浅谈无线通信系统克服三阶互调干扰措施的演变

龙源期刊网浅谈无线通信系统克服三阶互调干扰措施的演变作者：杨秀来源：《移动通信》2011年第08期1不同时期三阶互调干扰的不同对待铁路无线通信系统工程设计工作中，在数十年之前一直把克服三阶互调干扰作为一个重点。尤其是大型编组站的站场无线通信，对于这种在局部范围内容纳众多无线通信系统而频率资源又相对有限的情况，选择无互调干扰频率序列成为工程设计中一项既重要又艰难的工作。在十几年前，也就是我国开始较大规模发展城市轨道交通的初期，人们开始关注并研究TETRA数字集群通信系统及其工程设计重点问题。此时的系统工程设计中不再需要像从前那样去计算三阶互调相容的频率序列，不再采用无三阶互调的频率配置了。2不再考虑三阶互调干扰的原因为什么现代无线通信系统的工程设计中不再考虑三阶互调干扰的影响?三阶互调干扰的抑制又是通过什么方式实现的呢?众所周知，无三阶互调的频率配置会造成频率的极大浪费，因为在能容纳35个信道的频段中，只能找出8个无三阶互调的频点；在能容纳46个信道的频段中，只能找出9个无三阶互调的频点；要想得到10个无三阶互调的频点，则需要占用62个信道的带宽!在当今移动通信系统如此密集、用户数量急剧膨胀的情况下，对频率资源的任何浪费都是不能容忍的。必须通过其他途径找到克服三阶互调干扰的措施。我们知道，互调干扰是当两个或多个与有用信号频率比较接近的干扰信号同时进入接收机前端电路时，在非线性电路(例如高频放大、混频等)作用下产生了新的频率成分(互调产物)且刚好落入接收机的中频通带内，从而引起的对接收机的干扰。接收机的非线性电路可以看做一个网络，这个网络的传递函数可以用幂级数来表示：H(s)=A0+A1h(s)+A2h2(s)+A3h3(s)…+A4hn(s)+…(1)传递函数中二、四、六等偶次方分量虽能产生新的频率成分。但其不会落入有用信号的通带，不会产生干扰；只有三、五、七等奇次方分量才能导致互调干扰，并分别称为三阶互调、五阶互调、七阶互调等等。阶数越高。生成的干扰信号的幅度越小，因此影响最大的是三阶互龙源期刊网调干扰。而传递函数中三次方项的系数A3与基波分量的系数A1，之比的对数被用来衡量网络抗三阶互调干扰的能力，称为“互调响应抗扰性”。不难看出，互调干扰的产生是由两个因素决定的：一个是存在与有用信号具有一定频率关系的两个输入干扰信号；另一个则是传递函数中非线性分量的存在。文献[1]中说，“克服互调干扰还要在电台通信网系统设计中寻求办法”。而书中花了大量篇幅所介绍的办法就是选择无互调干扰频率序列。作者写下这些文字的时间离现在有三十年了，当时电子元器件的技术特性还很不理想，设备生产的工艺水平也很低下；而且还有非常重要的一个方面，那就是要千方百计地降低成本。但是到了三十年后的今天，频率资源的稀缺性已经变成了考虑问题的前提，再加上电子元器件技术性能和设备生产工艺水平的大幅提升。尤其是针对无线通信发送和接收过程中伴生的各种干扰所发明的新的电子电路，使得靠提高设备的技术指标以增强抗互调干扰的能力成为一种可能。也就是说，可以通过改善网络传递函数的非线性特性来使设备拥有更高的抗互调干扰的能力。假如设备的抗互调干扰能力得到一定程度的提高，那么系统设计时不再采用无互调干扰的频率配置也就不足为奇了。3不再考虑三阶互调干扰的工程例证在由铁道第一勘察设计院牵头，铁科院通号所、华为公司等單位参与的新丰镇编组站GSM-R移动通信系统的工程设计科研项目中，就没有考虑采用无互调干扰频率配置。新丰镇是一个大型编组站，需要大量无线信道来承载调车语音通信、调车指令传送、调车單传送、商检车号语音通信、商检车号确报信息传送等业务。同时，新丰镇编组站与郑西客专相邻(最近时不足1公里)，郑西客专调度无线通信同样采用GSM-R移动通信系统，而且需要通过GSM-R网络传送列控信息，因此郑西客专采用可靠性极高的双网交织冗余网络结构。这种网络结构需要占用更多的频率资源。GSM-R系统工作频段仅4M带宽，20对频点，全部用来分配给新丰镇编组站和郑西客专的GSM-R系统还不够用，根本不可能采用无互调干扰频率配置。龙源期刊网另外，铁道第一勘察设计院在青藏线GSM-R系统设计时，以70多万元人民币的价格购买了一套国外GSM系统规划测试软件。当时在与软件供应商进行技术洽谈时，也曾专门提出三阶互调干扰的问题。对方认为目前设备的抗互调干扰能力已经很高，系统工程设计时可以不必考虑三阶互调的影响。这也证实了该软件在系统规划过程中并未考虑采用克服互调干扰的工程措施。4提高设备抗互调干扰指标的思路和方法是什么技术使得在工程设计时可以不考虑互调干扰的影响呢?带着这个问题笔者查阅了许多技术资料，找到了一些理论依据，文献[2]就是其中之一。该文介绍了TETRA数字集群通信设备所采用的多种功放线性化的技术：前馈、反馈、自适应预失真以及采用非线性元件组成的线性功放等。譬如：自适应预失真技术，其思路是认为功率放大器的非线性传递函数已知而且不随时间变化，因此可以在放大器前端加一个网络，其传递函数使这两个传递函数的乘积为线性。其他各种技术也都是要达到同样的目的——改善电路的非线性特性。也就是说，现代数字集群通信系统是把克服三阶互调干扰的任务提前到设备出厂之前来实现的。从我国铁道行业标准TB/T2457-93《铁路列车无线调度通信系统设备技术条件》和电子行业标准SJ/T11228-2000《数字集群移动通信系统体制》中对设备的互调指标的不同要求，也可以看出这种变化，见表1。5结论在今后数字集群通信系统的工程设计中，可以不再强调互调干扰的影响，而把注意力放在为提高频谱利用率而进行频率复用所带来的同频干扰的防治，为延伸射频场强覆盖而引入射频中继器或光纤直放站所带来的多径干扰的防治，以及对越区切换环境的考虑、切换点的控制等方面，提高通信系统的稳定性和可靠性，保证通信系统的服务质量。上海航班年内可无线上网飞机上网渐行渐近龙源期刊网近日，德国汉莎航空宣布，今年年内该公司将在往来上海的飞机上提供上网通讯服务，乘客可在机舱内用笔记本电脑无线上网，用手机发短信、传递数据。国航也表示，已与通讯运营商中国电信达成协议，预计两年内航班上将可实现用手机“天地对话”的梦想。在不干扰飞行安全的前提下，如何制造出能够支撑无线通讯的信号，实现旅客在机舱内用笔记本上网聊天、收发邮件，用手机通话呢?德国汉莎航空公司介绍，其提供的机上移动通讯系统会保证在飞机起飞后，机舱内的手机、电脑在使用时不会试连接地面网络。旅客用手机拨打电话、收发信息和电脑联网的通讯信号，首先通过机载卫星通讯设备传输到国际通讯卫星，卫星再将信号传输到地面基站，继而通过基站完成与地面通讯设备之间的数据交换。在此过程中，旅客手机只与飞机舱内的专用网络建立联系，相当于在机舱内模拟一个本地的GsM网络，并不会影响飞行安全。旅客仅需具有开通了国际漫游的电脑或手机，即可在除起飞和降落过程的大部分飞行时间内进行即时通信。当飞机飞行高度低于海拔3000米时，该服务会自动抑制。