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改善PHS杂散发射对近频WCDMA接收机影响
 
慧聪网   2005年4月8日14时14分   信息来源:《通信信息报》    

    在国内,信息产业部指定PHS系统使用的频段为1900-1915MHz,该频段同中国第三代公众移动通信系统频分双工FDD主要工作频段上行链路相近。由于PHS系统杂散指标要求较低,PHS系统发射的杂散信号将会对工作于该频段附近的3G系统带来不同程度地干扰,直接导致3G系统容量的下降或覆盖区域的减小。但是,3GPP指标在制定时充分考虑了对现有系统的干扰问题,UE带外杂散的性能要求也更高。因此,在1920MHz频段附近,PHS系统对未来3G系统的干扰影响相对于3G系统对PHS系统的干扰影响更为严重,隔离度要求也更高。再者,中国拥有全球规模最大的PHS网络,且信息产业部3G第二阶段网络技术外场测试即将完成,PHS系统如何更好地与3G系统共存已成为电信、网通近期关注热点之一。

  信产部关于PHS系统的频段使用、技术要求及杂散指标

  在信息产业部“关于PHS和DECT无线接入系统共用1.9GHz频段频率台站管理”规定中,指出PHS系统由1900MHz起指配频率,指配信道的数量由话务量和用户容量决定,当在某一区域用户量较大时,在避免与其他网络(DECT或PHS系统)产生相互有害干扰的前提下,可使用1900-1920MHz的全部频段。

  信息产业部对用于无线本地环路PHS系统台站设置的技术要求主要为:基站的发射平均功率为500mW,峰值功率为4W;用户终端的发射平均功率为10mW,峰值功率为80mW。杂散发射功率电平限值为:在1893.5-1919.6MHz以内,<250 nW/300kHz,以上频带以外,<2.5μW/MHz。现网(UT、中兴、朗讯)PHS系统运行的基站绝大部分都是500mW基站。

  PHS系统带外杂散发射对近频WCDMA的干扰影响

  1.PHS手机与WCDMA基站共存

  WCDMA系统是一个自干扰系统,对于每一个用户,本小区的其它用户或相邻小区的用户都将对其产生干扰,因此一个用户的Eb/I0将主要取决于干扰而不是噪声,一个用户的受到的总干扰I将由三部分组成:基站本身热噪声NBS、系统内其它用户的干扰Iint和系统外部的附加干扰Iext,即:

  Itotal = NBS + Iint + Iext。

  WCDMA基站接收机的热噪声为-103 dBm。为了保证系统正常运行及稳定,系统的容量一般在75%的负载以下,即允许噪声升高6dB,相应的总干扰干扰+热噪声为Itotal=-103 dBm + 6 = -97 dBm。当WCDMA上行容量由于PHS系统的干扰而损失5%时,即系统容量由75%降为70%时,允许的外界干扰Iext为-104.7 dBm。

  在1920MHz以上时,PHS的带外发射为250nW/300kHz即-36dBm/300kHz杂散为2.5μW/1MHz即-26dBm/1MHz。假设WCDMA基站的邻道选择性很大,即WCDMA基站接收不到邻道的PHS系统信号,则WCDMA基站接收到的干扰为:

  I = POOB + Gtx + Grx - L

  式中:POOB代表发射机的带外发射功率或杂散功率(dBm);Gtx代表发射天线增益(dBi);Grx代表接收天线增益(dBi);  I代表被干扰接收机的干扰门限(dBm)

  PHS手机发射平均功率为10mW10dBm,假定天线增益为0dB,PHS的杂散为-26dBm/1MHz,即-20dBm/3.84MHz。由于PHS手机的发射功率很小,不可能对WCDMA基站产生阻塞,因此阻塞的因素我们就不再继续分析,而只考虑PHS手机的杂散发射对WCDMA基站的影响。假设WCDMA基站的接收天线增益为Grx =11dBi则PHS移动台与WCDMA基站之间的隔离损耗应为:

  L = POOB + Gtx + Grx - I
   = -20 + 11 + 0 - -104.7
   = 95.7 dB

  代入自由空间的路径损耗的传播公式L=20lg R+38.12,可得:R = 756 米

  即PHS移动台与WCDMA基站之间的距离大于756米时,其杂散不会干扰WCDMA基站。

  2.PHS基站与WCDMA基站共存

  假设PHS基站的发射天线增益为9(常用天线增益)+3(发射分集增益)=12dBi,WCDMA基站的接收天线增益为Grx =11dBi,PHS基站的发射平均功率为500mW27dBm,杂散发射绝对电平为2.5μW/MHz。

  考虑阻塞条件时,由于PHS信号带宽相对与WCDMA信号而言很窄,我们可以将PHS信号看作为单频分量,WCDMA基站在带外可以容忍的单频干扰为-15dBm。这样需要42dB的隔离才能保证PHS基站不会阻塞WCDMA基站。

  同上可以计算PHS基站在杂散发射时与WCDMA基站之间的隔离损耗L应为105.7dB代入自由空间的路径损耗的传播公式,可得PHS基站与WCDMA基站之间的隔离距离至少应大于2393米时,其杂散发射才不会干扰WCDMA基站。

  根据国家无线电监测中心对朗讯PHS系统500mw基站的带外杂散进行的抽样检测结果,在1900.250MHz18ch、1906.850MHz40ch、1914.650MHz66ch、输出功率为100mw时,带外杂散功率为0.010.05μW-43-50dBm,后期基站型号核准检验测试数据该项指标改为只记录比限值低6dB之内或高于限值的杂散发射。

  根据日本富士通提供的测试报告中发现,PHS基站工作在1911.950MHz57CH且发射功率为35dBm3.2W,在1920MHz时测得的杂散发射是-27.9dBm/MHz,仅比协议指标-26dBm/300KHz或20.8dBm/MHz小7dB,如果工作频段越靠近1920MHz,其在1920MHz处的杂散余量会更小。

  因此,如果PHS基站的杂散发射相对于信息产业部规定没有余量甚至超标的话,在当前大中城市城区PHS基站密布的现状下,市区基站越多,杂散余量越少,对未来WCDMA系统的带内信号干扰更趋严重,服务质量难于保证。根据国内某城市对PHS-WCDMA系统无线干扰测试的报告表明,部分PHS基站带外信号抑制小于信息产业部规定的50dBc仅为30dBc左右;PHS系统话务忙时相对于闲时,对WCDMA系统接收机带来约3dB的噪声抬高。

  降低PHS系统带外杂散对WCDMA系统干扰影响的几点建议

   1.增加保护频带

  建议在WCDMA系统开通之初,由于PHS系统用户规模还很庞大,转网尚需时日,可向信息产业部申请使用1895-1900MHz,以便现网PHS系统的工作频段由1900-1915MHz下移至1895-1910MHz,干扰严重区域甚至可将工作频段下移至1905MHz。

  2.采取天线隔离

  在满足PHS信号覆盖质量的前提下,在网络优化过程中须持续降低基站高度,加大上、下倾定向板状天线及低增益全向天线的使用力度或降低基站发射功率,通过组控方式在同一天面增加基站,市区站点建设逐步向“少站点扇区化多信道”方向发展。通过调整天线水平和垂直距离,以及天线倾角和方位角,增加天线间耦合损耗,减少系统间干扰。

  3.增加滤波器

  可以通过在无线收发系统上增加附加滤波器以达到隔离要求,减少系统间干扰。工程实施中通过基站天线的垂直隔离等方法获得的隔离度同样可以通过在收发系统上增加15dB或者20dB的滤波器以达到同样的隔离效果。

  4.开展室内分布系统建设

  在市区,减少PHS基站室外站点及改善室内覆盖最好的办法就是进行室内分布系统建设,室内分布系统的建设一方面可吸收更多室内话务,降低室外基站的阻塞率及PHS系统底噪,同时也有利于今后3G业务、WLAN业务的开展。

  5.关注设备性能指标

  首先,针对现网运行的各种PHS系统基站、手机、干放等有源器件的杂散指标重新进行抽样检测或通知设备厂商提供详细的入网测试数据,详细记录各种设备的带外杂散指标;其次,确保设备性能其他指标都能符合入网的各项要求;最后,为确保今后能有效地与3G、WLAN和谐共存,为考虑后期兼容性,在近期建设时就必须对原器件各项性能指标提出更高的要求。

  6.开展干扰实地测试

  联合WCDMA系统、PHS系统提供厂商,在用户规模为大、中、小容量不等的多个本地网进行带外杂散对WCDMA系统接收机的干扰影响测试,共同制定周密详细的测试方案(室外、室内),对联合测试结果组织专人进行充分评估及深入分析。

 
 
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