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【摘 要】移动通信系统的干扰是影响无线网络掉话率、接通率等系统指标的重要因素之一。它不仅影响了用户的通话质量,而且影响了各通信网络的正常运行。因此,必须对不同的干扰进行分析,找到行之有效的方法降低干扰。
【关键词】通信;干扰;原因
【作者简介】唐冕(1982- ),女,汉,教学学科:通信电子类,研究方向领域:通信与电子,助理讲师,毕业学校:重庆邮电学院;刘婷(1982- ),女,汉,教学学科:通信电子类;研究方向领域:通信与电子;讲师,毕业学校:重庆大学。
一、概述
在移动通信技术从第二代迈向第三代的今天,新技术不断得到应用,无线电频谱资源日趋紧张,各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断产生。原有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、小区重叠、环境、电磁兼容(EMI)以及故意干扰,都是移动通信网络射频干扰产生的原因。
目前已有的移动通信体制占用的射频资源全部在2.5G以下,这一频带的特点就是干扰与被干扰的关系,因此,移动通信网络必然存在射频干扰问题。移动通信系统的干扰是影响无线网络掉话率、接通率等系统指标的重要因素之一。它不仅影响了用户的通话质量,而且影响了各通信网络的正常运行。因此,必须对不同的干扰进行分析,找到行之有效的方法降低干扰。
二、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:
(一)根据频段划分:上行干扰、下行干扰
1.上行干扰
上行干扰是指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.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。
(二)根据频点划分:同频干扰、非同频干扰
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,为有用信号载波频率,为接收机中频带宽。
同频干扰图示
图中所示为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称为同频复用比。同频复用比与小区复用系数N的关系为: 或
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
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)杂散干扰
由于发射滤波器的滚降特性,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。
(三)根据干扰来源划分:内部干扰、外部干扰
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。
2.外来电波的干扰
由于移动通信是靠空中电波传播的,当空中某些电波对正在使用的电波产生的干扰达到一定程度时,会使信号噪声比下降到标准值以下(影响通话质量),这时手机可能将出现掉话。这些干扰电波来源相当复杂,例如大型发电机工业干扰、电源火花干拢、天电干扰和其它专业的邻近电波干扰等,这些干扰是很难完全避免的。
(1)电弧电焊产生的杂乱干扰
大规模的各种电弧电焊同时工作,会产生大量的、间断的、频繁的宽带干扰信号,使基站的噪声水平相应提高,灵敏度下降,使相对远离基站的移动台接入成功率低,掉话率高,从而严重影响小区的网络指标。因而,如果在小区覆盖范围内有大量使用电弧电焊的工厂,则要考虑这种杂乱干扰产生的可能性。
(2)电视增频器对CDMA上行干扰
上世纪90年代以前出产的电视机都没有有线电视增补频道,随着有线电视日益普及,许多家庭无法观看部分频道节目,有些家庭不愿更换电视机,于是购买价格便宜的电视增频器。电视增频器实际上是一混频器,作用是将增补频道信号混频输出到电视机可接收的范围。增频器输出频率最高可达870M,因而对CDMA上行频段形成干扰。随着CDMA网络的大规模开通,这一问题日益严重。 三、内部干扰产生的原因分析
移动通信系统中无线电波传播的特性,决定其在通信过程中必然受到外界多种因素的影响,故在这里不具体分析。在此着重分析移动系统内部干扰产生的原因:
1.频率配置问题
频率规划时频率复用不当、频点设定不正确导致两同频小区之间的距离不能够满足标准值,造成同频、邻频现象在短距离范围内存在。当手机在服务小区中收到很强的同频或邻频干扰信号时,会引起误码率恶化,使手机无法准确解调邻近小区的 BSIC码或不能正确接收移动台测量报告,很有可能造成切换失败或掉话。
2.小区参数定义不当
BTS的发射功率参数设置不合理,也会造成干扰问题的出现。MS—TXPWR—MAX—CCH参数设置过高,则在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻频干扰,影响小区中其它移动台的接通和通话质量;过小则决小区边缘的手机将很难占上信道,且受外界干扰更大。BS—TXPWR—MAX—CCH参数设置过大,会与相邻小区产生覆盖交叠,造成信道干扰,手机占用信道困难,通话质量差等;过小会产少盲区。
3.基站天线参数的不合理
基站天线的俯仰角及方位角设置不合理或存在偏差,导致基站的覆盖范围不合理,从而导致同频及邻频干扰。选择合适的俯仰角可使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间,处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分,从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小。俯仰角过小,会造成对附近同频站的干扰;过大则会造成对相邻站的邻频干扰。方位角设置存在偏差,易导致基站的实际覆盖与所设计的不相符,从而导致一些意想不到的同频及邻频干扰。
4.玻璃幕墙、湖泊和其他反射体的影响
随着城市的快速发展,大城市中建造起越来越多的玻璃幕墙建筑物。由玻璃幕墙装饰的高层建筑物会造成电波的强烈反射,这种杂乱的反射波很有可能引起严重的同频干扰或邻频干扰,此时需调整天线方位角以避开玻璃幕墙的反射。
5.直放站设置不合理
直放站设置不合理,造成对周围信号的干扰。为减少投资,扩大覆盖范围,一些县城内的小基站普遍采用直放站直接放大其信号,但由于目前大量使用的直放站是900MHz宽带放大器,它对所接受的信号进行直接放大,然后再发射出去,且基站与直放站之间绝大多数又是射频连接方式,加之直放站的规划和选址上存在一些问题,因而易造成对周围信号的干扰。
6.发射及接收部分硬件问题
发射部分杂散辐射及接收部分杂散响应较大,会造成对本信道和其它信道的干扰,严重时将不能正常通话。发射机倍频器的输出滤波器特性不好、频率合成器中鉴相器的屏蔽不好,都会带来较多的杂散辐射,这些杂散辐射会对正好以这些频率工作的信道产生干扰。接收机—般采用超外差接收方式,如果接收机的输入电路选择性不好、镜频选择性不好或中频邻近选择性不好,会给系统带来一定的镜频干扰和中频干扰。
【关键词】通信;干扰;原因
【作者简介】唐冕(1982- ),女,汉,教学学科:通信电子类,研究方向领域:通信与电子,助理讲师,毕业学校:重庆邮电学院;刘婷(1982- ),女,汉,教学学科:通信电子类;研究方向领域:通信与电子;讲师,毕业学校:重庆大学。
一、概述
在移动通信技术从第二代迈向第三代的今天,新技术不断得到应用,无线电频谱资源日趋紧张,各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断产生。原有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、小区重叠、环境、电磁兼容(EMI)以及故意干扰,都是移动通信网络射频干扰产生的原因。
目前已有的移动通信体制占用的射频资源全部在2.5G以下,这一频带的特点就是干扰与被干扰的关系,因此,移动通信网络必然存在射频干扰问题。移动通信系统的干扰是影响无线网络掉话率、接通率等系统指标的重要因素之一。它不仅影响了用户的通话质量,而且影响了各通信网络的正常运行。因此,必须对不同的干扰进行分析,找到行之有效的方法降低干扰。
二、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:
(一)根据频段划分:上行干扰、下行干扰
1.上行干扰
上行干扰是指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.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。
(二)根据频点划分:同频干扰、非同频干扰
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,为有用信号载波频率,为接收机中频带宽。
同频干扰图示
图中所示为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称为同频复用比。同频复用比与小区复用系数N的关系为: 或
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
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)杂散干扰
由于发射滤波器的滚降特性,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。
(三)根据干扰来源划分:内部干扰、外部干扰
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。
2.外来电波的干扰
由于移动通信是靠空中电波传播的,当空中某些电波对正在使用的电波产生的干扰达到一定程度时,会使信号噪声比下降到标准值以下(影响通话质量),这时手机可能将出现掉话。这些干扰电波来源相当复杂,例如大型发电机工业干扰、电源火花干拢、天电干扰和其它专业的邻近电波干扰等,这些干扰是很难完全避免的。
(1)电弧电焊产生的杂乱干扰
大规模的各种电弧电焊同时工作,会产生大量的、间断的、频繁的宽带干扰信号,使基站的噪声水平相应提高,灵敏度下降,使相对远离基站的移动台接入成功率低,掉话率高,从而严重影响小区的网络指标。因而,如果在小区覆盖范围内有大量使用电弧电焊的工厂,则要考虑这种杂乱干扰产生的可能性。
(2)电视增频器对CDMA上行干扰
上世纪90年代以前出产的电视机都没有有线电视增补频道,随着有线电视日益普及,许多家庭无法观看部分频道节目,有些家庭不愿更换电视机,于是购买价格便宜的电视增频器。电视增频器实际上是一混频器,作用是将增补频道信号混频输出到电视机可接收的范围。增频器输出频率最高可达870M,因而对CDMA上行频段形成干扰。随着CDMA网络的大规模开通,这一问题日益严重。 三、内部干扰产生的原因分析
移动通信系统中无线电波传播的特性,决定其在通信过程中必然受到外界多种因素的影响,故在这里不具体分析。在此着重分析移动系统内部干扰产生的原因:
1.频率配置问题
频率规划时频率复用不当、频点设定不正确导致两同频小区之间的距离不能够满足标准值,造成同频、邻频现象在短距离范围内存在。当手机在服务小区中收到很强的同频或邻频干扰信号时,会引起误码率恶化,使手机无法准确解调邻近小区的 BSIC码或不能正确接收移动台测量报告,很有可能造成切换失败或掉话。
2.小区参数定义不当
BTS的发射功率参数设置不合理,也会造成干扰问题的出现。MS—TXPWR—MAX—CCH参数设置过高,则在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻频干扰,影响小区中其它移动台的接通和通话质量;过小则决小区边缘的手机将很难占上信道,且受外界干扰更大。BS—TXPWR—MAX—CCH参数设置过大,会与相邻小区产生覆盖交叠,造成信道干扰,手机占用信道困难,通话质量差等;过小会产少盲区。
3.基站天线参数的不合理
基站天线的俯仰角及方位角设置不合理或存在偏差,导致基站的覆盖范围不合理,从而导致同频及邻频干扰。选择合适的俯仰角可使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间,处于天线垂直方向图中增益衰减变化最大的部分,从而使受干扰小区的同频及邻频干扰减至最小。俯仰角过小,会造成对附近同频站的干扰;过大则会造成对相邻站的邻频干扰。方位角设置存在偏差,易导致基站的实际覆盖与所设计的不相符,从而导致一些意想不到的同频及邻频干扰。
4.玻璃幕墙、湖泊和其他反射体的影响
随着城市的快速发展,大城市中建造起越来越多的玻璃幕墙建筑物。由玻璃幕墙装饰的高层建筑物会造成电波的强烈反射,这种杂乱的反射波很有可能引起严重的同频干扰或邻频干扰,此时需调整天线方位角以避开玻璃幕墙的反射。
5.直放站设置不合理
直放站设置不合理,造成对周围信号的干扰。为减少投资,扩大覆盖范围,一些县城内的小基站普遍采用直放站直接放大其信号,但由于目前大量使用的直放站是900MHz宽带放大器,它对所接受的信号进行直接放大,然后再发射出去,且基站与直放站之间绝大多数又是射频连接方式,加之直放站的规划和选址上存在一些问题,因而易造成对周围信号的干扰。
6.发射及接收部分硬件问题
发射部分杂散辐射及接收部分杂散响应较大,会造成对本信道和其它信道的干扰,严重时将不能正常通话。发射机倍频器的输出滤波器特性不好、频率合成器中鉴相器的屏蔽不好,都会带来较多的杂散辐射,这些杂散辐射会对正好以这些频率工作的信道产生干扰。接收机—般采用超外差接收方式,如果接收机的输入电路选择性不好、镜频选择性不好或中频邻近选择性不好,会给系统带来一定的镜频干扰和中频干扰。