CDMA干扰的测试定位与处理

admin

在无线蜂窝通信系统中，不同的频段分配给不同的通信系统导致系统间产生干扰，同时由于各系统采用不同的复用方法来提高频谱效率，以增加系统容量，同时带来了同/邻频干扰。
    另外，系统还存在由于电波传播的多径效应造成的干扰等。无线干扰信号会给基站覆盖区域内的移动通信带来许多问题，如掉话、通话质量差、信道拥塞等。主要介绍CDMA中可能出现的各种干扰及对这些干扰的定位和处理方法。
    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1MHz的信号会在原高频信号之上1MHz，低频信号之下1MHz，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800M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CDMA20001x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800M频段下的CDMA20001X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2000M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-130dBm，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-105dBm，即使多个业务时接收功率的平均值一般也不会超过-95dBm。
    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。
作者：刘春