GSM网络的干扰分析及解决对策.doc

1、目 录概论一、GSM 数字移动通信系统原理1.1 无线电波传播理论1.2 系统总体结构1.3 无线空中接口及协议1.4 数字微蜂窝的概念1.5 频率的配置及规划与干扰的联系二、天馈线系统简介2.1 天线的分类与覆盖要求2.2 天线的工作原理2.3 天线的重要技术特性2.4 天线的分集技术与抗干扰的关系2.5 天线波瓣宽度与增益之间的关系三、GSM 系统网络干扰分析与解决对策3.1 无线干扰的分类3.2 无线干扰产生的原因3.3 几种常见抗干扰技术的介绍3.4 实际干扰情况的分析与处理3.5 未来系统间无线干扰的预测与解决对策四、干扰问题案例分析五、 总结概论随着移动通信的普及，GSM 系统已经

2、成为最成熟的第二代移动通信系统，全球绝大多数移动运营商都采用了这种系统。预计到 2008 年底，总户数将达到 10 亿，占全球移动通信用户中枢的 84%。同事随着 GPRS 的开通和大力发展，GSM 系统已经平滑过渡到 2.5G 移动系统，而且有 85%的 GSM 移动通信运营商选择 GSM-GPRS-EDGE-3G 的发展道路。近年来，在市场需求的驱动下，移动网络不断扩容，网络的规划也一再随之调整，由于各方面的原因，导致现有网络均存在一些质量问题，而最明显的体现就是无线网络干扰。GSM 移动通信系统是一个干扰受限系统，无线干扰将引起误码率增加，使通话的语音质量下降，数据传输时的差错增加；干扰

3、严重时，甚至使无线信道由于干扰电平达到门限值而闭塞，引起频率资源的浪费，是影响无线网络掉话率、接通率等系统指标的重要因素。一、GSM 数字移动通信系统原理移动通信中通信双方至少有一方是处于移动中，而移动体之间的通信只能依靠无限电波来传输，因此无线通信是指利用电磁波的辐射和传播，经过空间传播的通信方式。1.1 无线电波传播理论1.1.1 陆地移动通信的特点1. 移动台的天线比较低由于无线传播路径总是受到地形及人为环境的影响，移动台的天线又总是处在各种地形环境和复杂的人为建筑、树林中，这使的移动台接收的信号为大量的散射、反射信号的叠加。2. 移动台的移动性移动无线传播面临的是随时变化、复杂的环境。

4、移动台总是在移动，而且即使移动台不移动，周围环境也一直在变化，如人、车的移动等这使得基站与移动台之间的传播路径不断变化。此外，移动台相对与基站的移动方向、速度的不同，都会导致接收信号电平的变化。3. 信号电平随即变化由于移动台的移动性导致传播参数随机变化，引起接收场强的快速变化，信号电平随时间和位置的变化而变化，因此只能用随机过程的概率分布来描述。4. 在城市环境中存在波导效应由于街道两旁高大的建筑物导致的波导效应，使得沿传播方向的街道上的信号增强，垂直与传播方向的街道上的信号减弱，两者相差达到 10dB 左右。5. 人为噪声现象严重人为噪声主要是机动车的点火噪声、电力线噪声和工业噪声等。6干

5、扰现象严重比较常见的有同频干扰、邻频干扰，还有交调干扰、远近效应等。随着频率复用系数的提高，同邻频干扰将成为网络干扰的主要因素。1.1.2 信号在无线链路上的衰落当移动台与基站的距离增加时，接收到的信号会越来越弱，原因是发生了路径损耗。路径损耗不仅与载波频率、传播速度有关，而且还与传播地形和地貌有关。1. 自由空间信号强度的传播衰落自由空间是相对于介电参数和相对导磁率均为一的均匀介质所在的空间。它是一个理想的无限大的空间，是为了简化问题的研究而提出的一种科学的抽象。在自由空间的衰落我们不考虑其他的衰落影响,仅考虑由能量的散射而引起的损耗。该衰落符合以下公式的规律：Pr=Pt（ /4 d） G1

6、G2式中：Pr接收机的接收功率；Pt发射机的发射功率（单位 W 或 mW）;波长（即 c/f）;d接收机和发射机之间的距离；G1发射机的天线增益；G2接收机的天线增益；从公式中可以看出，如果保持其他参数不变仅使工作频率 f 和传播距离 d 增高一倍，则接收功率为发射功率的四分之一，即自由空间的传输损耗就增加了 6dB。然而在实际中，电波还要受到诸如平地面、反射、曲率地面的绕射以及地面上覆盖物等产生的传输损耗。因而需要采用更为复杂的模型。1.1.3 传播模型常见的统计型模型有 Okumura/Hata 模型、Cost-231-Walfish-Ikegami 模型。1 Okumura/Hata 模

7、型1） 适用条件当符合以下条件可以考虑适用该模型：GSM900 频段，基站天线有效高度 30200m，移动太天线高度 110m，通信距离为 120km，地形为城区、郊区、开阔地、丘陵、山地、水域等。2） 基本模型公式（1）市区)(lg)l5.694()lg82.13l6.25.9)( SdhhfL vbmbb 市 区（2）郊区（准光滑地面）（农村）bdB 4.5)/lg(2f（3）开阔区（准光滑地面）（准光滑地面市区）bL dB 94.0lg3.18)(l7.2ff式中： 为移动台和与它相隔一个障碍的障碍（或基台）之间的路径长度（km）;d为 路径段的基本传输损耗。b为第 i 重主障碍的绕射损

8、耗。iA2 Cost-231-Walfish-Ikegami 模型1） 适用条件（1）可选频段：GSM900/1800（2）允许移动台天线高度为 110m（3）通信距离为 2050km2） 基本公式（1）视线通畅情况Lb=42.6+26Lgd+20Lgf（2）非视线通畅情况Lb=Lo+Lns+LmsdLo自由空间传输损耗Lmsd多重屏障的传输损耗Lns屋顶至街道的绕射及散射损耗1.2 GSM 系统总体结构一套完整的 GSM 蜂窝移动通信系统主要有交换网络子系统（NSS） 、基站子系统（BSS） 、操作维护子系统（OSS） 、移动台（ MS）4 大子系统构成。1.2.1 交换网络子系统（NSS）

9、网络与交换子系统包括实现 GSM 的主要交换功能的交换中心以及管理用户数据和移动性所需的数据库，也称为交换子系统。NSS 可分为如下几个功能单元：1MSC 移动业务交换中心MSC 是网络的核心，它完成最基本的交换功能，即实现移动用户与其他网络用户之间的通信连接。为此，它提供面向系统其他功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他 MSC 互连的接口。MSC 从HLR、VLR、AUC 这三种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据，同时这三个数据库也会根据MSC 最新信息进行自我更新。在容量较大的通信网内，一个 NSS 可以包括若干个 MSC、HLR、VLR，在建立固定网用户与GSM 移动用户之

10、间的呼叫时，呼叫往往首先被接到入口 MSC（GMSC ） ，再由入口 MSC 负责获取位置信息然后进行接续。GMSC 具有与固定网和其他 NSS 实体互通的接口，也就是我们通常所说的关口局。2拜访位置寄存器 VLRVLR 存储进入其覆盖区域内的所有用户的全部相关信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR 是一个动态数据库，需要随时与有关的 HLR 进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开其覆盖区域时，用户的相关信息将被删除。EIRDPPS PCS SEMCHLR/AUC PSTNISDNPDNNMC OMCCCCMSC/VLRBTS BSCBTSMSBSSNSS3归属

11、位置寄存器 HLRHLR 是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为 MSC 提供建立呼叫所需的路由信息等相关数据。一个 HLR 可以覆盖几个移动交换区域甚至整个移动网。4鉴权中心 AUCAUC 存储用户的鉴权和加密信息，用以保护用户在系统中的合法地位不受侵犯。在物理上 AUC与 HLR 共存。1.2.2 操作与维护子系统（OSS）OSS 是操作人员与系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操作与维护，完成包括移动用户管理、移动设备管理以及网络操作维护等功能。它的一侧与设备相连（但不包括与 BTS 相连）另一侧由作为人机接口的计算

12、机工作站组成。这些专门用于操作维护的设备被称为操作维护中心OMC。OMC 由两个功能单元构成。OMC-S（操作维护中心系统部分）用于 MSC、HLR、VLR 等交换子系统各功能单元的维护与操作。OMC-R（操作维护中心无线部分）用于实现整个 BSS 系统的操作与维护。1.2.3 基站子系统(BSS)基站子系统包括了 GSM 数字移动通信系统中无线通信部分的所有基础设施，它通过无线接口（Um 口）直接与移动台实现通信连接，同时又通过 A 接口连到网络端的交换机，为移动台和交换机提供传输通路。BSS 系统由两个基本部分组成：通过无线接口与移动台一侧相连的基站收发信机（BTS）和与交换机一侧相连的基

13、站控制器（BSC） ，BTS 与 BSC 间通过 Abis 口相连接。从功能上看，BTS 主要负责无线传输，在网络的固定部分和无线部分之间提供中继；BSC 主要负责控制和管理，BSC 通过 BTS 和移动台的远端命令管理所有的无线接口，进行无线信道的分配、释放以及越区信道切换管理等，起着 BSS 系统中交换设备的作用。1.2.4 移动台（MS）移动台是整个系统中直接由用户使用的设备。在 GSM 系统中，物理设备与移动用户是相互独立的，用户的所有信息都存储在 SIM 卡上，包括国际移动用户识别码 IMSI 等，系统中的任何一个移动台都可以利用 SIM 卡来识别用户，由网络来进行相关的认证，保证使

14、用移动网的是合法用户。1.3 无线空中接口及相关协议GSM 系统在制定技术规范时就对其子系统之间及各功能实体之间的接口和协议作了比较具体的定义，使不同供应商提供的 GSM 系统基础设备能够符合统一的 GSM 技术规范而达到互通、组网的目的。为使 GSM 系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向 ISDN 的数据通信业务，GSM 系统的公用陆地移动通信网的信令系统是以 7 号信令网路为基础的。HLRAUCMSCVLREIRS12 EC TCMSCVLREIRS12BTSBTSBTSMS BSOMC& SBSBSGSM-PLN PSTN/IDA BSP MAP+TUP ORISMAPR2ISUPTN

15、O.7 NO.7NO.7 ORNO.71.3.1 主要接口GSM 系统的主要接口是指 A 接口、Abis 接口和 Um 接口，如下图所示：1. A 接口 A 接口定义为 NSS 与 BSS 之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是 MSC 与 BSC 之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的 2.048Mb/s 的 PCM 数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。2. Abis 接口Abis 接口定义为 BSC 与 BTS 之间的通信接口，用于 BTS 与 BSC 之间的远端互连方式，物理链接通Um 接口 Abis 接口 A 接口MS BTS B

16、SC MSCMS BTS BSC MSCBSS过采用标准的 2.048Mb/s 或 64kb/s 的 PCM 数字传输链路来实现。3. Um 接口（空中接口）Um 接口定义为 MS 与 BTS 之间的通信接口，用于 MS 与 GSM 系统的固定部分之间的互通。其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理。1.3.2 接口协议GSM 系统各功能实体之间的接口定义明确，同样 GSM 规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的定义。为完成 GSM 系统的全部通信和管理功能建立起有效的信息传送通道，不同的接口可能采用不同形式的物理链路，完成各自特定的功能，传送各自特

17、定的消息，这些都由相应的信令协议来实现。GSM 协议在其结构上分为三层：1) 信号层：物理层2) 信号层：数据链路层，在 MS 和 BTS 之间建立可靠的专用数据链路 LAPDm。3) 信号层：实际负责控制和管理的协议层系统主要接口的协议分层示意图：CM：接续管理 BTSM：BTS 的管理部分 MTP：信息传递部分 MM：移动性管理 Um：MS 与 BTS 的接口 MSC：移动业务交换中心 RR：无线资源管理 SCCP：信令连接控制部分L1-L3：信号层 1-3 BSSMAP：基站子系统移动应用部分 LAPDm：ISDN 的 Dm 数据链路协议1.4 数字蜂窝网的介绍第一代模拟通信系统向第二代

18、数字移动通信系统发展的主要的推动因素是用户数的增加。蜂窝技术通过将一个大的覆盖区域划分多个小的覆盖区，从而实现了通信最宝贵的资源频率的重复利用，很好的解决系统的容量问题。BSMAPRBTSMRBTSMRCMRLAP_DmTMTDMALP_mPCPCLA_DL_D SCPMTSCPTMBTSS BSCMSCAbisUm AL12L3 BSAPSC CSC1.4.1 频率复用技术频率资源是稀有资源。在 GSM 网络中频率复用就是，使同一频率覆盖不同的区域（一个基站或该基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域） ，这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离（复用距离） ，以满足将同频干扰抑制到允许的指

19、标以内。无论采用哪种复用方式，基本原则是考虑了不同的传播条件，不同的复用方式及多个干扰等因素后，必须满足干扰保护比的要求，即：1. 同频道干扰保护比：C/I （载波/ 干扰）9dB 2. 邻频道干扰保护比：C/I （载波/ 干扰）9dB 3. 载波偏离 400KHz 时的干扰保护比： C/I（载波/干扰）41dB 注：工程设计中需对以上 C/I 另加 3dB 余量。1. 常规的 43 频率复用技术根据 GSM 体制规范的建议，通常在无线网络规划中都采用 43 频率复用方式，即 4 个基站区（每个基站分为 3 个 120扇形小区或 60三叶草形小区） ， 12 个扇形区为一小区群。这种频率复用方

20、式由于同频复用距离大，能够比较可靠地满足 GSM 系统对同频干扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求。为了提高系统的容量而采用不同密化的复用技术，但这是以减少同频复用距离，降低干扰保护比为代价的。由于在 GSM 系统中，采取了许多抗干扰技术，如跳频、功率控制、话音不连续发送（DTX ） 、分集接收等，这些技术有效应用会进一步提高载干比 C/I，使 C/I 有一定的富余，因此，可通过采用密化的频率复用技术进一步增加网络容量，并使网络满足服务质量要求。比较典型的密化的频率复用技术主要有 33，26，23 ，13 技术。2. MRP (Multiple Reuse Pattern)技术1) 基本原理多重

21、复用模式（MRP）技术就是把所有可用的载频有规律地分为几组，每一组中的载频作为独立的一层，在做频率规划时，每组的载频可根据网络容量的需要采用不同的复用方式。需要指出的是，由于广播控制信道（BCCH）不使用不连续发射（DTX）和跳频技术，发射功率较大，其干扰特性与业务信道（TCH）不同，因此，为了保证网络的服务质量和安全可靠，建议 BCCH 采用 43 复用方式，显然，用于 BCCH 的载频数应不少于 12 个。在实际应用中，一般分配 1215 个。2) MRP 技术的主要特点MRP 技术打破了传统的固定频率复用模式，使载频配置灵活，特别是使一个扇形小区分配的载频不可能与同频复用的扇形小区的载频

22、完全相同，既改善了同频干扰保护比，也改善了跳频效果，这是MRP 技术显著的特点。MRP 技术可根据容量需求及话务量分布情况灵活进行频率规划，可逐步提高网络容量。3. 同心园（Concentric Cell）技术1) 同心园技术的概念同心园技术就是在 GSM 网中，将无线覆盖小区分为两层，外层和内层，又称顶层（Overlay）和底层（Underlay） 。外层的覆盖范围就是通常的蜂窝小区，而内层的覆盖范围主要集中在基站附近，外层一般采用常规的复用方式，而内层则采用密化的复用方式。因而需把所有可用的载频分为两组，一组用于外层，一组用于内层。由于外层和内层是同基站同小区，共用同一套天线系统，共用同一

23、个BCCH 信道，故称之为同心小区。同心园（Concentric Cell）无线覆盖示意图2) 普通同心园 GUO（General Underlay Overlay）普通同心园就是，内层采用密化的复用技术，为了提高内层同频复用距离，抑制同频干扰，采取减少内层覆盖范围的措施，即内层的发射功率一般低于外层的发射功率。内层与外层的切换主要是根据监测功率和距离来进行。对普通同心园技术来讲，适用于话务量集中在基站附近，话务量越集中在基站附近，扩容效果越明显，但是，由于其内层发射功率低，电波穿透建筑物的能力弱，不易吸收基站附近室内话务量，当移动用户从室外移动到室内时，通话信道就会从内层切换到外层，使室内话

24、务量都集中在外层，因而在话务量均匀分布的情况下，对网络容量的提高不大。3) 智能双层网 IUO（Intelligent Underlay Overlay）IUO 的内层（超级层 Super Layer）与外层（常规层 Regular Layer）的发射功率是完全相同的，内外层间的切换是根据监测载波同频干扰保护比（C/I ）进行，其切换流程如下：首先在常规层建立通话，然后 BSC 不断监测下行链路超级层信道的同频干扰保护比（C/I） ，当超级层某信道的 C/I 达到可用门限时（Good C/I Threshold） ，便将通话信道切换到此超级信道上，同时继续监测此信道的 C/I，如果恶化到一定门

25、限（Bad C/I Threshold） ，便切换到常规信道上。4) 同心园技术的特点同心园技术不需改变网络结构，对系统硬件无特殊要求，对于普通同心园（GUO） ，适用于话务量高度集中在基站附近的地区。GUO 不易吸收室内话务量。但可改善同频干扰保护比。对于智能双层网（IUO ） ，由于内层与外层发射功率相同，对话务量的吸收比较灵活，IUO 的超级层能够吸收室内话务量，对网络实际容量提高相对较大。但系统必须增加新的功能，即下行信道同频干扰保护比（C/I）的测算，同时需要增加一些特殊的切换算法。1.5 频率的配置及规划与干扰的联系GSM 通信系统最基本的特点就是频率复用，它很好的解决了系统容量的

26、不足，然而在提高系统容量的同时却带来了另一个严重的问题频率干扰。早期，由于用户较少，频率复用距离较大，虽然产生了干扰，但是对系统的影响是有限的；随着移动用户的增加，复用距离也越来越小，在城区的繁华地段复用距离甚至只有几百米，在这用情况下，频率干扰就成为影响系统稳定运行的主要因素。因此在频率复用和干扰之间必须找到一个最佳点，使既能满足系统要求的载干比，又能尽可能大的提高系统容量，同时我们也可以采用各种抗干扰技术诸如 DTX 不连续发射技术、调频技术、功率控制技术等来减小系统内的干扰。二、天馈线系统简介天线技术是移动通信技术基础，基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中无线联结的设备，其主要作用是

27、辐射或接收无线电波，辐射时将高频电流转换为电磁波，将电能转换电磁能；接收时将电磁波转换为高频电流，将磁能转换为电能。天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质量；不同的地理环境，不同服务要求需要选用不同类型、不同规格的天线。天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用。2.1 天线的分类与覆盖要求移动通信的天线通常是无源的，按辐射方向图可分为全向和定向天线；按外形结构可以分为鞭状状天线、平板天线和帽形天线；按极化方式可以分为单极化天线和双极化天线。1. 全向天线 全向天线，即在水平方向图上表现为 360都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下

28、波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。 2. 定向天线定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。3. 机械天线 所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，

29、所以天线方向图容易变形，在相邻基站扇区内也会收到该基站的信号，从而造成严重的系统内干扰。4. 电调天线 所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。5. 双极化天线 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45和-45两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个

30、定向基站的天线数量。双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。2.2 天线的工作原理根据麦克斯韦方程，到导线有交变电流时，就可以产生电波辐射。辐射能力与导线的长度和形状有关。当两根导线距离很近时，理论上产生的感应电动势相互抵消，辐射到导线之外的能量很小；当两根导线张开一定的角度时，由于两根导线的电流方向相同，产生的感应电动势方向相同，向外辐射的能量较大；当张开导线的长度与波长可以比拟时，导线上的电流就大大增加因而能形成较强的辐射，从而将电能转化为电磁能辐射出去。2.3 天线的主要性能指标表征天线性能的主要参数有方向图，

31、波瓣宽度，增益，输入阻抗，驻波比，极化方式，双极化天线的隔离度等。1. 方向图与波瓣宽度天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的 0.707 倍，3dB 衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地，GSM 定向基站水平面半功率波瓣宽度为 65，在 120的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低 9-10dB。2. 方向性参数为表示天线集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，特引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射

32、强度相等，方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方 E2 与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方 E02 的比值称为该点的方向性参数 D=E2/E02。3. 天线增益增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。习惯上采用 dBi来表征天线的增益。4. 输入阻抗输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电流

33、的比值，可用矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为 0。一般移动通信天线的输入阻抗有 50和 75两种。5. 驻波比由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致，会产生部分的信号反射，反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比 VSWR。一般地说，移动通信天线的电压驻波比应小于 1.4，但实际应用中我们都要求 VSWR 应小于 1.2。6. 极化方式和双极化天线隔离度根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向，天线极化方式可分为线极化，圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化，垂直极化和45o 极化。一般地，移动通信中多采用垂直极化或45o 极化方式

34、。双极化天线有两个信号输入端口，从一个端口输入功率信号 P1dBm，从另一端口接收到同一信号的功率 P2dBm 之差称为隔离度，即隔离度=P1-P2 。移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于 28dB。45o 双极化天线利用极化正交原理，将两副天线集成在一起，再通过其他的一些特殊措施，使天线的隔离度大于 30dB。2.4 天线的分集技术与抗干扰的关系在移动台通话状态下，多径传播路径上的信号幅度、时延以及相位随时随地发生变化，所以接收端的信号电平是起伏、不稳定的，这些多径信号相互叠加引起信号幅度变化，最终形成信号衰落，在移动通信领域称为“瑞利衰落” 。在多径环境中，移动台在行进方向与移动台到

35、基站方向存在一定角度，多径信号迭加就会使接收信号产生一个附加频移。在移动无线电环境中，信号衰落会产生严重问题。这两者是构成接收信号电平不稳定的主要因素。分集技术是克服多经衰落的一个有效方法。而采用分集技术即在若干支路上接收相关性很小的载有同一信息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么就可在接收端大大减小深衰落的影响。2.5 天线波瓣宽度与增益之间的关系天线是一中能量集中的装置，在某个方向辐射的增强意味着在其他方向辐射的减弱。通常可以通过水平面波瓣宽度的缩减来增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况下，天线的水平半功率交与垂直半功率角成反比，其关系可以表示为：

36、32401LogGa其中：Ga 为天线增益，单位为 dBi； 为垂直半功率角，单位为度（） ； 为水平半功率角，单位为度（） 。由于设计和制造工艺上的差异，实际全向天线的垂直半功率角往往会有很小的差别。三、GSM 系统网络干扰分析与解决对策无线电波传播的特性决定其在传播过程中易受外界多种因素的影响，干扰制约了系统潜力的发挥，降低了系统的性能，使 GSM 系统成为一种干扰受限系统。由于网络内部原因，它还受到网络内部各种因素的影响，如同频、邻频干扰以及网络中设备本身的非线性、设备故障所引起的交调干扰；此外，在现实中还存在其它的通信系统，以致系统间的干扰也在所避免。为了能够准确的发现、解决网络内、外

37、的各种干扰，这就要我们必须对网络干扰有更全面的认识。3.1 无线干扰的分类现在陆地移动通信系统均采用频率复用方式，以提高频率利用率。这虽然提高了系统的容量，但同时增加了系统的干扰程度。这些干扰主要包括同频干扰、邻频干扰、互调干扰等。3.1.1 干扰对网络的影响移动通信系统的干扰是影响网络掉话率、接通率等系统指标的重要因素之一。它不仅影响了网络的正常运行，而且影响了用户的通话质量，是用户申告的主要原因之一。当网络存在干扰时：1. 手机用户经常会感觉到以下现象1） 通话时经常听不到对方的话音，背景噪音大。2） 固定打移动、移动打移动经常在听到“嘟、嘟、嘟”后就掉线。3） 通话过程中经常有断续感，经

38、常掉话。2. 网络存在干扰时，从话统上看，会有以下现象 1） 有高达 45 级干扰带出现，且统计值大于 1。2） 拥塞率高（由于 SDCCH 信道被干扰，导致立即指配或 TCH 指配失败） 。3） 掉话率远高于其它小区。4） 切换成功率低。3. 路测会发现 1） 切换困难。2） 高电平，低质量。4. 用信令分析仪（MA10/K1205）跟踪 Abis 接口信令会发现 1） 误码率高于其它小区。3.1.2 各种干扰源介绍移动通信系统的干扰源 / 噪声主要可分为：(1) 自然噪声主要包括各种大气噪声、银河噪声、太阳噪声（安静期） 。(2) 人为噪声主要包括各种汽车或其它发动机点火系统的干扰、通信电

39、子干扰、电力线干扰、工业、科研、医疗及家用电器设备的干扰等。3.1.3 常见干扰的分类1.同频干扰所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。现在一般采用频率再用的技术以提高频率效率。当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频再用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为干扰和其他干扰成为小区制的主要干扰。当同频干扰的载干比 C/I 小于某个特定值时，就会影响手机的通话质量，严重时就会产生掉话或使手机无法建立正常的呼叫。2.邻频干扰所谓邻频干扰，即指干扰台邻频道信号落入接收邻频道接收机通带内造成的干扰。由于频率规划原因造成的邻小区中存在与本小区工作信道

40、相邻的信道或由于某种原因致使基站小区的覆盖范围比设计要求范围大，均会引起邻频道干扰。当邻频干扰的载干比 C/I 小于某个特定值时，就会影响手机的通话质量，严重时就会产生掉话或使手机无法建立正常的呼叫。3.交调干扰当两个以上不同频率信号作用于一非线性信号时，由于电路的非线性使信号互相调制，产生新的频率信号产生。如果该频率信号刚好落入接收机的工作信道带宽内，则会构成对该接收机的干扰，称这种干扰为交调干扰。这种干扰的直接结果是造成基站的资源浪费，也会产生掉话。4.外来电波的干扰由于移动通信是靠空中电波传播的，当空中某些电波对正在使用的电波产生的干扰达到一定程度时，会使信号噪声比下降到标准值以下，这时

41、手机将自动关闭，便出现掉话。这些干扰的来源非常复杂，是多方面的，例如工业干扰、电源火花干扰、天电干扰和其他专业的邻近电波干扰等，这些干扰是很难完全避免的。3.2 无线干扰产生的原因干扰是一个复杂的问题，造成干扰的原因是多方面的，最常见的主要有以下几个方面：1. 频点不干净造成的干扰频率规划或频点选择不正确，在较近距离内存在同频、邻频现象。目前因城市内的站点分布越来越密，而分配给网络的频率资源是有限的，因此在频率规划时存在同频、邻频的可能性，造成同邻频现象在短距离范围内存在，使手机在同一地点收到相同频点且载干比小于 9dB 或相邻频点且载干比小于-9dB 的信号时，会在通话中产生严重的背景噪音甚

42、至掉话。小区的 BCCH 频点的选取特别重要，因为在空闲模式的时候为了保证最好的覆盖范围， BCCH 频点是没有功率控制满功率发射的，这样如果 BCCH 频点不干净特别容易带来内部干扰。当小区 BCCH 频点受到同频或邻频干扰时，将影响这些控制信道在手机与网络通信中正常传送信息，比如手机解不出SCH 中的 BSIC 码、手机随机接入失败、不能正确接收移动台测量报告等，从而影响手机的接入和通话。尤其是同频、邻频干扰不仅导致通话质量恶化而且手机较难解出邻区的 BSIC 码，使切换进入该小区的呼叫较少，小区总体话务水平较低，造成小区资源浪费，并因切换不能切入最佳服务小区而影响系统整体的通话质量。2.

43、 强烈的镜面反射造成的干扰目前各城市发展速度很快，高层建筑异常崛起，由玻璃幕墙装饰的高层建筑物会引起电波的强烈反射，这种反射波很有可能引起严重的同频干扰或邻频干扰，此时需调整天线方位角以避开玻璃幕墙的反射。此外还有各江河水面域的反射，由水面反射引起强烈的干扰，其中最主要的也是同频、邻频干扰。3. 小区参数定义不当造成的干扰这类情况比如出现同 BCCH、同 BSIC 的情况时会对无线接口造成干扰。小区收到接入信息时，与本小区的 BSIC 比较，若相同则进行下一步解码。这个时候如果存在距离较近的同 BCCH、同 BSIC 小区，那么这两个小区都会接到手机的接入请求，并且都会认为自己是手机请求的对象

44、，这就是我们常说的GHOST 现象。这个时候两个小区都会为手机分配 SDCCH 信道，而手机只能接受其中的一个 SDCCH，另一个 SDCCH 则会超时溢出，系统记为一次 SDCCH 掉话。另外，MAX_TX_BTS、MAX_TX_MS 等参数设置不合理，也会造成干扰。如 MAX_TX_MS 设置过高，则在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻信道干扰，影响小区中其它移动台的接通和通话质量；过小则在小区边缘的手机将很难占上信道，且受外界干扰更大。MAX_TX_BTS 设置过大则会与邻小区产生覆盖交叠，造成信道干扰，手机占用信道困难，通话质量差；过小又会在部分区域如室内或电梯产生覆盖盲区。4.

45、基站天线参数设置不合理造成的干扰 基站天线高度及俯仰角、方位角设计不合理，导致覆盖范围的不合理，使小区的实际覆盖范围超出所设计覆盖范围标准，从而与邻小区产生意想不到的同频干扰或邻频干扰。5. 基站的硬件故障造成的干扰硬件故障主要体现在：1) TRX 故障：如果 TRX 因质量或在使用过程中性能下降，可能会导致 TRX 放大电路自激，产生干扰。2) CDU 或分路器故障：CDU 中的分路器和分路器模块中使用了有源发大器，发生故障时，也容易导致自激。3) 杂散和互调：如果基站 TRX 或功放的带外杂散超标，或者 CDU 中双工器的收发隔离过小，都会形成对接收通道的干扰。6. 直放站使用不当造成的干

46、扰直放站是早期网络建设普遍采用的扩展基站覆盖距离的有效方式，由于其自身的特点，如果使用不当，非常容易形成对基站的干扰，直放站存在以下两种干扰方式：1) 由于直放站本身安装不规范，施主天线和用户天线没有足够的隔离度，形成自激。2) 对于采用宽频带非线性放大器的直放站，如果功率开得比较大，则互调分量很大，非常容易对附近的基站形成干扰。7. 其它大功率通信设备的干扰1) 雷达站：有些七、八十年代设计的分米波雷达，使用的频率与 GSM 相同或相近，由于其发射功率非常大，其带外杂散比较大，也很容易对附近的基站造成干扰。2) 其它同频段通讯设备：通讯设备种类繁多，有些单位采用了不符合现行通讯标准的频段，占

47、用了 GSM 频段，造成其覆盖区域受到干扰。3.3 几种常见抗干扰技术的介绍相对与第一代模拟通信系统，GSM 系统采用了很多的抗干扰技术来降低干扰对系统的影响，保持系统能够稳定的运行。GSM 系统主要采用的抗干扰技术有分集和合并技术、跳频技术、自适应均衡技术、信道编码技术、交织技术、话音编码技术等3.3.1 分集合并技术随着移动台的移动，瑞利衰落随信号瞬时值快速变动，而对数正态衰落随信号平均值变动。采用分集合并技术是一种行之有效的方法。分集方法即在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号。然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，由于有多重信号可以利用，就大大减小了衰落的影响，那么

48、便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。3.3.2 跳频技术跳频改善了无线信号的传输质量。在跳频中，频率的接连变化可避免或至少可明显降低同频道干扰和频率选择性衰落效应。这也正是 GSM 系统引入跳频技术的主要原因。跳频方式的基本结构：信息调制PN 码发生器频率合成器PN 码发生器频率合成器扩频调制 扩频解调 信息解调3.3.3 自适应均衡技术由于多径衰落引起的时延扩展造成了高速数据传输时码元之间的干扰性，只有采用自适应均衡技术才是比较好的解决办法。均衡有两个基本途径：1. 频域均衡-它使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输条件。它往往是分别校正幅频特性和群时延特性，通常线路均匀便采

49、用这种频域均衡法。2. 时域均衡-就是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲击响应满足无码间串扰的条件。3.3.4 信道编码技术信道编码可显著地改善数字信息在传输过程中由于各种噪声和干扰而造成的误差，提高系统的可靠性。在数字通信中，利用信道编码对整个通信系统进行差错控制的方式主要有三种：前向纠错(FEC)、反馈重发(ARQ)和混合纠错(HEC)。前向纠错也称自动纠错。发端发送具有纠错性能的码，如果在传输中产生的错误是属于该纠错码能纠正的类型，则收端译码器不仅能检错，而且能自动纠错。在移动通信系统中，几乎都采用前向纠错的差错控制方式。纠错编码有许多，按对信源序列处理方式的不同，可分为分组码和卷积码两大类。用于 GSM 系统的信道编码方法有三种：卷积码、分组码、奇偶码（属线性分组码） 。根据信道和所传信息的重要性，综合应用这三种编码。3.3.5 交织技术为了纠正随机错