CDMA对GSM网的干扰

简析 CDMA 对 GSM 网的干扰 作者 李一兵 李丽辉 一 概述 中国联通的 CDMA 和 GSM 基站的频谱分配如图 1 所示 由图 1 可知 中国联通的 CDMA 系统基站的发射频率为 870 880MHz 接收频率为 825 835MHz GSM 的接收频段为 890 908MHz 中国移动 和 909 915MHz 中国联通 发射频 段为 935 953MHz 中国移动 和 954 960 MHz 中国联通 从运行频段上看 CDMA 的发射频段与 GSM 的接收频段比较接近 因此在站址选择及网络规划中如稍不恰当 势必造成对 GSM 的干扰 致使 GSM 系统接收性能下降 注 干扰是相互的 但由于 GSM 的发射频段与 CDMA 的接收频段相差较远 且 CDMA 是自扩频通信系统 抗干扰性能较好 故 GSM 对 CDMA 系统造成的干扰可以忽略 CDMA 系统 设备一般在基站射频输出端有一宽带滤波器 滤波器的通带为 869 894 MHz 通带外的衰减一般为 20 dB 即使 CDMA 射频发射端采用宽带滤波器 当 GSM 与 CDMA 网站距离较近时 仍会对 GSM 系统产生 杂散干扰 甚至导致 GSM 宽带接收机趋向饱和而无法正常工作 因此需要采取必要的措施 以减少 GSM 系统受杂散发射干扰的影响 图 1 CDMA 与 GSM 系统的频谱分配 2 网间干扰定性分析 2 1 网间干扰类型 前面已经提到 中国联通 CDMA 基站的发射功率采用 870 880MHz ABand 其第一载波中心频率 为 878 49MHz 信道编号为 283 在这种情况下 将会发生以下几种类型的网间干扰 CDMA 发射机的边带杂散噪声落入 GSM 接收带内 CDMA 发射机的交调产物落入 GSM 接收带内 GSM 带外的 CDMA 发射载波造成 GSM 接收机的灵敏度下降 根据干扰的性质 CDMA 对 GSM 系统的干扰可定义为杂散干扰 互调干扰和阻塞干扰三种 1 杂散干扰 CDMA 发射信号直接或通过交调等方式间接作为带内噪声作用于 GSM 接收机上 造成 GSM 接收机灵敏 度下降 发射滤波器的滚降特性 任何滤波器都不可能是理想的阶跃方式 导致 CDMA 系统总存在一 定的带外辐射 这就是我们所说的发射杂散 在 890MHz 附近的发射杂散正好落入 GSM 系统的接收频带 内 这对 GSM 系统来说势必引入了另一种干扰 当这种干扰信号的电平超过 GSM 系统的接收灵敏度时 会导致其接收灵敏度 信噪比以及 QoS 等下降 2 互调干扰 当有多个不同频率的信号加载到非线性器件时 非线性变换将产生许多组合频率信号 其中一部分可 能落在接收机带内 造成对有用信号的干扰 该干扰就是互调干扰 3 阻塞干扰 任何接收机都有一定的接收动态范围 在接收功率超过接收动态允许的最大功率电平时 会导致接收 机饱和阻塞 阻塞会导致接收机无法正常工作 长时间的阻塞还可能造成接收机的永久性性能下降 2 2 网间干扰分析 1 CDMA 发射载波增加造成频谱内干扰 CDMA GSM 共站 此时发射载波和扇区的增加都可能造成频谱内的干扰变大 CDMA GSM 不共站 在这种情况下 只有发射载波数量增加才可能导致频谱内干扰增加 2 带宽转换因子 CDMA 载波带宽 1 25MHz 而 GSM 载波带宽 200kHz CDMA 发射功率只有部分落入 GSM 带内 故对 其干扰功率只能是其总功率的一部分 一般称其为带宽转换因子 BandwidthConversion Factor 带宽 转换因子的计算公式为 10lg 200 1 25 8 dB 3 基站的发射滤波特性 无线射频通路上的双工器及合路器等对带外的信号具有一定的抑制能力 在不采用外部滤波器时在 885MHz 处对信号就具有 35dB 以上的衰耗量 3 网间干扰定量分析 3 1CDMA 发射机的边带杂散噪声落入 GSM 接收带内 CDMA 基站具有较好的发射特性 其发射机的线性度以及带外杂散辐射等指标均远优于 IS 97 标准的要 求 当偏离中心频率 1MHz 时 信号已下降 70dB 天线空间隔离公式如下 垂直方向为 28 40lg S x 水平方向为 22 20lg S x GT GR 其中 S 为天线隔离的空间 GT 为发射天线增益 GR 为接收天线增益 x 为波长 由计算可知 天线隔离要求见表 1 表 1 天线隔离要求一 在各种干扰因素中 基站的发射滤波特性和天线的空间隔离距离是比较重要的因素 因此在条件允许 的站址应尽量加大天线的隔离空间以保证足够的隔离度 留出更多的抗干扰余量 在天线平台条件有限的 站址 如果天线的垂直空间不能满足 1m 的要求 可考虑采用外部滤波器 3 2CDMA 发射机的交调产物落入 GSM 接收带内 在部分系统中 CDMA 发射载波的边带噪声和交调产物采用相同的指标 故按照发射载波边带杂散辐 射相同的分析方法 可得出与 3 1 相同的结论 3 3CDMA 发射载波造成 GSM 接收机灵敏度下降 根据 GSM 标准 GSM05 05 Section5 1 可得出对带外阻塞和带内阻塞的要求 1 带外阻塞 当 f 为 100kHz 860MHz 时 带外阻塞 8dBm 当 f 为 925 935MHz 时 带外阻塞 0dBm 当 f 为 935MHz 12 75GHz 时 带外阻塞 8dBm 2 带内阻塞 当 f f0 为 600 800kHz 时 带内阻塞 26dBm 当 f f0 为 800kHz 3MHz 时 带内阻塞 16dBm 当 f f0 3MHz 时 带内阻塞 13dBm 通过计算 天线隔离要求见表 2 表 2 天线隔离要求二 在以上计算中考虑了 GSM 系统接收端不加滤波器的情况 一般来说 GSM 系统的 RX 滤波器对 880MHz 的信号具有 30dB 的抑制作用 这对抗阻塞干扰有着非常大的帮助 当考虑 GSM 系统接收端加装滤波器时 天线隔离要求见表 3 表 3 天线隔离要求三 以上分析都是基于多扇区 多载波且比较恶劣的情况 实际上在 CDMA 网络建设的配置 初期 系统 干扰发生的可能性不大 随着系统的扩容 产生干扰的可能性增加 这样就必须认真考虑抗干扰的措施了 值得注意的是 GSM 移动台同样会对 CDMA 移动台产生干扰 机制同基站间的干扰 但相对于基站间的 干扰 情况并不严重 主要原因如下 移动台位置的随机性较大 两个移动台相互靠近的可能性较小 路径衰耗和空间隔离距离是变化的 移动台功率较低 在相互靠近的移动台中 交调产物落入 CDMA 接收带内的概率很低 4 网间干扰解决方案 针对上述几种网间干扰 可根据实际情况综合采用以下几种干扰措施 CDMA 基站发端安装带通滤波器 CDMA 发端与 GSM 收端之间保留适当的保护带 在 CDMA 发射天线与 GSM 接收天线之间保证足够的空间隔离 水平或垂直 修改 CDMA 或 GSM 基站的频率规划 降低 CDMA 基站的发射功率 调整 CDMA 发射天线的倾角或水平方向角 在 GSM 基站接收端安装带通滤波器 在实际的工程实施中 应根据具体情况 逐一分析基站的干扰原因 并结合上述方法加以解决 以下 对实际工程中常用的 也是较有效的两种解决方法进行分析 4 1 加装发射滤波器 加装发射滤波器具有以下优点 如果在 C 网的发射通道中加装发射滤波器 对带外进行抑制 则可以减少 C 网对 G 网的杂散干扰 如果在 G 网的发射通道中加装发射滤波器 对带外进行抑制 则可以减少 G 网对 C 网的杂散干扰 减少对天线隔离度的要求 从而达到同站址建站的目的 加装发射滤波器的缺点是 基站的覆盖范围减小 4 2 加装接收滤波器 加装接收滤波器具有以下优点 如果在 C 网的接收通道中加装接收滤波器 对接收带外发射信号进行抑制 则可以减少 G 网对 C 网 的阻塞干扰 如果在 G 网的接收通道中加装接收滤波器 对接收带外发射信号进行抑制 则可以减少 C 网对 G 网 的阻塞干扰 工程安装时不用中断基站的正常工作 加装接收滤波器的缺点是 不能消除发射落在接收带内的杂散 还会减少基站的覆盖范围