第十五章-移動通信系統(tǒng)之間電磁兼容分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 移動通信系統(tǒng)之間電磁兼容培訓資料一、 電磁兼容的定義根據(jù)GB/T 4365-1995的定義電磁兼容為：“設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不承受的電磁騷擾的能力”。毫無疑問，電磁兼容包括設備和系統(tǒng)兩方面的內(nèi)容。作為無線電管理工作者，在設備方面主要考慮設備是否滿足相關(guān)的國家標準或行業(yè)標準，在系統(tǒng)方面主要考慮系統(tǒng)之間的干擾問題，使工作在同一電磁環(huán)境中的各種合法電臺可以共存工作。本文主要講述系統(tǒng)之間的電磁兼容的分析方法。二、 系統(tǒng)間電磁兼容分析的步驟進行系統(tǒng)間的電磁兼容分析，主要有以下幾個步驟：1.了解兩種系統(tǒng)（或一種系統(tǒng)，包括施擾方或被干擾方）

2、的工作原理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等；2.弄清楚系統(tǒng)的技術(shù)指標和設備參數(shù)，包括發(fā)射功率（包括鄰道功率、各種雜散功率及頻譜發(fā)射的MASK等）、天線增益、饋線損耗、接收機靈敏度等； 3.確定系統(tǒng)設計標準。不同的覆蓋區(qū)范圍及服務等級將有不同的設計標準，根據(jù)這些設計標準來確定接收機的工作電平；4.根據(jù)C/I來確定允許干擾電平；5.建立數(shù)學模型進行實際計算。技術(shù)指標等可有相關(guān)標準查到，然后根據(jù)這些參數(shù)進行覆蓋區(qū)的預測，下節(jié)將主要移動通信系統(tǒng)的設計及覆蓋區(qū)的預測。三、移動通信系統(tǒng)設計概要移動通信系統(tǒng)設計除了要解決覆蓋范圍要求外，還要滿足用戶容量的要求，一般來說設計移動通信網(wǎng)無線覆蓋區(qū)的工作比較復雜，其原因主要是：1、

3、傳播環(huán)境復雜，信號起伏大。移動通信主要用在城市市區(qū)及郊區(qū)，各種人為建筑物造成的多徑傳播差別很大，以至理論預測覆蓋區(qū)比較困難。2、 干擾現(xiàn)象嚴重。除人為噪聲外，還有同頻道干擾、鄰頻道干擾、互調(diào)干擾、近端對遠端比干擾及其它無線電輻射干擾等。 一個基站的覆蓋區(qū)范圍主要取決于下列因素： ·服務質(zhì)量指標 ·發(fā)射機輸出功率 ·接收機的可用靈敏度 ·天線的方向性及增益 ·天線高度 ·使用頻帶及傳播環(huán)境（地形及人為環(huán)境） ·分集接收的應用 在用戶密度很高的市區(qū)，由于頻率資源的限制而廣泛采用頻率復用來滿足要求，其結(jié)果使每個基站區(qū)受到來自使用同

4、頻道的其它基站區(qū)的干擾。此外，當現(xiàn)場有很多收發(fā)信機同時工作，其中一部分用戶用相同頻道，而其它用戶用相鄰頻道進行通信時，也能形成干擾。另外，在進行覆蓋區(qū)預測時，一條重要的原則是“實現(xiàn)上行線與下行線功率平衡”。上行線是指移動臺發(fā)基站接收的鏈路，下行線是指基站發(fā)移動臺接收的鏈路。由于基站的發(fā)射機輸出功率大，移動臺發(fā)射機輸出功率小，所以必須采用其它措施來平衡它們之間的輻射功率差，才能完成雙向通信。下面將重點介紹以下幾個問題。（一）服務質(zhì)量指標預測基站覆蓋區(qū)時主要考慮兩項服務質(zhì)量指標，即：話音傳輸質(zhì)量指標和覆蓋區(qū)邊緣（或區(qū)內(nèi)）的無線可通率。1、話音質(zhì)量傳輸指標衡量話音質(zhì)量的傳輸指標有多種，主要有五級評分

5、標準、音頻帶內(nèi)信噪比、音頻信號/噪聲比和載干比等。· 五級評分標準 ITU-R規(guī)定的話音質(zhì)量主觀評價通常分為5級，這個標準要求采用主觀評定的辦法來評定。 優(yōu)（5級，話音清晰，幾乎無噪聲和失真） 良（4級，話音清楚，可感覺到有輕微噪聲或失真） 中（3級，話音可懂，可感覺到令人煩惱的噪聲或失真） 差（2級，話音可懂，有令人非常煩惱的噪聲或嚴重失真） 劣（1級，話音幾乎不可懂）· 音頻帶內(nèi)信噪比 以（信號噪聲失真）/噪聲表示，規(guī)定最低指標為29dB（標準測試音測試），它接近五級平分標準的4級話音。· 音頻信號/噪聲比（S/N） 選擇S/N20dB作為最低標準，這個指標相

6、當于五級評分標準中的3級話音質(zhì)量。· 載干比（C/I） 對于調(diào)頻系統(tǒng)，抑制同頻干擾的C/I值為8dB（靜態(tài)），在此基礎上考慮快衰落及人為噪聲影響后，在正常情況下可以取C/I18dB作為移動網(wǎng)設計指標，這時的話音自然度與清晰度都比較優(yōu)良，幾乎分辨不出是在與市話用戶通話還是與移動用戶通話。對于GSM系統(tǒng)，其C/I值為9dB。2、覆蓋區(qū)邊緣（或區(qū)內(nèi)）的無線可通率由于在離基站一定距離上接收信號中值電平并非常數(shù)，而是隨時間和位置變化，因此在覆蓋區(qū)邊緣（或區(qū)內(nèi)）進行滿意通話（指話音質(zhì)量達到規(guī)定指標）的成功概率位置概率和時間概率也應規(guī)定它們的取值標準。一般基站的覆蓋半徑都在50公里以內(nèi)，接收信號中

7、值電平隨時間的變化遠小于隨位置的變化，也就是說由于時間的變化給通信概率帶來的影響很小而可以不考慮時間概率。各國對無線可通率有不同的規(guī)定，有的國家采用覆蓋區(qū)內(nèi)無線可通率，有的國家采用覆蓋區(qū)邊緣可通率，雖然都規(guī)定無線可通率90，但兩種規(guī)定差別較大，由此預測出的覆蓋區(qū)范圍也不同。一般對市區(qū)蜂窩網(wǎng)基站，按車載臺計算時取覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為90；對郊區(qū)蜂窩網(wǎng)基站，按車載臺計算時取覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為75或覆蓋區(qū)內(nèi)無線可通率90；對于農(nóng)村、山區(qū)以及低密度用戶的公路沿線的基站，按車載臺計算時取覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為50。如果按手持機計算時，市區(qū)基站取覆蓋區(qū)內(nèi)無線可通率90或覆蓋區(qū)邊緣無線可通率為75。（

8、二）、接收機可用靈敏度1、接收機靈敏度接收機可用靈敏度是指在無外界干擾、噪聲的環(huán)境里,在接收機輸入端加上標準測試信號（調(diào)制頻率為1KHz，調(diào)制度為30或頻偏為最大值的60），并且標準測試信號源內(nèi)阻與接收機輸入電阻匹配，當改變輸入的標準測試信號的電平，使接收機輸出的音頻功率不小于額定值的50，其信納比為12dB時所對應的輸入信號，常用的單位為uV，或dBuV，也可用dBm表示。2、音頻信噪比與信納比的換算按照定義： 音頻信噪比為：（SND）/N 音頻信納比為：（SND）/（ND）式中：S信號 N噪聲 D失真音頻信噪比與音頻信納比的關(guān)系為： dBdB10lg1+ （1）式中：失真系數(shù)，用功率比代入

9、計算。 以不同的失真系數(shù)代入（1）式，可以求得與29dB信噪比相當?shù)男偶{比，如下表所示。Db292929（）2.55.010.0 (dB)27.324.520.2<<移動電話網(wǎng)路技術(shù)體制>>中規(guī)定，音頻諧波失真系數(shù)10，因此音頻信噪比29dB的指標相當于20.2dB信納比，取20dB。實際上，800MHz頻段的接收機其音頻失真系數(shù)均2.5%，所以29dB相當于27dB。3、靈敏度與接收機輸入端功率Pr的換算假設接收機的可用靈敏度為Sv（dBuV），輸入阻抗為Rin，則由靈敏度換算成接收機輸入端功率Pr的關(guān)系式為： PrSv10lg Rin96 dBm （2）如果Rin5

10、0歐姆，快衰落及人為噪聲惡化量為DN（取10dB），則在12dB信納比（不加權(quán)）情況下接收機最低可用輸入功率為： Pr-113 Sv DN dBm （3）由于12dB信納比（不加權(quán)）與20dB信納比（加權(quán)）相當，而29dB信噪比與27dB信納比相當，所以接收機可用功率（用Pr表示）應比Pr提高7dB才能滿足29dB信噪比指標，即 Pr= Pr7-106 Sv DN （4） （三）、多徑衰落多徑效應是指實際到達收信天線的電波（除了來自發(fā)射天線的直射波外，還有因反射、繞射、折射和散射等經(jīng)過不同路徑的若干電波）被接收機接收所產(chǎn)生的影響的總稱。在移動通信中由于移動臺本身在“動”，多徑影響將更嚴重，情況

11、更復雜。統(tǒng)計分析表明，多徑衰落的振幅服從瑞利（Rayleigh）分布，相位服從均勻分布。移動臺的移動速度不同，對模擬FM系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的影響也不一樣。一般來說，低速移動時，其衰落對數(shù)子系統(tǒng)話音質(zhì)量的影響要比模擬FM的大。相反，高速移動時，其衰落影響對模擬FM系統(tǒng)來說將更主要。例如：對于iDEN系統(tǒng)，在10BER時，所需的靜態(tài)C/(I+N)10dB（對改進的iDEN，9dB）。在瑞利衰落情況下，當4BER時所需的C/(I+N)為19dB（對改進的iDEN，18dB）。當iDEN提供3：1的電話互連業(yè)務時，如果C/(I+N)為20dB，其話音質(zhì)量將和模擬蜂窩系統(tǒng)的相類似。由于BER在噪聲附近急劇下

12、降，它不能象模擬FM系統(tǒng)那樣可以工作在噪聲附近，一般來說，為了獲得相似的話音質(zhì)量，iDEN將比模擬FM系統(tǒng)所需的信號高2dB。因此對于iDEN系統(tǒng)參考載干比C/(I+N)為20dB。（四）、傳播模型-Okumura/Hata公式 Okumura/Hata模型是以準平滑地形的市區(qū)作基準，其余各區(qū)的影響均以校正因子的形式出現(xiàn)。Okumura/Hata模型市區(qū)的基本傳輸損耗模式為： Lb69.5526.16lgf13.82loghb(hm) （44.96.55lghb）lgd （5）Lb：市區(qū)準平滑地形電波傳播損耗中值（dB）f：工作頻率（MHz）hb：基站天線有效高度（m）hm：移動臺天線有效高度

13、（m）d ：移動臺與基站之間的距離（km）(hm)：移動臺天線高度因子 對于大城市，移動臺天線高度因子為 8.29lg(1.54hm)2-1.1 dB f 200MHz （6） (hm) 3.2lg(11.75hm)2-4.97 dB 1500f400MHz 當hm在1.5-4m之間，上面兩式基本一致。 對于中小城市（除大城市以外的其它所有城市） (hm)（1.1 lgf-0.7）hm（1.56 lgf0.8） （7）對于郊區(qū) Lbs Lb（市區(qū)）2lg（f/28）2-5.4 dB （8）對于開闊地 Lbq= Lb（市區(qū)）4.78（lg f）218.33lg f40.94 dB （9）（五）、

14、上下行線的平衡我們以iDEN系統(tǒng)為例來說明上下行線的平衡，見下表1。由表中可以看出，由于基站的發(fā)射機輸出功率大，移動臺發(fā)射機輸出功率小，為了上下行線平衡，基站輸出的ERP要相應的減少，因此功放實際輸出功率要比最大輸出功率小，但為了計算方便，我們下文在覆蓋區(qū)預測時仍取功放的最大輸出功率計算。（六）、覆蓋區(qū)的預測 下面仍以數(shù)字集群系統(tǒng)（iDEN）和模擬集群系統(tǒng)為例來進行覆蓋區(qū)的預測。1、iDEN系統(tǒng)和模擬集群系統(tǒng)的參數(shù)我們假設發(fā)射功率均為70W，發(fā)射天線增益均為10dB，覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率為90，其具體參數(shù)如表2。2、 模擬系統(tǒng)的覆蓋區(qū) 從表2可以看出，模擬系統(tǒng)手機可用電平為99dBm（4級話

15、音質(zhì)量），模擬基站的有效發(fā)射功率為51.05dBm，則路徑損耗為： Lb 51.05（99）150.05 dB根據(jù)公式（7），可得 (hm)3.2lg(11.75hm)2-4.97 dB 0 dB Lb69.5526.16lgf13.82loghb(hm)（44.96.55lghb）lgd69.5575.9525.50032.81lg d 120.0032.81lg d因此對于市區(qū)來說，當滿足無線覆蓋區(qū)邊緣90的可通率，話音質(zhì)量為4級時的覆蓋區(qū)半徑d1為： d18.24公里（室外） 表1 數(shù)字集群（iDEN）系統(tǒng)的鏈路預算 EBTS到0.5W手機 0.5W手機到EBTS信號電平(dBm)信號電

16、平(dBm)功放最大輸出70W48.5dBm0.5w27.0 dBm混合器損耗(注1)-6.5dB42.0dBm0.0dB27.0 dBm饋線損耗 (注2)-2.7dB39.3dBm0.0dB27.0 dBm發(fā)射天線增益10dBd49.3dBm-7.6dBd19.4 dBm發(fā)射ERP49.3dBm19.4 dBm接收靈敏度(注3)-101dBm-101dBm-104.5dBm-104.5dBm分集接收改善0.0 dBm-101dBm4.7dB-109.2dBm接收天線增益-7.6dBd-93.4dBm10dBd-119.2dBm饋線損耗 (注2)0.0 dB-93.4dBm2.7 dB-116

17、.5dBm有效接收機靈敏度-93.4dBm-116.5dBm最大路徑損耗142.7dB135.9dB路徑不平衡6.8dB調(diào)整EBTS的ERP42.5dBm18W功放實際輸出41.7dBm15W覆蓋區(qū)邊緣的閾值-93 dBm系統(tǒng)余量（注4）6 dB滿足可通率時覆蓋區(qū)邊緣閾值*-87 dBm車內(nèi)損耗13 dB滿足可通率時覆蓋區(qū)邊緣車內(nèi)閾值*-82 dBm建筑物損耗15dB覆蓋區(qū)邊緣建筑物內(nèi)閾值*-72 dBm注1 混合器損耗包括雙工器、發(fā)射合成器濾波器（包括其間的電纜和接頭）注2 饋線損耗包括電纜、跳線及其接頭注3 接收機靈敏度是指iDEN系統(tǒng)在C/（IN）20dB時的接收機的有效靈敏度，它不僅考

18、慮放大器、內(nèi)部電纜、同道干擾和站址干擾等因素時的接收機噪聲特性，而且也考慮了瑞利衰落特性。注4 系統(tǒng)余量是指覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率大于50時，系統(tǒng)應當增加的余量，可用下式表示： DLK（L）L 式中 K（L）與無線可通率有關(guān)的系統(tǒng)余量系數(shù) L 覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率 L 代表接收中值場強隨位置變化的標準偏差，可由CCIR第5674號報告查得。L值也可按下式計算：對于市區(qū)及林區(qū) L4.920.02（log f）4.08對于其它地區(qū) 6+0.69(h/)0.5-0.0063(h/) h/3000 L 25 h/3000 式中： f 計算頻率（MHz） 計算波長（m） h地形不規(guī)則度（m） K（L）

19、的重要值也是經(jīng)常要用到的值，列于下表： L5060 70758090959999.999.99K（L）00.250.520.6750.841.2821.652.3263.093.719l 這里的可通率指的是覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率為90，小區(qū)內(nèi)為75 表2 iDEN系統(tǒng)和模擬集群系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)模擬集群系統(tǒng)IDEN系統(tǒng)基地臺手持機基地臺手持機發(fā)射機輸出功率70W0.5W70W0.5W天線高度 70m1.5m70m1.5m天線的方向性全向全向全向全向天線的增益（dBd）10010-7.6饋線損耗（dB）-3.40-3.00發(fā)射合成器損耗（dB）-3.0-6.5-雙工器損耗（dB）-1-接收機可用功率

20、(dBm)*-104-99-104.5-101分集接收改善（dB）6-4.7-覆蓋區(qū)邊緣可通率9090*接收機可用功率：對于iDEN系統(tǒng)來說，它不僅考慮放大器、內(nèi)部電纜、同道干擾和站址干擾等因素時的接收機噪聲特性，而且也考慮了瑞利衰落特性，是指在C/（IN）20dB時的接收機的功率。對于模擬系統(tǒng)是指在29dB信噪比時的可用功率。它們均相當于4級話音質(zhì)量，假設模擬系統(tǒng)基站接收機的靈敏度為0.4uV（-8dBuV），則根據(jù)公式（4）可計算出接收機可用功率Pr為： Pr -106 Sv DN -106 8 10 -104 （dBm）假設手持機的接收靈敏度為0.7 uV（-3dBuV），則 Pr -9

21、9（dBm）3、iDEN系統(tǒng)的覆蓋區(qū) 同樣從表2可以看出，iDEN系統(tǒng)手機的可用電平為101dBm，iDEN基站的有效發(fā)射功率為48.95dBm，則路徑損耗為： Lb 48.95（101） 149.95 dB同理可算出iDEN系統(tǒng)的其覆蓋區(qū)半徑d2為： d28.18公里（室外）。 以上敘述了集群通信系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預測，其它移動通信系統(tǒng)如尋呼系統(tǒng)、GSM系統(tǒng)和CDMA系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預測相類似。四、系統(tǒng)間電磁兼容的分析移動系統(tǒng)之間的電磁兼容的分析包括尋呼系統(tǒng)對民航的干擾，集群系統(tǒng)之間的干擾，GSM之間的干擾以及GSM與CDMA之間的干擾等。（一）、尋呼系統(tǒng)對民航的干擾1 互調(diào)干擾產(chǎn)生的機理我們知道任何

22、非線性器件均可一個冪級數(shù)來近似： f(x) = a0 + a1x + a2x2 + a3x3 + anxn （9）式中，x表示輸入信號；a0，a1，a2，a3，an為各相應冪次的系數(shù)。假定輸入信號x = A + B，A、B為兩個不同頻率的正弦信號，A = U1cosAt，B = U2cosBt，代入（9）式中得出三階互調(diào)頻率為2A-B（或2B-A），其電流分量為 ia3 = 3/4 a3U12 U2cos2（2A-B）t 或 = 3/4 a3U22 U1cos2（2B-A）t因此互調(diào)產(chǎn)物比或互調(diào)積IMP（換算到輸入端的有用信號和互調(diào)產(chǎn)物比intermodulation product）為IMP

23、 = U12 U2 （或U22 U1） （10）若以dB表示，則為：IMP（dB）= 2U1（dB） + U2（dB）+ K（dB） （11）式中K（dB）=20log（）為一與設備非線性有關(guān)的常數(shù)。當有三信號輸入時，類似對二信號的分析，可得三信號三階互調(diào)產(chǎn)物比為：IMP =U1 U2U3 （12）比較式（10）和（12）可以看出，若各輸入信號強度相等，則-型（A+B-C）互調(diào)產(chǎn)物的幅度要比-型的大一倍，這說明了多信號時對互調(diào)的要求將更為嚴格。 2發(fā)射機互調(diào)尋呼系統(tǒng)對民航的干擾主要由于發(fā)射機的三階互調(diào)引起。發(fā)射機的功放末級通常是一個有源放大器，而有源器件的輸出阻抗存在有非線性。當多部發(fā)射機的發(fā)

24、射信號落入另一部發(fā)射機，并與后者的發(fā)射信號在末級功放的非線性作用下相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的組合頻率，對接收信號頻率與這些組合頻率相同的接收機造成的干擾，這就是發(fā)射機互調(diào)。 fa 2fa-fb 發(fā)射機A L（dB） 發(fā)射機A 接收機 L1(dB) fb 發(fā)射機B 發(fā)射機B L2(dB) 發(fā)射機C (a) -型 (b) -型 圖1 發(fā)射機間互調(diào)示試意圖 圖1為三階互調(diào)由天線耦合的示意圖，（a）為兩個發(fā)射機間產(chǎn)生-型互調(diào)的示意圖；（b）為三個發(fā)射機間產(chǎn)生-型互調(diào)的示意圖。發(fā)射機互調(diào)產(chǎn)物的電平與相互間耦合衰減L的大小有關(guān)，引入耦合衰減后，其引起的互調(diào)信號電平不再相同。假設由B至A的耦合損耗為L1（使B/

25、A的電壓比為1），C至A的耦合損耗為L2（使C/A的電壓比為2），并設A、B、C三臺發(fā)射機的信號電平相同，這三階互調(diào)為：-型 IMP =A31-型 IMP= A312以dB表示，并令K（dB）=20log（），則有 -型 IMP（dB） = 20log1 + 3logA + K （13） -型 IMP(dB)= 20log1 + 20log2 +3logA + K + 6 （14）比較式（13）和（14），可見二者電平的差值是20log2+6dB。通常1和2均遠小于1(如耦合損耗L=20dB，則=0.1)，故20log2恒為負值。因此對發(fā)射機互調(diào)而言，-型將是主要的干擾模式，這是與接收機情況不

26、同之點。根據(jù)我國頻率劃分規(guī)定，138149.9MHz，150.05167MHz等頻段可用于移動通信業(yè)務；108137MHz頻段用于航空無線電導航系統(tǒng)。如果f1的頻率為160MHz，f0的頻率為145MHz, 則尋呼發(fā)射基站的互調(diào)產(chǎn)物2f0f1130MHz剛好落入航空無線電導航系統(tǒng)之中，對航空無線電導航系統(tǒng)造成很大干擾。另外280MHz尋呼系統(tǒng)與150MHz尋呼系統(tǒng)的差頻為130MHz，剛好落入航空無線電導航系統(tǒng)中，也可能造成有害干擾。從上面的討論可以看出，尋呼發(fā)射機的發(fā)射互調(diào)會對航空無線電導航系統(tǒng)造成很大干擾，因此必需加以消除?？刹扇∫韵路椒p少發(fā)射機互調(diào)的產(chǎn)生：a. 利用天線的空間隔離（加大

27、發(fā)射機間的耦合衰減）來減少發(fā)射機之間的耦合發(fā)射機的互調(diào)干擾與天線的架設位置有關(guān)。天線之間的去耦合衰耗與使用頻率、天線的架設方式和空間隔離距離有關(guān)，根據(jù)圖2的實驗結(jié)果曲線，即可確定天線之間的相對位置。當150MHz頻帶的兩付天線，架設在同一根桿子上，兩付天線之間相差9米時，則隔離度為60dB；當兩付天線平行架設時，同樣相差9米，則隔離度為32dB，若要得到60dB的隔離度，則天線之間的距離為300米。 圖2 垂直或和水平分離作用的天線隔離度2.在發(fā)射機的末級功放輸出端加裝單向器，也可有效避免發(fā)射機互調(diào)的產(chǎn)生。許多情況下，需有多個發(fā)射機公用一副天線（如GSM、CDMA或集群通信系統(tǒng)等）。此時為了加

28、大發(fā)射機間的耦合衰減，可在發(fā)射機輸出至天線間加裝單向耦合器件，如定向耦合器件或環(huán)形器等，這就大大削弱反饋到發(fā)射機中去的由天線上接收的干擾頻道的能量。3.兩種方法的組合可有效的防止發(fā)射機互調(diào)的產(chǎn)生。我們知道，尋呼基站的互調(diào)指標為70dBc，假設在發(fā)射機輸出端已加上反向損耗為50dB的單向器，那么為了滿足互調(diào)指標，天線之間的去耦損耗為20dB，對于150MHz頻帶來說，兩天線間所需的垂直距離大約為0.8米，天線間的平行距離為3米。從上面的分析可知，即使各基站都加裝有50dB單向器，但天線之間垂直距離也大約為0.8米，水平距離為3米；如果不加單向器，則天線之間的垂直距離大約為9米，水平距離為300米

29、。因此發(fā)射天線之間必需有一定的隔離距離，這就要求控制發(fā)射機的數(shù)量，避免大量的發(fā)射基站集中在某一地區(qū)。只有這樣，才能有效減少發(fā)射機的互調(diào)。3.接收機互調(diào)接收機互調(diào)是指當多個強信號同時進入接收機時，在接收機前端非線性電路作用下產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，互調(diào)產(chǎn)物落入接收機中頻頻帶內(nèi)造成的干擾。我們知道108137MHz為航空無線電業(yè)務使用頻率。由于各國的經(jīng)濟條件差異很大，機載通信設備的先進程度也不一樣，其抗干擾能力也不同。當多個強信號同時進入某一機載接收機時，根據(jù)式（12），由于接收機的輸入回路及高頻放大器的非線性，將產(chǎn)生多種頻率的互調(diào)。如果這些互調(diào)產(chǎn)物落入民航工作頻段，將可能對航空無線電業(yè)務造成干擾。減少接收

30、機互調(diào)干擾的方法是：提高接收機射頻前端的選擇性，以減少其它無用信號的幅度；盡量采用線性較好、動態(tài)范圍大的有源器件，以減少傳遞函數(shù)中高次項的系數(shù)；保證前端電路工作在較低電平上，使互調(diào)產(chǎn)物得到比有用信號更大的削弱。（二）集群系統(tǒng)之間的干擾集群系統(tǒng)之間的干擾包括模擬集群系統(tǒng)之間的干擾、模擬集群系統(tǒng)與數(shù)字集群系統(tǒng)之間的干擾、數(shù)字集群系統(tǒng)之間（iDEN系統(tǒng)之間、TETRA系統(tǒng)之間以及iDEN系統(tǒng)和TETRA系統(tǒng)之間）的干擾。本文主要就模擬集群系統(tǒng)與iDEN系統(tǒng)之間的干擾進行討論，其它的干擾分析方法類似。1、集群系統(tǒng)概述由于集群通信系統(tǒng)既可用于指揮調(diào)度，也可采用雙工手機與有線電話互連，作無線電話使用，因此

31、模擬集群系統(tǒng)在我國由許多單位使用。但早期的集群通信系統(tǒng)一般采用大區(qū)覆蓋方式，通常覆蓋半徑為2030公里，其用戶容量是有限的，它不象蜂窩小區(qū)覆蓋方式，可以利用頻率復用技術(shù)來增加用戶容量，因此如果作為無線電話使用的用戶過多，將使系統(tǒng)的效率與用戶容量將大大下降。目前在我國已建立的800MHz模擬集群調(diào)度系統(tǒng)中，大部分為國外產(chǎn)品，也有部分國產(chǎn)設備，它們都符合<<集群移動通信系統(tǒng)技術(shù)體制>>標準?；景l(fā)射頻率為： 851866MHZ接收頻率為： 806821MHZ移動臺發(fā)射頻率為：806821MHZ接收頻率為：851866MHZ雙工收發(fā)間隔45MHZ信道間隙25KHZ采用FM調(diào)制

32、方式，發(fā)射標識為16K0F3E。隨著技術(shù)的不斷進步，集群通信已向數(shù)字話方向發(fā)展，其中最有代表性的數(shù)字集群通信系統(tǒng)有MOTOROLA公司的iDEN系統(tǒng)和歐洲的TETRA系統(tǒng)等。下面以iDEN系統(tǒng)簡要說明數(shù)字集群通信系統(tǒng)的特點。iDEN（integrated Enhanced Digital Network）系統(tǒng)為“綜合增強型數(shù)字通信網(wǎng)絡”。它是第二代、全數(shù)字化集群通信系統(tǒng)，不僅有強大的調(diào)度功能，而且使無線電話用戶容量大大提高，克服了模擬集群通信系統(tǒng)無線電話用戶少的缺點；它屬于集成專用無線電業(yè)務，工作在800MHz頻段，和模擬集群通信系統(tǒng)的工作頻段及信道間隔完全相同。 iDEN系統(tǒng)是一種時分多址（

33、TDMA）系統(tǒng)，它在800MHz的一條25KHz信道上采用時分多址方式，共分6個時隙，每個時隙為15ms，6個時隙（一楨）為90ms，其中一個調(diào)度業(yè)務占一個時隙，與市話網(wǎng)用戶互連時占二個時隙，即在一個25KHz頻帶內(nèi)可傳送（分時）6路調(diào)度業(yè)務，或者3路與市話網(wǎng)互連用戶（不包括為控制目的而保留的時隙），因此單小區(qū)用戶容量可達到模擬集群的6倍，大大提高了頻率的利用率。數(shù)字語音編碼方法為VSELP矢量和激勵線性預測技術(shù)（VSELP為Vector Sum Excited Liner Prediction的縮寫）。通數(shù)據(jù)時，在一個調(diào)度時隙內(nèi)可通9.6kbps數(shù)據(jù)信息，采用分組交換時可占滿6個時隙，數(shù)據(jù)速

34、率最多達64kbps。它主要有三種功能： a數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)，具有模擬集群通信系統(tǒng)的所有功能。 b移動數(shù)字（電話）通信系統(tǒng)，它可組成移動數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)絡（類似GSM系統(tǒng)，但調(diào)制方式為M16QAM，與GSM不同），在移動臺之間，移動臺和市話網(wǎng)用戶之間進行電話通信、短信息服務（SMS）、低速數(shù)據(jù)（9.6kbps）等業(yè)務。 c數(shù)據(jù)業(yè)務，可在移動臺和調(diào)度中心開展數(shù)字業(yè)務（最高可傳送64kbps信號）。2、iDEN系統(tǒng)對模擬集群通信系統(tǒng)的干擾 假設iDEN系統(tǒng)基站的發(fā)射功率為70W，其在18KHz參考帶寬內(nèi)的帶外發(fā)射功率見下表：f0±25KHzf0±50KHzF0±200KHz

35、f0±500KHzf0±1MHz基站（dBc）5865676772移動臺（dBc）5565656570 當f0±25KHz時，其帶外發(fā)射功率為-9.55dBm，考慮天線增益及饋線損耗以后其帶外有效發(fā)射功率為： Pts-9.55109.5=-9.05 dBm 當f0±50KHz時，其帶外發(fā)射功率為-16.55dBm，考慮天線增益及饋線損耗以后其帶外有效發(fā)射功率為： Pts 16.55+109.5=16.05 dBm 1）、接收機的熱噪聲我們假設接收機的噪聲系數(shù)用F表示，則接收機的熱噪聲為： PN228.610lgT10lgBF dBW （15） 式中： T

36、為絕對溫度，取290K B為接收機的中頻帶寬，Hz F為噪聲系數(shù)。 模擬集群系統(tǒng)的中頻帶寬為16KHz，iDEN系統(tǒng)的中頻帶寬為20KHz，假設模擬集群系統(tǒng)和iDEN系統(tǒng)基站接收機的噪聲系數(shù)均為5dB，移動臺的噪聲系數(shù)均為8dB，分別代入（10）式得： 模擬集群基站接收機的熱噪聲：PNAB127dBm 模擬集群移動臺的熱噪聲： PNAm124dBm iDEN基站接收機的熱噪聲： PNiB126dBm iDEN移動臺的熱噪聲： PNim123dBm2）、iDEN基站和模擬基站處于同一站址時 從前面的無線電覆蓋區(qū)計算可知，iDEN系統(tǒng)覆蓋區(qū)半徑為d28.18公里，基站到其覆蓋區(qū)邊緣的路徑損耗為時1

37、49.95dB，其帶外發(fā)射在邊緣時的功率為： f0±25KHz時，-9.05 149.95159dBm f0±50KHz時，-16.05 149.95166dBm 模擬集群移動臺的熱噪聲為124dBm，遠大于iDEN基站帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾，也就是說在覆蓋區(qū)邊緣由iDEN系統(tǒng)帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾與移動臺系統(tǒng)噪聲相比很小，可以忽略不計，因此在覆蓋區(qū)邊緣iDEN基站不會對模擬移動臺的接收產(chǎn)生干擾。 如果由iDEN基站帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾等于模擬移動臺的熱噪聲，即124dBm，其路徑損耗及移動臺距基站的距離分別為： f0±25KHz時，Lb114.95 dB => d0

38、.70公里 f0±50KHz時，Lb107.95 dB => d0.43公里這時雖然噪聲（干擾）增加一倍，但由于模擬系統(tǒng)的有用信號很強，相應的載干比也很大，因此也不會產(chǎn)生干擾。從以上分析計算可知，在同站址時當覆蓋區(qū)邊緣的無線可通率為90、話音質(zhì)量滿足4級時，iDEN基站不會對模擬系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾。3）、iDEN基站和模擬基站不同站址時（iDEN信號強，模擬信號弱的情況） 我們假設模擬手機處在測試點C，測試點C是在模擬基站的覆蓋區(qū)邊緣，距模擬基站的距離為d18.24公里，同時又處于iDEN基站的覆蓋區(qū)內(nèi)，如下圖。 A-模擬發(fā)射基站位置 A B B-iDEN發(fā)射基站位置 d1 C

39、d2 · C-測試點 為了使iDEN基站B對模擬集群系統(tǒng)的干擾在可接受的范圍內(nèi)，我們假設iDEN基站在測試點C處產(chǎn)生的干擾等于模擬手機的熱噪聲，這樣等效于手機熱噪聲增加3dB（我們暫不考慮大氣、環(huán)境與多徑干擾），這時模擬手機接收到的iDEN的干擾信號為124dBm。（由于系統(tǒng)是干擾受限，根據(jù)模擬的C/I18dB計算，實際的干擾I要比124dBm大）。在f0±25KHz時，由于帶外有效發(fā)射功率9.05dBm，C點的功率為124dBm，這樣路徑衰耗為114.95dB，代入Okumura-Hata公式，可得到C點距iDEN基站的距離d2為： d20.70公里在f0±50

40、KHz時，由于帶外有效發(fā)射功率16.05dBm，C點的功率為124dBm，這樣路徑衰耗為107.95dB，代入Okumura-Hata公式，可得到C點距iDEN基站的距離d2為： d20.43公里這就是說兩基站不在同一站址時，基站的發(fā)射功率、天線高度及天線增益都相同時，模擬基站覆蓋區(qū)的邊緣距iDEN基站的距離為0.70公里時，將不會產(chǎn)生有害干擾。一般由于天線的方向性，距離基站越近其增益越小，模擬基站覆蓋區(qū)的邊緣距iDEN基站的距離越近。在模擬系統(tǒng)覆蓋區(qū)內(nèi)，模擬移動臺接收到的有用信號很強，而接收到iDEN的干擾信號相應的減少，因此不會對模擬系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。從以上分析可知，當兩系統(tǒng)使用頻率相鄰或相差

41、±50KHz時iDEN基站對模擬系統(tǒng)的在一定地理區(qū)域內(nèi)將使干擾（噪聲）增加3dB，對模擬系統(tǒng)有一定的影響，但影響很小，一般不會干擾模擬系統(tǒng)的正常工作（覆蓋區(qū)內(nèi)）。4）、iDEN移動臺對模擬基站的影響根據(jù)iDEN資料，iDEN移動臺最大發(fā)射功率為3W，其電纜損耗為2.3dB，發(fā)射天線增益為1dBd，因此移動臺的有效輻射功率為： PTi31.5 dBm 根據(jù)本章表1可知，當f0±25KHz時，其帶外發(fā)射功率為-23.5dBm； 當f0±50KHz時，其帶外發(fā)射功率為-33.5dBm。 假設iDEN移動臺處于模擬基站的正下方，即距模擬基站的距離d70米，則根據(jù)公式（5）

42、可得路徑損耗Lb為： Lb82.11 dB模擬基站接收系統(tǒng)的總損耗為7.4dB，天線增益為10dB，分集改善6dB，實際有效增益為： Ge8.6dB因此基站接收機接收到iDEN移動臺的信號為： PRiPTiLbGe 42.01 dBm 我們知道模擬基站接收機的可用電平為104dBm，兩者相差62dB，小于70dB的干擾抑制比，所以當兩系統(tǒng)鄰道使用時，不會對基站接收造成阻塞。這時模擬基站接收機接收到iDEN移動臺的帶外發(fā)射PRiO為： 當f0±25KHz時，PRiO-23.5dBm82.11+8.697.01 dBm 當f0±50KHz時，PRiO-33.5dBm82.11+

43、8.6107.01 dBm很明顯，干擾電平已接近基站接收機的可用電平，因此基站接收機接收其覆蓋區(qū)邊緣的信號時，將受到近處iDEN手機的干擾。那么，iDEN移動臺距離模擬基站多遠時，干擾才可以忍受呢？我們假設iDEN移動臺的干擾等于模擬基站的熱噪聲，即127dBm，則路徑傳播損耗為： 當f0±50KHz時, Lb1278.6（23.5）112.1 dBm 當f0±50KHz時, Lb1278.6（33.5）102.1 dBm 根據(jù)公式（5），可算出iDEN移動臺距模擬基站的距離為： 當f0±25KHz時，d0.57公里 當f0±50KHz時，d0.28公里

44、其實這種遠近效應對整個移動通信系統(tǒng)都是存在的，是其特有的現(xiàn)象，我們只要注意就行了。3、模擬集群系統(tǒng)對iDEN系統(tǒng)的干擾 1）、iDEN基站和模擬基站處于同一站址時 從上面計算可知，模擬系統(tǒng)基站覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)半徑為8.24公里，基站到覆蓋區(qū)邊緣的路徑損耗為時150.05dB。假設模擬系統(tǒng)基站的發(fā)射功率為70W，鄰道功率<70dB，雜散射頻分量<70dB，而帶外發(fā)射功率為二者之和，即<67dB，因此帶外發(fā)射功率為-18.55dBm，考慮天線增益及饋線損耗以后其帶外有效發(fā)射功率為-18.55+10-7.4=-15.95dBm。其帶外發(fā)射在邊緣時的功率為： -15.95 150.051

45、66dBm iDEN系統(tǒng)移動臺的熱噪聲為123dBm，遠大于模擬基站帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾，因此在iDEN系統(tǒng)在其覆蓋區(qū)邊緣不會被干擾。 如果由模擬基站帶外發(fā)射產(chǎn)生的干擾等于iDEN移動臺的熱噪聲，即123dBm，則移動臺距基站的距離為0.40公里。 這時雖然噪聲（干擾）增加一倍，但由于有用信號很強，因此不會產(chǎn)生干擾。從以上分析計算可知，在同站址時模擬基站不會對iDEN系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾。2）、iDEN基站和模擬基站不同站址時（iDEN信號弱，模擬信號強的情況）我們假設iDEN手機處在測試點C，測試點C是在iDEN基站的覆蓋區(qū)邊緣，C點距iDEN基站的距離為d28.18公里，同時又處于模擬基站的覆蓋

46、區(qū)內(nèi)，如下圖。我們假設模擬基站B在測試點C處產(chǎn)生的干擾等于iDEN手機的熱噪聲，這樣等效于手機熱噪聲增加3dB（我們暫不考慮大氣、環(huán)境與多徑干擾），這時iDEN手機接收到的模擬的干擾信號為123dBm。 A B A-iDEN發(fā)射基站位置 d2 C d1 B-模擬發(fā)射基站位置 · C-測試點 由于模擬系統(tǒng)基站帶外有效發(fā)射功率15.95dBm，C點的功率為123dBm，這樣路徑衰耗為107.05dB，代入Okumura-Hata公式，可得到C點模擬基站的距離d1為： d10.40公里這就是說兩基站不在同一站址時，基站的發(fā)射功率、天線高度及天線增益都相同時，iDEN基站覆蓋區(qū)的邊緣距模擬基

47、站的距離為0.40公里時，將不會產(chǎn)生有害干擾。一般由于天線的方向性，距離基站越近其增益越小，iDEN基站覆蓋區(qū)的邊緣距模擬基站的距離越近。在iDEN系統(tǒng)覆蓋區(qū)內(nèi)由于iDEN移動臺接收到的有用信號很強，而模擬的干擾信號相應的減少，因此iDEN移動臺不會受到干擾。從以上分析可知，模擬基站對iDEN系統(tǒng)的在一定地區(qū)將使干擾（噪聲）增加3dB，對iDEN系統(tǒng)有一定的影響，但影響很小，一般不會干擾iDEN系統(tǒng)的正常工作（覆蓋區(qū)內(nèi)）。3）、模擬移動臺對iDEN基站的干擾模擬手機的發(fā)射功率在0.2W-1.3W之間，最大發(fā)射功率為31.14dBm，鄰道功率一般<2.5uW，即26.02dBm，iDEN基

48、站接收機的饋線總損耗為9.5dB，天線增益為10dB，分集接收改善4.7dB，因此實際的天線有效增益為： Ge9.5104.75.2dBi假設模擬移動臺在其覆蓋區(qū)邊緣，且距iDEN基站的距離為70米（處在iDEN基站的正下方），根據(jù)Okumura-Hata公式可計算出路徑衰耗為82.11dB，這時iDEN基站接收到模擬手機的功率為： PRA31.1482.115.2 =-45.77 dBm我們知道iDEN基站接收機的可用電平為104.5dBm，兩者相差58.73dB，而一般集群系統(tǒng)在25KHz信道間隔時的鄰道干擾抑制比為70dB，因此模擬系統(tǒng)移動臺不會對iDEN基站接收造成阻塞。這時iDEN基站接收機接收到模擬移動臺的帶外發(fā)射PRAO為： PRAO-26.02dBm82.11+5.2-102.93 dBm很明顯，干擾電平已接近基站接收機