直放站的噪聲系數(shù)和互調(diào)干擾對gsm網(wǎng)絡(luò)的影響

隨著用戶需求的不斷增長，我國移動通信網(wǎng)不斷地擴(kuò)展新頻段，技術(shù)設(shè)備的不斷更新，使得原本復(fù)雜的無線電環(huán)境更加復(fù)雜。因此，協(xié)調(diào)好移動通信各系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)部在無線鏈路上的干擾，成為移動通信工程設(shè)計中關(guān)鍵和重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

直放站的噪聲系數(shù)對施主基站的影響主要是指直放站的上行噪聲引入施主基站，從而降低施主基站接收機(jī)的接收靈敏度，減小了施主基站的覆蓋范圍,甚至掉話率和誤碼率的上升。

直放站是有源設(shè)備，雖然直放站內(nèi)部有較多非線性有源器件性能較好的直放站上下行的噪聲系數(shù)都應(yīng)小于5dB(如阿爾貢、薩基姆的直放站)，我們且以此值作為討論的條件。

首先介紹兩個概念：KT(熱噪聲密度) 和EDoPL(有效路徑損耗)。

KT(熱噪聲密度)為設(shè)備內(nèi)部電子熱運(yùn)動引起的噪聲，是所有設(shè)備都固有的，它只和溫度有關(guān)。

K為波滋曼常數(shù)，T為絕對溫度。(在溫度為20℃時KT(熱噪聲密度)為：-174dBm/Hz。)

EDoPL(有效路徑損耗) 就是指基站輸出口到直放站的輸入口的總的路徑損耗。無論信號是通過空中傳播或通過光纖傳輸。

直放站的噪聲經(jīng)過放大(直放站的上行增益)和有效路徑損耗后進(jìn)入基站，和基站接收機(jī)的噪聲疊加就會提高接收機(jī)噪聲電平。

直放站的噪聲到達(dá)基站接收機(jī)輸入端的等效熱噪聲電平Nin：Nin=K*T*B + NF rep +G rep - EDoPL

K*T: 熱噪聲密度 B:系統(tǒng)信道帶寬

NF rep ：直放站噪聲系數(shù) G rep ：直放站增益

EDoPL：有效路徑損耗

基站接收機(jī)等效熱噪聲電平：

Nbts=K*T*B + NFbts

K*T: 熱噪聲密度 B:系統(tǒng)信道帶寬

NFbts：基站接收機(jī)噪聲系數(shù)

基站接收機(jī)等效熱噪聲電平升高ROT(Raise Over Thermal)

ROT=10Log【(10Nin/10+10Nbts/10)/10Nbts/10】

設(shè)噪聲注入裕量NIM (Noise Injection Margin)

NIM=10Log (10Nbts/10/10Nin/10)

ROT=10Log(1+10-NIM/10)

例一：設(shè)EDoPL為90dB, 直放站增益設(shè)為90dB(設(shè)此時直放站下行輸出功率和基站一樣)，直放站和基站的噪聲系數(shù)5dB, 為保持上下行鏈路平衡，上下行增益設(shè)置一樣。利用前邊的公式可以得出: ROT=3dB

結(jié)論：直放站的引入使基站噪聲電平提高3dB，接收機(jī)靈敏度降低3dB，施主基站覆蓋范圍縮小20-30%，同樣直放站的覆蓋范圍也要相應(yīng)減小。

例二：設(shè)EDoPL為90dB, 直放站增益設(shè)為85dB(直放站下行輸出功率比基站小5dB)，直放站和基站的噪聲系數(shù)5dB, 為保持上下行鏈路平衡，上下行增益設(shè)置一樣。利用前邊的公式可以得出:ROT=0.8dB

結(jié)論：直放站的引入使基站噪聲電平提高0.8dB，接收機(jī)靈敏度降低0.8dB，施主基站覆蓋范圍縮小較少。

通過以上兩例可以看出，當(dāng)直放站增益設(shè)置比有效路徑損耗減直放站的噪聲系數(shù)小時，直放站對基站的影響比較小(如果在此基礎(chǔ)上再留10dB左右的余量，直放站對基站影響將會更?。?lt;0.3dB)，此時直放站的輸出功率比基站功率低。 如： 施主基站輸出43dBm(20W), 直放站噪聲系數(shù)5dB, 在使用直放站時最大輸出功率應(yīng)小于38dBm. 光纖直放站也要遵循同樣原則。在人口稠密、信號復(fù)雜城市環(huán)境，建議使用較小功率的直放站。

互調(diào)干擾是指幾個不同頻率的信號通過非線性電路時，會產(chǎn)生與有用信號頻率相同或相近的頻率組合，而對通信系統(tǒng)構(gòu)成的一種干擾。在移動通信系統(tǒng)中，互調(diào)產(chǎn)生的原因有三方面：發(fā)信機(jī)互調(diào)、接收機(jī)互調(diào)和外部效應(yīng)引起的互調(diào)。

根據(jù)IS95規(guī)范和國家無委的檢測標(biāo)準(zhǔn)，GSM直放站產(chǎn)生的雜散和互調(diào)信號在9KHz-1GHz時小于-36dBm，在1GHz-12.75GHz時小于-30dBm。

直放站的雜散和互調(diào)的產(chǎn)生主要來自于直放站內(nèi)部的功放模塊，發(fā)射機(jī)互調(diào)是由于直放站在多個發(fā)信機(jī)(載波)同時工作時，因合路器系統(tǒng)的隔離度不夠而導(dǎo)致信號相互耦合。干擾信號侵入發(fā)射機(jī)末級功率放大器，從而與有用信號之間開成互調(diào)產(chǎn)物，并隨有用信號發(fā)射，造成干擾;接收機(jī)互調(diào)主要是由高放級及第一混頻級的非線性所引起;外部效應(yīng)引起的互調(diào) 主要是由于發(fā)射機(jī)饋線、高頻濾波器等無源電路接觸不良，以及由于異種金屬的接觸部分非線性等原因，使強(qiáng)電場的發(fā)散信號引起互調(diào)，產(chǎn)生干擾源。

當(dāng)有多個頻率信號通過非線性電路時，便會相互調(diào)制產(chǎn)生互調(diào)失真，以二階和三階失真幅度為最大，階數(shù)越高失真越小。二階互調(diào)fa+fb、fa-fb等，因其頻率遠(yuǎn)離主導(dǎo)信號頻率fa、fb，可不考慮：三階互調(diào)的兩種模型2fa-fb、fa+fb-fc，因其頻率接近或等于主導(dǎo)信號頻率，對通信的影響最大;三階以上互調(diào)失真幅度較小，均可不考慮。移動通信設(shè)備主要考慮三階互調(diào)的影響。

互調(diào)干擾對系統(tǒng)的影響：

對其它運(yùn)營商的影響：當(dāng)一個運(yùn)營商(移動或聯(lián)通)開通了一臺雜散和互調(diào)較高的直放站時，互調(diào)和雜散信號落在本運(yùn)營商的頻帶外，會對附近另一個運(yùn)營商的下行信號造成同頻干擾。

如：運(yùn)營商A欲在一四層樓上安裝一臺直放站，雜散和互調(diào)為-36dBm(滿足無委指標(biāo))，雜散和互調(diào)信號和有用信號一起通過17dBi的業(yè)務(wù)天線發(fā)射，那么雜散和互調(diào)信號在天線正面的輸出強(qiáng)度為-18dBm，根據(jù)自由空間無線信號傳播公式相距10米衰減大約50dB，相距100米衰減大約70dB，相距1公里大約衰減90dB;可以算出對其它運(yùn)營商的下行信號帶來的同頻干擾。在無阻擋環(huán)境下天線正前方100米以內(nèi)同頻干擾大于-88dBm，這時如果另一運(yùn)營商的信號強(qiáng)度低于-79dBm，使得載波干擾比低于9，就會造成無法接通的情況發(fā)生。因此，在做室內(nèi)或室外直放站工程時各運(yùn)營商的設(shè)備及天線的距離，對避免干擾非常重要。

對相鄰基站小區(qū)的影響：

在使用大功率寬帶直放站時由于互調(diào)指標(biāo)比較高， 由于帶寬選擇直放站所有的信道都共用一個功放模塊，而后級的濾波器是一個寬帶濾波器，對通帶內(nèi)的互調(diào)信號沒有抑制作用，因此很難滿足IS95規(guī)范對互調(diào)信號的要求。如果恰好能接受到附近本運(yùn)營商基站的同頻信號，輸出時后級寬帶濾波器對它們不產(chǎn)生任何抑制，那么會產(chǎn)生嚴(yán)重的同頻干擾。

假設(shè)直放站輸出功率10W，一般三階互調(diào)40dBc，三階互調(diào)實際輸出電平(0dBm)，如施主基站使用80、84兩個載波，三階互調(diào)信號就回落在76和89兩個載波上，通過17dBi的天線向外發(fā)射，那么在業(yè)務(wù)天線前方使用76和89載波的基站就會受到不同程度的同頻干擾，造成掉話率升高，切換失敗率提高等問題。

對自身上行信號的影響

直放站下行功放產(chǎn)生的雜散和互調(diào)信號通過直放站內(nèi)部的雙工器進(jìn)入上行信道，如果此信號過高就會嚴(yán)重干擾上行信號，造成直放站的覆蓋范圍降低。

如：直放站的雜散和互調(diào)為-36dBm(滿足無委指標(biāo))，雙工器的隔離度為70dB，下行功放產(chǎn)生的雜散和互調(diào)對上行信道的干擾為-106dBm，再加上直放站的噪聲系數(shù)5dB，噪聲電平達(dá)到-101dBm，為保證GSM要求的最小載干比9dB，所需最小上行信號電平應(yīng)大于-92dB。假如直放站輸出功率每載波5W(37dBm)，手機(jī)最大輸出功率2W(33dBm)，那么直放站實際覆蓋距離是下行信號電平為-87dBm，低于此電平值，手機(jī)用戶將會因為上行鏈路信噪比不夠而無法通話。

為避免產(chǎn)生三階互調(diào)，可采用下面的辦法：

(1)選擇適當(dāng)?shù)念l點組合。拉開頻距選用無三階互調(diào)頻道點組工作，使三階互調(diào)不會落在所使用的頻點內(nèi);

(2)采用自動增益(功率)控制(APC)技術(shù)，實時減小發(fā)射功率以減低互調(diào)電平，使其不至于落入有源器件的非線性區(qū)。

(3)提高收信機(jī)前端的選擇性，抑制干擾信號;改善收信機(jī)輸入級的線性度 ，提高互調(diào)抗拒比;提高功放的選擇性。

在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入直放站設(shè)備控制小區(qū)無線覆蓋范圍，協(xié)調(diào)好全網(wǎng)的頻道干擾，在工程的設(shè)計和建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況選擇適當(dāng)?shù)目垢蓴_方法