CDMA系統(tǒng)干擾GSM系統(tǒng)的檢測(cè)和防范研究

陳開(kāi)仁

（中國(guó)電信湖南無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心，湖南長(zhǎng)沙 410004）

隨著C網(wǎng)基站布放密度的進(jìn)一步加大，運(yùn)營(yíng)商之間反映相互之間的干擾明顯增多，而各無(wú)委反映基站射頻特性檢測(cè)不能達(dá)標(biāo)，存在三階交調(diào)、二次諧波、三次諧波等，對(duì)其它運(yùn)營(yíng)商的G網(wǎng)產(chǎn)生一定影響。同時(shí)我省需在武廣高鐵同址建設(shè)C網(wǎng)隧道覆蓋系統(tǒng)，對(duì)于CDMA的規(guī)劃設(shè)計(jì)和干擾檢測(cè)非常重要。

1 頻譜儀動(dòng)態(tài)范圍分析

干擾測(cè)試定位和分析離不開(kāi)頻譜儀，而頻譜儀的性能會(huì)極大地影響干擾的定位和檢測(cè)，使用儀表不當(dāng)或輸入信號(hào)過(guò)程，甚至?xí)a(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果，這對(duì)于干擾的檢測(cè)和防范是非常不利的。圖1是典型頻譜儀的方框圖。

圖1 頻譜分析儀的基本構(gòu)造

1.1 頻譜儀的靈敏度定義

簡(jiǎn)言之，頻譜儀的靈敏度（也叫做顯示的平均噪聲電平（DANL）或本底噪聲）決定了儀器可以測(cè)量的最小信號(hào)。對(duì)于在室溫下的1Hz噪聲帶寬，理論上DANL的下限為KTB或-174dBm。文獻(xiàn) [1]指出，DANL與中頻濾波器帶寬和衰減器的大小是有關(guān)系的，所以在各個(gè)廠家數(shù)據(jù)手冊(cè)中提到DANL這個(gè)指標(biāo)時(shí)需要注明在該指標(biāo)下中頻濾波器帶寬和衰減器的大小。特別是中頻濾波器帶寬的大小如果沒(méi)有特別說(shuō)明則默認(rèn)是1Hz。這個(gè)時(shí)候需要注意的是，該頻譜儀的中頻濾波器的最小帶寬是否能夠達(dá)到1Hz，如果不是則實(shí)際測(cè)量時(shí)無(wú)法測(cè)到其標(biāo)稱的信號(hào)。假設(shè)數(shù)據(jù)手冊(cè)上只寫著DANL為-140dBm，且中頻濾波器帶寬最小值為1kHz，可知該頻譜儀最小能夠測(cè)到-110dBm的信號(hào)，而不是標(biāo)稱的-140dBm。以安捷倫手持式頻譜分析儀N9340B為例，其最小RBW為30Hz，此時(shí)DANL為-124dBm，使用前置放大器（20dB增益）后是－144dBm。

1.2 影響頻譜儀靈敏度的設(shè)置條件

在測(cè)量低電平信號(hào)時(shí)，特別是測(cè)量信號(hào)接近頻譜分析儀本底噪聲時(shí)，應(yīng)減小頻譜分析儀的射頻衰減和分辨帶寬（RBW），從而提高頻譜分析儀的靈敏度，以及測(cè)量低電平信號(hào)的精度。越窄的RBW，越能檢測(cè)頻率間隔很近的信號(hào)與低電平信號(hào)。在測(cè)量小信號(hào)的時(shí)候，一般應(yīng)該把衰減值設(shè)置為0，以便提高靈敏度，如果靈敏度還是不夠，則可以打開(kāi)前置放大器（靈敏度大約提高數(shù)十dB）。另外，減少視頻帶寬（VBW）和采用視頻平均技術(shù)，雖然不影響頻譜分析儀的靈敏度，但可以改善小信號(hào)測(cè)量精度。

1.3 頻譜儀的測(cè)試效能

一方面，由于頻譜儀的靈敏度水平在很大程度上受制于其自身因素，因此在條件允許時(shí)盡可能選擇使用DANL低的分析儀，同時(shí)設(shè)值合適的衰減、RBW、VBW以及前放功能，以取得盡可能低的底噪。另一方面，在使用頻譜儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，輸入口往往會(huì)同時(shí)引入各種電磁信號(hào)，在一定的條件下，它們可能在頻譜儀內(nèi)部抬高儀器底噪水平或者干擾到測(cè)試者的判斷與測(cè)定。這時(shí)，需要借助一些外接器件如濾波器，連接在頻譜儀的前端，以阻斷無(wú)關(guān)信號(hào)、消除潛在干擾；客觀上，這一方法也起到了提高測(cè)試靈敏度，彌補(bǔ)一些頻譜儀抑制內(nèi)部失真/干擾能力不足的作用。

1.4 帶阻濾波器特性

由于860－870M輸出電平較高，如果要在儀表側(cè)同時(shí)顯示正常設(shè)備的功率和雜散是不可能的，測(cè)其功率需加衰耗器，反過(guò)來(lái)測(cè)雜散需開(kāi)啟儀表的靈敏度，實(shí)際上一般儀表的輸入側(cè)電平達(dá)到－40dBm時(shí)，儀表本身會(huì)產(chǎn)生交調(diào)，影響測(cè)試人員判斷。而通過(guò)高性能的帶阻濾波器，直接檢測(cè)發(fā)射設(shè)備的交調(diào)和雜散。圖2是870－880MH帶阻濾波器的特性圖，從圖中可以看出，其對(duì)CDMA主信號(hào)有90dB的衰減，而對(duì)885MHz以上的頻段，其衰耗只有1.5dB?？梢哉J(rèn)為，在儀表側(cè)增加這樣的濾波器可以有效地測(cè)試干擾信號(hào)。

圖2 870－880MH帶阻濾波器的特性

本文根據(jù)一些實(shí)踐案例，對(duì)此類方法進(jìn)行綜述。

2 CDMA基站干擾GSM分析

通過(guò)理論分析和多年無(wú)線工作實(shí)踐，我們認(rèn)為干擾問(wèn)題一般是由以下3部分組成：

1）CDMA基站發(fā)射機(jī)帶外雜散發(fā)射值超標(biāo)；2）天饋線產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物的影響；3）GSM基站收信機(jī)抗干擾能力差。下面按照上述3個(gè)方面的思路，對(duì)干擾測(cè)試情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和具體探討。

2.1 CDMA基站發(fā)射機(jī)帶外雜散發(fā)射值“超標(biāo)”

2.1.1 理論分析

CDMA基站功放和其它功放一樣，肯定存在非線性，也產(chǎn)生三階交調(diào)、二次諧波、三次諧波等，但關(guān)鍵是其后的發(fā)信濾波器的濾波性能決定了其輸出帶外雜散發(fā)射值是否超標(biāo)，因此衡量CDMA基站帶外雜散發(fā)射值，是由機(jī)架輸出口測(cè)試決定的。

2.1.2 實(shí)際測(cè)試：湘潭某基站設(shè)備帶外雜散傳導(dǎo)測(cè)試

2009年29日上午11點(diǎn)，無(wú)委和電信組成的測(cè)試團(tuán)隊(duì)共同對(duì)電廠新村基站進(jìn)行設(shè)備帶外雜散傳導(dǎo)測(cè)試。

測(cè)試儀表：1）安捷倫4405B頻譜分析儀（省無(wú)委提供）

2）成都帶阻870MHz～880MHz濾波器（省網(wǎng)優(yōu)中心）

3）10dB/100W衰耗器（省網(wǎng)優(yōu)中心）

圖3 設(shè)備帶外雜散傳導(dǎo)測(cè)試不含帶阻濾波器方框圖

因省無(wú)委提供的DC1900SW GSM/CDMA BS TESTER設(shè)備濾波特性不好，進(jìn)入儀表的主信號(hào)仍很強(qiáng)，導(dǎo)致設(shè)備傳導(dǎo)測(cè)試不合格，因此我方建議采用帶阻濾波器將主信號(hào)幅度減低，減少對(duì)儀表的影響。省無(wú)委技術(shù)專家采用了帶阻濾波器后，設(shè)備傳導(dǎo)雜散符合國(guó)家無(wú)委（簡(jiǎn)稱SRRC）的規(guī)范要求。

圖4 設(shè)備外帶雜散傳導(dǎo)測(cè)試含帶阻濾波器方框圖

結(jié)論：被測(cè)基站設(shè)備的傳導(dǎo)雜散性在采用了帶阻濾波器的測(cè)試方法后符合SRRC的規(guī)范要求。

結(jié)果分析：由于功放信號(hào)直接進(jìn)入儀表，導(dǎo)致儀表工作在非線性區(qū)域，加載有帶阻濾波器后，直接檢測(cè)帶外雜散，測(cè)試數(shù)據(jù)為發(fā)射設(shè)備真實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

表1 蜂窩帶外雜散發(fā)射測(cè)試結(jié)果

2.2 天饋線產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物的影響

2.1.1 理論分析

天饋線產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物是衡量移動(dòng)通信質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，但過(guò)去由于技術(shù)原因我們重視不夠，隨著3G的發(fā)展加大了對(duì)此項(xiàng)指標(biāo)的要求，而標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立將為中國(guó)大眾提供有保證的通話質(zhì)量打下基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)無(wú)源互調(diào)指標(biāo)為-150dBc到-160dBc內(nèi)，但這個(gè)指標(biāo)暫時(shí)無(wú)法測(cè)試，我們采用現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境測(cè)試的方法進(jìn)行間接測(cè)試。

2.1.2 實(shí)際測(cè)試：某基站天線附近（約10米）電磁環(huán)境測(cè)試

測(cè)試儀表：1）安捷倫N9340B頻譜分析儀2）成都康邁微帶阻濾波器（870MHz～880MHz）

圖5 空口接收雜散及交調(diào)測(cè)試方框圖

測(cè)試結(jié)果：

1）不加帶阻濾波器：由于CDMA主信號(hào)過(guò)強(qiáng)進(jìn)入儀表，超過(guò)儀表線性范圍，引起儀表產(chǎn)生非線性失真，儀表所顯示的結(jié)果存在CDMA二次諧波、雜散等產(chǎn)物。

2）加帶阻濾器：由于CDMA主信號(hào)被濾除，儀表工作在線性范圍，上次沒(méi)加帶阻濾波器時(shí)儀表所顯示的CDMA二次諧波干擾、雜散等產(chǎn)物，這次均沒(méi)有出現(xiàn)。

結(jié)果分析：由于超出了儀表動(dòng)態(tài)范圍，測(cè)試方法不符合CDMA基站測(cè)試要求，所以所測(cè)試指標(biāo)出現(xiàn)誤差，儀表顯示的雜散和諧波信號(hào)是儀表自身產(chǎn)生。

2.3 GSM基站收信機(jī)抗干擾能力差

在上述兩項(xiàng)測(cè)試后仍沒(méi)發(fā)現(xiàn)C網(wǎng)干擾G網(wǎng)的可能，而G網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商反映的C網(wǎng)干擾G網(wǎng)的事實(shí)又存在，懷疑只有一種可能那就是GSM收信濾波器抗干擾能力差。為此找來(lái)了一個(gè)MOTORLA濾波器，濾波上明確地標(biāo)示：

925－960MHz（Tx）

880－915MHz（Rx）

很顯然其收信濾波器帶寬不符合要求，其頻率下限緊挨著CDMA下行頻率的上限（CDMA下行：870－880MHz），GSM收信濾波過(guò)渡帶不可能做到0MHz（垂直一條線）。因此，不為0MHz的過(guò)渡帶將有效接收CDMA很強(qiáng)的下行信號(hào)。

為了能清楚了解GSM收信濾波的實(shí)際特性，對(duì)其收信濾波器進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在870MHz這一點(diǎn)的衰減比中心頻率點(diǎn)只多了6dB，也就是說(shuō)它可以接收到CDMA下行頻段的整個(gè)信號(hào)，造成了CDMA“干擾”GSM情況。這就是CDMA系統(tǒng)“干擾”GSM系統(tǒng)的直接原因。而正常的GSM系統(tǒng)的RX濾波器對(duì)880MHz的信號(hào)至少具有30dB的抑制作用，RX濾波器性能下降造成GSM接收機(jī)靈敏度下降。

結(jié)果分析：由于GSM接收機(jī)接收下行頻帶超出了應(yīng)該接收的頻段，加上其對(duì)帶外的衰耗明顯不足，造成了接收機(jī)本身的飽和導(dǎo)致阻塞，產(chǎn)生附近CDMA基站干擾的假象。

3 CDMA直放站和GSM-R共址建設(shè)時(shí)的干擾防范

以武廣客專覆蓋工程為例，電信引入CDMA800M系統(tǒng)、聯(lián)通引入WCDMA系統(tǒng)、移動(dòng)引入GSM900M系統(tǒng)，以及鐵路自身的調(diào)度通信GSM-R系統(tǒng)，由于CDMA的下行緊挨GSM-R的上行，間隔僅為5MHz。且和鐵路鐵塔平臺(tái)間能提供的天線垂直間距為2米，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的隔離度為58.5dB,無(wú)法滿足雜散干擾的抑制需求。

表2 不同系統(tǒng)間干擾隔離度要求

可通過(guò)增加外設(shè)濾波器的方法來(lái)提供額外的隔離度。如圖6為武廣客運(yùn)專線定制濾波器，從波形圖可以看出，對(duì)其885MHz及以上頻段有60dB的衰減，相應(yīng)隔離度增加了60dB，不會(huì)對(duì)GSM-R引起干擾和阻塞。

圖6 武廣客運(yùn)專線定制的帶通濾波器

CDMA800M系統(tǒng)對(duì)GSM-R系統(tǒng)雜散干擾測(cè)試情況如下：

為了驗(yàn)證測(cè)試效果，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試檢測(cè)，加有濾波器后雜散下降非常明顯。

1）未加定制濾波器

測(cè)試方框圖7。

圖7 不加定制濾波器的測(cè)試方框圖

測(cè)試結(jié)果圖8所示：

圖8 不加定制濾波器輸出雜散圖

從圖8可看出，885 MHz輸出為過(guò)高（－60dBm），指標(biāo)為：-67dBm/100kHz，指標(biāo)不合格。2）增加定制濾波器測(cè)試方框圖9所示。

圖9 加定制濾波器的測(cè)試方框圖

測(cè)試結(jié)果圖10所示。

圖10 加定制濾波器輸出雜散圖

從圖10可看出，885 MHz輸出為小于－100dBm，指標(biāo)為：-67dBm/100kHz，指標(biāo)合格。

3）結(jié)論

從測(cè)試結(jié)果可得出，對(duì)于系統(tǒng)隔離度要求較高，且受自帶的帶通濾波器指標(biāo)較差影響而無(wú)法抑制帶外雜散發(fā)射值超標(biāo)的干擾系統(tǒng)，應(yīng)在其輸出端增設(shè)一個(gè)性能好的帶通濾波器，使其帶外雜散發(fā)射值合格方可避免干擾。

4 主要結(jié)論和解決辦法

1）由于儀表本身的動(dòng)態(tài)范圍，測(cè)試結(jié)果得出CDMA基站800MHzCDMA系統(tǒng)基站帶外雜散發(fā)射值超標(biāo)，實(shí)際是測(cè)試方法問(wèn)題，測(cè)試時(shí)儀表輸入口沒(méi)加870－880MHz帶阻濾波器，使870－880MHz的主信號(hào)進(jìn)入儀表，儀表產(chǎn)生非線性失真顯示的三階交調(diào)、二次諧波、三次諧波等，誤認(rèn)為是CDMA基站產(chǎn)生的。

2）移動(dòng)GSM基站收信濾波器帶寬太寬880－915MHz(Rx)，接收了電信CDMA下行信號(hào)，引起接收機(jī)阻塞，間接造成了CDMA基站“干擾”GSM基站假象。解決辦法一是G網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商自行更換不合格的GSM接收濾波器，保證帶外抵制增加50dB。站址建設(shè)時(shí)保持一定距離,（水平大于100米，垂直大于2米），二是適當(dāng)修改GSM基站的頻率規(guī)劃。遇到同址安裝時(shí)CDMA基站發(fā)端安裝帶通濾波器。

3）和GSM-R共址建設(shè)時(shí)，需在CDMA輸出端增加帶通波器，進(jìn)一步濾除雜散信號(hào)，避免引起GSM-R接收機(jī)阻塞。

[1]普源精電科技有限公司.通過(guò)改善頻譜儀動(dòng)態(tài)范圍提高測(cè)量精度[Z].2007.

[2]博訊通電子有限公司.提高頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍－用濾波器配合頻譜儀大動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)測(cè)試[Z].

[3]摩托羅拉公司.CDMA系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)網(wǎng)間干擾分析及解決方案[Z].

[4]黃標(biāo).CDMA和GSM之間的干擾分析及保護(hù)帶 [J].中國(guó)無(wú)線電管理，2002,(6).

[5]鐘興建,周輝,賀帆.CDMA網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)間的干擾與協(xié)調(diào) [J].無(wú)線電工程,2003,(3).

[6]呂文奎，羅小鋒，劉永輝.CDMA對(duì)移動(dòng)GSM上行干擾排查整治優(yōu)化淺談 [C].廣東通信2010青年論壇優(yōu)秀論文集,2010.