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WCDMA/GSM共址時(shí)的干擾及其隔離度分析

云知道

作者：陳行; 馬璐
文章首先分析了WCDMA與GSM系統(tǒng)共站址時(shí)的主要干擾類型，給出了各種干擾的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，然后具體闡述了WCDMA與GSM系統(tǒng)相互之間的干擾情況，得出了WCDMA與GSM共址時(shí)所需的隔離度及天線隔離要求，并給出了工程中的解決方案
1、引言
隨著我國(guó)電信市場(chǎng)的日漸開放，3G牌照發(fā)放的日期也逐漸臨近，對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而言，WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，工程涉及面廣、周期長(zhǎng)、投資大，在建設(shè)初期為降低運(yùn)營(yíng)成本，盡快啟動(dòng)市場(chǎng)，基站在滿足條件的情況下應(yīng)進(jìn)行共站址建設(shè) 。
這樣就必然增加了WCDMA系統(tǒng)與同址或鄰近的GSM系統(tǒng)互相產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)，WCDMA系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)的電磁環(huán)境兼容問題將會(huì)暴露出來 。本文將分別對(duì)共站產(chǎn)生干擾的機(jī)制、隔離度計(jì)算進(jìn)行剖析，并提出工程上消除干擾的解決方法 。
2、主要干擾的數(shù)學(xué)模型
對(duì)被干擾系統(tǒng)來說有三種性能損失需要考慮：接收機(jī)靈敏度降低、IMP干擾（即互調(diào)干擾）和接收機(jī)過載 。從干擾站接收的雜散輻射信號(hào)將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低，而從同址站接收到的所有載頻的合成造成了IMP干擾，接收機(jī)過載的原因是接收機(jī)收到的總信號(hào)功率太大 。為了將這些性能損失降到最小而不修改現(xiàn)有發(fā)送和接收單元，在同站址的GSM系統(tǒng)和WCDMA系統(tǒng)之間需保持適當(dāng)?shù)母綦x 。
這三種性能損失對(duì)應(yīng)的主要干擾分別為雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾 。下面我們分別闡明這三種干擾的數(shù)學(xué)模型 。兩個(gè)共址射頻站間相互干擾的原理如圖1所示：
圖1; 兩個(gè)共址射頻站相互干擾的原理框圖
與兩個(gè)同址站間相互干擾計(jì)算相關(guān)的重要射頻器件，有干擾站的發(fā)射放大器、發(fā)射濾波器、發(fā)射天線和被干擾站的接收濾波器、接收機(jī)、接收天線等 。這里定義A點(diǎn)到B點(diǎn)的射頻電平之差為天線隔離度 。
2.1雜散干擾
接收機(jī)靈敏度降低是由于接收機(jī)噪聲基底的增加而造成的 。假如干擾基站在被干擾基站接收頻段內(nèi)的雜散輻射很強(qiáng)，并且干擾基站的發(fā)送濾波器沒有提供足夠的帶外衰減（濾波器的截止特性不好），將會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)噪聲門限的增加 。從干擾基站的天線連接處輸出的雜散輻射經(jīng)兩個(gè)基站間的一定隔離而得到衰減，因此被干擾基站的天線連接處接收到的雜散干擾按以下公式進(jìn)行計(jì)算：
IB=CTX-E雜隔-10log（WA/WB）（1）
其中，IB為被干擾基站天線連接處接收到的干擾電平；CTX為干擾基站天線連接處輸出的雜散輻射電平；E雜隔為天線隔離度；WA為干擾電平的可測(cè)帶寬；WB為被干擾系統(tǒng)的信道帶寬 。
2.2互調(diào)干擾
互調(diào)干擾是由于系統(tǒng)的非線性導(dǎo)致多載頻的合成產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物落到相鄰WCDMA系統(tǒng)的上行頻段，使接收機(jī)信噪比下降，主要表現(xiàn)為WCDMA系統(tǒng)信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化 。由兩個(gè)相同強(qiáng)度的載波產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾可表示如下：
Imp3（dBm）=3PIN-2×TOI（2）
PIN為被干擾基站接收機(jī)輸入端的干擾載波電平；TOI為接收機(jī)輸入端定義的三階截止點(diǎn)（dBm），與接收機(jī)本身的特性有關(guān) 。因此為了盡量減小三階互調(diào)干擾，應(yīng)降低PIN,而根據(jù)式（3）：
PIN=CA-EIMP3-LR_B（3）
其中CA為干擾基站天線連接處的最大載波發(fā)射功率（dBm）；LR_B為被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減（dB）；EIMP3為天線隔離度（dB） 。
所以當(dāng)答應(yīng)的三階互調(diào)干擾一定時(shí)，天線隔離度由下式?jīng)Q定：
EIMP3=CA-LR_B-（IMP3 2×TOL）/3（4）
2.3阻塞干擾
當(dāng)較強(qiáng)功率加于接收機(jī)端時(shí)，可能導(dǎo)致接收機(jī)過載，使它的增益下降 。原因是放大器有一個(gè)線性動(dòng)態(tài)范圍，在此范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加，這兩個(gè)功率之比就是功率增益G 。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進(jìn)入非線性區(qū)，其輸出功率不再隨輸入功率的增大而線性增大，也就是說，其輸出功率低于所預(yù)計(jì)的值 。通常把增益下降到比線性增益低1dB時(shí)的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)，此時(shí)輸入功率定義為輸入功率的1dB壓縮點(diǎn) 。為了防止接收機(jī)過載，從干擾基站接收的總的載波功率電平需要低于它的1dB壓縮點(diǎn) 。天線隔離度方面有以下要求：

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