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1、 1 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 姓姓 名名 冯紧 专专 业业 班班 级级 09 通信 4 班 论论 文文 名名 称称 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 指指 导导 教教 师师 董月秋 2 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 摘要摘要 本文详细介绍了电磁兼容在移动通信系统中的测量方法。本文内本文详细介绍了电磁兼容在移动通信系统中的测量方法。本文内 容主要涉及到了容主要涉及到了 TD-SCDMATD-SCDMA 系统的概述、电磁兼容的概述、电磁兼

2、容系统的概述、电磁兼容的概述、电磁兼容 在移动通信系统中的影响、在移动通信系统中的影响、2GHz2GHz TD-SCDMATD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统 电磁兼容性测量方法。电磁兼容性测量方法。 2GHz2GHz TD-SCDMATD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性主要包括测试数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性主要包括测试 范围、测试条件、骚扰测量方法、抗扰度实验方法以及限值和等级。范围、测试条件、骚扰测量方法、抗扰度实验方法以及限值和等级。 关键词 电磁兼容 TD-SCDMA 电磁兼容测量方法 骚扰 抗扰度 3 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂

3、窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 目录目录 摘要1 第一章 2GH2GHZ Z TD-SCDMATD-SCDMA 通信系统1 1.1 简介 1 1.2 技术概要 3 1.3 TD-SCDMA 相对于欧美技术的对比6 1.4 频率规划 6 1.6 论文的组织 .10 1.7 小结 .10 第二章移动移动通信系统与电磁兼容通信系统与电磁兼容11 2.1 电磁兼容概述 1 2.1.1 电磁兼容定义 .1 2.1.2 电磁兼容基本名词术语 .1 2.1.3 电磁兼容的重要性 .1 2.2 2GHZ TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统与 EMI.11 2.2.1 产生 EMI 的因素 .

4、1 2.2.1TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统产生的 EMI 对人体在影响 .1 第三章2GHZ TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性测量方法 11 2.1 范围 .11 2.2 规范性引用文件 .14 2.3 定义和缩略语 .14 2.4 实验条件 .15 2.5 性能评估方法 .15 2.6 性能判据 .19 2.7 实用性 .19 2.8 骚扰测量方法和限值 .20 2.9 抗扰度实验方法和等级 .21 2.5 小结 .26 4 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 第四章 系统的设计与实现.27 5 / 10 2GH

5、z TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 第一章第一章TD-SCDMATD-SCDMA 通信系统通信系统 1.11.1 简介简介 TD-SCDMA 作为中国提出的第三代移动通信标准(简称 3G)，自 1998 年正式向 ITU(国 际电联) 提交以来，已经历十多年的时间，完成了标准的专家组评估、ITU 认可并发布、 与 3GPP(第三 代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作， 从而使 TDSCDMA 标准成为第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛 接受和认可的无线通信 国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。(注:3G

6、共有 4 个国 际标准,另外 3 个是美国主导的 CDMA2000、WiMAX 和欧洲主导的 WCDMA.) 1.21.2 技术概要技术概要 一 、综合的寻址 （ 多址 ） 方式 综合的寻址 1、 TD-SCDMA 空中接口采用了四种多址技术: TDMA , CDMA, FDMA, SDMA （智能天线） 。 2、综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度，得到可以动态调整的最 优资源 分配。 二 、 灵活的上下行时隙配置 灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话， 上网 浏览、 下载文件、 视频业务等的需求， 保证您清晰、畅通享受 3G 业务。 三 、 TD 克服呼吸效应和远近效应 在

7、CDMA 系统中，当一个小区内的干扰信号很强时，基站的实际有效 覆盖面积就会 缩小；当一个小区的干扰信号很弱时，基站的实际有效覆盖面积就会增大。简言 之，呼吸 效应表现为覆盖半径随用户数目的增加而收缩。导致呼吸效应的主要原因是 CDMA 系统 是一个自干扰系统，用户增加导致干扰增加而影响覆盖。 对于 TDSCDMA 而言，通过 低带宽 FDMA 和 TDMA 来抑制系统的主要干扰，在单时隙 中采用 CDMA 技术提高系 统容量，而通过联合检测和智能天线技术（SDMA 技术）克服单时 隙中多个用户之间的 干扰，因而产生呼吸效应的因素显著降低，因而 TD 系统不再是一个干扰 受限系统（自 干扰系统

8、） ，覆盖半径不像 CDMA 那样因用户数的增加而显著缩小，因而可认 为 TD 系 统没有呼吸效应。 什么是远近效应？由于手机用户在一个小区内是随机分布的，而且是经 常变化的，同一手 机用户可能有时处在小区的边缘， 有时靠近基站。 如果手机的发射功 率按照最大通信距离设计， 则当手机靠近基站时，功率必定有过剩，而且形成有害的电磁 辐射。解决这个问题的方法是根 据通信距离的不同，实时地调整手机的发射功率，即功率 控制。 功率控制的原则是， 当信道的传播条件突然变好时， 功率控制单元应在几微秒内 快速响应， 以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰；相反当传播条件突然变坏时， 功率调整的速 度可

9、以相对慢一些。也就是说，宁愿单个用户的信号质量短时间恶化，也要 防止对其他众多用 户都产生较大的背景干扰。 四 、 智能天线 （ Smart Antenna） ） 在 TD-SCDMA 系统中，基站系统通过数字信号处理技术与自适应算法，使智能天线 动态 地在覆盖空间中形成针对特定用户的定向波束， 充分利用下行信号能量并最大程度 6 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 的抑制干扰 信号。基站通过智能天线可在整个小区内跟踪终端的移动，这样终端得到的信 噪比得到了极大 的改善，提高业务质量。 五 、 动态信道分配 （ DCA， Dynamic C

10、hannel Allocation） ， ） 动态信道分配，就是根据用户的需要进行实时动态的资源（频率、时隙、码字等）分 配。 动态信道分配的优点： 1、频带利用率高 2、无需网络规划中的信道预规划 3、可以 自动适应网络中负载和干扰的变化等。动态信道分配（DCA）根据调节速率分为：慢速 DCA 和快速 DCA。 慢速 DCA 将无线信道分配至小区范围，而快速 DCA 将信道分至 业务。RNC 负责小区可 用资源的管理，并将其动态分配给用户。RNC 分配资源的方式 取决于系统负荷、业务 QoS 要 求等参数。目前 DCA 最多的是基于干扰测量的算法，这 种算法将根据用户移动终端反馈的干 扰实时

11、测量结果分配信道。 1.31.3 TD-SCDMATD-SCDMA 相对于欧美技术的优势相对于欧美技术的优势 优点优点 1.频谱利用率高 TD 一个载频 1.6M W 一个载频 5M 2.对功控要求低 TD 0200MZ W 1500MZ 3.采用了智能天线和联合测试 引入了所谓的空中分级，但效果如何，还待验 证 4.避免了呼吸效应 TD 不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划 5.支持 多种通信接口：TD-SCDMA 同时满足 Iub、A、Gb、Iu、IuR 多种接口要求，基站 子 系统既可作为 2G 和 2.5G 的 GSM 基站的扩容，又可作为 3G 网中的基站子系统， 能同时兼

12、 顾现在的需求和未来长远的发展。 缺点缺点 1.同步要求高 TD 需要 GPS 同步，同步的准确程度影响整个系统是否正常工作 2.码 资源受限 TD 只有 16 个码,远远少于业务需求所需要的码数量 3.干扰问题 上下行、 本小区、邻小区都可能存在干扰 4.移动速度慢 TD 120KM/H W 500KM/H 1.41.4 频率规划频率规划 TD-SCDMA 系统占用 15MHz 频谱 ，其中 2010MHz2025MHz 为一阶段频 段，干扰小，划分为 3 个 5MHz 的频段。每个载频占用带宽为 1.6MHz，因此 7 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和

13、测量方法 2012 对于 5M、10M、15M 带宽，分别可支持 3、6、9 个载频，可以同频组网或 异频组网。同频组网频谱利用率高，邻小区同频 干扰大，需损失一定容量换 取性能改善；异频组网能有效减少邻小区同频干扰的影响，改善系 统性能， 但频谱利用率较低，需要更多的频率资源。目前 TD 系统的频率规划多采用 N 频点方 案，即每扇区配置 N 个载波，其中包含一个主载频、N-1 个辅载频。 公共控制信道均配置于主 载频，辅载频配置业务信道。主载频和辅助载频使 用相同的扰码和 mi-damble 码。N 频点方案可以降低系统干扰，提高系统容量， 改善系统同频组网性能。 8 / 10 2GHz

14、TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 第二章第二章 移动通信系统与电磁兼容移动通信系统与电磁兼容 2.1 电电磁兼容概述磁兼容概述 我国从 1983 年开始陆续颁布了一系列有关电磁兼容性规范。 虽然电磁干扰问题由 来已久，但电磁兼容这个新型的综合性学科却是近代形成的。主要研究和应用的内容包括： 电磁兼容性标准和规范，分析和预测，设计，实验测量，开发屏蔽 材料，培训教育和管理 等。 2.1.12.1.1 电磁兼容的定义电磁兼容的定义 电磁兼容性 EMC（Electro Magnetic Compatibility） ，是指设备或系统在其电磁环境中符 合要求运行并不

15、对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。 EMC 包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁 干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度 的抗扰度，即电磁敏感性。 2.1.22.1.2 电磁兼容的基本名词术语电磁兼容的基本名词术语 1.电磁环境电磁环境 Electromagnetic Environment 存在于给定场所的所有电磁现象的总和 2.2.电磁发射电磁发射 ElectromagneticElectromagnetic EmissionEmission 从源向外发出电磁能的现象 3.3.电磁骚扰电磁骚扰 Ele

16、ctromagneticElectromagnetic DisturbanceDisturbance 任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电 磁现象 4.4.电磁干扰电磁干扰 ElectromagneticElectromagnetic Interference(EMI)Interference(EMI) 电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降 5.5.抗扰度抗扰度 ImmunityImmunity 装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力 6.6.骚扰限值骚扰限值 LimitLimit ofof DisturbanceDisturbance

17、对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平 7.7.干扰限值干扰限值 LimitLimit ofof InterferenceInterference 电磁骚扰使装着。设备或系统最大允许的性能降低 8.8.耦合路径耦合路径 CouplingCoupling PathPath 部分或全部电磁能量从规定传输到另一电路或装置所经由的路径 EMI 又包括传导干扰 CE（conduction emission）和辐射干扰 RE(radiation emission)以 及谐波 harmonic 2.1.32.1.3 电磁兼容的重要性电磁兼容的重要性 为了与国际接轨，我国外经部和国家出入境检验局于 1999

18、 年 1 月起对个人计算机、显 示器、打印机、开关电源、电视机和音响设备实施电磁兼容性强制检测。国家技术监督局 规定从 2002 年 10 月起陆续对声音和电视广播设备、信息技术设备、家用电器、电动工具、 电 源、照明电器、电点火驱动装置、金融结算电子设备、安防电子产品和低压电器实施电 磁兼容性强制性认证。 电磁兼容的重要性 9 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 1 为了电子设备工作的可靠性 电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现 象。 电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作， 甚至造成电子设备中的某些 元件损害。 因此对电子设备的电磁

19、兼容技术要给予充分的重视。 既要注意电子设备不受周围 电磁干 扰而能正常工作， 又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁干扰，影响其他设备 正常运行。 2 为了电子设备的国际接轨 近来，电磁兼容性已由事后处理发展到预先分析、预测 和设计。电磁兼容已成为现代工程设计中的重要组成部分。电磁兼容性达标认证已由一个 国家范围向全球地区发展，使电磁兼容性与安全性、环境适应性处于同等重要的地位。 3 为了人身和某些特殊材料的安全 电磁波通过与电爆装置的控制电路感应耦合，形 成的干扰电流可能引起电爆装置爆炸。因此 GJB786 中规定，电引爆器导线上的电磁干扰 感应电流和电压必须小于最大不发火电流 和电

20、压的 15%。另外，各种燃油在强电磁场的 作用下（直接照射、电火化、静电放电）有发生燃烧和爆炸的危险，电磁能量通过对人体 组织的物理化学作用会产生有害的生理效应。 因此，为了人身和某些特殊材料的安全， GJB786 中还规定，电子设备的电磁辐射量连续波的 平均功率密度不允许超过 4mW/cm2，脉冲波的平均功率密度不允许超过 2mW/cm2。 4 为了当今和未来战争的需要 核爆炸时产生的电磁脉冲，以光速向外辐射传播，其 电场强度可达 105V/m，磁场强度可达 260A/m，脉冲宽度为 20ns 量级，电磁脉冲峰值处频 率为 105Hz。这种电磁脉冲作用于电子设备时，轻者造成电子设备性能恶化，

21、重者造成电 路元件损坏。特别是当今和未来战争中，已经应用的电磁脉冲弹和正在研制的高功率微波 武器都具有 类似核爆炸时产生的电磁脉冲辐射，将对电子设备构成致命威胁。而电磁兼容 可以为对抗这种威胁提供基本技术指导。 2.22.2 2GHz2GHz TD-SCDMATD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统与数字蜂窝移动通信系统与 EMIEMI 2.2.12.2.1 产生产生 EMIEMI 的因素的因素 无线电通信是把能量以电磁场的方式从一个电路传输到另一个电路。在进行电路设汁 或无线电通信时，我们需要的是两个电路之间的能量能够按照一定的要求进行传输，否则 将会在设备之间及设备的内部产生电磁干扰。尤其在

22、设计比较复杂的设备电路和其中的复 杂单元时，则更应该考虑电磁兼容问题。由于电磁波的无线传播特性，决定了其在传输过 程中必然会受到来自外界和自身内部的多种因素的影响。 这里我们只讨论通信系统内部产生 EMI 的原因及如何消除 EMI 的影响。在通信系统内部， 各种电子器件应用很多，导致了 EMI 成为了一个比较复杂的问题，产生的原因有很多，如 电源线与信号线、信号线与信号线的公共阻抗、各种信号之间的接地不当、强信号电路对 弱信号电路的电磁感应、大功率信号的空间电磁波辐射对其它电路的影响、多路信号并列 传送产生的互相干扰等。通信系统中各种传导性耦合、空间辐射和接地不当是产生各种干 扰扰、系统 EM

23、C 差的主要原因。 1 产生 EMI 的几种因素 1.1 电磁辐射 大功率的电子设备和高频信号往往会产生强烈的高频电磁波，向四周扩散辐射，必然会对 其它电路形成干扰。尤其是在电子设备系统内部，许多元件集中安装在狭小的空间内，由 10 / 10 2GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性和测量方法 2012 于大功率信号的辐射，在弱信号电路的附近产生电磁场耦合是很正常的。特别是对于信号 工作频率很宽、大小信号电路公用、单元布局密集、离散器件和立装元器件多的单元，有 时它的每根金属线都会产生天线发射电磁波和接收电磁波。此时，在敏感器件的周围、弱 信号电路处，更容易形成导线的天线效应

24、。 1.2 传导性耦合 当两个或两个以上回路的电流经过一个公共阻抗时，一个回路的电流在该公共阻抗上形成 的电压就会影响到其它电路回路，即为电路的传导性耦合。产生的原因有：地线阻抗、公 共电源线内阻、公共线路阻抗和多回路电路性传导等。在实际的电路中，传导性耦合可以 分为电场耦合、磁场耦合和电场磁场耦合，即我们常等效的并联于电路的电容耦合、串联 于电路的电感耦合和同时并联串联于电路的电容电感耦合。 1.3 接地干扰 在同一电路中，两个不同的接地点之间总有一定的阻抗，地电流在该公共阻抗上产生了地 电压，而地电压又直接加到电路上成为干扰电压。一般情况下，接地阻抗往往都很低，设 计时可以不考虑。但对于 EMI 而盲，地回路接地面上的阻抗是不能忽略的。