IS95A-CDMA對GSM網(wǎng)絡的干擾分析

1、引言

　　A波段IS95A-CDMA的運行頻段為：上行：825-835MHz；下行：860-880MHz。而GSM的運行頻段為：上行：890-908MHz(移動)、909-915MHz(聯(lián)通)；下行：935-960MHz。

　　從運行頻段上看，CDMA的下行頻段與GSM的上行頻段比較接近，在站址選擇及網(wǎng)絡規(guī)劃中如果做得不恰當，勢必造成對GSM的干擾，造成GSM系統(tǒng)接收性能的下降(干擾是相互的，但由于GSM的發(fā)射頻段與CDMA的接收頻段相差較遠，且CDMA是自擴頻通信系統(tǒng)，抗干擾性能較好，所以GSM對CDMA系統(tǒng)所造成的干擾可以忽略)。究其根本，CDMA的對外干擾，最直接的原因是硬件中濾波器的濾波特性不理想造成總存在一定的帶外輻射。本文將針對CDMA對GSM網(wǎng)絡的干擾進行必要的分析并給出工程參考數(shù)據(jù)。

2、干擾模型

　　CDMA對GSM系統(tǒng)的干擾主要表現(xiàn)為：

　　(1)帶內(nèi)干擾：CDMA發(fā)射信號直接或通過交調(diào)等方式間接作為帶內(nèi)噪聲作用于GSM接收機上，造成GSM接收機靈敏度下降。該類干擾又分為發(fā)射雜散干擾和交調(diào)干擾。

　　(2)帶外干擾：當帶外干擾強到一定程度時，會導致接收機飽和阻塞，從而影響GSM系統(tǒng)的接收性能，該類干擾又稱為阻塞干擾。

　　●雜散干擾：由于發(fā)射濾波器的滾降特性(任何濾波器都不可能是理想的階躍方式)，導致CDMA系統(tǒng)總存在一定的帶外輻射，這就是我們通常所稱的發(fā)射雜散。在890M附近的發(fā)射雜散正好落入GSM系統(tǒng)的接收頻帶內(nèi)，這對GSM系統(tǒng)來說勢必引入了另一種干擾，當這種干擾信號電平超過GSM系統(tǒng)的接收靈敏度時，會導致其接收靈敏度下降，導致GSM系統(tǒng)信噪比下降，QoS指標下降。

　　●阻塞干擾：任何接收機都有一定的接收動態(tài)范圍，在接收功率超過接收動態(tài)允許的最大功率電平時，會導致接收機飽和阻塞。阻塞會導致接收機無法正常工作，長時間的阻塞還可能造成接收機的永久性性能下降。

　　●互調(diào)干擾：當有多個不同頻率的信號加到非線性器件上時，非線性變換將產(chǎn)生許多組合頻率信號，其中一部分可能落到接收機帶內(nèi)，成為對有用信號的干擾，則為互調(diào)干擾。

　　A波段CDMA系統(tǒng)發(fā)射頻帶為870-880MHz，CDMA信號三階互調(diào)產(chǎn)物位于860-890MHz(2f1-f2～2f2-f1，f1=870MHz，f2=880MHz)之間。在GSM接收頻帶之外，高階互調(diào)信號由于其衰減更大，可以忽略。故而在下面的干擾定量分析中不加考慮。

3、定量分析

　　在三種干擾中，雜散干擾是最主要的，影響也是最大的，下面主要針對雜散干擾進行分析。

　　(1)雜散干擾計算

　　定量計算模型如圖1所示。假設CDMA發(fā)射機輸出功率為Pcdma，在GSM接收機上接收到的有效干擾功率電平為Pgsm，則：Pgsm-Pcdma=Gantcdma-Acdmafilter-Aair+Gantgsm-Afeed+Aconv。


圖1　定量計算模型
　　式中，Gantcdma：CDMA天線增益，17.1dBi；Acdmafilter：CDAM發(fā)射濾波器衰減；Aair：自由空間衰減；Gantgsm：GSM天線增益，15.5dBi；Afeed：饋線衰減，GSM和CDMA的饋線衰減皆不超過3dB，共6dB；Aconv：帶寬轉(zhuǎn)換因子，CDMA載波帶寬1.25MHz，而GSM載波帶寬200kHz，CDMA發(fā)射功率只有部分落入GSM帶內(nèi)，帶寬轉(zhuǎn)換因子為10lg(WinVterfered/Winterfering)=10lg(200k/1.25M)=-8dB。

　　下面對CDAM發(fā)射濾波器衰減做一個專門分析：按協(xié)議要求CDMA單載波發(fā)射在偏離中心頻率大于2MHz時，雜散抑制度應大于60dB。

　　而對多載波時的外置帶通濾波器的濾波特性在協(xié)議中沒有明確規(guī)定，可參考圖2中的典型產(chǎn)品(在890MHz處，帶通濾波器衰減為40dB)，我們可得到CDMA發(fā)射濾波器總的衰減為100dB，于是：Pgsm-Pcdma=38.6-Aair；如果要保證GSM的接收性能不受CDMA發(fā)射雜散的干擾，要求Pgsm滿足干擾忍受冗余限制(即Pgsm＜GSM接收靈敏度-9dB的干擾忍受冗余＝，GSM接收靈敏度應優(yōu)于-105dB，CDMA基站最大發(fā)射功率為43dBm，故：Aair＞75.6dB；計算空間隔離距離要求時：VERTICAL：I=28+40lg(Dv/λ)；HORIZONTAL：I=22+20lg(Dh/λ)-(GCDMA+GGSM)。Dv/Dh：天線垂直/水平空間隔離距離要求；λ：波長(m)；GCDMA：CDMA天線增益；GGSM：GSM天線增益。需要注意的是，該公式中的隔離度是考慮天線增益的，是針對自由空間的結果，所以：I=Aair-(GCDMA+GGSM)＞43dB；從而可計算出：Dv=1m；Dh=162m。當CDMA與GSM兩站址相距達到上述要求，則可滿足干擾要求。


圖2　典型產(chǎn)品示意圖
　　(2)阻塞干擾

　　阻塞干擾與GSM接收機的通帶外抑制能力有關，涉及到CDMA的載波發(fā)射功率、接收機濾波器特性等，GSM系統(tǒng)的接收機將受影響因飽和而無法工作。GSM規(guī)范中規(guī)定了接收機的抗帶外阻塞指標：-100kHz＜f＜860MHz＜8dBm。

　　CDMA發(fā)射機的最大發(fā)射功率為43dBm，但要注意，由于此時頻率位于CDMA帶內(nèi)，而位于GSM帶外，Acdmafilter=0，應考慮GSM接收濾波抑制(GSM在860MHz的接收抑制為40dB[#])，即：Pgsm-Pcdma=Gantcdma-Aair+Gantgsm-Agsmfilter-Afeed-Aconv；式中：Pcdma=43dBm，Agsmfilter=40dB，Pgsm要求小于8dBm，其它參數(shù)參見前面的說明，故Aair＞15.6dB。當滿足抗雜散干擾要求時，必然滿足抗阻塞干擾要求。

4、現(xiàn)場測試案例與數(shù)據(jù)分析

　　(1)測試儀表

　　用安捷倫公司的E7475A數(shù)字頻譜儀來測試CDMA干擾。此頻譜儀具有很好的本底噪聲和測試速度，同時便攜性較好，可以方便地查找各類上行干擾。

　　(2)測試方法

　　測試干擾最直接的方法是將GSM基站的接收天線接到E7475A數(shù)字頻譜儀上。設置頻譜儀的測試范圍為876-915M，分辨濾波器設為10k。

　　(3)實際案例

　　筆者和山西省移動通信公司測試組對長治市部分GSM基站進行了CDMA干擾測試，現(xiàn)在以屯留基站第三扇區(qū)為例進行分析說明。

　　由測試的結果圖3可以看出，聯(lián)通CDMA的載頻功率電平在-80dbm-90dbm之間，在其載頻通帶外(約880MHz)功率電平已衰減至-120dbm以下，并且比較穩(wěn)定。右側突發(fā)脈沖為GSM手機信號。從測試結果看，目前暫未發(fā)現(xiàn)CDMA對移動公司GSM系統(tǒng)造成干擾。


圖3　實際案例
5、預防及解決干擾的建議和措施

　　通過以上分析和實際測試案例，提出以下建議供參考：

　　(1)必須通過大量無線測量和技術測試，找出具體的干擾原因，有針對性地采取措施；

　　(2)聯(lián)通CDMA基站發(fā)射端必須安裝波形滾降良好的外置帶通濾波器，以保證有較好的帶外輻射干擾；

　　(3)聯(lián)通CDMA發(fā)射天線與GSM接收天線保證足夠的空間隔離(水平或垂直)，以防產(chǎn)生帶內(nèi)干擾，具體數(shù)據(jù)由上文計算可得；

　　(4)降低聯(lián)通CDMA基站的發(fā)射功率；

　　(5)調(diào)整聯(lián)通CDMA發(fā)射天線的傾角或水平方向角，其發(fā)射天線不能正對附近GSM基站的接收天線；

　　(6)在GSM接收機上加裝帶阻濾波器，以減小GSM接收機的阻塞干擾。

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