1.2.4 第三代移动通信UMTS工作频段
第三代移动通信UMTS制式使用上行1920MHz~1980MHz,频点号为9601~9899,每频点带宽200K,每个5M带宽UMTS信道占用25个频点号。UMTS下行频段为2110MHz~2170MHz,频点号10551~10849。由于3G射频标准尚未最终确定,其频段与频点号有可能变动。
2 移动通信网络射频干扰的种类
根据移动通信信号的特点,可将其所受的干扰按照下面几种方法进行划分:
2.1 根据频段划分:上行干扰、下行干扰
2.1.1
上行干扰
定义为干扰信号在移动网络上行频段,外界射频干扰源对基站产生的干扰。上行干扰会造成基站覆盖范围的降低。手机在无上行干扰的条件下,基站能够接收较远处手机信号;当上行干扰出现时,手机信号需强于干扰信号,才能与基站进行联络,因此,手机必须离基站更近。 2.1.2
下行干扰
下行干扰是指干扰源所发干扰信号在移动网络下行频段,手机接收到干扰信号,无法区分正常基站信号,使手机与基站联络中断,造成掉话或无法分配信道。
2.2 根据频点划分:同频干扰、非同频干扰
2.2.1
同频干扰
同频干扰是指所有落到接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰,亦称同信道干扰。这些无用信号和有用信号一样,在接收机中经放大,变频而落到中频通带内,因此只要在接收机输入端存在同频干扰,接收系统就无法
滤除和抑制它。存在同频干扰的频率范围是
f0?Br2,f0为有用信号载波频率,
Br为接收机中频带宽。
图 1 同频干扰图示
图 1表示全向天线覆盖的两个同频率小区的同频干扰情况。A小区的移动台会受到B基站发射机的干扰。两同频工作的基站之间的距离D称为同频复用距离,同频复用距离与小区半径之比q?D/R称为同频复用比。同频复用比与小区复用系数N的关系为:
11?D?DN?q2????3N33?R? 或 R (2-1)
若A、B基站具有相同的设备参数,发射功率都为PT(dBw),则移动台接收机输入端信号和干扰功率电平分别为
2C?PT?LS (dBw) (2-2) I?PT?LI (dBw) (2-3) 式中,LS和LI分别为经过距离D?R和R的传呼损耗,传输损耗之比为
?D?R?LI?LS?10?n?lg??R?? (dB) (2-4)
式中,n为路径损耗指数,在自由空间中传播时,n=2,在陆地移动通信的无线路径传播时,n=4。
用dB表示的载波/干扰比为
C/I?(PT?LS)?(PT?LI)?LI?LS (dB) (2-5) 取n=4,将式(2-4)代入式(2-5),得到
?D?R??D?C/I?40lg???40lg??1??R??R? (dB) (2-6)
2.2.2 非同频干扰
非同频干扰主要包括邻频干扰、互调干扰、阻塞干扰、杂散干扰 ? 邻频干扰:
邻频干扰指来自所使用信号频率相邻频率的信号干扰。邻频干扰是由于接收滤波器不理想,使得相邻频率的信号泄漏到传输带宽内而引起的。邻频干扰可通过精确的滤波和信道分配而尽量减小。
远近效应:如果相邻信道的基站在离用户接收机很近的范围内发射,而接收机使用预设信道的基站信号,这个问题就会变得很严重,这称作远近效应。当离基站很近的移动台使用的信道与一个弱信号移动台使用的信道为相邻信道时,也会发生远近效应。(在UMTS系统中,由于所有的移动台使用同一频带,远近效应影响更为明显,但UMTS系统使用良好的功率控制消除了远近效应的影响)。
? 互调干扰
当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时,将互相调制产生新频率的信号输出。如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内,则构成对该接收机的干扰,成为互调干扰。
互调干扰可能是外部信号与发射信号混合产生;也有可能完全是两个外部信号产生,它们只是借助接收机的非线性器件来相互混合;有时,产生互调信号的摇篮并不仅仅是接收机,非线性结合点有可能是附近生锈的屋顶或围墙,当有高功率的无线电信号传送时,这种物理结构就像一个非线性器件一样,形成互调干扰,而且这种互调影响会随天气条件变化。
如GSM与DCS网络之间的互调干扰:
由于GSM900和DCS1800分别存在45MHz和95MHz的双工间隔,而它们的带宽仅为25MHz(如考虑GSM900扩充频率,则为35MHz)和75MHz。因此在单独设计GSM900或DCS1800时二阶互调和三阶互调不会落入带内。但对共站双频网的运营者,必须仔细分析互调干扰的情况。
二阶互调表现为fA+fB=fC或fA-fB=fC,对双频网可能的表现形式有: 情况1:
DCS1800Tx-GSM900Tx=GSM900Rx 情况2:
GSM900Tx1+GSM900Tx2=DCS1800Rx
Tx代表基站发射频率,Rx代表基站接收频率。详细分析双频网的具体频段,后一种情况是不存在的,因此只需考虑情况1:共站DCS1800发射频率与GSM900发射频率的差频不能等于GSM900的接收频率。
? 阻塞干扰
任何接收机都有一定的接收动态范围,当频带外干扰信号强到一定程度,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,从而影响系统的接收性能,这类干扰称为阻塞干扰。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。
? 杂散干扰
由于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),导致总存在一定的带外辐射,这就是我们通常所称的发射杂散。由于发射杂散产生的干扰称为杂散干扰。
2.3 根据干扰来源划分:内部干扰、外部干扰
2.3.1
内部干扰
移动通信蜂窝系统采用频率复用方式,以提高频率利用率。这虽然增加系统的容量,但同时也增加系统的干扰程度。这些干扰主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰。
? 同频干扰
所谓同频干扰,即指无用信号的载频与有用信号的载频相同,并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。现在一般采用频率复用的技术以提高频谱效率。当小区不断分裂使基站服务区不断缩小,同频复用系数增加时,大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰,成为对小区制的主要约束。这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。当同频干扰的载波干扰比 C/I小于某个特定值时,就会直接影响到手机的通话质量,严重的情况下,就会产生掉话或使手机用户无法建立正常的呼叫。
? 邻频干扰
所谓邻频干扰,即指干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内造成的干扰。由于频率规划原因造成的邻近小区中存在与本小区工作信道相邻的信道或由于某种原因致使基站小区的覆盖范围比设计要求范围大,均会引起邻频道干扰。当邻频道的载波干扰比 C/I小于某个特定值时,就会直接影响到手机的通话质量,严重的情况下,也会会产生掉话或使手机用户无法建立正常的呼叫。
? 交调干扰
当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时,将互相调制,产少新频率信号输出,如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内,则构成对该接收机的干扰,我们称这种干扰为交调干扰。交调干扰主要是指数、模共站的基站,由于模拟基站发射机的影响,而对数字基站产生的干扰。这种干扰的直接后果是时隙分配不出去,造成基站资源的浪费,也会产生掉话。