直放站引入系统干扰实例分析

朱海涛 薛会军 河北省邯郸无线电管理局

直放站引入系统干扰实例分析

朱海涛 薛会军 河北省邯郸无线电管理局

近年来，随着公众网建设规模的不断扩大，各类直放站的应用也日益广泛。移动通信系统中使用直放站可以经济、迅速、有效的填补盲区，改善网络质量。其基本功能是实现射频信号功率的增强，但是直放站本身是有源设备，它自身的噪声系数和产生的杂散、互调信号如果控制不好会对网络(特别是异系统)产生较多的干扰，降低网络的质量，严重时会造成系统瘫痪。近年来我局无线电监测站接到有关直放站干扰的申诉也有逐步增加的趋势，因此，熟悉直放站相关工作机制、干扰类型、干扰现象，相信会对我们快速判断和排查通信系统干扰并尽快消除或减少直放站引入干扰提供有益的参考和帮助。下面将结合近期典型实例对直放站引入干扰类型及特征加以具体分析。

一、下行自激干扰

案例回放:2009年3月份，联通公司向我局监测站反映其CDMA用户在开发区碧水园附近拨打电话困难，经常掉线，且其周边相关基站上行信号也受到了较大范围不明信号干扰。经现场技术分析和排查，发现在频率825-835MHZ带内出现均匀分布的干扰频谱，幅度最大读数达到-91dBm，干扰电平满足基站上行信号接收条件，经干扰源定位搜索，最终我们在距基站约700米的一楼顶上发现一CDMA直放站天线，其发射天线与受其干扰的基站方向一致，经测试其天线发射信号波形已严重失真，经技术调整，干扰排除。

案例分析:上述案例属典型直放站下行自激干扰，此类干扰通常发生在无线同频直放站，当施主天线从施主基站接收频率为F的下行信号，经过增益为G的直放站放大后，由重发天线发出去。一部分信号再经过重发天线的后瓣（付瓣）耦合到施主天线的后瓣（付瓣），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，如果直放站安装不当，当施主天线和重发天线隔离度小于直放站的增益时（如80 dB）或整机增益偏大时，输出信号经延时反馈到入端，便可能使直放站输出信号发生严重失真产生自激，产生下行干扰。轻则使直放站的覆盖区通话质量变差，接通率下降，掉话率上升；由于直放站的工作天线较高，会将干扰的破坏作用大面积扩大，严重时会使施主基站和其周围的基站发生瘫痪。克服自激现象的方法有两种:一是增大施主与重发天线的隔离度；二是降低直放站增益。当要求直放站覆盖范围较小时，可采用降低增益的办法。当要求直放站的范围较大时，应增大隔离度，在工程中主要采用以下几种方法:

1、增大收发天线的水平及垂直距离；

2、增加遮挡物，如加装屏蔽网等；

3、增加施主天线的方向性，如使用抛物面天线；

4、选用方向更强的重发天线，如定向角度天线；

5、调整施主与重发天线的角度和方向，使两者尽量背向。

测试和实践验证，当该环路满足下列关系式时直放站才能稳定工作，不会产生自激:即F＞Grep+15dB（F:隔离度；Grep:直放站下行增益）。

二、上行噪声干扰

图1

案例回放:2009年5月份，移动公司诉称其位于东环路3544厂附近某GSM基站受到干扰，手机在此区域拨打电话掉话率很高，经在基站附近监测发现在890～909MHZ频段内存在一宽带噪声信号，频段底噪强度达到-83 dBm，整个上行底噪电平被抬高近20 dBm。后经测向排查，最终在该基站西南方向发现一G网平板微型直放站为干扰源。

案例分析:当直放站的放大倍数或噪声系数过大时，上行背景噪声被不合理地放大，在施主扇区的接收端形成较强的上行背景噪声干扰。直放站的引入使基站噪声电平提高，接收机灵敏度降低，施主基站覆盖范围缩小，引起掉话率和误码率的上升。具体分析如下:

直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平（N i n）:

Nin = K*T*B+NFrep + Grep-EdoPL

基站接收机等效热噪声电平:Nbts＝K*T*B+Fbts

直放站的注入噪声取决于直放站的增益及直放站和施主基站间的级联噪声系数，为表明直放站噪声和基站接收机噪声二者之间的关系可引入噪声注入裕量（N I M）:N I M=10 l g(K t*F b t s/ Kt*NFrep*Grep/LPNET)

基站接收机等效热噪声电平升高ROT（RaiseOverThermal）:ROT=10lg (1+10-NIM/10)

其中: K*T为热噪声密，如在温度为17℃时，KT=-174dBm/Hz；B为系统信道带宽；Grep为直放站增益；Fbts=基站接收机的噪声系数；NFrep=直放站的级联噪声系数； LPNET=网络路径损耗:直放站-基站。EdoPL为有效路径损耗（如图1所示）:

其中NIM的值决定了直放站对施主基站上行链路的影响。每增加1dB，就意味着该施主基站的上行链路功率减少1dB或所允许的基站到手机的空间路径损耗减少1dB，对小区覆盖范围来讲，会引起上行覆盖半径减小，对基站覆盖区的用户来讲，手机用户将会因为上行链路信噪比不够而无法通话。当处在小区边缘的手机用户发生单通或上行话音质量下降或掉话等现象时，就可考虑此种上行干扰的影响。

基站的噪声提升R O T（热噪声提升）取决于:

1、施主基站和直放站之间的网络路径损耗（路径损耗+电缆损耗-天线增益）；

2、基站接收机的噪声系数；

3、直放站的级联噪声系数；

4、直放站的增益。

一旦直放站的位置和施主基站确定，唯一的变量是直放站的增益，这样实际应用中可以调整直放站上行增益来减小对基站的影响。当调整直放站增益使其对施主基站的热噪声引入在0.3 dB以下（即直放站增益比有效路径损耗低15 d B以上），直放站就不会对施主基站产生较大影响，同时还能够降低下行干扰对其它基站的干扰发生概率。

三、互调（杂散）干扰

案例回放:2009年5月份，联通公司诉称其位于国际饭店周边GSM基站下行信号受到严重干扰，致使该区域手机用户不能正常通讯，经现场监测排查最终将干扰源锁定为金屋花苑小区地下停车场内移动公司所属直放站。在该直放站发射天线处场强达到了-47 dBm，经对该直放站设备检测，发现产生干扰的原因为该直放站因长时间工作导致滤波性能严重下降，其杂散互调信号发射对联通基站下行信号构成了同频干扰。

案例分析:互调干扰是指几个不同频率的信号通过非线性电路时，会产生与有用信号频率相同或相近的频率组合，而对通信系统构成的一种干扰。当一个运营商开通了一台杂散和互调较高的直放站时，互调和杂散信号落在本运营商的频带之外，会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。如:运营商A在一高楼上安装直放站，杂散和互调-36dBm（满足相关指标），杂散和互调信号和有用信号一起通过17dBi的业务天线发射，那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为-18dBm，根据自由空间无线信号传播公式可知，相距10米衰减大约50dB，相距100米衰减大约70dB，在无阻挡环境下天线正前方100米以内同频干扰大于-88dBm，这时如果另一运营商的信号强度低于-79dBm，使得载波干扰比低于9，就会造成无法接通的情况发生。其次，在使用大功率宽带直放站时，互调指标比较高，由于带宽选择直放站所有的信道都共用一个功放模块，而后级的滤波器是一个宽带滤波器，对通带内的互调信号没有抑制作用，如果恰好能接收到附近本运营商基站的同频信号，输出时后级宽带滤波器对它们不产生任何抑制，也会对本系统产生严重的同频干扰，造成掉话率升高，切换失败率提高等问题。因此，在公众网建设中，直放站应尽量设在相对隔离区域，选择合适的基站作为信号源并采用自动增益（功率）控制(APC)技术及提高收信机前端的选择性以有效避免上述干扰的发生。

[1] 马俊峰 .直放站的噪声系数和互调干扰对GSM的影响.通信世界

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.048