改善PHS雜散發射對近頻WCDMA接收機影響

　　 

    在國內，信息產業部指定ＰＨＳ系統使用的頻段為１９００－１９１５ＭＨｚ，該頻段同中國第三代公眾移動通信系統頻分雙工?ＦＤＤ?主要工作頻段上行鏈路相近。

    由于ＰＨＳ系統雜散指標要求較低，ＰＨＳ系統發射的雜散信號將會對工作于該頻段附近的３Ｇ系統帶來不同程度地干擾，直接導致３Ｇ系統容量的下降或覆蓋區域的減小。但是，３ＧＰＰ指標在制定時充分考慮了對現有系統的干擾問題，ＵＥ帶外雜散的性能要求也更高。因此，在１９２０ＭＨｚ頻段附近，ＰＨＳ系統對未來３Ｇ系統的干擾影響相對于３Ｇ系統對ＰＨＳ系統的干擾影響更為嚴重，隔離度要求也更高。再者，中國擁有全球規模最大的ＰＨＳ網絡，且信息產業部３Ｇ第二階段網絡技術外場測試即將完成，ＰＨＳ系統如何更好地與３Ｇ系統共存已成為電信、網通近期關注熱點之一。

    信產部關于PHS系統的頻段使用、技術要求及雜散指標

    在信息產業部“關于ＰＨＳ和ＤＥＣＴ無線接入系統共用１．９ＧＨｚ頻段頻率臺站管理”規定中，指出ＰＨＳ系統由１９００ＭＨｚ起指配頻率，指配信道的數量由話務量和用戶容量決定，當在某一區域用戶量較大時，在避免與其他網絡（ＤＥＣＴ或ＰＨＳ系統）產生相互有害干擾的前提下，可使用１９００－１９２０ＭＨｚ的全部頻段。

    信息產業部對用于無線本地環路ＰＨＳ系統臺站設置的技術要求主要為：基站的發射平均功率為５００ｍＷ，峰值功率為４Ｗ；用戶終端的發射平均功率為１０ｍＷ，峰值功率為８０ｍＷ。雜散發射功率電平限值為：在１８９３．５－１９１９．６ＭＨｚ以內，＜２５０ｎＷ／３００ｋＨｚ，以上頻帶以外，＜２．５μＷ／ＭＨｚ?，F網（ＵＴ、中興、朗訊）ＰＨＳ系統運行的基站絕大部分都是５００ｍＷ基站。

    PHS系統帶外雜散發射對近頻WCDMA的干擾影響

    1.PHS手機與WCDMA基站共存

    ＷＣＤＭＡ系統是一個自干擾系統，對于每一個用戶，本小區的其它用戶或相鄰小區的用戶都將對其產生干擾，因此一個用戶的Ｅｂ／Ｉ０將主要取決于干擾而不是噪聲，一個用戶的受到的總干擾Ｉ將由三部分組成：基站本身熱噪聲ＮＢＳ、系統內其它用戶的干擾Ｉｉｎｔ和系統外部的附加干擾Ｉｅｘｔ，即：

    Ｉｔｏｔａｌ＝ＮＢＳ＋ Ｉｉｎｔ ＋ Ｉｅｘｔ。

    ＷＣＤＭＡ基站接收機的熱噪聲為－１０３ｄＢｍ。為了保證系統正常運行及穩定，系統的容量一般在７５％的負載以下，即允許噪聲升高６ｄＢ，相應的總干擾?干擾＋熱噪聲?為Ｉｔｏｔａｌ＝－１０３ｄＢｍ＋ ６ ＝ －９７ ｄＢｍ。當ＷＣＤＭＡ上行容量由于ＰＨＳ系統的干擾而損失５％時，即系統容量由７５％降為７０％時，允許的外界干擾Ｉｅｘｔ為－１０４．７ ｄＢｍ。

    在１９２０ＭＨｚ以上時，ＰＨＳ的帶外發射為２５０ｎＷ／３００ｋＨｚ即－３６ｄＢｍ／３００ｋＨｚ?雜散為２．５μＷ／１ＭＨｚ即－２６ｄＢｍ／１ＭＨｚ。假設ＷＣＤＭＡ基站的鄰道選擇性很大，即ＷＣＤＭＡ基站接收不到鄰道的ＰＨＳ系統信號，則ＷＣＤＭＡ基站接收到的干擾為：

    Ｉ＝ＰＯＯＢ＋ Ｇｔｘ ＋ Ｇｒｘ － Ｌ

    式中：ＰＯＯＢ代表發射機的帶外發射功率或雜散功率（ｄＢｍ）；Ｇｔｘ代表發射天線增益（ｄＢｉ）；Ｇｒｘ代表接收天線增益（ｄＢｉ）；?。纱肀桓蓴_接收機的干擾門限（ｄＢｍ）

    ＰＨＳ手機發射平均功率為１０ｍＷ?１０ｄＢｍ?，假定天線增益為０ｄＢ，ＰＨＳ的雜散為－２６ｄＢｍ／１ＭＨｚ，即－２０ｄＢｍ／３．８４ＭＨｚ。由于ＰＨＳ手機的發射功率很小，不可能對ＷＣＤＭＡ基站產生阻塞，因此阻塞的因素我們就不再繼續分析，而只考慮ＰＨＳ手機的雜散發射對ＷＣＤＭＡ基站的影響。假設ＷＣＤＭＡ基站的接收天線增益為Ｇｒｘ＝１１ｄＢｉ?則ＰＨＳ移動臺與ＷＣＤＭＡ基站之間的隔離損耗應為：

    Ｌ＝ＰＯＯＢ＋ Ｇｔｘ ＋ Ｇｒｘ － Ｉ

    ＝－２０＋ １１ ＋ ０ － ?－１０４．７?

    ＝９５．７ｄＢ

    代入自由空間的路徑損耗的傳播公式Ｌ＝２０ｌｇ?Ｒ?＋３８．１２，可得：Ｒ＝７５６ 米

    即ＰＨＳ移動臺與ＷＣＤＭＡ基站之間的距離大于７５６米時，其雜散不會干擾ＷＣＤＭＡ基站。

    2.PHS基站與WCDMA基站共存

    假設ＰＨＳ基站的發射天線增益為９（常用天線增益）＋３（發射分集增益）＝１２ｄＢｉ，ＷＣＤＭＡ基站的接收天線增益為Ｇｒｘ＝１１ｄＢｉ，ＰＨＳ基站的發射平均功率為５００ｍＷ?２７ｄＢｍ?，雜散發射絕對電平為２．５μＷ／ＭＨｚ。

    考慮阻塞條件時，由于ＰＨＳ信號帶寬相對與ＷＣＤＭＡ信號而言很窄，我們可以將ＰＨＳ信號看作為單頻分量，ＷＣＤＭＡ基站在帶外可以容忍的單頻干擾為－１５ｄＢｍ。這樣需要４２ｄＢ的隔離才能保證ＰＨＳ基站不會阻塞ＷＣＤＭＡ基站。

    同上可以計算ＰＨＳ基站在雜散發射時與ＷＣＤＭＡ基站之間的隔離損耗Ｌ應為１０５．７ｄＢ?代入自由空間的路徑損耗的傳播公式，可得ＰＨＳ基站與ＷＣＤＭＡ基站之間的隔離距離至少應大于２３９３米時，其雜散發射才不會干擾ＷＣＤＭＡ基站。

    根據國家無線電監測中心對朗訊ＰＨＳ系統５００ｍｗ基站的帶外雜散進行的抽樣檢測結果，在１９００．２５０ＭＨｚ?１８ｃｈ?、１９０６．８５０ＭＨｚ?４０ｃｈ?、１９１４．６５０ＭＨｚ?６６ｃｈ?、輸出功率為１００ｍｗ時，帶外雜散功率為０．０１?０．０５μＷ?－４３?－５０ｄＢｍ?，后期基站型號核準檢驗測試數據該項指標改為只記錄比限值低６ｄＢ之內或高于限值的雜散發射。

    根據日本富士通提供的測試報告中發現，ＰＨＳ基站工作在１９１１．９５０ＭＨｚ?５７ＣＨ?且發射功率為３５ｄＢｍ?３．２Ｗ?，在１９２０ＭＨｚ時測得的雜散發射是－２７．９ｄＢｍ／ＭＨｚ，僅比協議指標?－２６ｄＢｍ／３００ＫＨｚ或２０．８ｄＢｍ／ＭＨｚ??。罚洌?，如果工作頻段越靠近１９２０ＭＨｚ，其在１９２０ＭＨｚ處的雜散余量會更小。

    因此，如果ＰＨＳ基站的雜散發射相對于信息產業部規定沒有余量甚至超標的話，在當前大中城市城區ＰＨＳ基站密布的現狀下，市區基站越多，雜散余量越少，對未來ＷＣＤＭＡ系統的帶內信號干擾更趨嚴重，服務質量難于保證。根據國內某城市對ＰＨＳ－ＷＣＤＭＡ系統無線干擾測試的報告表明，部分ＰＨＳ基站帶外信號抑制小于信息產業部規定的５０ｄＢｃ?僅為３０ｄＢｃ左右；ＰＨＳ系統話務忙時相對于閑時，對ＷＣＤＭＡ系統接收機帶來約３ｄＢ的噪聲抬高。

    降低PHS系統帶外雜散對WCDMA系統干擾影響的幾點建議

    1.增加保護頻帶

    建議在ＷＣＤＭＡ系統開通之初，由于ＰＨＳ系統用戶規模還很龐大，轉網尚需時日，可向信息產業部申請使用１８９５－１９００ＭＨｚ，以便現網ＰＨＳ系統的工作頻段由１９００－１９１５ＭＨｚ下移至１８９５－１９１０ＭＨｚ，干擾嚴重區域甚至可將工作頻段下移至１９０５ＭＨｚ。

    ２.采取天線隔離

    在滿足ＰＨＳ信號覆蓋質量的前提下，在網絡優化過程中須持續降低基站高度，加大上、下傾定向板狀天線及低增益全向天線的使用力度或降低基站發射功率，通過組控方式在同一天面增加基站，市區站點建設逐步向“少站點扇區化多信道”方向發展。通過調整天線水平和垂直距離，以及天線傾角和方位角，增加天線間耦合損耗，減少系統間干擾。

    3.增加濾波器

    可以通過在無線收發系統上增加附加濾波器以達到隔離要求，減少系統間干擾。工程實施中通過基站天線的垂直隔離等方法獲得的隔離度同樣可以通過在收發系統上增加１５ｄＢ或者２０ｄＢ的濾波器以達到同樣的隔離效果。

    4.開展室內分布系統建設

    在市區，減少ＰＨＳ基站室外站點及改善室內覆蓋最好的辦法就是進行室內分布系統建設，室內分布系統的建設一方面可吸收更多室內話務，降低室外基站的阻塞率及ＰＨＳ系統底噪，同時也有利于今后３Ｇ業務、ＷＬＡＮ業務的開展。

    5.關注設備性能指標

    首先，針對現網運行的各種ＰＨＳ系統基站、手機、干放等有源器件的雜散指標重新進行抽樣檢測或通知設備廠商提供詳細的入網測試數據，詳細記錄各種設備的帶外雜散指標；其次，確保設備性能其他指標都能符合入網的各項要求；最后，為確保今后能有效地與３Ｇ、ＷＬＡＮ和諧共存，為考慮后期兼容性，在近期建設時就必須對原器件各項性能指標提出更高的要求。

    6.開展干擾實地測試

    聯合ＷＣＤＭＡ系統、ＰＨＳ系統提供廠商，在用戶規模為大、中、小容量不等的多個本地網進行帶外雜散對ＷＣＤＭＡ系統接收機的干擾影響測試，共同制定周密詳細的測試方案（室外、室內），對聯合測試結果組織專人進行充分評估及深入分析。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com