论文研究-CDMA与GSM基站邻址杂散干扰的分析研究 .pdf

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CDMA与GSM基站邻址杂散干扰的分析研究,贾新彬,吕英华,随着无线通信技术和服务要求的飞速发展,出现了第二代和第三代移动通信系统,以及同一代移动通信系统内不同通信标准共存的情况,
山到花论文在丝 http:/www.paper.edu.cn 天线隔 离度eso b CDMA发射基站 GSM接收基站 发射 放大 一→发射滤波器 接收滤波器机 接 器 11 图21DMA对GSM的十扰原理示意图 图2CDMA对GSM的干扰原理示意图 Fig.2 The illustration of the interference between cdma and gsm 根握图2,杂散干扰信号的产生过程及对GSM接受系统的干扰形成过程为:CDMA信 号经射频功率放大器输出后的功率为C,经过CDMA发射机的带外抑制后,CDMA信号 70分流成两部分,一部分是正常的CDMA发射信号,另外一部分就是杂散辐射信号,杂散辐 射信号经过射频滤波器的进一步滤波后变为I1,射频滤波器在GSM有效接受带宽内对 CDMA杂散辐射信号的衰减幅度为L,l1经过发射天线的增益后变为La,Ia通过天线隔离 度εs后进一步减弱成l,I绎过GSM接受天线的接收増益后最终到达GSM接收机接收端 的杂散干扰信号电平为Im,下面的Ln即为杂散干扰的数学模型图。 ImCu+ICR-L+Gux-eiso+Grx-1Olog1o ( Bws (21) 式中Cκ为CDMA最大发射功率,ICR为CDMA发射端带外抑制比,L为CDMA发 射滤波器在GSM接收频带内对本身杂散信号的衰减值,Gu为CDMA发射天线的发射增益, e天线隔离度,G为GM接收天线增益,10g:0(网四)为带宽转换因子。 相关参数的取值则依据工程技术人员在多年工程设计中所确认的并得到业内人士承认 80与规范的经验值。即: Ctv: 37dB ICR: -65d Bc/30KHz Gx、Gx:取最坏情况,即发射天线与接收天线主瓣正对,Gx+G1x=30dB L: 60dB Wi: 200KHz, W: 30KHz f: 900MHZ 根据天线隔离准则:被干扰基站接收机从干扰基站接收到的寄生辐射信号强度即杂散干 扰强度应比它的接收机噪声基底低10个的dB 而GSM基站接收机的噪声基底: Floor=NotW+NF (2.2) Na:热噪声密度溍,是由电子的热运动产生,工程设计中一般取-174dBm/Hz W:GSM系统的接收带宽,为200Hz,10og0Q200)-53B; 山到花论文在丝 http:/www.paper.edu.cn NF:GSM接收机噪声系数,一般取8dB: 所以有,Nnor=-174+53+8-1l3dBm; 所以,最大Im=-113-10=123dBm )天线隔离度eo 天线隔离度指的是两个天线端口间的路径损耗,即从干扰基站发射元输出端口到被干扰 基站接收单元输入端口的跤径损耗,它体现空间传输损耗和两个站有效天线増益的综合作用 [4][5] 本文所涉及到的天线间隔离度是指从发射天线的接口处到接收天线接口处电磁信号的 衰减程度。由于实中传播环境的复杂性,想要寘正建立起一ˆ精确描述路径损耗的数学模 垇几乎个可能。所以一般都是以自由空间模型作为计算路径损耗的近似数学模型,如下式: 32.45+20log,o()20log,o(d) (23) 上式中各物理量的单位为eso(dB)、f(MHz)及d(Km) 105 对式(2.3)进行移项,可得到隔离度的计算公式: eiso= Ctx+ICR-Lix+Gx+-Grx-1Ologao (Bws-Im (24) 3仿真分析 由于CDMA对GSM的干扰中,以杂散干扰对系统影响最为严重,所以下面就为克服 杂散千扰所要求的天线隔离度进行仿真分析,并且设定计算环境为理想情况,所谓理想情况 110即电磁传播环境为自山空间。 1、仿真分析邻址情形下的杂散干扰 结合式(2.1)和(23) 可得邻址情形下杂散干扰的数学模型为: Lm=C+CRL3+G1324520og0)20og0a+G-10og10()(25) 115 将相关参数带入上式得: : 8.65-Lx()-20logao(d) (2.6) (1)杂散干扰与传播距离的关系 取两种情况进行探讨: a: Ltx-60dB, f900MHz 120 Lx-70dB, f-900MHZ 即: In1=38.65-6020)og0(900}-20log0(a-=-15773-20log0(① In2=38.65-70-20og0900-20log00=1677320logo(a 4 山到花论文在丝 http:/www.paper.edu.cn 图22邻址情况卜杂散十扰值与传播坦离的关系 175 一钴石符号曲线代表60dB衰减 -180 五角星符号曲线代表70dB衰减 -190 -210 90 发射大线与接收犬线间距/Km 125 图3邻址情况下杂散干扰值与传播距离的关系 Fig 3 the relationship between spurious emission interference and tranmission distance 从图3可以看出,随着天线间距离的增大,杂散干扰值下降 (2)杂散十扰与接收系统工作频率的关系 130 取定天线间距为30米,发射滤波器值为60dB、70dB Im1=-38.65-60-20logo20lg0(30)=-128.19-20logo In2=38.65-70-20ogo020log10(30)=138.19-20log 图2.3邻址情况下架散干扰值与接收系统工作频率的关系 186 卜÷↑ 190 一钻石符号曲线代表60dB衰减 五角星符号曲线代表70dB衰减 -192 196 198 8008208408608809009209409609801000 GSM接收札工作频率/MHz 图4邻址情况下杂散干扰值与接收系统工作频率的关系 Fig 4 the relationship between spurious emission interference and the frenquency 由图4可以看岀,邻址情况下东散干扰值随着GSM接收系统工作频率的增大而卜降, 这·规律正好对应了在系统的实际运行过程中,CDMA发射系统的电磁干扰信号大都影响 的是GSM按收系统的低端信道而非高端信道 140 2、仿真分析邻址情形下的天线隔离度 天线隔离度的数学模型为:c=3245+20log0+20log 假设f=900MHz; 用 Matlab进行系统仿真,运行后,得到的仿真效果如图2.4: 山到花论文在丝 http:/www.paper.edu.cn 根据式(2.3)和式(2.4)得 145 32.45+20logao(+ 20log1o(d=C++ICR-LtxGa+Grx-1Olog1o Ews -Im 计算得到d=18m 这是最坏情况下CDMA发射天线与GSM接收天线邻址设置时要保证的最小水平天线 间隔 图2.4天线隔离度与传揞距离的关系 00.020040.060.080.10.120.140.160.180.2 发射天线与接收天线闾距/Km 150 图5邻址情况下天线隔离度与传播距离的关系 Fig 4 the relationship between antenna isolation and the transmission distance 4结论 通过以上分析,可以待出以下解决方案。 155 (1)采用合适的空间隔离,利用铁塔或天线的不同平台或不同位置进行隔离。 2)引入直放站要尽量使用选频、窄频直放站,同事注意如功率、天线位置及方向的 控制,并尽可能利用天线架设位置的障碍物,可以另外采用增加隔离板的方法。 (3)增加室内分布系统时要严格控制对室外周边网络的影响,如功率、天线位置及方 向不当造成信号泄露到室外 160 (4)提高发送滤波器的性能,如针对每一个频点采用窄带介质滤波器来进行滤波,从 而大大降低落在GSM9 OOMHZ频段的杂散,可以减少天线间的隔离要求。 (5)采用线性功放,使功放本身落在GSM90OMHz接收频段的杂散得到相当程度的降 低 (6)由于被干扰站接收频点的频率越高,则空间路径损耙就越大。针对这种情况,可 165以考虑在不造成冋频干扰的情况下,将接收信道从低端调到高端 参考文献]( References) [1]沈少艾.cdma2000网络优化原理与实战[M].北京:人民邮电出版社,201 [2]杨家玮.移动通信[M.北京:人民邮电出版社,2010 170[3]啜钢CDMA无线网络规划与优化[M,北京:机械工业出版社,2005 [4]溍仲英.电佖波、天线与电波传播[M]北京:机械工业出版社,2003. [S]林昌祢.天线工程手朋[M.北京:电子工业出版社,2002 6

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