互干扰空间隔离解决方案.doc

1. 网外干扰类型
杂散干扰：发射机输出大功率信号的过程中会在发射信号带外产生一定的杂散信号，如果杂散信号落在某个系统接收频段内的幅度较高，将会产生一定的干扰，导致通信质量恶化。
互调干扰：两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的频率，从而对通信系统构成干扰的现象。

阻塞干扰：当较大干扰信号进入接收机前端低噪放大器时，通常低噪放大器的放大增益恒定(当出入功率强度在一定范围时)，但如果过强的干扰信号电平在超出放大器输入动态范围之后，将放大器推到非线性区，导致放大器增益下降甚至完全抑制，从而严重影响接收机对微弱信号的放大能力。多系统设计时，需要保证到达接收机的强干扰信号功率不超过系统指标要求的阻塞电平。
针对杂散干扰和阻塞干扰，都分为带内干扰和带外干扰。所谓带内的意思是指异系统的杂散信号在WCDMA接收频段内的干扰信号。所谓带外干扰信号是指异系统信号在自身频段内发射对WCDMA系统产生的干扰。
在协议25.104中，对于各类干扰信号的强度都有明确的定义。干扰系统发信段的发射功率经过一定损耗之后，到达被干扰系统(WCDMA),干扰信号强度都不得大于这些规定值。所以，从发信段到接收端中间的这一段损耗一定要保证，因此我们也称之为保证的隔离度。
下文将针对WCDMA系统与各类系统的互干扰的隔离度情况进行讨论。
2空间隔离估算
利用空间隔离是工程上最常用的隔离手段，空间隔离估算是干扰判断的重要阶段，通过系统间天线的距离、主瓣指向等计算得到理论的空间隔离度，才能为后面的干扰确定性计算做准备，从理论上确定系统受干扰的程度。
在移动通信中，空间隔离度即天线间的耦合损耗，是指一发射机发射信号功率，与该信号到达另一可能产生互调产物的发射机输出端（或者接收机输入级）的功率比值，以dB表示。
收发天线间足够的隔离度，可以保证接收机的灵敏度。因为位于同一基站或附近基站等的发射机产生的带外信号或者带内强信号，将使接收机噪底抬升或者阻塞。减小干扰的办法，主要是两基站天线应有足够的空间距离，滤除带内干扰和带外信道噪声。
国内外在各自实验和计算基础上有不同看法，是得出不同运营商的基站间隔离度的重要参考。同时，应注意每一研究或试验的确定条件，不同的天线类型及其增益，不同的空间位置都将需要不同的隔离度或不同的隔离距离。应用时必须考虑其中的区别。如给出的是不直接适用于蜂窝移动天线的其它天线公式或图表曲线（如点源天线、半波天线等），应转换成符合实际的天线。
具有高通用性和公认的特定情况下的蜂窝移动天线隔离度计算公式，是分析不同运营商基站间隔离度状况，解决隔离度计算分歧，达到统一认识的判定标准。
水平方向上空间隔离度：
垂直方向上空间隔离度：
式中，d为两天线的水平距离或垂直距离（米），GT、GR分别为水平方向上发射天线到接收天线直线传播路径上的收发天线的增益（dB），为波长（米），（ c为光速，fc为载波频率）。因为垂直方向上天线不可能正对且俯仰的角度比较小，所以垂直方向空间隔离度的计算公式没有将天线增益计算在内。
可见空间隔离度与天线距离、收发天线增益和载波频率有直接的关系。
2.1水平隔离

图1 水平隔离示意图
l 水平隔离度计算公式：
DH（dB） = 22 +20 log (S /λ) –(Gt +Gr)
其中：
l S ＝ 天线水平间距（米）。
l λ ＝ 中心频率对应的波长（米）。
l Gt ＝ 在收发天线直线连线上发射天线增益（dBi）。
l Gr ＝ 在收发天线直线连线上接收天线增益（dBi）。
通常情况下，水平方向上基站天线不可能正对，一般会按一定角度排列。下面列出几个典型的定向天线非正对情况下的空间隔离度数据：
1、 以1950MHz频段为例，假设WCDMA收发天线均为17dBi增益，半功率波宽为65°的定向天线，同向（如图2）；

图2 天线主瓣同向水平隔离示意
根据此类天线的方向图（如图3），可以估算出折算到两天线正对方向（偏转90°）上的增益Gt’和Gr’为

图3 17dBi增益，半功率波宽为65°的定向天线方向图
水平隔离度：22 +20 log (S /λ) –(Gt’ + Gr’) = 22+20 log (S /λ) – 2*0.5

2、 以1950MHz频段为例，假设WCDMA收发天线均为17dBi增益，半功率波宽为65°的定向天线，偏向35°；
根据图3的方向图，两天线偏向35°时（图4），可以估算出折算到两天线正对方向上的增益Gt’和Gr’为-3dB，考虑到实际工程情况中一般不按负增益计算，因此取0dB。准确计算可以考虑取-3dB。

图4 天线主瓣偏向35°示意
水平隔离度：22 +20 log (S /λ) – (Gt’ + Gr’) = 22 +20 log (S /λ) – 2*0
2.2垂直隔离
图5 垂直隔离示意
垂直隔离度计算：
DV ( dB ) ＝ 28 + 40 log (S /λ)
其中：
S ＝ 天线垂直间距（米）。
λ ＝ 中心频率对应的波长（米）。
2.3倾斜架设时的隔离

图6 倾斜隔离示意
倾斜隔离度计算：
DS ( dB )＝（DV - DH）×（θ/ 90）+ DH
其中：
θ＝ 天线之间的垂直夹角（度）。
λ＝ 中心频率对应的波长（米）。
可以看出：倾斜架设时天线隔离度小于完全垂直隔离度，但大于水平隔离度。
通过外场测试验证，倾斜隔离度经典计算公式与实际测试值有一定差距，在应用时需要留10dB以上的余量。因此我们建议在LOS距离内的倾斜隔离度均按水平隔离方法计算。
3 CDMA800M与WCDMA共存干扰
从理论分析的结果看，由于CDMA标准制订时未考虑对3G的干扰共存，规避系统间干扰需要的理论空间隔离度如下，可看出空间隔离要求较高，工程隔离有相当的难度；
国内：78dB(中国入网标准，考虑了对DCS的杂散干扰)
国际：85dB(3GPP2国际标准)
工程解决方案：
中兴通讯CDMA800产品的带外抑制度³90dB@915-2682MHz；发射杂散远低于3GPP规范和中国入网标准，结合外场的工程经验，规避干扰所需要的工程隔离度小于20dB，根据业界惯例，按水平间距>2.5λ，垂直间距>1λ的天线最小近场保护间距执行。
表格 1 CDMA800M与WCDMA的空间隔离距离

CDMA800M与WCDMA共存（工程）
空间隔离度要求(dB)
<20
垂直隔离时距离要求
0.3m
共站水平隔离时距离要求
（理想条件下天线无正对增益时）
0.8m
共存水平隔离时距离要求
（考虑最恶劣情况天线有正对增益17dBi时）
3m
4 CDMA1.9G与WCDMA共存干扰
由于工作频段紧邻，CDMA1.9G基站对WCDMA基站上行干扰最为严重，以邻道干扰为主，需要95dB的隔离度规避干扰。外场测试结果与理论分析的结果基本一致。
表格 2 CDMA1900M与WCDMA的隔离要求

CDMA1.9G与WCDMA共存
（WCDMA使用1977.5MHz频点时）
CDMA1.9G与WCDMA共存
（WCDMA使用1977.5MHz以前频点时）
空间隔离度要求(dB)
95
（CDMA1.9G对WCDMA邻道干扰）
84
（CDMA1.9G对WCDMA加性噪声干扰）
垂直隔离时距离要求
7.5m
4m
共站水平隔离时距离要求
（理想条件下天线无正对增益时）
700m
200m
共存水平隔离时距离要求
（考虑最恶劣情况天线有正对增益17dBi时）
5km（距离太远，不适合共存）
1400m
备注：从上面的结论可以看到，上面的隔离要求要在工程上实现是比较困难的，通常，在拥有2.5M以上频率带后需要进行设备改造，对CDMA基站加装滤波器，提升带外的干扰抑制指标，这样只需要再保证50dB左右的空间隔离度，垂直隔离要求0.6m,水平隔离理想情况下4m，可实现。
5 GSM与WCDMA共存干扰
3GPP协议考虑了GSM与WCDMA的共存干扰，主要是规避系统间的阻塞干扰，参照中兴通讯GSM设备的实际性能，结合外场的工程经验， WCDMA设备与GSM间干扰隔离度要求均小于20dB，实际建网中可参考中兴通讯GSM与WCDMA共存的工程隔离方案执行，并申请运营商的确认。
表格 3 与GSM网络设备共存的隔离距离要求

GSM900与WCDMA共存
DCS1800与WCDMA共存
空间隔离度要求(dB)
20
20
垂直隔离时距离要求
0.2m
0.15m
水平隔离时距离要求
（理想条件下天线无正对增益时）
0.8m
0.4m
最大水平隔离距离要求
（考虑最恶劣情况天线有正对增益时）
2.5m
18m
6 TD与WCDMA共存干扰
TD-SCDMA工作频段2010-2025MHz。理论上以WCDMA基站对TD-SCDMA基站的阻塞干扰为主，结合中兴通讯产品指标分析，TD-SCDMA和WCDMA基站前端射频滤波器相互的抑制达到50dB以上，故系统间规避阻塞干扰的空间隔离度要求较低，保证40dB即可。
表格 4 结合实际情况TD-SCDMA与WCDMA共存的隔离距离要求

TD-SCDMA与WCDMA共存
空间隔离度要求(dB)
40
（阻塞干扰为主）
垂直隔离时距离要求
0.31m
水平隔离时距离要求
（理想条件下两系统天线无正对增益时）
1.3m
水平隔离时距离要求
（TD采用全向天线11dBi增益，与WCDMA天线主瓣背向时）
4.5m
水平隔离时距离要求
（考虑最恶劣情况天线有正对增益时）
100m
7 PHS与WCDMA共存干扰
1 室外情况
按PHS通信系统RCR STD-28 V4.0规范指标，规避PHS单站对WCDMA的加性噪声干扰需要的隔离度约为79dB，考虑到实际网络中，每个WCDMA扇区会面临多个PHS基站的杂散干扰，需要视勘察情况留3~9dB余量，即需要保证82~88dB隔离度规避加性噪声干扰。
2 工程解决方案
PHS在我国目前非常普及，在人口密集地区，站点分布非常密集，平均站点间距在50米-100米之间， 每平方公里30-50个PHS基站。下面的实际勘察地图显示了WCDMA受到多个PHS基站干扰的典型情况。

图7 远近PHS站点干扰WCDMA示意图 图8 正面PHS站点阻塞WCDMA示意图
通过外场实际测试， PHS与WCDMA系统共存最主要的干扰是PHS基站对WCDMA基站上行的加性噪声干扰。对于中兴通讯的基站设备来说，规避干扰需要的隔离度为70~79dB。从上面的图例可以看出，部分500米以外的PHS基站在LOS天线正对情况下也将对WCDMA接收造成干扰。在WCDMA建站时，是不可能依靠工程隔离手段来规避所有的PHS干扰，必然存在相当比例的PHS干扰站点，两网间的干扰消除是非常复杂和困难，需要采取多种措施。
ZTE规定了以下复杂流程来实现ZTE WCDMA设备与国内PHS网络的干扰共存:
Ø 选择站址时，确保中兴通讯WCDMA扇区内所有PHS站点的隔离度大于60dB，以保证WCDMA基站不被阻塞。(WCDMA主瓣方向50米内不得有天线正对的PHS站点，共天面共站址的PHS站点要保证必要的倾斜隔离，采用双折线损耗模型)

图9 PHS全向天线不同隔离角度的增益参考图
Ø WCDMA天线架设后，使用PHS场强仪测试所有对WCDMA形成干扰的PHS站点的实际隔离度。调整WCDMA天馈，使干扰WCDMA的PHS站点比例最少(中兴PHS网络低于20%，其它厂商PHS网络低于40%)，并记录相应的PHS ID。
Ø 要求PHS运营商对PHS干扰源加装滤波器或更换对上瓣抑制良好的新型天线，消除PHS网络对WCDMA的杂散干扰。
Ø 使用PHS场强仪完成对新建站点的干扰验收。
Ø WCDMA基站实时监测PHS干扰场强，及时发现新增加的PHS干扰源，根据ID号通知PHS运营商解决和处理。
以下是网规阶段和网优阶段干扰解决的详细流程步骤:

图10 网规阶段的干扰规避流程

图11 网优阶段的干扰排查和消除流程
3 室内分布系统的解决方案
当室内分布系统中的PHS与WCDMA同属于一个运营商时，可以将PHS基站/干放直接与WCDMA基站合路再接入室内分布系统，通过合路器的隔离度完全可以克服系统相互之间的干扰。当室内分布系统中的PHS与WCDMA不同属于一个运营商时，无法直接共合路器时，若依靠空间隔离度来规避干扰，隔离距离要求：
表格 5 PHS与WCDMA系统不共室内分布系统时的空间隔离要求
天线口发射功率
10dBm
15dBm
20dBm
天线口满功率发射
水平隔离距离m
4
7
>10
>10
上表中的计算数据已经考虑了全向天线增益3dBi。可见理论情况下室内分布系统中仅靠空间隔离来规避PHS系统对WCDMA系统的干扰是难以实现的，因此建议通过共室内分布系统的方式来实现，当PHS无法与WCDMA共分布系统时，还可以考虑与其它系统共室内分布系统，比如中国电信/网通建设的是PHS/WCDMA/WLAN合路系统，中国联通建设的是GSM/WCDMA/WLAN合路系统，因此PHS和WCDMA系统必然都会经过一个合路器之后再到达室内分布天线，此时PHS系统的带外杂散水平已经降低很多（降低水平等于合路器的隔离度），不会对WCDMA系统造成干扰。大量的工程经验证明，在空间上保证2m的距离已经足够规避干扰，具体情况需要在工程勘察阶段确定PHS天线口发射功率和带外辐射指标后确定。
8各系统间互干扰解决方案汇总
通过工程隔离一般可以解决系统间的干扰问题，下表是WCDMA与常见系统的要求：
表格 6 WCDMA系统与其它常用系统的空间隔离要求
与WCDMA共存的系统
隔离度要求(dB)
垂直距离(m)
水平距离 (m) (理想条件)
CDMA800
20
0.3
0.8
CDMA1.9G
84
4
200
CDMA1.9G加装滤波器
50
0.6
4
GSM900
20
0.3
0.8
DCS1800
20
0.15
0.4
TD
40
0.31
1.3
【注】：水平隔离时非理想情况下需要考虑天线间的方位角等因素来计算隔离距离，因此在实际的工程建设中，优先采用垂直隔离的方式。