干扰的测试与定位

华为无线网络规划部 屈琴　李忠东　

　　摘 要：本文主要介绍无线通信中各种干扰的可能成因，干扰的测试、定位、处理方法，第一节着重介绍CDMA网络中干扰的主要来源，第二节介绍有关干扰的测试和定位，最后就干扰的处理做了一定的介绍。

　　关键字：干扰、CDMA、GSM、RSSI、路测、共站址

前言

　　在无线蜂窝通信系统中，不同的频段分配给不同的通信系统导致系统间产生干扰，同时由于各系统采用不同的复用方法来提高频谱效率，以增加系统容量，同时带来了同/邻频干扰。另外，系统还存在由于电波传播的多径效应造成的干扰等。无线干扰信号会给基站覆盖区域内的移动通信带来许多问题，如掉话、通话质量差、信道拥塞等。本文将主要介绍在第三代无线通信网络CDMA（WCDMA）中可能出现的各种干扰，以及对这些干扰的定位和处理方法。

干扰来源

　　如今最新的移动通信系统（如第三代CDMA网络）还必须与旧移动通信系统(如第二代GSM网络、或寻呼等)共存于一个复杂的无线环境中，其中多数旧系统在以后若干年里还将一直用下去；与此同时，其它无线射频设备如数字视频广播和无线局域网等又会产生新的可能使通信服务中断的信号。而由于环境限制越来越大，众多新业务竞相挤占有限的蜂窝式站点，使得信号发射台上竖满了各种天线,通信的天空变得更加拥挤。
与第二代频分复用的GSM网络相比，CDMA网络的设计更为复杂。因为CDMA是一个自干扰系统，其信号都共享相同的频率，每个用户都对其他用户构成干扰，每个小区对其它小区构成干扰，链路性能和系统容量取决于干扰功率的控制结果。因此，干扰分析、功率配置等各项工作显得尤为重要。同时干扰不但依赖于主小区和相邻小区的业务情况；而且也存在外部干扰源的影响。

下面本文对CDMA网络中干扰来源的通用模型进行一些初步的分析：

　　由上式可知，任何一个参数发生改变都会对整个系统的性能产生影响：

　　1、本小区和邻小区干扰：基于CDMA的通信系统不仅存在来自邻区的信道的干扰，还存在有本小区内的信道干扰，因此在系统设计中要着眼于限制这种干扰，得到最大的容量。

　　2、无线网络中可能遇到的外部干扰T：如今可能造成外部干扰的原因正不断增多，有些显而易见易跟踪，有些则非常细微，很难识别。虽然仔细设计无线系统可以提供一定的保护，但多数情况下对干扰信号只能在源头处进行控制。一般干扰信号只影响接收器，即使在物理上接近发射器，发射也不会受其影响。下面列出最常见的干扰源，在实际情况下就可确定从何处着手，要注意的是大多数干扰源来自于基站的外部，即在直接控制范围之外。

　　非法发射器 ：非法运营商在没有得到许可的情况下，在同一个频段上发射。

　　覆盖区域重迭 ：使用网络或其它网络的覆盖区域在一个或多个通道上超过规定范围。天线倾斜不正确、发射功率过大或环境变化等都会引起覆盖区域重迭。

　　信号互调 ：两个或两个以上信号混在一起后会形成新的调制信号。最常见互调是三次信号，例如两个间隔为1MHz的信号会在原高频信号之上1MHz和低频信号之下1MHz各产生一个新信号，如果原来两个信号分别处于800和801MHz频段，则将在799和802MHz出现三次信号。

　　雷达站：有些七、八十年代设计的分米波雷达，使用的频率与800M的CDMA系统相近，由于其发射功率非常大，功率等级一般都在几十到几百千瓦范围内，其带外杂散比较大，也很容易对附近的蜂窝基站造成干扰。

　　广播发射器谐波 ：大功率源如商业广播电台等会产生大功率信号谐波，影响附近的移动通信发射器。

AMPS没有退网：原有AMPS系统与CDMA2000 1X目前使用的一段频谱重合，如果个别地区存在AMPS频段未清退干净，则对目前联通使用的800M频段下的CDMA2000 1X系统会造成干扰。

　　微波传输：很多地方存在大量用于传输的微波链路，这些微波传输处于比较高的频段（2G左右的），对于使用2000M左右频段的系统就会存在干扰。

干扰的测试定位

　　干扰会给系统带来很大的影响，尤其当干扰严重时，会对手机上网、呼叫和切换产生影响；另外如果在接收频段内存在干扰，对接收机的灵敏度也会造成影响，把系统接收噪声电平抬高。下表列出了几种不同干扰电平情况下造成系统接收底噪抬高的具体电平。

　　从上表可知，对原系统接收灵敏度恶化0.5dB时，允许的干扰电平必须小于原系统接收噪声电平9dB； 对原系统接收灵敏度恶化0.1dB时，允许的干扰电平必须小于原系统接收噪声电平16dB；而当干扰电平与原系统接收噪声电平相等时，系统接收灵敏度将恶化3dB。

　　由此可见干扰的测试和定位是非常重要的，贯穿于前期规划到后期优化的全过程。在无线规划设计阶段，要考虑为保证CDMA系统正常运行，频带必须在充分的保护频带以及保护区保持干净，使用相应的设备进行测试，为后期网络的正常运行做好准备工作；在基站建设完成，网络优化阶段同样要对干扰进行测试，避免干扰影响网络质量，造成不必要的损失。

　　在进行干扰测试前，需要得到运营商和当地无委会的帮助，充分了解当地无线频段划分和企业使用无线电设备情况。在测试前要确定测试时间和测试地点，准备测试仪器、测试天线和车辆、GPS、指北针。一般我们可选用以下测试仪器进行测试：

　　1、 测试干扰信号的主要工具为频谱分析仪，这是一个高性能的宽带信号接收机，可以显示接收信号的频谱，。不同的型号的频谱仪有不同接收频段和接收灵敏度，正确地使用好频谱仪比较关键。泰克公司的YBT250就是比较出色的测试仪器之一。如下图所示：

　　为了精确测试干扰信号，YBT250干扰选件最低测试电平达-130dBm。这种灵敏度对分析小区射频特性是非常理想的。YBT250具有泰克公司专利的频率、幅度、时间三维频谱显示，可让用户捕捉与时间相关的频谱信息，大大方便了对间歇、周期性干扰的查找。YBT250还内置干扰调制分析，只需选中欲分析的信号，YBT250干扰选件即可提供该信号可能的调制信息：GSM、CDMAOne、3G CDMA、IS-136或模拟基站信号，AM/FM信号等。

　　观察频谱仪的频谱分布情况，仔细查找出异常的干扰信号。在初步确定存在干扰后，可以通过定向天线，调整天线的方向，根据信号的强度大致确定干扰源的位置。

　　2、测试 450M频段上的CDMA系统时还可使用华为公司自行开发的SU450电测仪：建网初期，需要考虑新建的450系统对现有网络设备是否造成影响，为选择比较干净的频率，建议清频测试时做全频段扫描，并作详细记录，记录时以25KHz为单位（起始频率与系统频率划分一致），对每个1.25或1.5MHz进行分析，供后期备选。商用阶段，运营商的频率资源是确定的，测试的重点是运营商可用频段，主要作用是排除所用频段内的干扰。

　　测试地点应该选择基站天线架设的位置，考虑测试工作量,最好选择当地具有制高点特征的建筑物顶层或原有的铁塔上，天线可以选用便携式小天线或者基站天线。对于下行链路电磁干扰测试，除在前面的测试条件测试外，还应该在小区的覆盖范围内选择一定数量的典型点进行测试，实际测试的时候分为定点测试和驱车测试，天线选用便携式小天线；驱车测试可以在小区覆盖的主要街道进行慢速行使，发现强干扰后进行下行定点测试，并与制高点测试情况进行比较。

　　3、除了使用上述设备以外，在具体定位干扰方位时，可以借助天线进行：一般全向天线可用于电磁干扰的测量，但不利于干扰源的定位，而定向天线可用于干扰源的搜索。天线的方向性越强，增益越高，搜索的能力越强。最好使用宽频带的对数周期天线，这种天线的频带宽，增益高，方向性强。常用定向的天线有板状天线、八木天线、对数周期天线。

　　在基站建设完成后，进入网络优化阶段，我们还可以通过以下方法进行定位：

　　1、通过话统或近端查看RSSI: 通过话统的RSSI数值可以看出大致的干扰，如果有哪个载频干扰严重，可以再用telnet命令连接基站在近端使用相应命令查看RSSI的峰值等信息。在空载下看RSSI的平均值是判断干扰的最主要手段。对于新开局，用户很少，空载下RSSI电平一般小于-105dBm。在业务存在的情况下，根据某局的经验，有多个业务时RSSI平均值一般不会超过-95dBm。

　　2、 通过手机初步判断前向干扰：在手机上看到导频Ec/Io下降而手机接收功率上升，这就表示了前向链路有干扰，会造成掉话等问题。由于干扰，导频强度会变得很差，如果前向链路不能再被解调，手机就会关闭其发射机。如果这种前向干扰时间较长，超过了手机的Fade Timer定时器（5S）时间，当Fade Timer计时器为0则手机重新初始化。

　　前向干扰的可能原因还有：

1、CDMA干扰造成切换失败。如果手机重初始化后上到一个新的PN上，则掉话就归因于切换失败。这是最普遍的前向链路干扰掉话情况。

2、另一种特殊情况是：某一个处于闭塞状态的基站突然解闭，对周围的基站形成较大的前向干扰，造成周围基站的部分呼叫掉话。

3、从接收质量FER上也可以参考判断是否有干扰存在：如果手机长时间进入搜索状态（如超过10秒），则很有可能是由于存在不能被手机利用的干扰源，导致FER高（如AMPS系统、微波发射等），引起掉话等问题。

4、对于其他外界干扰，通过频谱仪分析进一步查出是否存在干扰源。

5、通过路测可以发现干扰：检查干扰路段和信号质量分布，分析是哪些小区信号的重迭覆盖引起的干扰，哪些是由于存在越区覆盖而造成的干扰。

干扰的处理

　　在干扰进行测试和初步定位后，我们需要对这些干扰进行一定的处理和排除，在此仅介绍一些常用的方法：

　　1、清频：CDMA系统所用频段及保护带不可被其他无线信号占用。在实际网络规划时，针对建设环境进行仔细的测试后，针对频段内的非法干扰可以向无线电委员会申请清频。

　　2、规避频段外的干扰：这是一种主要干扰，包括一些与接收器频率相近而不相同的强信号，强度很大足以影响输入。这些信号通常很接近预定频率，因为接收器输入滤波器会滤掉其它相差太远的信号。 此类干扰使得接收器受到两种影响：一种是前端阻塞，由于强信号进入接收器使第一级(前置放大器或混频器)过载完全饱和引起，使得更强信号无法接收。另一个影响是减感效应，附近的信号进入接收器后被AGC(自动增益控制)发现或者启动限制器电路，造成增益下降。接收器表现得就像是灵敏度降低，因此微弱信号会丢失，对强信号的信噪比也将减小。[1]

　　针对此类干扰可在规划时进行一定的规避，在基站站址选取时要对周边环境进行一定的了解和测试，并尽量在选择站址时避开此类地区；也可与干扰发射源的经营者进行协商，进行移频或采取其他措施。

　　3、 利用共站址的天线隔离度来减少干扰：由于很多CDMA基站一对一地复用现有GSM网络的基站，这样可以降低运营商的成本。

　　因此基站建设时需要注意两系统间的天线隔离度：

　　假设天线1最大辐射方向增益为G1(dBi)，在a1度方向(天线1的最大指向与天线1和天线2的连线方向夹角）的副瓣电平为SL1，天线2最大辐射方向增益为G2 (dBi)，在a2度方向(天线2的最大指向与天线2和天线1的连线方向夹角）的副瓣电平为SL2(dBp,相对于主波束，取负值)，水平间隔为dh，则
水平方向隔离度计算：HI= -22-20log (dh / λ )+(G! + G2 ) + (SL1 + SL2 )（dB） （1）
若全为全向天线，SL1=SL2=0(dB)，式中λ为工作波长，（近似远场处理）。
式（1）适用远场条件，天线距离必须满足 （此时误差约±0.5dB）：
dh>〔（L1＋L2）2/ λ〕；其中L1、L2为两个天线的最大尺寸；

　　当两个天线距离较近时，利用式（1）计算误差较大（比实测隔离度偏小约6-10dB）。

　　同理，垂直方向隔离度计算：VI=－(28+40log (dv/λ ))＋（g1＋g2）dB（g1为天线1在天线2方向的增益； g2为天线2在天线1方向的增益；通常基站天线可以近似取值g1＝g2＝0dBi；dv是垂直间隔）

4、 调整网络各参数避免干扰：

a）进行实际的路测，根据实际情况，调整相关小区的基站发射功率、天线倾角、邻区关系、切换参数，或调整PN规划等来避免干扰。

b) 用频谱仪分析，找出干扰频点，进一步查出干扰源。

c) 进行相应的功率控制，例如对于越区覆盖情况就可采用。

d) 解决设备问题（如：TRX板自激）

5、 避免谐波类干扰：在实际情况下，信号中还可能有强到能产生干扰的基频谐波，而且很难辨别其来源。针对此类干扰要用天线隔离和滤波器抑制才能实现避免。

结束语

　　综上所述可知，在CDMA网络中有着不同来源的干扰，通过频谱分析仪等可以对干扰进行测试，还可通过不同的手段和方法对其进行定位，最后我们给出了几种解决办法，为无线工程师对干扰进行测量跟踪和排除提供一定参考。

摘自　通信市场