1、直 放 站 的 噪 声 系 数 和 互 调 干 扰 对 GSM 网 络 的 影 响 及 解决 方 法南京解放 军 理工大学通信工程学院无 线 通信系 马 俊峰 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，给运营商带来可观经济效益，因此在网络中得到广泛的应用。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产生干扰，降低网络的质量， 严重时会造成系统瘫痪。为了保证网络运行质量，需要在设计过程中合理使用，并通过网络优化工作，将影响降低到合理的范围内。一、直放站的噪声系数对 GSM 网络的影响及解决方法直放站的噪声系数对施主基站的影响，主
2、要表现在直放站的上行噪声引入施主基站，从而降低施主基站接收机的接收灵敏度，减小了施主基站的覆盖范围，甚至引起掉话率和误码率的上升。1 影响分析直放站是有源设备，直放站内部有较多非线性有源器件，性能较好的直放站上下行的噪声系数都应小于 5dB，下面就以以此值作为讨论的条件。首先介绍两个概念：KT(热噪声密度)和 EDoPL(有效路径损耗)。KT(热噪声密度 )为设备内部电子热运动引起的噪声，是所有设备都固有的，它只和温度有关。K 为波滋曼常数，T 为绝对温度。如在温度为 17时，KT(热噪声密度)为：174dBm/Hz 。EDoPL(有效路径损耗)就是指基站输出口到直放站的输入口的总的路径损耗，
3、无论信号是通过空中传播或通过光纤传输。如下图中：EdoPL=OUT-IN=40-(-50)=90直放站的噪声经过放大（直放站的上行增益）和有效路径损耗后进入基站，和基站接收机的噪声叠加就会提高接收机噪声电平。设直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平为Nin，则：Nin=K*T*B+NFrep GrepEdoPL K*T:热噪声密度 B: 系统信道带宽 NFrep:直放站噪声系数 Grep: 直放站增益EDoPL：有效路径损耗设基站接收机等效热噪声电平为 Nbts,则：NbtsK*T*B+NFbts K*T:热噪声密度 B:系统信道带宽 NFbts：基站接收机噪声系数基站接收机等效热噪
4、声电平升高 ROT（RaiseOverThermal），则ROT=10Log【（10Nin/10+10Nbts/10）/10Nbts/10】 设基站噪声注入裕量 NIM(NoiseInjectionMargin)，则NIM10Log（10Nbts/10/10Nin/10） 可得：ROT=10Log（110-NIM/10） 例一：设 EDoPL 为 90dB,直放站增益设为 90dB（设此时直放站下行输出功率和基站一样），直放站和基站的噪声系数 5dB，为保持上下行链路平衡，上下行增益设置一样。利用前 边的公式可以得出:ROT=3dB结论：直放站的引入使基站噪声电平提高 3dB，接收机灵敏度降低
5、 3dB，施主基站覆盖范 围缩 小 2030，同样直放站的覆盖范 围也要相应减小。例二：设 EDoPL 为 90dB,直放站增益设为 85dB（直放站下行输出功率比基站小 5dB），直放站和基站的噪声系数 5dB,为保持上下行链路平衡，上下行增益设置一样。利用前 边的公式可以得出:ROT=0.8dB结论：直放站的引入使基站噪声电平提高 0.8dB，接收机灵敏度降低 0.8dB，施主基站覆盖范围缩小较少。2 解决方法通过以上两例可以看出，影响上行输出噪声功率的因素有两个：噪声系数和整机功率。当直放站增益设置比有效路径损耗小时，直放站躁声系数对基站的影响比较小（如果在此基础上再留 10dB 左右的
6、余量，直放站对基站影响将会更小：0.3dB ）。选择噪声系数尽可能小的直放站，合理调整直放站的增益，严格控制直放站的发射功率，才能避免上行躁声给网络带来的不利影响。二、直放站的互调干扰对 GSM 网络的影响及解决 办法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。根据 IS95 规范和国家无委的检测标准，GSM 直放站 产生的杂散和互调信号在 9KHz-1GHz 时小于-36dBm，在 1GHz-12.75GHz 时小于-30dBm。1 影响分析在移动通信系统中，互调产生的原因有三方面：发信机互调、接收机互调和外部效应引起
7、的互调。直放站的杂散和互调的产生主要来自于直放站内部的功放模块。发射机互调是由于直放站在多个发信机（载波）同时工作时，因合路器系统的隔离度不够而导致信号相互耦合，干扰信号侵入发射机末级功率放大器，从而与有用信号之间合成互调产物，并随有用信号发射，造成干扰。接收机互调主要是由高放级及第一混频级电路的非线性所引起。外部效应引起的互调主要是由于发射机馈线、高频滤波器等无源电路接触不良，以及由于异种金属的接触部分非线性等原因，使强电场的发散信号引起互调，产生干扰源。当有多个频率信号通过非线性电路时，便会相互调制产生互调失真，以二阶和三阶失真幅度为最大， 阶数越高失真越小。二阶互调fa+fb、fa-fb
8、 等，因其频率远离主导信号频率 fa、fb，可不考虑：三阶互调的两种模型 2fa-fb、fa+fb-fc，因其 频率接近或等于主导信号频率，对通信的影响最大；三阶以上互调失真幅度较小，均可不考虑。移动通信设备主要考虑三阶互调的影响。（1）互调干扰对系统的影响：对其它运营商的影响：当一个运营商(移动或联通)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 欲在一四层楼上安装一台直放站，杂散和互调为-36dBm（满足无委指标），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
9、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，相距 1 公里大约 衰减 90dB；可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。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。因此，在做室内或室外直放站工程时，控制各运营商的设备及天线的距离，对避免干扰非常重要。（2）对相邻基站小区的影响：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
10、个宽带滤波器，对通带内的互调信号没有抑制作用，因此很难满足 IS95 规范对互调信号的要求。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，那么会产生严重的同频干扰。假设直放站输出功率 10W，一般三 阶互调 40dBc，三阶互调实际输出电平（0dBm），如施主基站使用 80、84 两个载波，三阶互调信号就回落在 76 和 89 两个载波上，通过 17dBi 的天线向外发射，那么在业务天线前方使用 76 和 89 载波的基站就会受到不同程度的同频干扰，造成掉话率升高，切换失败率提高等问题。（3）对自身上行信号的影响:直放站下行功放产生的杂散和互调信号通过直
11、放站内部的双工器进入上行信道，如果此信号过高就会严重干扰上行信号，造成直放站的覆盖范围降低。如：直放站的杂散和互调为-36dBm（满足无委指 标），双工器的隔离度为 70dB，下行功放产 生的杂散和互调对上行信道的干 扰为-106dBm，再加上直放站的噪声系数 5dB，噪声电平达到-101dBm，为保证 GSM 要求的最小 载 干比 9dB，所需最小上行信号电平应大于-92dBm。假如直放站 输出功率每载波 5W（37dBm），手机最大输出功率 2W（33dBm），那么直放站实际覆盖距离是下行信号电平为-87dBm，低于此 电平值，手机用户将会因为上行链路信噪比不够而无法通话。2 解决方法通过
12、上述分析可知，影响上行输出的互调因素有两个：设备本身的线性度和 ALC 控制电平。为避免产生三阶互调，可采用下面的办法：(1)选择适当的 频点组合。拉开频距选用无三阶互调频道点组工作，使三阶互调不会落在所使用的频点内；(2)采用自 动增益（功率）控制(APC)技术，实时减小发射功率以减低互调电平，使其不至于落入有源器件的非线性区。(3)提高收信机前端的选择性，抑制干扰信号；改善收信机输入级的线性度，提高互调抗拒比；提高功放的选择性。在 GSM 网络中，引入直放站设备控制小区无线覆盖范围，协调好全网的频道干扰，在工程的设计和建设当中， 应根据工程的具体情况选择适当的抗干扰方法（如设备的选型、网络结构的优化调整）。直放站覆盖好坏主要体现在使用效果、设备性能指标、稳定性、不影响网络参数上，不能单纯追求下行的大功率，应尽量设在相对隔离区域，选择合适的基站作为信号源，以免产生无线干扰
