1、干扰来源
当前,CDMA与GSM网络共存于复杂的无线环境中,并将持续下去。与此同时,其他无线射频设备,如数字视频广播、无线局域网等又会产生新的可能使通信服务中断的信号。与第二代频分复用的GSM网络相比,CDMA网络的设计更为复杂。由于CDMA是一个自干扰系统,其信号都共享相同的频率,用户与用户、小区与小区间均不能互相构成干扰,链路性能和系统容量则取决于干扰功率的控制结果。因此,干扰分析、功率配置等工作尤显重要。同时,干扰不但依赖于主小区和相邻小区的业务情况,而且也深受外部干扰源的影响。
(1)本小区和邻小区的干扰
基于CDMA的通信系统不仅存在来自邻区的信道干扰,还有本小区内的信道干扰,因此在系统设计中就要限制此干扰,以得到最大容量。
(2)无线网络中可能遇到的外部干扰
目前,可能造成外部干扰的原因正不断增多,有些显而易见,易跟踪;有些则非常细微,难以识别。虽然,在设计无线系统时可提供一定的保护,但多数情况下只能在源头处对干扰信号进行控制。一般干扰信号只影响接收器,即使在物理上接近发射器,发射也不会受其影响。以下最常见的干扰源,在实际情况中就可确定从何处着手,应注意的是,大多数干扰源来自于基站外部,即在直接控制范围之外。
①非法发射器:非法运营商在没有得到许可的情况下,在同一个频段上发射信号。
②覆盖区域重迭:使用网络或其覆盖区域,在一个或多个通道上超过规定范围。天线倾斜不正确、发射功率过大或环境变化等都会引起覆盖区域重迭。
③信号互调:两个或两个以上的信号混在一起后会形成新的调制信号。最常见的互调是三次信号,如两个间隔为1 MHz的信号会在原高频信号之上1 MHz,低频信号之下1 MHz,各产生一个新信号,即若原来两个信号各处于800 MHz和801 MHz频段,将在799 MHz和802 MHz出现三次信号。
④雷达站:有些七、八十年代设计的分米波雷达,使用的频率与800 M的CDMA系统相近,由于其发射功率非常大,功率等级一般都在几十到几百千瓦范围内,其带外杂散比较大,也很容易对附近的蜂窝基站造成干扰。
⑤广播发射器谐波:大功率源如商业广播电台等会产生大功率信号谐波,影响附近的移动通信发射器。
⑥AMPS无退网:原有AMPS系统与CDMA2000 1x目前使用的一段频谱重合,若个别地区存在AMPS频段未清退干净,则对目前联通使用的800 M频段下的CDMA2000 1X系统会造成干扰。
⑦微波传输:很多地方存在大量用于传输的微波链路,这些微波传输处于比较高的频段(2G左右的),对于使用2000 M左右频段的系统就会存在干扰。
2、干扰的测试定位
干扰给系统带来很大影响,尤其当干扰严重时,会对手机上网、呼叫和切换产生影响;另外,若在接收频段内存在干扰,对接收机的灵敏度也会造成影响,将系统接收噪声电平抬高。
干扰的测试和定位非常重要,贯穿于前期规划到后期优化的全过程。在无线规划设计阶段,要考虑为保证CDMA系统正常运行,必须充分保护频带及使保护区方位维持清洁,并使用相应设备进行测试,为后期网络的正常运行做准备;基站建设完成后的网络优化阶段,也要对干扰进行测试,避免其影响网络质量,造成不必要的损失。
在进行干扰测试前,应先充分了解当地无线频段划分和企业使用无线电设备的情况。在测试前要确定测试时间和地点,准备仪器、天线、车辆、GPS和指北针等。
①可选用频谱分析仪为测试干扰信号的主要工具,作为高性能的宽带信号接收机,它可显示接收信号的频谱。对于不同型号的频谱仪有不同接收频段和接收灵敏度,应正确使用好频谱仪。泰克公司的YBT250就是比较出色的测试仪器之一。为精确测试干扰信号,YBT250干扰选件最低测试电平达-130 dBm,可非常精确的测试干扰信号,以分析小区射频特性。
②观察频谱仪的频谱分布情况,查出异常的干扰信号。在初步确定存在干扰后,可通过定向天线调整天线方向,并根据信号强度大致确定干扰源的位置。测试地点应选择基站天线架设的位置,考虑测试工作量,最好选择当地具有制高点特征的建筑物顶层或原有的铁塔上,天线可选用便携式小天线或基站天线。对于下行链路电磁干扰测试,除在前面的测试条件测试外,还应在小区的覆盖范围内选择一定数量的典型点进行测试,实际测试时分为定点和驱车测试,天线选用便携式小天线;驱车测试可在小区覆盖的主要街道进行慢速行使,发现强干扰后进行下行定点测试,并与制高点测试情况进行比较。
③除使用上述设备外,当具体定位干扰方位时,可借助天线进行:一般全向天线可用于电磁干扰的测量,但不利于干扰源的定位,而定向天线则可用于干扰源的搜索。天线的方向性越强,增益越高,搜索能力就越强,因此最好使用频带宽、增益高、方向性强的宽频带的对数周期天线。常用定向的天线有板状天线、八木天线、对数周期天线。
在基站建设完成后,进入网络优化阶段,可通过以下方法进行定位:
①查看基站接收功率:一般情况下基站接收功率小于-105 dBm,即使多个业务时接收功率的平均值一般也不会超过-95 dBm。
②初步判断前向干扰:在手机上看到导频Ec/Io下降而手机接收功率上升,这就表示前向链路有干扰,会造成掉话等问题。由于干扰,导频强度会变得很差,若前向链路不能再被解调,手机就会关闭其发射机。当此前向干扰时间较长,超过手机定时器时间,计时器为O时,手机重新初始化。
产生前向干扰的原因有:
①CDMA干扰造成切换失败。在手机重初始化并进入新PN后,掉话归因于切换失败。这是最普遍的前向链路干扰掉话情况。
②某一处于闭塞状态的基站突然解闭,对周围的基站形成较大的前向干扰,造成周围基站的部分呼叫掉话。
③从接收质量FER判断是否有干扰存在。若手机长时间进入搜索状态(如超过10秒),则很有可能是由于存在不能被手机利用的干扰源,导致FER高(如AMPS系统、微波发射等),引起掉话等问题。
④通过频谱仪分析进一步查出是否存在其他外界干扰源。
⑤通过路测发现干扰。检查干扰路段和信号质量分布,分析哪些小区信号的重迭覆盖引起了干扰,哪些是由于存在越区覆盖导致的干扰。
3、干扰的处理
在对干扰进行测试和初步定位后,需再对其进行一定的处理和排除,可采用以下常用的方法:
①清频:CDMA系统所用频段及保护带不可被其他无线信号占用。在实际网络规划时,针对建设环境进行仔细测试后,可就频段内的非法干扰向无线电委员会申请清频。
②规避频段外的干扰(主要干扰):包括一些与接收器频率相近而不相同的强信号,强度很大,足以影响输入。因为接收器输入滤波器会滤掉其他相差太远的信号,所以,这些信号通常很接近预定频率。接收器由此受到两种影响:
a)前端阻塞:由于强信号进入接收器导致第一级(前置放大器或混频器)过载完全饱和,使得更强信号无法接收。
b)减感效应:附近的信号进入接收器后被自动增益控制(AGC)发现或启动限制器电路,造成增益下降。接收器表现得就像是灵敏度降低,因此微弱信号会丢失,对强信号的信噪比也将减小。
针对此类干扰可在规划时进行一定的规避,在基站站址选取时要对周边环境进行一定的了解和测试,并尽量在选择站址时避开此类地区;也可与干扰发射源的经营者进行协商,进行移频或采取其他措施。
③利用共站址的天线隔离度来减少干扰:很多CDMA基站一对一地复用现有GSM网络的基站,可降低运营商的成本。因此,在基站建设时需注意两系统间的天线隔离度:假设天线1最大辐射方向增益为G1(dBi),在α1度方向(天线1的最大指向与天线1和天线2的连线方向夹角)的副瓣电平为SL1,天线2最大辐射方向增益为G2(dBi),在α2度方向(天线2的最大指向与天线2和天线1的连线方向夹角)的副瓣电平为SL2(dBp,相对于主波束,取负值),水平间隔为dh,则水平方向隔离度计算:
H1=-22-20log(dh/λ)+(G1+G2)+(SL1+SL2)(dB) (1)
若全为全向天线,SL1=SL2=0(dB),式中λ为工作波长,(近似远场处理)。式(1)适用远场条件,天线距离必须满足(此时误差约±O.5dB):dh>[(L1+L2)2/λ],其中,L1、L2为两个天线的最大尺寸。
当两个天线距离较近时,利用式(1)计算误差较大(比实测隔离度偏小约6dB~10dB)。
同理,垂直方向隔离度计算:
V1=-[28+40log(dv/λ)]+(g1+g2)dB(g1为天线1在天线2方向的增益;g2为天线2在天线1方向的增益;通常基站天线可以近似取值g1=g2=0;dv是垂直间隔)。
④调整网络各参数避免干扰:
a)进行实际的路时,根据实际情况,调整相关小区的基站发射功率、天线倾角、邻区关系、切换参数,或调整PN规划等来避免干扰。
b)用频谱仪分析,找出干扰频点,进一步查出干扰源。
c)进行相应的功率控制,如对于越区覆盖情况就可采用。
d)解决设备问题(如TRX板自激等)。
⑤避免谐波类干扰:在实际情况下,信号中还可能有强到能产生干扰的基频谐波,且难以辨别其来源。针对此类干扰要用天线隔离和滤波器抑制才能实现避免。