文章首先分析了WCDMA與GSM系統(tǒng)共站址時(shí)的主要干擾類型，給出了各種干擾的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，然后詳細(xì)闡述了WCDMA與GSM系統(tǒng)相互之間的干擾情況，得出了WCDMA與GSM共址時(shí)所需的隔離度及天線隔離要求，并給出了工程中的解決方案

1、引言

隨著我國電信市場(chǎng)的日漸開放，3G牌照發(fā)放的日期也逐漸臨近，對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，工程涉及面廣、周期長、投資大，在建設(shè)初期為降低運(yùn)營成本，盡快啟動(dòng)市場(chǎng)，基站在滿足條件的情況下應(yīng)進(jìn)行共站址建設(shè)。 這樣就必然增加了WCDMA系統(tǒng)與同址或鄰近的GSM系統(tǒng)互相產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)，WCDMA系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)的電磁環(huán)境兼容問題將會(huì)暴露出來。本文將分別對(duì)共站產(chǎn)生干擾的機(jī)制、隔離度計(jì)算進(jìn)行剖析，并提出工程上消除干擾的解決方法。

2、主要干擾的數(shù)學(xué)模型

對(duì)被干擾系統(tǒng)來說有三種性能損失需要考慮：接收機(jī)靈敏度降低、IMP干擾（即互調(diào)干擾）和接收機(jī)過載。從干擾站接收的雜散輻射信號(hào)將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低，而從同址站接收到的所有載頻的合成造成了IMP干擾，接收機(jī)過載的原因是接收機(jī)收到的總信號(hào)功率太大。為了將這些性能損失降到最小而不修改現(xiàn)有發(fā)送和接收單元，在同站址的GSM系統(tǒng)和WCDMA系統(tǒng)之間需保持適當(dāng)?shù)母綦x。

這三種性能損失對(duì)應(yīng)的主要干擾分別為雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾。下面我們分別闡明這三種干擾的數(shù)學(xué)模型。兩個(gè)共址射頻站間相互干擾的原理如圖1所示：

與兩個(gè)同址站間相互干擾計(jì)算相關(guān)的重要射頻器件，有干擾站的發(fā)射放大器、發(fā)射濾波器、發(fā)射天線和被干擾站的接收濾波器、接收機(jī)、接收天線等。這里定義A點(diǎn)到B點(diǎn)的射頻電平之差為天線隔離度。

2.1　雜散干擾

接收機(jī)靈敏度降低是由于接收機(jī)噪聲基底的增加而造成的。如果干擾基站在被干擾基站接收頻段內(nèi)的雜散輻射很強(qiáng)，并且干擾基站的發(fā)送濾波器沒有提供足夠的帶外衰減（濾波器的截止特性不好），將會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)噪聲門限的增加。從干擾基站的天線連接處輸出的雜散輻射經(jīng)兩個(gè)基站間的一定隔離而得到衰減，因此被干擾基站的天線連接處接收到的雜散干擾按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

IB=CTX-E雜隔-10log（WA/WB）　?。?）

其中，IB為被干擾基站天線連接處接收到的干擾電平；CTX為干擾基站天線連接處輸出的雜散輻射電平；E雜隔為天線隔離度；WA為干擾電平的可測(cè)帶寬；WB為被干擾系統(tǒng)的信道帶寬。

2.2　互調(diào)干擾

互調(diào)干擾是由于系統(tǒng)的非線性導(dǎo)致多載頻的合成產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物落到相鄰WCDMA系統(tǒng)的上行頻段，使接收機(jī)信噪比下降，主要表現(xiàn)為WCDMA系統(tǒng)信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化。由兩個(gè)相同強(qiáng)度的載波產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾可表示如下：

IMP3（dBm）=3PIN-2×TOI　　（2）

PIN為被干擾基站接收機(jī)輸入端的干擾載波電平；TOI為接收機(jī)輸入端定義的三階截止點(diǎn)（dBm），與接收機(jī)本身的特性有關(guān)。因此為了盡量減小三階互調(diào)干擾，應(yīng)降低PIN，而根據(jù)式（3）：

PIN=CA-EIMP3-LR_B　?。?）

其中CA為干擾基站天線連接處的最大載波發(fā)射功率（dBm）；LR_B為被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減（dB）；EIMP3為天線隔離度（dB）。

所以當(dāng)允許的三階互調(diào)干擾一定時(shí)，天線隔離度由下式?jīng)Q定：

EIMP3=CA-LR_B-（IMP3+2×TOL）/3　　（4）

2.3　阻塞干擾

當(dāng)較強(qiáng)功率加于接收機(jī)端時(shí)，可能導(dǎo)致接收機(jī)過載，使它的增益下降。原因是放大器有一個(gè)線性動(dòng)態(tài)范圍，在此范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加，這兩個(gè)功率之比就是功率增益G。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進(jìn)入非線性區(qū)，其輸出功率不再隨輸入功率的增大而線性增大，也就是說，其輸出功率低于所預(yù)計(jì)的值。通常把增益下降到比線性增益低1dB時(shí)的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點(diǎn)，此時(shí)輸入功率定義為輸入功率的1dB壓縮點(diǎn)。為了防止接收機(jī)過載，從干擾基站接收的總的載波功率電平需要低于它的1dB壓縮點(diǎn)。天線隔離度方面有以下要求：

E阻隔=CP_A-LR_B-CP_B　?。?）

CP_A：干擾基站天線連接處的載頻總功率（dBm）；

LR_B：被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減（dB）；

CP_B：被干擾基站天線連接處接收到的載頻總功率（dBm）；

E阻隔：天線隔離度（dB）。

一般來說，三種干擾中最嚴(yán)重的是雜散干擾，只要雜散干擾能夠避免，阻塞干擾和互調(diào)干擾一般也可以避免。

3、天線隔離標(biāo)準(zhǔn)

為保證好的系統(tǒng)性能，上述三種性能下降必須避免或最小化。因此必須保證兩個(gè)同址基站的天線間有好的隔離度。一般來說工程上對(duì)以上三種干擾應(yīng)遵守以下準(zhǔn)則：

（1）被干擾基站從干擾基站接收到的雜散輻射信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)比它的接收噪聲底限低10dB。

假設(shè)被干擾基站的接收噪聲底限為NB（dBm），干擾基站的雜散輻射在被干擾基站的接收機(jī)處引入的噪聲功率為NI（dBm），則由被干擾基站自身的噪聲和雜散干擾引入的噪聲功率累計(jì)噪聲功率為：

Ptotal=PB-PI=10NB/10+10NI/10　　（6）

當(dāng)NI=NB-10dB時(shí)，由被干擾基站引入的噪聲惡化量為：

這樣的噪聲惡化量不會(huì)對(duì)基站帶來明顯的影響，因此雜散輻射信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)比它的接收噪聲底限低10dB。

（2）在被干擾基站生成的三階互調(diào)干擾（IMP3）電平應(yīng)比接收機(jī)噪聲限低10dB，原因與第一條準(zhǔn)則相同。

（3）受干擾站從干擾站接收到的總載波功率應(yīng)比接收機(jī)的1dB壓縮點(diǎn)低5dB，這主要是因?yàn)楣こ躺蠟榱吮苊夥糯笃鞴ぷ髟诜蔷€性區(qū)，常把工作點(diǎn)從1dB壓縮點(diǎn)回退5dB。

如果系統(tǒng)間的隔離度能夠滿足以上準(zhǔn)則，受干擾系統(tǒng)的接收機(jī)的靈敏度將只下降0.5dB左右，這對(duì)于絕大多數(shù)通信系統(tǒng)來說都是可以接受的。

4、WCDMA與GSM系統(tǒng)間的干擾與隔離分析

綜上所述，產(chǎn)生干擾的最終原因與共址站之間的天線隔離度有很大關(guān)系。為了將性能損失降到最小而不修改現(xiàn)有的發(fā)送和接收單元，在共址站間需要保持適當(dāng)?shù)母綦x。

WCDMA主要頻段與移動(dòng)現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的頻段如表1所示：

從表1可以看到，如果GSM和WCDMA共站建設(shè)，GSM900系統(tǒng)由于離WCDMA頻段較遠(yuǎn)，系統(tǒng)間不存在互調(diào)干擾，只要基站符合R99協(xié)議中對(duì)共站時(shí)的帶外雜散輻射要求：＜-96dBm/100kHz即可。目前大部分現(xiàn)網(wǎng)中的GSM900基站性能滿足且優(yōu)于R99協(xié)議中的共站要求，對(duì)工程中空間隔離的要求非常低，因此本文不再詳細(xì)論述。

對(duì)GSM1800系統(tǒng)來說，其發(fā)射頻段距離WCDMA頻段的接收頻段間隔較近，兩系統(tǒng)臨界處WCDMA為上行頻率，GSM1800為下行頻率，下行功率相對(duì)較大，GSM1800基站發(fā)射通道的帶外雜散信號(hào)很容易落在WCDMA基站的接收通道內(nèi)，會(huì)抬高WCDMA基站接收噪聲的電平，使WCDMA系統(tǒng)上行鏈路變差、靈敏度降低，影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋，另外，信號(hào)過載或互調(diào)干擾也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降。所以問題主要集中在GSM1800與WCDMA之間的干擾上。

4.1　GSM1800對(duì)WCDMA的影響

（1）雜散干擾

WCDMA接收機(jī)的噪聲基底：

Nfloor（dBm）=NO（dBm/Hz）+W（dBHz）+NF（dB）

在上式中：NO：噪聲譜密度，是由于電子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，計(jì)算公式為：NO=KT。

K是波爾茲曼常數(shù)（等于1.38×10-23J/K），T是絕對(duì)溫度（為290K），由于J=W×s，1W=1000mW=30dBm，將KT轉(zhuǎn)換成dBm得到：

NO=KT=10log（1.38×10-23×290）+30dBm×s=-174dBm×s

W：WCDMA系統(tǒng)的帶寬，其值為3.84MHz，即10log（3840kHz）=65.8dBHz。

NF：WCDMA接收機(jī)的噪聲系數(shù)，用于度量信號(hào)通過接收機(jī)后，SNR降低的程度。噪聲系數(shù)屬于接收機(jī)本身的屬性。WCDMA基站接收機(jī)的噪聲系數(shù)為4dB左右。

因此，WCDMA基站接收機(jī)的噪聲基底：

Nfloor（dBm）=-174+65.8+4=-104dBm

GSM技術(shù)規(guī)范有新舊兩個(gè)版本，它們對(duì)工作帶外雜散的要求具體如表2所示：