天线，在增加了性能为890MHZ处衰减为60DB的带通滤波器后仍需做到完全水平隔离达44米；在增加了性能为890MHZ处衰减为70DB的带通滤波器后仍需做到完全水平隔离达14米；在增加了性能为890MHZ处衰减为80DB的带通滤波器后仍需做到完全水平隔离达5米。由以上分析，可以看出当增加衰减为80DB的带通滤波器（在890MHZ处）后，联通建设的基站一般会满足隔离度要求。4232Q（0、90）时滤波器滤波性能与空间隔离距离的关系实际联通CDMA天线与移动GSM天线总是存在高差（往往在510米之间），见下图HDQ天线高度在这样的情况下，将用式423计算，其滤波器衰减性能与空间隔离距离可见下表定向天线空间隔离要求DB滤波器衰减在890MHZ处垂直高差米Q度）水平隔离米波长米642440503137303459244550576603454245050942503449245551723103444246053412003439246557553034382466593420343724675900/0343624685900/0343524695900/0343424705900/0342924755900/0342424805900/034全向天线空间隔离要求DB滤波器衰减在890MHZ处垂直高差米Q度）水平隔离米波长米6424405094310345924455172370345424505321270344924555646203448245657752034472457593430344624585119340344524595900/0344424605900/0343924655900/0343424705900/0342924755900/0342424805900/034上表按两天线高差5米为前提进行计算，上表中“/”代表无需水平隔离。由上表可以看出，当增加一带通滤波器性能高于某值时，就无需水平隔离，其原因如下将式421、422代入式423，可得下式90/2/LG20/LG20/9011DHTGGDGDDHTGVLRTRTISO4232上式中LISO隔离度V由垂直高差代入421的垂直隔离度H垂直高差D水平隔离距离TG1H2/D倾斜角（2米代表天线高度）当H为5米时，可求得V为749DB；H为4米时，可求得V为710DB；H为3米时，可求得V为660DB。于是可以得处关于隔离度IISO与水平隔离距离D的关系，下图是按照H2,H3,H4,H5所作出的一族曲线定向天线的D与I关系曲线051015202530354045505560657075171319253137434955616773798591水平隔离距离D米增加滤波器之后的空间隔离要求DB高差5米高差4米高差3米高差2米全向天线的D与I关系曲线051015202530354045505560657075171319253137434955616773798591水平隔离距离D米）增加滤波器之后的空间隔离要求DB高差5米高差4米高差3米高差2米由上两图可以明显看出，LISO（D）出现了极小值。当所要求的隔离度小于此极小值时即当采纳一定衰耗的带通滤波器时，只须保证天线高差5米，水平间隔将不作要求。于是，根据上图及上表A对于定向天线，在保证发射机天线接头处在890MHZ的杂散电平小于788DBM（如在CDMA发射机处新增一性能为在890MHZ处衰减70DB的带通滤波器）对水平隔离将不作要求。B对于定向天线，在保证发射机天线接头处在890MHZ的杂散电平小于788DBM（如在CDMA发射机处新增一性能为在890MHZ处衰减60DB的带通滤波器）对水平隔离将不作要求。5对于带外阻塞干扰的分析根据GSM标准GSM0505,SECTION51可知带外阻塞GSM0505,SECTION51100KHZ5米，就无需再有水平隔离要求。从而，可以解决联通CDMA对移动GSM的干扰问题。C中国移动集团公司要在其每个基站接收机处增加良好性能的带外滤波器，性能为在880MHZ处衰减为30DB。这样可解决联通CDMA对移动GSM的阻塞干扰问题。7对建议的干扰标准的分析以上均为基于CDMA杂散干扰标准为113DBM进行分析，如按照第三节所建议的杂散干扰标准为121DBM，则IAFF为121DBM，将其代入式41，可以得出在未加带通滤波器时LISO为1122DBM将以上LISO分别代入421、422、423计算，同样可得出在IAFF为121DBM时滤波器性能与空间隔离要求的表格，见下表定向天线Q0、90度）空间隔离要求DB滤波器衰减890MHZ完全垂直隔离米完全水平隔离米波长米7224405346503467244541949034622450310960345724552617034522460234703447246521950344224701110034372475162034322480135034272485120034222490111034全向天线Q0、90度）空间隔离要求DB滤波器衰减890MHZ完全垂直隔离米完全水平隔离米波长米72244051096034672445461703462245033470345724552195034522460211003447246526203442247013503437247512003432248011103427248517034以上为非倾斜时，在增加不同衰减滤波器时，所要达到的完全垂直隔离要求和完全水平隔离要求。定向天线隔离度DB滤波器衰减890MHZ垂直隔离米Q度）水平隔离米波长米722440501346303467244550219440346224505041089034572455507607034522460