多系统共用室内分布式干扰分析.docx
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多系统共用室内分布式干扰分析
多系统共用室内分布式系统干扰分析
1我国移动通信系统频谱划分
根据信息产业部相关频率规划的规定，目前我国移动通信系统频谱划分具体如下所示：
频率
移动通信系统
使用频率范围（MHz）
上行频率
下行频率
联通CDMA系统
825－835
870－880
移动EGSM系统
885-909
930-954
联通GSM系统
909－915
954－960
移动DCS1800系统
1710－1730
1805－1825
联通DCS1800系统
1745－1755
1840－1850
电信和网通PHS系统
1900－1920
3GFDD系统
1920－1980
2110－2170
3GTDD系统
1880－1920和2010－2025
WLAN系统
2400-2483.5
由于3G频谱未做具体划分，WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA具体采用哪个频段还不得而知，需要信息产业部在发放3G牌照时具体分配。
中国移动和中国联通分别选取了WCDMA和CDMA2000作为各自的3G发展路径，而电信和网通采用的制式未定，TD-SCDMA最终以何种方式应用无法确定，因此以下对于3G系统的讨论主要针对3GFDD制式即WCDMA和CDMA2000上。
2多系统共用室内分布式系统的组网方式
针对我国目前移动通信运营商的网络状况，PHS、GSM、DCS1800、CDMA、WLAN与3G在未来几年内将并存的状态，在PHS、GSM、DCS1800、CDMA、WLAN应用的同时，通过增加有源设备、多频段合路器以及改造无源设备可以兼容3G系统，从而避免重复投资，为运营商节约建设资金和后期维护管理费用。
通常采用的组网方式如下图所示：
将各系统信号源通过多频合路器进行合并，再通过支持相应频宽的分布式天馈系统进行室内覆盖，从而完成多系统共用室内分布式系统的目的。
从目前的形势来看，多个运营商之间共用室内分布式系统不太现实，因此，下面主要讨论的是各运营商内部各系统共用室内分布系统。
对于中国移动来说，应该是GSM、DCS1800、WCDMA以及WLAN四系统共用。
对于中国联通来说，应该是CDMA、CDMA2000以及WLAN三系统共用。
对于中国电信和网通来说，应该是PHS、WCDMA以及WLAN三系统的共用。
下面针对不同运营商分开进行讨论。
3多系统共用室内分布式系统的干扰介绍
2G，PHS，3G和WLAN共用一个分布系统，相互之间会产生干扰。
各系统的有源设备在发射有用信号的同时，在它的工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其他系统的工作频带内，就会对其他系统形成干扰。
在对共用室内分布式系统时所带来的频谱间干扰，需根据各系统之间的频率关系以及发射/接收特性来具体研究。
可以说干扰的主要影响是对系统上行接收通道的影响。
在这里，主要考虑以下两个方面：
接收机灵敏度降低和接收机过载。
为了将这些影响所带来的性能损失降到最小，而不修改（或少修改）现有的发送和接收单元，必须对整个系统的杂散、互调及阻塞干扰进行仔细地考虑。
杂散干扰，就是一个系统的发射频段外的杂散发射落入到了另一个系统的工作频段中而可能造成的干扰，杂散干扰对系统最直接的一个影响就是降低了系统的接收灵敏度。
阻塞干扰，就是各系统信号及其频率组合成分，落在各系统中某基站接收机所接收的信道带宽之外，却仍然能进入该基站接收机，当此干扰大于相关标准中所规定的干扰电平时，就会引起接收机接收灵敏度的下降，恶化接收机的性能。
互调干扰集中在各系统的下行输出，在进行合路时的互调产物上，主要表现为三阶互调干扰。
如果互调产物落在其中某一个系统的上行接收频段内，从而对该系统基站的接收灵敏度造成一定的影响。
下面针对3G系统、WLAN系统与移动的GSM、联通的CDMA以及电信和网通的PHS系统共用室内分布式系统分别讨论，对于其他形式的共用，由于使用不多，暂不作考虑。
4GSM（DCS1800）、WCDMA以及WLAN共室内分布式系统的干扰分析
4.1杂散干扰分析
杂散干扰对系统最直接的一个影响就是降低了系统的接收灵敏度，在分析杂散干扰时有一个原则，即在分析一个系统所受到的杂散干扰时，主要考虑其他系统的带外杂散落到本系统带宽内的功率是否高于本系统带宽内的空间热噪声功率，如果比该热噪声功率低，则该杂散对本系统的接收灵敏度将不会造成影响，如果杂散功率高于相应带宽内的空间热噪声功率，则系统的接收灵敏度将会受到一定程度的影响。
下面从各系统带外杂散发射以及白噪声功率的角度来进行分析各系统间的杂散干扰，并提出对合路器通道隔离度的指标要求。
根据相关国际标准，可以得出各系统在其它系统的频段上的杂散发射指标，具体如下：
1）GSM基站系统带外杂散
在DCS1800系统应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-37dBm/200KHz）
在WCDMA系统应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-23dBm/5MHz）
在WLAN应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-17dBm/22MHz）
2）DCS1800基站系统带外杂散
在GSM系统应用频段内：
≤-36dBm/100KHz（-33dBm/200KHz）
在WCDMA系统应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-23dBm/5MHz）
在WLAN应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-17dBm/22MHz）
3）WCDMA基站系统带外杂散
在GSM系统应用频段内：
≤-36dBm/100KHz（-33dBm/200KHz）
在DCS1800系统应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-37dBm/200KHz）
在WLAN应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-17dBm/22MHz）
4）WLAN基站系统带外杂散
在GSM系统应用频段内：
≤-86dBm/1Hz（-33dBm/200KHz）
在DCS1800系统应用频段内：
≤-80dBm/1Hz（-27dBm/200KHz）
在WCDMA应用频段内：
≤-80dBm/1Hz（-23dBm/5MHz）
各系统工作信道带宽内总的热噪声功率按照下面的公式可以计算出来，具体计算如下：
Pn=-174dBm+10lgBw（Hz）
1）GSM、DCS1800系统工作信道带宽为200KHz，因此GSM、DCS1800系统工作信道带宽内总的热噪声功率：
Pn1=Pn2=-174dBm+10lg（200×103Hz）=-121dBm
2）WCDMA系统工作信道带宽为5MHz，因此WCDMA系统工作信道带宽内总的热噪声功率：
Pn3=-174dBm+10lg（5×106Hz）=-107dBm
3）WLAN系统工作信道带宽为22MHz，因此WLAN系统工作信道带宽内总的热噪声功率：
Pn4=-174dBm+10lg（22×106Hz）=-101dBm
根据上述的计算结可知，为了使系统之间的杂散干扰降低到可以忽略的程度，必须对多频合路器的隔离度提出相应的要求，具体如下：
1）GSM信号通道对其他系统的通道隔离度：
对DCS1800：
-37-（-121）=84dB
对WCDMA：
-23-（-107）=84dB
对WLAN：
-17-（-101）=84dB
2）DCS1800信号通道对其他系统的通道隔离度：
对GSM：
-33-（-121）=88dB
对WCDMA：
-23-（-107）=84dB
对WLAN：
-17-（-101）=84dB
3）WCDMA信号通道对其他系统的通道隔离度：
对GSM：
-33-（-121）=88dB
对DCS1800：
-37-（-121）=84dB
对WLAN：
-17-（-101）=84dB
4）WLAN信号通道对其他系统的通道隔离度：
对GSM：
-33-（-121）=88dB
对DCS1800：
-27-（-121）=94dB
对WCDMA：
-23-（-107）=84dB
从计算结果可知，除了WLAN对DCS1800的通道隔离度要求大于94dB外，其他通道的隔离度只需大于84dB或88dB，就可以满足忽略各系统之间杂散干扰的要求。
对于现在的研制和工艺水平来讲，实现这样的通道隔离度指标不是很难。
当然上述的结果分析，是在标准中规定的最恶劣的条件下计算出来的，在实际中不需要这么大的隔离度就可以满足要求，下面举例说明一下。
共站址时，WCDMA基站在GSM系统上行频段内杂散发射小于等于-70dBm/100KHz，在DCS1800系统上行频段杂散发射小于等于-80dBm/100KHz。
WCDMA通道对于GSM通道的隔离度为-67-（-121）=54dB，WCDMA通道对于DCS1800通道的隔离度为-77-（-121）=44dB。
此时所需要的隔离度远远小于上述计算中的隔离度。
4.2互调干扰分析
这四个系统共有7个频带，包括GSM上行、GSM下行、DCS1800上行、DCS1800下行、WCDMA上行、WCDMA下行以及WLAN的通信频段。
这些信号产生的三阶互调信号的频率成分将会非常多，其中有一些频率成分将会落在某系统的上行频段内而造成干扰。
为了便于理论分析，只考虑下行信号产生的三阶互调产物落在上行频段内的情况，每个系统都是单载波。
下表为f1-f4具体说明：
源信号
Min（MHz）
Max（MHz）
说明
f1
935
954
GSM下行频率范围
f2
1805
1825
DCS1800下行频率范围
f3
2110
2170
WCDMA下行频率范围
f4
2400
2483
WLAN频率范围
下表是通过计算所得出的有关的三阶互调频率成分：
频率
Min（MHz）
Max（MHz）
是否对系统接收造成干扰
GSM与DCS1800两个系统之间产生的三阶互调成分
2f1-f2
45
103
否
2f2-f1
2656
2715
否
GSM与WCDMA两个系统之间产生的三阶互调成分
f3-2f1
202
300
否
2f3-f1
3266
3405
否
GSM与WLAN两个系统之间产生的三阶互调成分
f4-2f1
492
613
否
2f4-f1
3846
4031
否
DCS1800与WCDMA两个系统之间产生的三阶互调成分
2f3-f2
2395
2535
影响WLAN
2f2-f3
1440
1540
否
DCS1800与WLAN两个系统之间产生的三阶互调成分
2f4-f2
2975
3161
否
2f2-f4
1127
1250
否
WCDMA与WLAN两个系统之间产生的三阶互调成分
2f4-f3
2630
2856
否
2f3-f4
1737
1940
影响WCDMA
从上表中可知，这几个系统所产生的三阶互调产物中对基站上行造成干扰的频段有两个。
下面通过分析这些互调产物的强度来分析这些干扰对通信系统所造成的影响，整个系统如下图所示：
假定，GSM、DCS1800以及WCDMA系统基站输出功率为43dBm，WLAN系统输出功率为27dBm，多频合路器的三阶互调抑制度为120dBc。
1）DCS1800与WCDMA两系统之间产生的三阶互调
这个三阶互调产物是由DCS1800下行信号（43dBm）和WCDMA（43dBm）下行信号相互调制所产生的，它的频率范围为2395～2535MHz，对于WLAN系统产生影响。
考虑到WCDMA为扩频信号，信道宽度为5MHz，由其所产生的互调成分也是宽带的，由于DCS1800系统的信道宽度是200KHz，这将会使互调干扰的强度有所降低，定量地说，降低量为10*log（5MHz/200KHz）=14dB。
理论分析计算得到，落入WLAN系统的三阶互调产物信号强度为43-120-14=-91dBm
2）WLAN与WCDMA两系统之间产生的三阶互调
这个三阶互调产物是由WLAN信号（27dBm）和WCDMA（43dBm）下行信号相互调制所产生的，它的频率范围为1737～1940MHz，对于WCDMA上行信号产生影响。
落入WCDMA上行信道的三阶互调产物信号强度为27-120-10*log（22MHz/5MHz）=-99.4dBm
通过上述的理论计算可知，对于三阶互调干扰来说，对系统影响最大的是DCS1800与WCDMA两系统之间产生的三阶互调对WLAN系统造成的干扰。
为了保证在合路过程中，将系统之间的干扰降低到可以接受的程度，可以采用降低系统下行功率、频率规划以及提高合路器件的线性指标等方面来解决。
4.3阻塞干扰分析
当GSM、DCS1800、WCDMA以及WLAN信号或其频率组合成分落在这几个系统中某基站接收机接收信道带宽之外，却仍能进入该基站接收机，当干扰大于标准中所规定的干扰电平，就会引起接收机灵敏度的下降，恶化接收机的性能，这时就引起了阻塞干扰。
根据相关标准，GSM和DCS1800基站接收机的接收灵敏度为-104dBm，WCDMA基站接收机的接收灵敏度为-121dBm。
根据3GPP相关标准，GSM和DCS1800两系统对于阻塞干扰的要求如下表所示：
频率（MHz）
GSM（dBm）
频率（MHz）
DCS1800（dBm）
1-915
8
1-1690
0
980-12750
8
180512750
0
根据3GPP相关标准，WCDMA系统对于阻塞干扰的要求如下表所示：
频率（MHz）
干扰功率（dBm）
频率（MHz）
干扰功率（dBm）
19201980
-40
921-960
+16dBm
1900-1920
1980-1920
-40
1805-1880
+16dBm
1-1900
200012750
-15
对于WLAN系统来说，仅规定了邻道抑制比的指标，干扰信号如果没有落在正在使用的WLAN载波的邻道中，则它对WLAN接收机的影响可以不考虑。
如果落在正在使用的WLAN载波的邻道中，则干扰信号功率应比WLAN的发射功率小16dBm以上。
由上述分析可以得到，对于整个系统的阻塞干扰信号的抑制，只能通过多频合路器的通道隔离度来实现。
举例来说，若WCDMA系统要求的干扰小于xdBm，多频合路器的隔离度为ydBm，干扰信号的强度为zdBm，则有z-y≤x，y≥z-x。
由上述对通道隔离度计算方法以及相关标准中涉及的阻塞干扰电平的要求可知，消除阻塞干扰对多频合路器的通道隔离度要求并不高。
只要隔离度能满足杂散干扰的要求，就一定能满足阻塞干扰的要求。
5CDMA、CDMA2000以及WLAN共室内分布式系统的干扰分析
5.1杂散干扰分析
根据相关国际标准，可以得出各系统在其它系统的频段上的杂散发射指标，具体如下：
1）CDMA系统带外杂散
在CDMA2000系统应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-23dBm/5MHz）
在WLAN系统应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-17dBm/22MHz）
2）CDMA2000系统带外杂散
在CDMA系统应用频段内：
≤-36dBm/100KHz（-41dBm/30KHz）
在WLAN应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-17dBm/22MHz）
3）WLAN系统带外杂散
在CDMA系统应用频段内：
≤-36dBm/100KHz（-41dBm/30KHz）
在CDMA2000应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-23dBm/5MHz）
CDMA系统工作信道带宽为30KHz，因此CDMA系统工作信道带宽内总的热噪声功率：
Pn5=-174dBm+10lg（30×103Hz）=-129dBm
CDMA2000系统工作信道带宽为1.25MHz，因此CDMA2000系统工作信道带宽内总的热噪声功率：
Pn6=-174dBm+10lg（1.25×106Hz）=-113dBm
根据上述的计算结可知，为了使系统之间的杂散干扰降低到可以忽略的程度，必须对多频合路器的隔离度提出相应的要求，具体如下：
1）CDMA信号通道对其他系统的通道隔离度：
对CDMA2000：
-23-（-113）=90dB
对WLAN：
-17-（-101）=84dB
2）CDMA2000信号通道对其他系统的通道隔离度：
对CDMA：
-41-（-129）=88dB
对WLAN：
-17-（-101）=84dB
3）WLAN信号通道对其他系统的通道隔离度：
对CDMA：
-41-（-129）=88dB
对CDMA2000：
-23-（-113）=90dB
从计算结果可知，通道的隔离度只需大于90dB，就可以满足忽略各系统之间杂散干扰的要求。
对于现在的研制和工艺水平来讲，实现这样的通道隔离度指标不是很难。
当然上述的结果分析，是在标准中规定的最恶劣的条件下计算出来的，在实际中不需要这么大的隔离度就可以满足要求。
5.2互调干扰分析
这三个系统共有5个频带，包括CDMA上行、CDMA下行、CDMA2000上行、CDMA2000下行以及WLAN的通信频段。
这些信号产生的三阶互调信号的频率成分将会非常多，其中有一些频率成分将会落在某系统的上行频段内而造成干扰。
为了便于理论分析，只考虑下行信号产生的三阶互调产物落在上行频段内的情况，每个系统都是单载波。
下表为f1-f3具体说明：
源信号
Min（MHz）
Max（MHz）
说明
f1
870
880
CDMA下行频率范围
f2
2110
2170
CDMA2000下行频率范围
f3
2400
2483
WLAN频率范围
下表是通过计算所得出的有关的三阶互调频率成分：
频率
Min（MHz）
Max（MHz）
是否对系统接收造成干扰
CDMA与CDMA2000两个系统之间产生的三阶互调成分
f2-2f1
350
430
否
2f2-f1
3340
3470
否
CDMA与WLAN两个系统之间产生的三阶互调成分
f3-2f1
640
743
否
2f3-f1
3920
4096
否
CDMA2000与WLAN两个系统之间产生的三阶互调成分
2f3-f2
2630
2856
否
2f2-f3
1737
1940
影响CDMA2000
从上表中可知，这几个系统所产生的三阶互调产物中对基站上行造成干扰的频段只有一个。
下面通过分析这些互调产物的强度来分析这些干扰对通信系统所造成的影响，整个系统如下图所示：
假定，CDMA和CDMA2000系统基站输出功率为43dBm，WLAN系统输出功率为27dBm，多频合路器的三阶互调抑制度为120dBc。
WLAN下行信号与CDMA2000下行信号相互调制产生三阶互调产物，它的频率范围为1737～1940MHz，对于CDMA2000上行信号产生影响。
落入CDMA2000上行信道的三阶互调产物信号强度为27-120-10*log（22MHz/1.25MHz）=-105.4dBm
通过上述的理论计算可知，为了保证在合路过程中，将系统之间的干扰降低到可以接受的程度，可以采用降低系统下行功率、频率规划以及提高合路器件的线性指标等方面来解决。
5.3阻塞干扰分析
当CDMA、WCDMA2000以及WLAN信号或其频率组合成分落在这几个系统中某基站接收机接收信道带宽之外，却仍能进入该基站接收机，当干扰大于标准中所规定的干扰电平，就会引起接收机灵敏度的下降，恶化接收机的性能，这时就引起了阻塞干扰。
对于WLAN系统来说，仅规定了邻道抑制比的指标，干扰信号如果没有落在正在使用的WLAN载波的邻道中，则它对WLAN接收机的影响可以不考虑。
如果落在正在使用的WLAN载波的邻道中，则干扰信号功率应比WLAN的发射功率小16dBm以上。
对于整个系统的阻塞干扰信号的抑制，只能通过多频合路器的通道隔离度来实现。
举例来说，若WLAN系统要求的干扰小于xdBm，多频合路器的隔离度为ydBm，干扰信号的强度为zdBm，则有z-y≤x，y≥z-x。
由上述对通道隔离度计算方法以及相关标准中涉及的阻塞干扰电平的要求可知，消除阻塞干扰对多频合路器的通道隔离度要求并不高。
只要隔离度能满足杂散干扰的要求，就一定能满足阻塞干扰的要求。
6PHS、WCDMA以及WLAN共室内分布式系统的干扰分析
6.1杂散干扰分析
根据相关国际标准，可以得出各系统在其它系统的频段上的杂散发射指标，具体如下：
1）PHS系统带外杂散
在WCDMA系统应用频段内：
≤-31dBm/1MHz（-24dBm/5MHz）
在WLAN系统应用频段内：
≤-36dBm/1MHz（-23dBm/22MHz）
2）WCDMA系统带外杂散
在PHS应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-35dBm/300KHz）
在WLAN应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-17dBm/22MHz）
3）WLAN系统带外杂散
在PHS应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-35dBm/300KHz）
在WCDMA应用频段内：
≤-30dBm/1MHz（-23dBm/5MHz）
PHS系统工作信道带宽为300KHz，因此PHS系统工作信道带宽内总的热噪声功率：
Pn7=-174dBm+10lg（300×103Hz）=-119dBm
根据上述的计算结可知，为了使系统之间的杂散干扰降低到可以忽略的程度，必须对多频合路器的隔离度提出相应的要求，具体如下：
1）PHS信号通道对其他系统的通道隔离度：
对WCDMA：
-24-（-107）=83dB
对WLAN：
-23-（-101）=78dB
2）WCDMA信号通道对其他系统的通道隔离度：
对PHS：
-35-（-119）=84dB
对WLAN：
-17-（-101）=84dB
3）WLAN信号通道对其他系统的通道隔离度：
对PHS：
-35-（-119）=84dB
对WCDMA：
-23-（-107）=84dB
从计算结果可知，通道隔离度只需大于84dB，就可以满足忽略各系统之间杂散干扰的要求。
对于现在的研制和工艺水平来讲，实现这样的通道隔离度指标不是很难。
当然上述的结果分析，是在标准中规定的最恶劣的条件下计算出来的，在实际中不需要这么大的隔离度就可以满足要求。
6.2互调干扰分析
这三个系统共有4个频带，包括PHS通信频段、WCDMA上行、WCDMA下行以及WLAN的通信频段。
这些信号产生的三阶互调信号的频率成分将会非常多，其中有一些频率成分将会落在某系统的上行频段内而造成干扰。
为了便于理论分析，只考虑下行信号产生的三阶互调产物落在上行频段内的情况，每个系统都是单载波。
下表为f1-f3具体说明：
源信号
Min（MHz）
Max（MHz）
说明
f1
1900
1920
PHS频率范围
f2
2110
2170
WCDMA下行频率范围
f3
2400
2483
WLAN频率范围
下表是通过计算所得出的有关的三阶互调频率成分：
频率
Min（MHz）
Max（MHz）
是否对系统接收造成干扰
PHS与WCDMA两个系统之间产生的三阶互调成分
2f1-f2
1630
1730
否
2f2-f1
2300
2440
影响WLAN
PHS与WLAN两个系统之间产生的三阶互调成分
2f1-f3
1317
1440
否
2f3-f1
2880
3066
否
WCD
升级会员 