移动网络干扰分析基础.docx

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移动网络干扰分析基础

认识无线射频信号干扰来源及干扰后果

移动网络干扰分析

基础

什么是干扰

当你发现某一基站所覆盖区域内有着严重的掉话、呼叫失

败、切换失败，或者无关噪声较大、覆盖信号较差时，你检

查了所有的硬件设备和参数设置。

但是影响网络通信质量的

因素依然未消除，你仍然觉得有着很多不定因素使你的网络

质量无法提高，于是想到可能存在无线射频干扰信号。

这篇

文章将帮助您更好地理解干扰的来源并利用先进的测试工具

和技术对其进行测试和定位。

各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断产生：

复杂的先进通

信技术必须与老的移动通信系统共存较长一段时间（例如专

用移动通行网、寻呼系统等等，这些系统在未来的几年中还

将继续存在）。

其他无线射频器件（例如数字视频广播、用于

一些专用本地网络的信号资源）也会威胁或影响移动电信服

务。

另外由于运营商之间的竞争，要提供各种新业务，但受

到环境限制，合适的站点越来越有限，经常，一个塔上安装

了各种各样的天线，它们发射着不同的信号，提供着不同的

服务。

我们空中的无线通信资源越发阻塞，但却有更多的人

使用无线手机通信、观看多媒体信息、进行股票交易或商务

操作，甚至我们的汽车，冰箱也将加入相互通信的行列中来。

干扰从何而来

多数干扰的产生都非故意（往往是其他合法的设备产生的副产

品）。

以下是一些通常可能会产生干扰的来源，也许会对您在

某现场测试提供参考。

值得注意的是，大部分的干扰都来自基

站系统外部并超出了你所能直接控制的范围。

发射设备的不合理配置

另一运营商正占用你的频点向外发射信号。

很多情况下这是由

于配置错误导致的，该运营商一定会非常乐意地看到错误被纠

正，网络质量得到提高。

XX的发射设备

在此种情况下，运营商由于没有得到某些频点使用许可，于是

故意占用这些不属于他们的频点。

比如他们可能使用他们以为

无人占用的频点进行传输。

政府职能部门的严格管理和帮助是

消除这一现象的有效手段。

小区重叠

一个小区覆盖超出其应当服务的范围，与另一小区的信道产生

重叠。

通常不合理的天线倾角、过大的发射功率或站点周围环

境的变化都会导致小区重叠（比如一幢楼宇的消失使得原先受

到阻挡的信号可以传播得更远）。

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从另外一发射机产生的互调信号

互调干扰是由于外部一个或多个无线信号源由馈缆进入发射装

置的非线性放大器产生的。

外部信号互相混合（同时也与发射

装置本身信号源互相混合），在通信频带中产生具有新的频率的

互调信号。

互调干扰也有可能完全是两个外部信号产生的，他们只是借助

发射机的非线性器件来相互混合，这种情况下，问题的来源是

发射机本身，而不是相互混合的两个外部信号。

要解决这个问题有点困难，因为有可能需要更改这个看起来工

作正常的发射机。

可以加入一个窄带滤波器，把外部信号最大

可能地衰减，同时使用铁氧体隔离器，让射频信号可从发射机

通过至天线，而把从馈线返回的信号衰减。

在那些公共站点的

塔上有多个不同频率同时使用的情况下，每个发射机都需要安

装这样的滤波器和隔离器。

生锈的屋顶、围墙等产生的互调

产生互调信号的摇篮并不仅仅是发射机-非线性结合点有可能

是附近生锈的屋顶或围墙。

当有高功率的无线电信号传送时，

这些生锈的屋顶就象一个非线性二极管一样。

这种物理结构所

产生的互调影响很难压制，因为它们随着天气条件而变化，例

如风会把生锈的金属刮到一起或者分开，而雨会改变锈的属性。

那些造成严重影响的需要修整以重建通信的可靠性。

天线或连接器内的互调

有时同轴连接器或天线内的轻微腐蚀也会产生问题。

这些轻微

腐蚀不足以导致信号丢失或VSWR问题，但它象一个低劣的二

极管，产生一点互调信号。

如果周围有几个高功率的发射机，合

成的交调就足够干扰那些手机发出的较弱的信号。

查找这种干

扰的困难在于如果松开天线连接器进行检查，氧化情况被改变，

问题也随着终止，甚至几个月内都不会出现。

这种情况下您只

能多花时间记下您松开或拧紧的是哪个连接器，并隔段时间测

试一次。

如果动过某个连接器后问题就消失，有可能就是它出

的问题。

只有时间才能证明。

发射机带来的过载

有时，发射机任一频点的信号过强会导致邻近系统的过载。

唯

一的解决方法是在接收天线上安装滤波器衰减过载信号。

邻近发射机的邻频功率

由于频谱分配越来越拥挤，使得各种无线服务所拥有的频点越

来越紧密。

系统的发射信道的边带噪声干扰甚至阻塞邻近系统

的接收信道的可能性大大增加。

如果发射机各项性能都已符合

规范，您可能就要调整信道或增加信道间隔。

广播发射机的谐波

高_`J__亗__`功率源，（如商用广播系统），可以产生强大的谐波。

例如，一

个5兆瓦的发射机能够轻易产生5瓦的谐波，这足以干扰任何

附近的移动通信系统。

如果问题区域的发射机符合所有规范及

政府部门的要求，唯一比较实际的解决方案就是调整通信天线

位置，或者重新进行频率规划，以使此小区避免受到干扰源的

谐波影响。

老一代STL用户

在蜂窝系统出现以前，900M以及1400－2200M频带常被用于广

播电台的演播室传输链路（STL）系统。

如今政府部门将该频带中

大多数频点重新分配给蜂窝运营商，但有时也允许一些老用户继

续使用这些频点。

当新的蜂窝运营系统建立以后，那些发射装置

应该已修改了原有频点，但可能会有些例外，从而造成影响。

音频整流

有极少数的基站控制器仍使用模拟音频信号发射，这些站点就

很容易被附近的较强的调幅广播信号或短波信号所影响。

调幅

信号有可能会进入音频电路并被整流，在话音交谈信号中就加

入了广播信号。

在至基站无线发射的连接器处加以良好地屏蔽

是解决这一问题的良好手段。

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移动网络干扰分析基础

图1:

这是一个装有近30个天线的公共塔的照片，它既是

蜂窝系统的站点，又是PCS系统的站点。

在这么小的地方

有这么多的信号，信号之间相互干扰的可能性很大。

互调

当两个或多个射频信号在非线性器件中结合时，它们就会混合

在一起，从两者相加及相减频点的谐波中产生互调信号。

其产

生公式如下：

（X·A）+（Y·B）及（X·A）－（Y·B）。

其中A和B代

表两个不同的信号源，X和Y是信号的谐波次数。

谐波的次数

可以从1（基频）到更高。

通常谐波高于10次到15次一般不会

对其它信号造成影响。

最简单的形式是二次互调，它仅产生于两个频点的相加和相减，

即（A＋B）和（A－B）。

比如，879.9MHz和857.4MHz会产生

的二次互调信号为1737.3MHz和22.5MHz。

最常见的形式为三次互调，其中某一信号的一次谐波与另一信

号的二次谐波相混合，或是三个基频相混合。

最简单的公式为

（2A＋B）及（2B＋A），或（2A－B）及（2B－A）。

例如一个使用信道330的US－TDMA蜂窝系统的站点，其下行信

号为879.9MHz，而上行信号为834.9MHz。

附近一专用化无线移动

通信（SMR）站点使用256信道，它的下行信号为857.4MHz。

这

两下行信号可能产生的三次相加互调信号为（2×879.9）

+857.4=2617.2MHz，显然频率太高，不会形成干扰。

三次相减互

调信号中较高的为（2×879.9）－857.4=902.4MHz，也不会对该站

点产生影响，而较低的一个为（2×857.4）－879.9＝834.9MHz，它

与TDMA的上行信号频率一致，显然将对使用330信道的上行信

号产生干扰，严重阻碍了移动手机接入此蜂窝站点。

三个基频信号的互调算法为这三个频率加减的排列组合，共有

8种可能性。

但是在实际情况下，由于这三个信号非常接近，通

常会产生互调干扰的是（A+B-C）或（A+C-B）或（B+C-A）。

要计算无线信号的所有互调信号是不可能的。

一个有30个无线

信道的站点会产生大约14350个三次互调信号。

幸运的是，我

们的计算机程序可以帮助我们完成这项计算工作。

同频干扰

另一类的干扰（强弱都有）与被干扰信号频率相同，它们一般

源自于：

附近的超出所要求的覆盖范围的蜂窝信号

发射机配置错误或发生故障

其它电子设备发出的不应有的信号

发射机信号的谐波

非同频干扰源产生同频干扰的效果

这一类的干扰看起来没有明显的来源，非常难查出来。

信号由

完全不同频的干扰源产生，但却被混合成一个新的同频信号，

例如两个或多个具有各自频率的信号在非线性器件上交调后产

生的信号。

故意的干扰

故意的甚至恶意的干扰一般都是同频的，看上去象设置错误的

发射机。

我们把它单独分类，因为它难以捉摸而且非常有害。

举一个极端的例子：

在远处被森林覆盖的山上有一个双向无线电

通信直放站系统，系统开始收到一个很弱的在输入频点上的信号

（有正确的语音码激活直放站），但这种信号只在夜间出现，并且

夜间一直都有，使直放站的超时延迟发生错误，系统无法工作，

这种情形直到早晨信号消失。

这种情况就很难查找，因为地面上

信号太弱，探测不到，而且它只在夜间工作。

最终干扰源还是被

找到了，原来是一个位于直放站天线附近的树梢上的带太阳能电

池板的微型发射机，白天太阳能电池板充电而把发射机关闭了。

谐波

前面所分析的都是原始信号比较干净的情况，但在实际情况中，

信号中包含了基频的谐波，这些谐波也强到足以造成干扰。

例如，

在美国，UHFTV发射机必须使用滤波器把谐波降低到载波的60dB

以下。

最麻烦的谐波一般是三次谐波，因为发射机中只要由一点

非线性就能很容易地产生三次谐波。

一个在621.25MHz工作的5

兆瓦的TV发射机，它的三次谐波在1863.75MHz频点上。

即使经

过滤波降低60dB,它仍有5瓦！

以这个频率这个功率在高的电视

塔上发射会破坏整个城市的蜂窝信号。

谐波信号还有其他的特性使得查找它的来源很困难。

产生谐波

的乘法过程也改变了频谱特征－它的宽度和偏差也乘上了同样

的乘法因子。

一个位于157.54MHz频点的13kHz宽的双向无线电

FM信号，其十次谐波有1300kHz宽。

另外，基频的5kHz的偏差

会变成在1575.4MHz谐波频点的50kHz的偏差。

如果这样的发射

机与基站共用发射塔，谐波会完全覆盖了GPS接收器，从而整

个基站无法工作。

一个100瓦的调频发射机需要195dB的衰减

来避免干扰，这个需要同时使用天线隔离和滤波器压缩才行。

表1列举了一些其谐波可能会有足够大的功率而产生广泛分布

的干扰的信号。

这样的信号还有很多。

认识干扰源种类

干扰可以通过其特性和对通信的影响分类。

它可以位于基站本

身或者与手机的空中接口中。

干扰信号只影响信号接收端，即

使它与发射机很近，发射机也不会受到影响。

频率是干扰的来

源和后果的明显标志。

非同频干扰源

大部分干扰（包括强信号）的频率并不是接收机的频率，但它

们很强，足以影响接收机的输入。

这些信号的频率与接收机的

频率一般非常接近，否则会被接收机的输入滤波器滤除。

让我们看看接收机内所受的两种影响。

当一个很强的信号进入

接收机时会使第一级（前置放大器或混合器）过载至完全饱和

而导致前端阻塞。

这种干扰通常会阻止信号的接收，即使信号

很强。

另一个影响就是使接收机的灵敏度降低。

一个邻近的信

号进入接收机，被AGC监测到，或激活了限制电路以降低增益，

这时接收机就好象不够灵敏了－丢失了较弱的信号，而降低了

较强信号的信噪比。

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互调

互调有些意想不到的特性。

一些信号会混合并产生预料类型以外

的信号。

最普遍的互调是三阶互调。

两个相差1MHz的信号互调后

会产生一个信号其频率比原来两者中的高者还高出1MHz,而产生另

一个信号其频率比原来两者中的低者还低1MHz。

（800MHz和

801MHz可产生三阶互调信号分别位于799MHz和802MHz）。

测试互调干扰时,要确认所使用的仪器不会产生失真。

任何频谱

仪或射频测试工具都有自己的动态范围，如果测试工具也产生

互调，那它就无法辨别互调干扰的来源是输入的信号还是它自

己。

这个问题的解决方案就是使用外部滤波器，把会产生互调

的强信号滤除，而只留下互调信号。

表1.一些谐波干扰源举例

蜂窝带宽频率（MHz）干扰源谐波次数

US蜂窝基站Tx869-894VHFTVch7（US）5

GSM基站Tx925-960VHFTVch6,7（Euro）5

UHFTVch21,22（Euro）2

GSM基站Rx880-915VHFTVch5,6（Euro）5

USPCS基站Tx1930-1990UHFTVch42-46（US）3

UHFTVch16-18（US）4

陆地移动480MHz4

USPCS基站Rx1850-1910UHFTVch38-41（US）3

UHFTVch14-15（US）4

寻呼930MHz2

GSM1800基站Tx1805-1880UHFTVch37-40（Euro）3

GSM1800基站Rx1710-1785UHFTVch33-36（Euro）3

IMT2000-FDD基站Tx2110-2170UHFTVch28-29（Euro）4

UHFTVch50-52（Euro）3

IMT2000-FDD基站Rx1920-1980UHFTVch22-23（Euro）4

UHFTVch42-44（Euro）3

GPS接收1574.9-1575.9UHFTVch23（US）3

UHFTVch66（US）2

UHFTVch27（UK）3

UHFTVch60（Euro）2

寻呼157.54MHz10

结论

干扰无线射频信号影响蜂窝通信系统的可能的来源有很多，这

篇文章讨论了通信系统中的干扰的来源和位置，也讨论了多个

来源之间的相互作用。

泰克公司的另一篇文章“在移动网络中搜索干扰源”对您更好

地认识这些干扰源并寻找干扰源的证据提供了帮助。

同时该文

章还详细地解释了如何用泰克最新的测试工具YBT250来简化

和加快您的工作。

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