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[问答] 什么是通信系统的互调干扰?
67 通信系统 互调干扰
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什么是通信系统的互调干扰?有哪些解决办法?
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3 天前   评论 分享淘帖 邀请回答
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互调干扰:是指几个不同频率的信号通过非线性电路时,会产生与有用信号频率相同或相近的频率组合,而对通信系统构成的一种干扰。根据IS95规范和国家无委的检测标准,GSM直放站产生的杂散和互调信号在9KHz-1GHz时小于-36dBm,在1GHz-12.75GHz时小于-30dBm。
在移动通信系统中,互调产生的原因有三方面:发信机互调、接收机互调和外部效应引起的互调。
直放站的杂散和互调的产生主要来自于直放站内部的功放模块。发射机互调是由于直放站在多个发信机(载波)同时工作时,因合路器系统的隔离度不够而导致信号相互耦合,干扰信号侵入发射机末级功率放大器,从而与有用信号之间合成互调产物,并随有用信号发射,造成干扰。接收机互调主要是由高放级以及第一混频级电路的非线性所引起。外部效应引起的互调主要是由于发射机馈线、高频滤波器等无源电路接触不良,以及由于异种金属的接触部分非线性等原因,使强电场的发散信号引起互调,产生干扰源。
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,阶数越高失真越小。二阶互调fa+fb、fa-fb等,因其频率远离主导信号频率fa、fb,可不考虑:三阶互调的两种模型2fa-fb、fa+fb-fc,因其频率接近或等于主导信号频率,对通信的影响最大;三阶以上互调失真幅度较小,均可不考虑。移动通信设备主要考虑三阶互调的影响。   

在同一个地点,有两台发射机以上,就可能产生互调干扰。发射机A发出的射频信号fA从空中再通过发射机B的天线,进入发射机B的功放级,与该机发射频率fB相互调制,产生出第三个频率fC。反之,同时产生fD。所以,在该处两台发射机发出四个频点的射频功率信号。其中fC和fD是互调产物(见图一)。
一、互调干扰的危害性
(1)互调干扰对系统的影响:
互调产物也是由发射机发出的射频能量信号,该信号与另一台发射机再次互调,还会产生另一个互调产物。所以,在发射机多的基站上空,有许许多多无序频谱能量,有的人称之为背景噪声。这些信号,与其它差转接收机频率或寻呼BP机频率相同的概率非常之大。同时,也严重干扰民航导航信号、广播电视信号。因而,治理由互调干扰引起空间电波秩序紊乱是刻不容缓的。
当一个运营商(移动或联通)开通了一台杂散和互调较高的直放站时,互调和杂散信号落在本运营商的频带外,会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。      如:运营商A欲在一四层楼上安装一台直放站,杂散和互调为-36dBm(满足无委指标),杂散和互调信号和有用信号一起通过17dBi的业务天线发射,那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为-18dBm,根据自由空间无线信号传播公式可知,相距10米衰减大约50dB,相距100米衰减大约70dB,相距1公里大约衰减90dB;可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。在无阻挡环境下天线正前方100米以内同频干扰大于-88dBm,这时如果另一运营商的信号强度低于-79dBm,使得载波干扰比低于9,就会造成无法接通的情况发生。因此,在做室内或室外直放站工程时,控制各运营商的设备及天线的距离,对避免干扰非常重要。   
(2)对相邻基站小区的影响:
在使用大功率宽带直放站时,互调指标比较高,由于带宽选择直放站所有的信道都共用一个功放模块,而后级的滤波器是一个宽带滤波器,对通带内的互调信号没有抑制作用,因此很难满足IS95规范对互调信号的要求。如果恰好能接收到附近本运营商基站的同频信号,输出时后级宽带滤波器对它们不产生任何抑制,那么会产生严重的同频干扰。
假设直放站输出功率10W,一般三阶互调40dBc,三阶互调实际输出电平(0dBm),如施主基站使用80、84两个载波,三阶互调信号就回落在76和89两个载波上,通过17dBi的天线向外发射,那么在业务天线前方使用76和89载波的基站就会受到不同程度的同频干扰,造成掉话率升高,切换失败率提高等问题。
(3)对自身上行信号的影响
直放站下行功放产生的杂散和互调信号通过直放站内部的双工器进入上行信道,如果此信号过高就会严重干扰上行信号,造成直放站的覆盖范围降低。
如:直放站的杂散和互调为-36dBm(满足无委指标),双工器的隔离度为70dB,下行功放产生的杂散和互调对上行信道的干扰为-106dBm,再加上直放站的噪声系数5dB,噪声电平达到-101dBm,为保证GSM要求的最小载干比9dB,所需最小上行信号电平应大于-92dBm。假如直放站输出功率每载波5W(37dBm),手机最大输出功率2W(33dBm),那么直放站实际覆盖距离是下行信号电平为-87dBm,低于此电平值,手机用户将会因为上行链路信噪比不够而无法通话。   
一般来说,发射机的功率测量采用直通式功率计,有一定的带宽(有的带宽达1千MHz)由于功率是频谱能量的积分,所以,直通式功率计测出来的功率是有效主频功率和无用的互调产物功率总和。如功率计显示100W,有可能实际上主频f0的功率仅有80W。其余20W是互调产物的功率以及杂波分量之功率。
二、解决方法  
通过上述分析可知,影响上行输出的互调因素有两个:设备本身的线性度和ALC控制电平。为避免产生三阶互调,可采用下面的办法
(1)选择适当的频点组合。拉开频距选用无三阶互调频道点组工作,使三阶互调不会落在所使用的频点内;
(2)采用自动增益(功率)控制(APC)技术,实时减小发射功率以减低互调电平,使其不至于落入有源器件的非线性区。
(3)提高收信机前端的选择性,抑制干扰信号;改善收信机输入级的线性度,提高互调抗拒比;提高功放的选择性
在GSM网络中,引入直放站设备控制小区无线覆盖范围,协调好全网的频道干扰,在工程的设计和建设当中,应根据工程的具体情况选择适当的抗干扰方法(如设备的选型、网络结构的优化调整)。直放站覆盖好坏主要体现在使用效果、设备性能指标、稳定性、不影响网络参数上,不能单纯追求下行的大功率,应尽量设在相对隔离区域,选择合适的基站作为信号源,以免产生无线干扰。

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