消除由基站共站所带来的危害

发布: 2010-10-20 00:24 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

　　目前，越来越多的国家已颁发了GSM 900MHz及CDMA 850MHz系统运营许可证，但干扰问题却给服务质量带来了挑战。本文提出的定制共站滤波器提供了对此类问题的解决方案。

　　通信运营商通常会对共站基站及其相关天线等设备进行合理的选择，以便在组建新网络的时候能够有效利用现有基础设施。其主要目的是为了减少投资经费支出以及迅速地完成网络部署；另外，理想站址的缺乏以及尽量减少对环境的影响也会影响到站点的选择。

　　从最基本的形式来看，共站主要是指基站有源设备以及射频分布系统的空间和结构的共享。在数字蜂窝通信系统早期结构中，最常见的共站组合就是GSM900MHz与GSM1800MHz的组合；以及CDMA800MHz与CDMA1900MHz组合（通常也叫作个人通信业务PCS）。

　　近来，将GSM引入美洲以及将CDMA引入东欧与亚洲的举措，已经对共站址方案带来了更大的挑战。由于GSM及CDMA工作频段相邻，如果它们共站，将会产生严重的，而又难以预见的干扰问题。很多GSM 900MHz运营商发现，其原本出色的服务由于共站CDMA 800MHz系统的引入而导致服务质量突然地大幅下降。同样，安装在CDMA 800MHz站址上的GSM 900MHz新业务也出现了严重的质量问题。

　　发射、接收

　　GSM性能的下降是由于GSM接收机内接收到了共站CDMA基站发射的额外信号。CDMA下行链路与GSM上行链路频段的非常接近（如图1所示），导致GSM接收机受到干扰，从而使其灵敏度降低并引起掉话。

　　由CDMA产生的干扰有两个基本的来源：CDMA带外杂散辐射信号与CDMA高功率干扰信号。

　　杂散辐射是由发射机所引起的：CDMA发射机可产生落在发射频段以外的离散（多次谐波或互调的结果）或者宽带信号。如果这些信号落在GSM接收频段内，则会呈现为宽带噪声，从而提高GSM接收机的背景噪声。

　　然而，常见的一些技术不能够有效消除这种共站所带来的类似问题。假设两个天线系统之间有30-40dB的隔离，最坏情形是导致噪声信号在约-50dBm。这种影响会使GSM接收机灵敏度产生很大的、意想不到的下降，而影响其性能。尽管这种极端情况很少出现，但机底噪声提高50dB的情况却很常见。

　　另外的主要干扰源为CDMA发射信号本身。如果进入GSM接收机的信号强度高于某一特定的电平（称为“阻塞”电平），其将产生互调信号而引起干扰。假设共站天线系统间有30-dB的隔离，则CDMA发射信号可能会超过特定的GSM接收机阻塞电平而引起干扰，进而降低接收机灵敏度。

　　另一种情况是当UMTS2100MHz与PCS/CDMA 1900MHz系统共站时，也可能会出现类似问题。在这种情况下，是UMTS接收机（实际在1900MHz频段内工作）受到CDMA发射信号的干扰。

　　滤除干扰很明显，由于与CDMA业务共站而导致的GSM或UMTS服务质量的大幅下降，对于运营商及消费者来说都是无法接受的。RFS公司提出专门解决方案，即在CDMA下行链路及GSM上行链路中应用专门设计的滤波器，以将GSM基站所接收到多余的CDMA干扰信号减到最小。事实上，尽管每个国家所使用的确切频谱有所不同，但CDMA 800MHz发射频段的高端通常都为894 MHz，GSM 900MHz接收频段的低端低至890MHz（在增强型的GSM（E-GSM）系统中甚至低至880MHz）。对于UMTS 2100MHz与PCS 1900MHz情况来说，UMTS接收信号所覆盖的频谱介于1920-1980MHz之间，这几乎直接与PCS发射波段1930-1990MHz相重叠。而具体某个共站站点的实际情况取决于每个基站的信道分配。如果在CDMA下行链路中安装带通滤波器来滤除带外杂散辐射（尤其是那些落入GSM或UMTS接收频段内的信号），则可将共站基站所接收的CDMA宽带噪声幅度减少75dB。因此，滤波器在解决这类问题当中的被广泛的应用并起着关键作用。

　　然而，在GSM或UMTS上行链路中安装带通滤波器就更为关键。这种滤波器可以有效降低GSM或UMTS接收频段外的CDMA干扰信号的功率。根据CDMA基站的发射功率，这些上行链路滤波器的最小衰减必须达到50dB。根据计算，UMTS/PCS共站系统隔离度需要达到95dB以上，要实现这一隔离度，需要选择性大于50dB的滤波器，配合位置隔离度为30-40dB的天线才能达到。

　　频率容限窄

　　由于各个频段间的容限很紧，就要求应用于共站方面的带通滤波器一般都要具有大幅度的带外频率衰减特性。这样就导致滤波器的复杂性随保护频带的减小而增加（取决于谐振腔及交叉耦合器数量）。

　　RFS公司的FLG989450D-3型带通滤波器滤波特性，其通带为898.5-960MHz，可对894MHz以下频率产生50dB的衰减。10谐振腔滤波器所组成的3个交叉耦合器的耦合特性在894MHz以下频率会产生陡峭的衰减波谷，这种滤波器目前已经应用在巴西的CDMA 800MHz与GSM 900MHz共站系统中，其保护频段间隔为4.5MHz。

　　当保护频带较宽时，要求较为宽松，故滤波器结构也相对简单（谐振腔数量较少）。对于上述4.5MHz的窄保护频带情况，滤波器很难做到高于50dB的滤除特性；但当保护频带大于10MHz时，就可获得更高的CDMA频率衰减特性。

　　换言之，通常情况下，共站滤波器需针对具体的应用进行定制，即需要考虑所涉及的具体保护频带与通带带宽。

　　另外，还必须考虑滤波器的现场安装位置，因为这也可能会影响到滤波器的工作特性。迄今为止，在大多数情况下，与共站有关的干扰问题都是基站安装完成后才出现，而地皮是非常宝贵的，这样就会造成一般没有多余的空间可分配给共站滤波器，导致其经常被单独安装在基站以外，例如安装在天线杆上。

　　如果将GSM滤波器安装在双工器靠近天线的一端，则除上行频率外，滤波器通带还必须包括GSM下行频段。对于CDMA下行滤波器情况也是如此。

　　UMTS系统面临的问题

　　真正的挑战来自于UMTS/PCS共站的情况。因为，根据频段分配，PCS发射频段介于UMTS接收与发射频段之间。为滤除CDMA信号，必须将滤波器安装在UMTS基站内天线双工器接收机一侧，否则UMTS发射信号本身将被滤掉。

　　随着全球移动通信系统的持续发展以及数字业务的日益突出，无论是2G/2G组合还是2G/3G组合，共站基站数量都在随之增加。现在，人们对由于共站干扰所带来影响有了更多的认识，且已有了一些克服这一挑战的解决方案，网络运营商及OEM厂商可以在规划及建网阶段考虑此问题。尽管提出的方案不能够解决所有问题，但可以尽量确保在推出新网络时，对现有业务的影响降到最小。

来源：《网络通信世界》