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互调干扰在移动通信的运用

在移动通信系统中,通信基站射频干扰的种类多样,其中主要干扰是上行干扰,而无源互调干扰在上行干扰中占比较大。本文以互调干扰为研究对象,对其进行判断定位,确定干扰源的位置,以便进一步排除干扰。无源互调是无源器件产生的,只要在一个射频导体中同时存在两个或两个以上不同频率的信号,就会产生与有用信号频率相同或相近的频率组合的互调产物,对通信系统形成干扰。由于不同材料的连接处具有非线性,信号会在连接点混合。任何无源器件都会产生无源互调产物。如果在通信系统的发射频段有两个载波f1和f2,且f1<f2,当两个载波混合输入到无源器件中时,会产生各个阶次的互调失真。fIM=mf1+nf2(1)其中,m、n是自然数,m+n是互调阶数。2f1-f2、2f2-f1、2f1+f2和2f2+f1都称为系统的三阶互调失真,通常只有2f1-f2会落在系统的接收频段。3f1-2f2、3f2-2f1、3f1+2f2和3f2+2f1都称为系统的五阶互调失真,通常只有3f1-2f2会落在系统的接收频段。在检测三阶和五阶互调时,应重点考虑落在系统接收频段的干扰。

1互调干扰的来源及处理分析

无源互调会使通信噪声增加,降低通信质量;还会占用通信频道,使通信空间变小,同时提高了误码率。无源互调在日常通信中最常见的表现是在通信过程中遇到回音、拨不通,在打电话中听到第三方声音等。三阶互调、五阶互调对系统的干扰最大,受干扰的上行频段内底噪整体上升,系统的干扰指标严重恶化。互调干扰对通信系统的影响主要有三点:a)影响通信系统。当某个电信运营商开通了一台杂散和互调较高的直放站时,互调和杂散信号落在本运营商的频带外,会对附近另一个电信运营商的下行信号造成同频干扰[1]。b)影响邻区。根据公式(1),如果f1取925MHz,f2取960MHz,则fIM3=2f1-f2=2×925+960=890(MHz)。因此,当小区频点设置不合理时,很容易产生功率较大的三阶互调,干扰邻区,造成掉话率和切换失败率提高。c)影响自身上行信号。直放站下行功放产生的杂散和互调信号通过直放站内部的双工器进入上行信道,如果此信号过高就会严重干扰上行信号,造成直放站的覆盖范围缩小[1]。手机用户将会因为上行链路信噪比下降而无法通话。在工程应用中,天馈系统中产生非线性的因素很多,主要有三大因素:a)产品品质问题。在射频物理链路上有诸多无源器件(如功分器、耦合器、衰减器、负载、连接头等),如果这些器件的材质较差,器件材料使用了有磁滞特性或易磁化的材料,接头的镀层达不到厚度标准都会造成非线性。天馈系统中天线的质量低劣,装配工艺不达标,内部器件连接不牢固或虚焊也会造成非线性。b)施工工艺问题。安装施工人员未按照标准施工,馈线曲率超标,对连接头未使用扭矩扳手等标准工具施工,造成连接头接触面过松或过紧,接触面容易进入水雾或灰尘等形成非正常接触状态会造成非线性。c)运行老化问题。天馈系统一般都在室外,运行环境恶劣,天长日久的运行致使设备老化。雨水的腐蚀、材料的氧化以及风吹震动造成接触面松动等情况均可造成天馈系统的非线性。

2互调干扰的排查思路

互调干扰会严重干扰移动通信系统的正常运行。在系统维护中,应及时发现互调干扰并确认其来源,迅速处理。因为处理互调干扰故障告警费时费力、工作强度大,所以在现网维护中往往采用先易后难、先软件后硬件的排查方法处理故障。在实际工程处理中,对互调干扰故障的处理主要通过更换天馈系统中出现问题的部分器件,使其互调值降低到通信系统可接受的取值范围,从而降低互调干扰,提高话音质量。2.1软件排查软件排查步骤:a)在网管中心通过话务统计查看干扰带,筛选存在干扰的小区。通常选取干扰带BAND4(-90~-100dB)和BAND5(大于-90dB)比例超过30%的小区作为目标小区。b)对目标小区邻频进行调查,运用公式(1)对可能覆盖目标小区的频点进行计算,排查互调干扰频点,进行更换相关频点验证。如有条件也可使用某网络公司的互调模拟工具软件GSMPIMTOOLSV0.9批量对小区的互调干扰进行模拟计算,精确模拟计算并定位三阶互调、五阶互调干扰频点。c)将关联直放站关闭,检查互调干扰是否还存在。如干扰已排除,问题为直放站干扰,如干扰仍存在,需要前往基站检测。2.2现场排查现场排查步骤:a)进行现场频点扫描,检测外部干扰。运用公式(1)对可能覆盖目标小区的频点进行计算,排查互调干扰外部频点。b)如果第一步检测正常,则使用互调测试仪在基站对主设备和天馈系统进行检测。测试时要配备标准附属工具,如低互调负载、低互调测试跳线、低互调接头、力矩扳手等。检测方法如下:a)检测测试门限的设置。若门限设置无误,需前往基站对主设备进行测试,将主设备与天馈断开,将其作为负载接到互调测试仪进行检测。若三阶互调值大于-90dBm,可排除是主设备问题。若三阶互调值小于-90dBm时仍存在干扰,则考虑是基站主设备、频点等其他方面产生的干扰,将互调干扰故障点定位在机架内跳线及接头,如果不是故障点则继续检测。b)将主设备到天线间的馈线部分作为测试段进行测试。此段含有馈线、合路器、避雷器等无源器件,可利用分段替换法逐段测试馈线、无源器件,若测试结果符合标准,则进行下一段测试。应注意在测试馈线(1/2或7/8馈线)时,一端接互调仪,另一端要接低互调负载。测试合路器等无源器件时,可直接将其作为负载进行测试,必须确保测试仪接口未处于开路状态。通过测试数据来判断是否有馈线段问题。次站如有其他分布系统,则要对其主机干线放大器进行检测,排除干线放大器问题。若以上测试正常,则需要测试天线的三阶互调值和五阶互调值。在工程实践中,发现天线产生互调干扰的概率较大,所以在无其他干扰的情况下,应着重检测天线互调问题。检测时要注意天馈各个连接头是否紧密,馈线头是否锈蚀,馈线头的制作工艺是否符合标准,如有必要可打开天线,检查天线内部材质是否锈蚀和制作工艺情况。c)通过观察话务数据信息判断互调干扰是否排除。

3案例

下面以某运营商的气象局1小区互调干扰告警处理为例加以说明。在告警筛选时发现此站1小区干扰带情况较严重,主要为4级、5级干扰,话务量大时干扰更加严重。在故障处理中首先从网管数据分析入手,检查本站干扰带门限时发现设置正常,对其邻区频点检查发现有无邻频干扰及其他外来干扰。检查基站工程施工及设备运行情况,并进行分段互调检测。通过现场检测发现连接天线的馈线互调值很差。检查馈线,发现其接头内部因扭力过大损坏,造成水雾侵入,出现锈蚀情况,从而致使互调值恶化。重做接头后再次检测,发现互调值正常,后台网管观察干扰带以1级、2级为主,趋于正常。

4结束语

在无线射频系统中,必须使互调值达到规范要求,否则会损失发射功率,影响设备运行,增加互调干扰。所以在现网工程施工中要采用合格器件,严格按照施工标准施工。在网络运行中做好设备巡检,及时更换老化设备部件,及时处理互调干扰告警,保障网络高效运行。

参考文献

1李舒楠.用VB实现基于GPIB总线的GSM直放站的自动测试系统[J].电信工程技术与标准化,2007(11):9-13.

2罗一锋.舰船通信系统的无源互调研究[J].现代电子技术,2010(23):39-44.

3韩斌杰.GPRS原理及其网络优化[M].北京:机械工业出版社,2003.

4于伟峰.TD-SCDMA/HSPA无线网络优化原理与实践[M].北京:电子工业出版社,2011.

作者:林祥德 单位:浙江安防职业技术学院

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