国内移动通信系统共建共享时的互调干扰分析-20130408_v2

国内移动通信系统共建共享时的互调干扰分析黄景民1梁童2曾二刚1朱艳云2赵培2（1京信通信系统（中国）有限公司，广州，510663；2中国移动通信集团设计院有限公司，北京，100080）摘要：在移动通信系统中，无源器件非线性带来的无源互调干扰会对系统性能产生较大影响，尤其在多系统合路或相邻站点建设的场景中，无源互调干扰的影响会非常严重。本文基于对通信系统中二阶、三阶、五阶和七阶无源互调的影响分析，结合不同运营商的移动通信系统使用频段等信息，全面分析了国内移动通信系统在独立建设、合路建设和邻站建设时可能面临的互调干扰，可为网络规划设计及建设提供重要参考。关键词：无源互调干扰、二阶互调、三阶互调、五阶互调、共建共享1.无源互调的基本介绍无源互调是指非线性射频线路中，当两个以上不同频率信号作用在具有非线性特性的无源器件时，产生无源互调产物PIM（PassiveInter-Modulation）。无源非线性将引起射频信号产生大量的谐波信号，二阶、三阶、五阶、七阶互调产物都是由于通信系统中的无源器件非线性引起的互调谐波。互调干扰会对移动通信系统造成较大干扰影响，尤其在多系统合路或相邻建站场景。因而有必要通过合理的互调产生分布计算来指导网络频率规划与优化。2.运营商频率使用情况国内主要有中国移动、中国联通和中国电信三家电信运营商，三家运营商各自采用多种不同制式的移动通信系统。另外，铁路专网采用900MHz的频率用于GSM-R系统。各运营商及通信系统的频率如下表所示。表1不同运营商频率划分表运营商通信系统RX频段（MHz）TX频段（MHz）中国移动GSM900890-909935-954DCS18001710-17351805-1830DCS1800（扩展）1755-17771850-1872TD（F频段）1880-1920TD（A频段）2010-2025TD（E频段）2320-2370TD（D频段）2570-2620WLAN2400-2483.5中国联通GSM900909-915954-960DCS18001745-17551840-1850WCDMA1940-19552130-2145WLAN2400-2483.5中国电信CDMA800825-835870-880CDMA20001920-19352110-2125WLAN2400-2483.5铁路专网GSM-R885-889930-934根据无源互调的产生的机理，通过对不同系统的频率及相关组合的分析，可以有效的确定不同系统组合产生的互调干扰影响，对系统间的互调干扰进行预警分析。3.无源互调分析当有多个频率信号通过非线性电路时，便会相互调制产生互调失真，以二阶和三阶失真幅度为最大，阶数越高失真电平越低。无源互调随着载波输入功率的增加而迅速增大，随着输入信号功率的增加，互调会以更快的速度增大。二阶互调是由两个信号由于非线性因素产生的，可以表示为f1±f2，当f1=f2时，二阶互调即为二次谐波。三阶互调也是指两个信号由于非线性因素，使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生混频后产生的寄生信号。无源互调会随着阶数的增加而快速降低，互调频率为m*f1±n*f2，其中，三阶互调为2*f1±f2、五阶互调为3*f1±2*f2、七阶互调为4*f1±3*f2，呈现出中间高两边逐渐降低的分布特性（图1），互调阶数越高产生的互调也就越低。图1无源互调分布示意图4.国内运营商系统内互调干扰场景分析4.1中国移动通信系统互调干扰计算中国移动目前在网使用的通信系统有GSM900、DCS1800、TD-F/A/E/D与WLAN等系统，各系统产生的互调信号落入上行频段的对应如下表所示。用于TDD系统的F频段、A频段、D频段与E频段产生的三阶、五阶和七阶均落入系统频段范围，但由于TDD系统下行与上行时隙间有保护间隔，不会对系统造成干扰。WLAN也是TDD系统，虽然其三阶、五阶和七阶互调均落入系统频段范围内，也不会对本系统造成干扰。而对于采用FDD的GSM900和DCS1800系统，下行的五阶和七阶互调会落入本系统的上行接收频段，从而产生对自系统接收的干扰。表2中国移动移动通信系统互调分析系统三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）GSM900916-973○897-992●878-1011●DCS18001780-1855○1755-1880○1730-1905●DCS1800（扩展）1828-1894○1806-1916○1784-1938○TD-F1840-1960●1800-2000●1760-2040●TD-A1995-2040●1980-2055●1965-2070●TD-E2270-2420●2220-2470●2170-2520●TD-D2520-2670●2470-2720●2420-2770●WLAN2316.5-2567●2233-2650.5●2149.5-2734●注：○不落入系统RX频段；●落入系统RX频段；下文内容相同。4.2中国联通通信系统互调干扰计算中国联通目前在网使用的移动通信系统有GSM900、DCS1800、WCDMA与WLAN。经过频段内三阶、五阶和七阶互调分析，联通GSM900、DCS1800和WCDMA系统下行发射频段的三阶、五阶和七阶互调都不会落入其上行接收频点，因此，不会存在本系统内的互调干扰影响。与4.1节的分析相同，WLAN的三阶、五阶和七阶互调均不会对本系统造成干扰。4.3中国电信通信系统互调干扰计算中国电信目前在网使用的移动通信系统有CDMA800、CDMA2000与WLAN。经过分析，电信CDMA800和CDMA2000下行发射的三阶、五阶和七阶互调都不会落入其上行接收频段内，不会对本系统产生干扰。WLAN的互调也不会影响WLAN系统的工作。5.国内运营商共建共享系统间互调干扰场景分析为了应对移动通信用户数目的不断增加，运营商对扩大网络建设的需求急剧增加，基站密度不断加大，传输网络的布网密度日益增加，重复建设的问题也更加突出。为了节约能源和原材料的消耗，运营商间的共建共享也成为关注的重点。站点的共建共享在节约资源，降低成本，避免重复投资等方面有较大优势，但也可能带来不同运营商的移动通信系统间的相互干扰问题，本节针对不同运营商间的互调干扰进行了深入的分析。5.1GSM900共建共享互调干扰计算本节分别针对中国移动的GSM900分别与中国电信的CDMA800、中国移动的GSM900和铁路的GSM-R专网进行合路/邻站建设时，不同系统间的三阶、五阶和七阶互调干扰进行分析计算，下表给出了具体的计算结果。表3移动GSM900与其它系统合路互调干扰分析合路系统互调频率GSM900移动+CDMA800电信三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）被干扰系统786-1038702-1122608-1206GSM900移动●●●CDMA800电信●●●合路系统互调频率被干扰系统GSM900移动+GSM900联通三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）910-985885-1010860-1035GSM900移动●●●GSM900联通●●●合路系统互调频率被干扰系统GSM900移动+GSM-R专网三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）906-978882-1002858-1026GSM900移动●●●GSM-R专网○●●中国移动的GSM900和铁路的GSM-R专网合路/邻站建设时，三阶互调产生的频段是落在铁路的GSM-R专网的下行频段，并没有落入对应的上行接收频段内，对信源接收机不产生干扰，但会对列车台接收机的通信频点产生同邻频干扰影响，严重时会造成通信中断。5.2DCS1800共建共享互调干扰计算本节分别针对中国移动的DCS1800、F频段的TD系统、中国联通的DCS1800进行共建时，不同系统间的三阶、五阶和七阶互调干扰进行分析计算，下表给出了具体的计算结果。可以看出，中国移动的DCS1800网络与其它两个系统进行共建时，相互间可能面临三阶、五阶和七阶互调干扰的影响。中国移动的DC1800扩展频段的使用，会对合路/邻站建设的F频段TD系统造成较大的影响。表4移动DCS1800与其它系统共建互调干扰分析合路系统互调频率被干扰系统DCS1800移动+DCS1800联通三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）1760～18201850～18951715～18101860～19401670～18001870～1985DCS1800移动○●●DCS1800联通○●●合路系统互调频率被干扰系统DCS1800移动+F频段移动TD系统三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）1690-20351575-21501660-2265DCS1800移动●●●TD-F移动●●●合路系统互调频率被干扰系统DCS1800移动（扩展）+F频段移动TD系统三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）1780-19901710-20601640-2130DCS1800移动（扩展）●●●TD-F移动●●●5.33G共建共享互调干扰计算本节分析了中国移动的A频段的TD-SCDMA系统、中国联通的WCDMA系统、中国电信的CDMA2000和CDMA800相互之间的互调干扰进行了分析，共包括A频段TD-SCDMA与WCDMA、A频段TD-SCDMA与CDMA800、A频段TD-SCDMA与CDMA2000、WCDMA与CDMA800、WCDMA与CDMA2000共五种组合。经过分析发现，除A频段TD-SCDMA与CDMA2000系统频段之间存在互调干扰外，其它系统间都不会存在互调干扰。A频段TD-SCDMA与CDMA2000系统频段之间的互调干扰主要包括CDMA2000的五阶和七阶互调对A频段TD-SCDMA产生干扰，A频段TD-SCDMA的三阶、五阶和七阶互调会落入CDMA2000频段内，可能对CDMA2000产生互调干扰。5.42G和3G\LTE共建共享时互调干扰在2G、3G与LTE进行合路建设时，两个合路系统的互调可能会落入其它系统的工作频段，从而对异系统产生干扰。本节考虑了目前国内的2G移动通信系统，包括GSM900、DCS1800及CDMA800与3、4G移动通信系统进行合路，以及3G及4G系统合路时的互调干扰频段进行分析，指出了不同系统合路后可能影响的其它移动通信系统。从分析结果可以看出，GSM900与A频段TD或WCDMA的七阶互调、GSM900与E频段或D频段TD系统的五阶互调会落入5.8GHz的WLAN频段，对WLAN产生一定的干扰。DCS1800与WCDMA或A频段、F频段、E频段的TD系统的互调会对2.4GHz频段的WLAN、GSM900或F频段的TD系统产生互调干扰，具体干扰类型与被干扰系统如下表所示。表52G与3G、LTE系统互调干扰分析分类合路系统二阶互调（MHz）三阶互调（MHz）五阶互调（MHz）七阶互调（MHz）GSM900与3G/4GGSM9001056-10903060-31154110-42055160-6195WLAN5.8G●TD-AGSM9001170-12103300-33554470-45655640-5775WLAN5.8G●WCDMAGSM900920-9852800-29503720-38904640-4875TD-FGSM9001360-14353680-38055040-5240WLAN5.8G●6400-6675TD-EGSM9001610-16854190-42955805-5975WLAN5.8G●7420-7655TD-DDCS1800与3G/4GDCS1800160-2282170-22451585-16902330-24651365-1530WLAN2.4G●2490-26851145-1370TD-ADCS1800280-3402410-24851465-1570WLAN2.4G●2690-28251125-12902970-316578