TD－SCDMA异系统干扰分析.pdf

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1、TDSCDMA异系统干扰 分析 学习目标 学习完成本课程您将会： 了解互干扰的主要类型 互干扰的理论分析方法 TDSCDMA与其他系统的隔离情况 采取的隔离措施 隔离度的估算 培训内容 前言前言 术语、缩略语 干扰的基本原理 干扰分析方法 各系统干扰结论 干扰解决措施 隔离度的估算 前言 随着3G脚步的日益临近，各大运营商在对自己目前的 网络加大优化力度的同时，都面临着如何更好与后续 3G系统相兼容的问题。以中国电信，中国网通为例， 都在从成本代价最小、工程最具操作性、对PHS网络 影响最小的角度出发，寻求解决3G网络建设中存在的 PHS对3G干扰问题的解决方案。政府主管部门也在密 切关注并通

2、过行业标准化组织来研究和制订符合国情 的最佳3G决策方案和政策规定。 前言 术语、缩略语术语、缩略语 干扰的基本原理 干扰分析方法 各系统干扰结论 干扰解决措施 隔离度的估算 术语、缩略语 术语、定义术语、定义 灵敏度：是指在测试条件下接收机所能够接收最小信 号的能力。 信噪比：是指信号功率与噪声功率之比，通常是以dB 形式来表示。 OIP3：输出三阶截止点。 IIP3：输入三阶截止点。 术语、缩略语 术语、缩略语 前言 术语、缩略语 干扰的基本原理干扰的基本原理 干扰分析方法 各系统干扰结论 干扰解决措施 隔离度的估算 干扰基本原理 干扰原理 干扰的定义 干扰的几种主要类型 干扰的基本原理

3、干扰的产生是多种多样的，某些专用无线电系统占用 没有明确划分的频率资源、不同运营商网络配置不当、 收发滤波器的性能、小区重叠、环境、电磁兼容 （EMC）以及有意干扰，都是移动通信网络射频干扰 产生的原因。 干扰的基本原理 不同系统之间的互干扰原理，与干扰和被干扰两个系 统之间的特点以及射频指标紧紧相关。但从最基本来 看，不同频率系统间的共存干扰，是由于发射机和接 收机的非完美性造成的。发射机在发射有用信号时会 产生带外辐射，带外辐射包括由于调制引起的邻频辐 射和带外杂散辐射。接收机在接收有用信号的同时， 落入信道内的干扰信号可能会引起接收机灵敏度的损 失，落入接收带宽内的干扰信号可能会引起带内

4、阻 塞；同时接收机也存在非线性，带外信号（发射机有 用信号）会引起接收机的带外阻塞。 干扰的基本原理 干扰源的发射信号（阻塞信号、加性噪声信号）从天 线口被放大发射出来后，经过了空间损耗L，最后进入 被干扰接收机。如果空间隔离不够的话，进入被干扰 接收机的干扰信号强度够大，将会使接收机信噪比恶 化或者饱和失真。因此干扰分析的原理就是首先计算 接收机能容忍的干扰信号强度门限，然后和发射机发 射的干扰信号强度（已知）比较，得到最低的空间隔 离度要求，最后换算为空间距离。 干扰的基本原理 强 干 扰 信 号 加 性 噪 声 干 扰 信 号 空 间 隔 离 干 扰 源 发 射 机 被 干 扰 接 收

5、机 滤 波 器 干扰的基本原理 共存系统的干扰可以用广义的邻道干扰比ACIR来衡量 邻道泄漏比ACLR是指邻道（或者带外）发射信号落入 到被干扰接收机通带内的能力，定义为发射功率与相 邻信道（或者被干扰频带）上的测得功率之比 邻道选择性ACS是指在相邻信道信号存在的情况下， 接收机在其指定信道频率上接收有用信号的能力，定 义为接收机滤波器在指定信道频率上的衰减与在相邻 信道频率上的衰减的比值 ACSACLRACIR 111 += 干扰的基本原理 从上面的分析可知，提高邻频共存系统的系统性能， 抑制共存干扰，需要从改善射频发射机的发射性能和 射频接收机的接收性能两个方面考虑，降低干扰系统 的邻道

6、泄漏功率和提高接收机对邻道干扰的抑制能力。 干扰的基本原理 干扰基本原理 干扰定义 干扰分类 加性噪声干扰 交调干扰 阻塞干扰 邻道干扰 干扰的基本原理 加性噪声干扰加性噪声干扰 干扰源在被干扰接收机工作频段产生的噪声，包括干扰源的杂散、 噪底、发射互调产物等，使被干扰接收机的信噪比恶化，称为干扰 源对被干扰接收机的加性噪声干扰。 PHS信号 频率（MHz） 1915 带外杂散 2010 幅度 干扰的基本原理 交调干扰交调干扰 接收机的交调杂散响应衰减用于衡量在有两个干扰连 续波（CW）存在的情况下、接收机接收其指定信道输 入调制RF信号的能力。这些干扰信号的频率与有用输 入信号的频率不同，可

7、能是接收机非线性元件产生的 两个干扰信号的n阶混频信号，最终在有用信号的频带 内产生第三个信号。 干扰的基本原理 阻塞干扰阻塞干扰 阻塞干扰是指当强的干扰信号与有用信号同时加入接 收机时，强干扰会使接收机链路的非线性器件饱和， 产生非线性失真。只有有用信号，在信号过强时，也 会产生振幅压缩现象，严重时会阻塞。产生阻塞的主 要原因是器件的非线性，特别是引起互调、交调的多 阶产物，同时接收机的动态范围受限也会引起阻塞干 扰。 干扰的基本原理 干扰源 接收机 功率 强 干 扰 信 号 有用信号 饱和失真噪声 接收机 阻塞干扰示意图 干扰的基本原理 邻道干扰 在接收机第一邻频存在的强干扰信号，由于滤波

8、器残余、倒 易混频和通道非线性等原因，引起的接收机性能恶化，称为 邻道干扰。通常用ACS指标来衡量接收机抗邻道干扰的能力。 邻 道 干 扰 信 号 有 用 信 号 Signal Level (d B m) Frequency (M Hz) 191519201925 -5 2 -1 1 5 滤 波 器 残 余 干扰的基本原理 邻道干扰究其本质，依然是带外强信号引起有用信号 带内的噪底抬升，可以看作是一种特殊的加性噪声干 扰，引起邻道干扰的具体原因如下： 一、由于模拟通道的非线性产生的噪声。 二、邻道信号经过滤波器之后的残余噪声功率 。 三、混频器的倒易混频。 四、在ADC或数字处理部分产生的噪声

9、。 五、由于ADC实际上也是一个混频器，所以也会产生本 振倒易混频噪声。 前言 术语、缩略语 干扰的基本原理 干扰分析方法干扰分析方法 各系统干扰结论 干扰解决措施 隔离度的估算 干扰的分析方法 在干扰计算之前，要对干扰源进行定位和干扰类型判 断，然后根据系统特点进行干扰确定性计算，确定规 避干扰所需要的空间隔离度，再与系统间隔离度进行 比较可以初步掌握系统受干扰的程度。 干扰的分析方法 互干扰分析方法 加性噪声干扰理论分析方法 阻塞干扰理论分析方法 交调干扰理论分析方法 邻道干扰理论分析方法 干扰的分析方法 加性噪声干扰理论分析方法 接收机灵敏度方程: Sensitivity (dBm) =

10、 N(dBm)+SNR (dB) Sensitivity为接收机灵敏度，N为接收机底噪，SNR为解调信噪比 根据公式 得到 = N-5.87 S为灵敏度恶化值（这里取1dB），Ir为允许到达接收机的加性 噪声干扰信号强度，N为接收机底噪。 规避干扰所需要的空间隔离度为： )101log(10 10 NIr S += ) 110log(10 10 += S r NI IrSD= 干扰的分析方法 举例：WCDMA基站灵敏度-121dBm，接收机解调信噪 比假设为-18dB，3GPP协议对TD-SCDMA基站发射机 带外杂散辐射的指标规定如下： -80dBm/3.84MHz(19201980MHz)

11、 则以WCDMA基站灵敏度恶化1dB为干扰判断准则，因 此理论计算规避TD基站对WCDMA基站加性噪声干扰 需要的隔离度为： 干扰的分析方法 交调干扰理论分析方法 规避交调干扰的隔离度计算通常是以系统协议为准， 将协议规定的交调干扰源信号大小与干扰源天线口最 大发射功率相减，即得到规避干扰所需要的隔离度。 下图是交调干扰发生的示意图： 交调干扰源 信 号 空 间 隔 离 干 扰 源 发 射 机 被 干 扰 接 收 机 交 调 产 物 被放大的干扰源 信 号 干扰的分析方法 举例：3GPP协议对WCDMA基站带外交调干扰信号的 要求为： 假设干扰源基站最大发射功率为A，按照协议，规避交 调干扰需

12、要的空间隔离度为（A-（-48）dB。 干扰的分析方法 阻塞干扰理论分析方法 规避阻塞干扰的隔离度计算通常是以系统协议为准， 将协议规定的阻塞干扰信号大小与干扰源天线口最大 发射功率相减，即得到规避阻塞干扰所需要的隔离度。 干扰的分析方法 3GPP协议规定的WCDMA基站抗阻塞指标如下： 协议没有考虑TD-SCDMA与WCDMA基站共存的阻塞 干扰要求。 根据TD-SCDMA基站最大发射功率41dBm，考虑两系 统天线间至少应有 20dB的传播损耗，则规避对 WCDMA基站阻塞干扰所需41-20-（-40）=61dB。 干扰的分析方法 邻道干扰理论分析方法 规避邻道干扰的隔离度计算通常是以系统

13、协议为准， 将协议规定的邻道干扰信号大小与干扰源天线口最大 发射功率相减，即得到规避干扰所需要的隔离度。 假设干扰源最大发射功率为A dBm，则规避邻道干扰 所需要的隔离度:D =（A-（-52）dB。 前言 术语、缩略语 干扰的基本原理 干扰分析方法 异系统干扰结论异系统干扰结论 干扰解决措施 隔离度的估算 异系统干扰结论 理论上异系统干扰所需隔离度如下： 异系统干扰结论 TDSCDMA与其他各系统理论上所需的空间隔离度 如下:（TDSCDMA的天线增益为17dB，WCDMA为 18dB，GSM为17dB ） 异系统干扰结论 异系统干扰结论 异系统干扰结论 前言 术语、缩略语 干扰的基本原理

14、 干扰分析方法 异系统干扰结论 干扰解决措施干扰解决措施 隔离度的估算 干扰解决措施 互干扰隔离措施 外场隔离措施 室内分布系统隔离措施 干扰解决措施 不管是外场的干扰还是室内分布系统的干扰，干扰解 决是一个非常复杂和重要的工作，每一阶段都必须输 入具体准确的数据输出相关的阶段性报告，经过多方 协调认证后方可进入下一个阶段。 干扰源系统和被干扰系统是否同属于一个运营商，对 于室内分布系统中干扰解决措施的选择来说有非常重 大的意义，其间涉及到运营商间协调、工程难度和建 设成本等多个问题。 以下分类描述： 干扰解决措施 干扰源系统和被干扰系统属于一个运营商 外场隔离措施 室内分布系统隔离措施 干扰

15、解决措施 外场隔离措施外场隔离措施 可以采用共站址方式，减少新建站址数量，充分利用 机房、铁塔、天面等资源，从而节约建站成本，并提 高新系统网络建设效率。同时，应针对各预规划站点 的干扰，在附近选取多个备用站址，尽可能利用空间 隔离来消除与原有系统的互干扰，在新系统的覆盖保 证和原有系统互干扰消除成本这对矛盾之间取得兼顾。 确定共站址方式后，可以采用比如共天馈的干扰解决 方案；如果无法共站址，则需要对干扰源和被干扰系 统做专门的技术处理（如加装滤波器），以下详述： 干扰解决措施 共站址方式下共天馈方案共站址方式下共天馈方案 将干扰源系统与被干扰系统共天馈系统（见图），可 以利用合路器达到系统间

16、隔离的目的，而只用一套天 馈系统又降低了工程建设难度和成本。 被 干 扰 基 站 干 扰 源 基 站 合 路 器 馈 缆 基 站 天 线 干扰解决措施 共天馈系统的方案要求两系统（或者多系统）对天线 要求一致，比如增益、极化方式和下倾角度等，同时 必须都是宏蜂窝或者微蜂窝组网，否则采用该方案将 大大影响原系统覆盖，得不偿失。 目前在外场共天馈方式使用比较少，因为各系统的网 络规划对天线的要求均有所不同，只有在室内分布系 统多采用此方式。 干扰解决措施 共站址方式下共馈线方案共站址方式下共馈线方案 共馈线方案将是3G网络建设采用较多的方式，发射信 号时将共站的两系统信号通过合路器合成到一根馈缆

17、后传输，到达天线之前再通过分路器（合路器反接） 将不同系统的信号分开，从各自的天线系统辐射，接 收状态下则反之（见图）。 被 干 扰 基 站 干 扰 源 基 站 合 路 器 分 路 器 馈 缆 被 干 扰 系 统 天 线 干 扰 源 系 统 天 线 干扰解决措施 采用多个系统共用馈线系统，减少了馈线的数量，降 低了新系统施工难度，降低了新系统的建站成本。两 个合路器叠加相当于获得了更高的隔离度，大大降低 互干扰水平，比如GSM和WCDMA系统采用此种共站 方式，其天线系统只要有物理间距即可共存。 同时共馈线方案也存在一些问题： 1）新系统安装需影响原有系统，必须将新系统与旧系 统利用合路器连接

18、在一起。 2）加入多个合路器，增大了原有系统的天馈部分的损 耗，对原系统的覆盖有一定的影响。 干扰解决措施 加装滤波器方案加装滤波器方案 加装滤波器方案适用于外场的任何情况，尤其是当干 扰源系统和被干扰系统无法共站时，只能考虑对基站 进行单独处理。 干扰解决措施 滤波器加装位置不同有着不同的作用：干扰源加装带 通滤波器可以降低干扰源基站的带外辐射和互调产 物，被干扰基站加装带通滤波器可以降低进入接收机 的阻塞干扰信号水平（见图），在互干扰严重的情况 下，需要对干扰源和被干扰基站双管齐下，才能解决 干扰问题。 被干扰基站干扰源基站 干扰源频段 带通滤波器 基 站 天 线 被干扰频段 带通滤波器

19、基 站 天 线 干 扰 信 号 干扰解决措施 系统共站或者共存时都可以采取该方案，工程难度 低，较易操作。可以根据干扰的情况（杂散干扰为主 或者阻塞干扰为主）来选择加装滤波器的位置。 该方案需要注意的地方在于： 1）滤波器有一定的插损，将会影响原有系统的覆盖。 2）滤波器的成本是需要考虑的重点，对于频率间隔较 大的系统，滤波器的隔离度比较容易做，成本也较 低；而对于频率间隔小的系统，比如PHS和TD- CDMA，滤波器的隔离度与成本紧密联系，过高的滤 波器成本将使方案毫无意义，此时对滤波器的成本以 及改造基站的比例进行综合分析，得到最合适的，运 营商可以接受的方案。 干扰解决措施 调整天线的工

20、程隔离方案调整天线的工程隔离方案 依靠调整天线位置增大系统间的隔离度。比如增大两 系统间的垂直隔离距离，可以有效的增加空间隔离度。 另外，如果干扰源处于被干扰系统下方一定高度时， 比如PHS和TD-CDMA系统，可以考虑将干扰源天线更 换为上副瓣抑制较大的天线来获取更高的空间隔离度。 在共馈线和加装滤波器方案均不可行时可以考虑采用 该方案。 由于调整天线将影响系统的覆盖，造成网络性能恶化。 特别是规避干扰需要的隔离距离较大时，对原系统的 覆盖会造成很大的影响，不推荐使用。 干扰解决措施 屏蔽铁丝网方法屏蔽铁丝网方法 加了铁丝网的天线可以增加天线的前后比，通过这种 方法来规避干扰 。 干扰解决措

21、施 室内分布系统隔离措施室内分布系统隔离措施 干扰源与被干扰系统直接合路的方式干扰源与被干扰系统直接合路的方式 被干扰基站和干扰源基站共室内分布时，为降低网络 建设成本，通常采用共天馈的方式，如此，实际上两 系统信号是通过特定的合路器器件来进行合并信号和 实现干扰隔离，见图： 被 干 扰 基 站 干 扰 源 基 站 合 路 器 馈 缆 室 内 分 布 天 线 干扰解决措施 合路器中包含两个滤波器： 1、与干扰源基站相联的滤波器，用于降低发射机的带 外杂散干扰，同时也滤除对干扰源基站接收机来说是 干扰的带外信号，这些干扰信号频点集中在被干扰系 统的下行频段。 2、与被干扰基站相联的滤波器，用于滤

22、除对被干扰基 站接收机来说是带外的阻塞干扰信号，这些干扰信号 频点集中在干扰源系统的下行频段，同时用于降低发 射机的带外杂散干扰。 干扰解决措施 干扰源与被干扰系统加滤波器直接合路的方式干扰源与被干扰系统加滤波器直接合路的方式 被干扰基站和干扰源基站共室内分布时，为降低网络 建设成本，通常采用共天馈的方式。如果两系统的频 段有交错时，可以用较复杂结构的合路器合路，也可 以考虑各自的基站单独加滤波器，由功合器实现合路 被 干 扰 基 站 发 射 机 被 干 扰 基 站 接 收 机 加 装 滤 波 器 被 干 扰 基 站 双 工 器 干 扰 源 基 站 发 射 机 干 扰 源 基 站 接 收 机

23、加 装 滤 波 器 干 扰 源 基 站 双 工 器 宽 频 带 功 分 器 室 内 分 布 系 统 干扰解决措施 此方式保证了两系统共用一套室内分布系统，工程上 较收发分缆方式简单，成本有所降低，但是覆盖性能 上也会有一定程度的降低： 功分器给上下行都带来了3.3dB的插损，对于上行来说 系统噪声系数抬高。 被干扰基站规避阻塞干扰就必须加高抑制的带通滤波 器，滤波器有插损，提高了上行的噪声系数。 在基站内部加装滤波器，操作和以后的维护有一定难 度，尤其是改造原有的系统设备。 干扰解决措施 干扰源与被干扰系统以收发分缆方式合路干扰源与被干扰系统以收发分缆方式合路 当干扰源系统工作频段与被干扰系统

24、工作频段交错时 （见图46），或者在频率情况复杂的多系统合路时， 我们建议不要采用传统的合路方式，而利用收发分缆 的方式实现共室内分布，见图 干 扰 源 D L 干 扰 源 U L 被 干 扰 系 统 U L 被 干 扰 系 统 D L f5f1f2f3f4f6f7 f (MH z) 干扰解决措施 收发分缆的原理就是将收发设备分开传输，这样接收 缆和发射缆之间的空间损耗以及收发天线之间的空间 隔离，都对系统间规避干扰的隔离度做出了贡献，大 大减轻了合路器的隔离度压力，以避免了多系统工作 频段交错时合路器难以实现的问题。 干 扰 源 基 站 被 干 扰 基 站 R X R X T X T X R

25、 X 合 路 器 T X 合 路 器 室 内 分 布 天 线 室 内 分 布 天 线 干扰解决措施 收发分缆的方式已经大量运用于多系统室内覆盖的场 合。在目前的地铁、隧道、热点场馆（比如大型运动 会、展览会）等多系统室内外覆盖中，由于需要引入 的通信系统非常多（GSM，CDMA，DCS，PHS， WCDMA，TETRA，DTV和消防系统等），各系统工 作频段交错，且异频干扰非常严重，用普通的合路方 式难以解决干扰问题，采用此方式可以分开收发设 备，合理的利用空间损耗和天线口发射功率小的特 点，达到规避复杂干扰的最好效果，这也是以后室内 覆盖发展的趋势。对于规避复杂系统的干扰来说收发 分缆是非常

26、合适的方式 干扰解决措施 缺点是多使用一个天馈系统，增加了一定的成本和工 程建设难度 干扰解决措施 干扰源系统和被干扰系统不属于一个运营商 外场隔离措施 室内分布系统隔离措施 干扰解决措施 外场隔离措施外场隔离措施 被干扰基站加装滤波器方案； 调整天线的工程隔离方案； 调整天线结合加装滤波器方案可以解决一般的系统干 扰问题，但是如果干扰源干扰严重时，建议搬站，采 用其他备选站点 ； 屏蔽铁丝网方法。 干扰解决措施 室内分布系统隔离措施室内分布系统隔离措施 被干扰基站加装滤波器方案 干扰源与被干扰系统分天馈方案 分天馈系统时，除了被干扰系统加装带通滤波器规避 阻塞干扰，其他干扰形式就必须依靠天线

27、间的空间距 离来增加系统间隔离度，实际场景中主要是水平隔离。 前言 术语、缩略语 干扰的基本原理 干扰分析方法 异系统干扰结论 干扰解决措施 隔离度的估算隔离度的估算 隔离度的估算 空间隔离估算是干扰判断的重要阶段，通过系统间天 线的距离、主瓣指向等计算得到理论的空间隔离度。 隔离方式 水平隔离 垂直隔离 倾斜隔离 隔离度的估算 水平隔离水平隔离 水平隔离度计算公式： DH（dB） = 22 +20 log (S /) （Gt Gr） 隔离度的估算 其中： S 天线水平间距（米）。 中心频率对应的波长（米）。 Gt 在收发天线直线连线上发射天线增益（dBi）。 Gr 在收发天线直线连线上接收天

28、线增益（dBi）。 隔离度的估算 垂直隔离垂直隔离 垂直隔离度计算： DV ( dB ) 28 40 log (S /) S 天线垂直间距（米）。 中心频率对应的波长（米）。 隔离度的估算 斜线隔离斜线隔离 倾斜隔离度计算：倾斜隔离度计算： DS ( dB )DS ( dB )DS ( dB )DS ( dB )（DV - DHDV - DHDV - DHDV - DH）（/ 90/ 90/ 90/ 90）+ DH+ DH+ DH+ DH 其中：其中： 天线之间的垂直夹角（度）。天线之间的垂直夹角（度）。 中心频率对应的波长（米）。中心频率对应的波长（米）。 隔离度的估算 可以看出：倾斜架设时天线隔离度小于完全垂直隔离 度，但大于水平隔离度。 通过外场测试验证，倾斜隔离度经典计算公式与实际 测试值有一定差距，在应用时需要留10dB以上的余量。 因此我们建议在LOS距离内的倾斜隔离度均按水平隔 离方法计算。 总结 总结 如何实现TD-SCDMA和其他各种系统网络的融合和 共存，成为所有运营商共同关心和研究的重大课 题，这个问题如果解决得当，可以极大地节省投 资，有效控制风险，使运营商投资获利最大化，会 产生巨大的社会经济效益，意义非常重大。通过本 课程的学习，掌握干扰基础知识，了解干扰分析方 法以及干扰的解决方案，在网络规划优化的工作和 系统设计中具备干扰分析研究的能力。 结束