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        2G/4G合路天線整治諧波干擾應用研究

        2017-03-07 22:19:20李國強
        移動通信 2016年21期
        關鍵詞:合路頻點二階

        李國強

        摘要:為了降低和消除因空間隔離度不足引起的2G(900M)諧波干擾影響4G小區(qū)(F頻段)的情況,提高網絡通信質量,利用2G/4G合路天線替換原有的2G和4G獨立天線的方式,通過合路天線的內置隔離度,實現2G信號與4G信號的互不干擾。分別更換不同廠家的2G/4G合路天線,通過在相同條件下進行對比測試得知,諧波干擾得以明顯改善或徹底消除。通過2G/4G合路天線整治諧波干擾應用的研究,驗證了合路天線改善諧波干擾的可行性和有效性。

        關鍵詞:2G/4G合路天線 諧波干擾 互調

        1 引言

        無線通信從2G發(fā)展到3G,再到目前普遍推廣的4G網絡,形成了2G/3G/4G基站共存的局面,導致了不同系統(tǒng)間的干擾問題越來越復雜,嚴重影響了網絡質量和用戶體驗。因此,降低或消除系統(tǒng)間干擾對提升TD-LTE網絡性能至關重要?,F階段頻譜使用情況如圖1所示。

        F頻段周邊頻譜使用情況復雜,導致TD-LTE建網面臨較大干擾風險。GSM900部分下行頻段(940—950 MHz)的二倍頻會落在TD-LTE中的F頻段(1880—1900 MHz),這引起的諧波干擾不容忽視。

        2 基本原理

        2.1 諧波干擾

        所謂諧波干擾,是指由于發(fā)射機有源器件和無源器件的非線性,在其發(fā)射頻率的整數倍頻率上將產生較強的諧波產物;如果諧波頻率正好落在接收機工作帶寬內,則會構成對該接收機的干擾,成為諧波干擾。二次諧波的頻率為干擾發(fā)射信號頻率的2倍(2F1)。不同發(fā)射頻率之間產生二階互調產物,如果落入系統(tǒng)帶寬內,則形成二階互調干擾。二階互調產物頻率為干擾信號頻率之和(F1+F2)。諧波干擾示意圖如圖2所示:

        中國移動GSM 900下行頻段為935—954 MHz,二次諧波(2F1、2F2)和二階互調(F1+F2)為1870~1908 MHz,剛好落在TD-LTE的F頻段1885—1905 MHz內,產生諧波干擾,其主要特征如下:

        ◆LTE F頻段頻域上各RB的上行干擾呈現離散狀,無連續(xù)分布;

        ◆帶內存在間隔較短的尖峰狀突起;

        ◆沒有突起的RB底噪較低。

        某諧波干擾小區(qū)掃頻截圖和某諧波干擾小區(qū)PRB模型如圖3、圖4所示。

        2.2 技術方案

        目前常用的GSM 900M二階互調、二次諧波干擾規(guī)避方法有:

        (1)GSM側整治:排查GSM站點鏈路問題(RRU、跳線、合路器、接頭)及天線性能。若鏈路存在問題,需及時更換新的器件,性能差的天線則更換互調等指標優(yōu)良的天線以降低干擾,建議天線二階反射互調必須大于-150 dBc。此方案能有效降低元器件和線路引起的干擾,利用高性能GSM天線可消除干擾。

        (2)增加空間隔離:適用于基站平臺有足夠調整空間的情況,可有效歸避干擾;平臺隔離空間不足時,干擾不能徹底排除。

        (3)修改GSM頻點:中國移動GSM 900M頻點號1~94對應下行頻率為935.2~953.8 MHz,頻率間隔200 kHz。頻點號1~37、86~94分別對應的二次諧波和二階互調為1870.4~1884.8 MHz、1904.4~1907.6 MHz,皆落在LTE的F頻段1885—1905 MHz之外;頻點號38~85對應的二次諧波和二階互調為1885.2~1904 MHz,落在LTE的F頻段1885—1905 MHz之內,形成諧波干擾。因此,將GSM 900的頻點號限定在1~37或86~94且不交叉使用,可歸避諧波干擾,但考慮到GSM的頻點規(guī)劃原則和容量需求,該方案無法推廣使用。

        (4)替換2G/4G合路天線:可解決空間隔離度不足導致的2G(900M)諧波干擾4G小區(qū)(F頻段)的情況,節(jié)省平臺空間。本文試點選擇此方案,以驗證2G/4G合路天線對諧波干擾的改善效果。

        3 試點驗證

        3.1 試點干擾情況

        試點基站為2G、4G(F頻段)共站址且4G小區(qū)存在諧波干擾。1、2、3小區(qū)平均干擾分別為-101.7 dBm、 -105.8 dBm、-97.4 dBm。關閉掉干擾源2G站點后,干擾電平降至-118 dBm、-115 dBm、-118 dBm。試點4G小區(qū)干擾及閉2G后4G小區(qū)干擾如圖5、圖6所示。

        試點4G-2的平均干擾噪聲功率為-115 dBm,調換4G光纖驗證,確認4G-2小區(qū)鏈路存在問題,建議排查鏈路。

        3.2 替換2G/4G合路天線驗證

        試點2G、4G同向小區(qū)皆使用廠家一和廠家二的2G/4G合路天線替換原有2G、4G獨立天線,電下傾角為6°,驗證諧波干擾改善情況。

        更換廠家一合路天線后1、2、3小區(qū)平均干擾降至-117.1 dBm、-104.7 dBm、-116.8 dBm;更換廠家二合路天線后1、2、3小區(qū)平均干擾降至-118 dBm、 -110.7 dBm、-116.7 dBm,1、3小區(qū)的干擾徹底消除,2小區(qū)使用廠家二天線后干擾有明顯改善。試點4G小區(qū)干擾(廠家一天線)及試點4G小區(qū)干擾(廠家一天線)如圖7、圖8所示。

        3.3 天線技術指標與性能對比

        異廠家天線技術指標對比:不同廠家天線技術指標相異,把廠家一與廠家二進行對比,在天線尺寸、增益、電下傾角、接頭等方面都有所不同,廠家二天線可支持獨立電調,具有更大的可調空間。天線基本技術指標對比如表1所示:

        異廠家天線性能對比:不同天線廠家技術指標相異,對諧波干擾的改善性能也有差距,廠家二天線比廠家一天線效果更好。兩個廠家天線性能對比如圖9所示:

        3.4 試驗效果

        通過試點驗證,2G/4G合路天線具有良好的諧波干擾改善能力,不同天線廠家技術指標相異,廠家二天線相比廠家一天線具有更好的GSM(900M)諧波干擾改善性能。廠家二天線可支持獨立電調,具有更大的可調空間。

        試點基站三個小區(qū)干擾電平分別降低了16.3 dB、6.9 dB、19.3 dB,諧波干擾問題得以徹底消除或明顯改善。通過更換2G/4G合路天線解決諧波干擾的方案具有可行性,可以在諧波干擾嚴重的站點進行推廣。

        4 結束語

        本次試驗通過研究2G/4G合路天線降低諧波干擾的方法,成功驗證了合路天線改善諧波干擾的可行性和有效性。伴隨TD-LTE F頻段的推廣應用,GSM(900M)諧波干擾問題日益突出,2G/4G合路天線的應用可節(jié)省平臺空間,極大程度地降低干擾排查和整改難度,易于實現,可有效提升用戶感知。

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