移动通信直放站噪声及对基站的干扰分析

PAGE12一、概述移动通信用直放站是双向同频（或异频）放大器，由于增益高，放大器的白噪声容易对通信网造成干扰，轻则影响基站接收机接收信杂比，降低接收机灵敏度，影响基站覆盖面，增加掉话率，在CDMA系统中还会影响系统容量，重则整个基站打不通电话，因此压低直放站的白噪声电平是直放站是否干扰基站的关键，当然压低直放站的白噪声电平不是一件容易的事情，它与直放机的制造水平和工程水平直接联系在一起（国内只有福州飞毛腿科技有限公司等少数厂家较好地解决了这个问题）。一般说来，要求到达基站接收机接收端白噪声电平低，就必须要求直放机发出的白噪声电平低，这就要求在制造设计直放机时要采用高质量放大器、高质量滤波器和在工程设计施工中采取措施压低噪声，当然也可以用减小直放机上行放大量的办法压低噪声，但这不能解决问题，因为直放机放大量不足，会影响直放站覆盖面，所以根本出路是提高直放机品质和工程施工质量。下面我们就来分析一下如何提高直放机质量使直放站接入移动网不会影响网络优化指标，以及在直放机安装工程采取哪些措施可以防止直放站干扰基站。二、直放机在移动通信网中接入状态图一如图一，这是一幅直放站接入基站的典型图示。P1为基站发射功率电平；P信为基站接收直放站上行信号电平；P杂为基站接收机接收到的直放站白噪声电平；P空为空间原有的白噪声电平；P2为直放机输入端接收到的下行信号电平；P3为直放机下行输出的功率电平；P5为直放机输出的上行功率电平；P噪为直放机输出的上行白噪声电平；L为基站发射机输出端到直放机输入端路径衰耗。假设直放站下行增益为G下，直放站上行增益为G上，则P3=P1-L+G下因此G下=P3-P1+L=P3-P1+（L自+G基+G前向）L自为自由空间衰耗，L自=32.45+20lgƒ+20lgdG基为基站天线增益；G前向为直放站前向天线增益。这就是说直放站的下行增益大小取决于直放站下行发射功率P3，基站下行发射功率P1和直放站到基站之间的路径衰耗L。直放站发射功率越大，要求直放站增益越高；基站发射功率越大，直放站发射同样的功率需要的增益就越小；而路径衰耗越大，直放站发射同样的功率要求增益就高，而路径衰耗L又与基站天线增益，直放站前向天线增益以及直放站基站之间空间衰耗直接有关，并且L=G下-P3+P1。直放站最好的工作状态是上、下行放大量平衡即G下=G上，同时我们也知道按照目前微波放大器的制造水平放大量与白噪声的关系大约是（P噪+120）dBm，这样上行噪声也是P噪=G-120，如果直放站上、下行通道隔离足够大，使下行通道白噪声不影响上行通道并且直放站上、下行调到平衡状态，则基站接收机收到的上行噪声为：P上噪-L=G-120-L=G-120-G下+P3-P1=P3-P1-120这是一个很有趣的结果，上式表明在直放站上行、下行增益平衡并且上、下行通道隔离度足够的情况下基站收到的上行噪声只与直放站下行输出功率和基站下行功率有关，而与路径衰耗无关与基站直放站天线增益无关，要求直放站输出功率大，上行底噪也大，要求直放站输出功率小，需要增益就小，因此上行噪声也小。例如，基站发射功率20瓦，直放站发射功率也20瓦，则基站接收机收到的上行白噪声为-120dBm。我们知道空气噪声小于-130dBm，基站接收天线一般为10dB，因此基站接收机接收到的空气噪声通常为-130+10=-120dBm，因此满足上下行隔离度足够情况下直放站上行噪声不应该干扰基站。那么为什么国内不少直放机产家生产的直放站产生了对基站干扰，下面我们就来分析一下直放站对基站产生干扰的条件。三、直放站上、下行通道隔离度对网络的影响，上面已经谈到大气噪声大约是-130dBm，也就是说基站接收机接收端接收的噪声电平小于-120dBm就可以保证直放机不干扰基站，直放机内部结构可简化为下图：假设：①通道放大为G上、G下，G上为上行放大量，G下为下行放大量，并且G上=G下②上、下行通道隔离度为D则：下行白噪声串入下行通道应为：GF-120-D为了不干扰基站要求下行通道串入上行通道的白噪声电平小于上行通道本身产生的白噪声电平即：①G下-120-D+G上<G上-120整理行D>G下或D>G上，为了工作稳定可靠一般要求D≥G上+15②工程要求要成立显然，直放机必须在正常的工作状态下，也就是要求直放机安装工程必须满足前后向天线间隔离度条件，即前后向天线间隔离度D=G+15，这就是说要使直放站不干扰基站必须满足：机内上下行隔离度大于有源增益加15dB；机外前后向天线间隔离度也要大于机内有源增益加15dB；以上1、2两条就是直放站不干扰基站的条件。四、如何做到直放站不干扰基站机内上、下行隔离度要大于G+15dB，机内上、下行隔离度由机内双工器、滤波器的带外抑制来保证，典型的直放机上、下行通道分别由三个滤波器串联而成，因此每个的带外抑制必须大于，比如机内增益85dB则每个滤波器的带外抑制应大于，那么带外抑制如何定义呢？一般我们把上、下行通道曲线交叉点抑制度定为带外抑制，如图假设上、下行通道交叉处的衰耗值为定义为上、下行通道的带外抑制。因为这点对上、下来说是互相进入对方通带的点。因此直放站不干扰基站的机内条件是每个滤波器在处的抑制度大于，，比如移动公司基站上行频率范围是890~909MHz，下行为935~954MHz，，，则，也就是说在处每个滤波器的带外衰耗应，整机上、下行在922MHz处带外衰耗应大于G+15，在上述例子中G为85dB，则每个滤波器在处应测得抑制度>33.3dB，整机应在922MHz处应测得抑制度大于85+15=100dB。机外前后向天线隔离度满足稳定工作条件G+15dB。由大量的工程实践说明前后向天线隔离度与天线间距离成正比，与天线主瓣夹角成正比，与周围环境的反射成反比，与天线前后比成正比。具体值可经用二种办法付算：（1）隔离度≈L空间+L前后比=32+20lgd+L1前后比+L2前后比d为距离，单位米；L1为前向天线前后比；L2为后向天线前后比。在两天线安装接近背靠背情况（1）公式有使用价值（2）垂直隔离度=25+40lg2.8d水平隔离度=22+20lg2.8d例如机内增益85dB，要求前后向天线隔离度大于85+15=100dB。如果安装方式为垂直安装则拉开20米。垂直隔离度≈25+40lg2.8×20=95dB因此还要设一隔离网增加一些隔离度满足大于100dB的要求。上述较详细地讨论了直放站不干扰基站的条件及技术措施，下面叙述一下网间干扰问题。由于移动通信网络种类较多，我们不仅注意到本网直放站对基站的干扰，也应该注意直放站对邻近无线网的干扰。比如联通CDMA网络与移动公司GSM网间干扰问题，由于CDMA下行频率为870~880MHz，而移动GSM网上行为885~909MHz，中间只间隔5MHz，因此对于CDMA直放站的带外抑制必须提出更高的要求，同样由放大器产生的白噪声电平为G-120，在信号很弱的条件下开通直放站G可能大于95dB，因此白噪声电平可能达到95-120=-25dBm，按目前CDMA直放站国家标准要求带外边频+2.5MHz抑制大于40dB，则5MHz外（即GSM频带