包头市CMMB单频网与GSM系统共址建设时干扰分析

包头市CMMB系统与GSM系统共址建设时干扰分析【摘要】：文章首先分析了包头市CMMB单频网与GSM系统共站址时的主要干扰类型，给出了各种干扰的数学计算模型，然后详细阐述了CMMB单频网与GSM系统相互之间的干扰情况，结合实际情况得出了CMMB单频网与GSM系统共址建设时所需的隔离度及天线空间隔离要求，并给出了工程实施过程中的解决方案。

【关键词】：CMMB系统、GSM系统、干扰、杂散干扰、阻塞干扰、隔离度1引言CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting （中国移动多媒体广播）的简称。

它是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑等多种移动终端的系统，地面发射中心将信号发向S波段同步卫星后，同步卫星对接收到的信号进行转发，转发后的S波段信号直接被地面的接收终端接收下来，也可以通过增补转发器处理后被地面的接收终端接收下来。

实现“天地”一体覆盖、全国漫游，支持25套电视节目和30套广播节目。

图1-1 CMMB系统体系架构图2006年10月24日，国家广电总局正式颁布了中国移动多媒体广播行业标准，确定采用我国自主研发的移动多媒体广播行业标准。

2009年5月，中广卫星移动公司与中国移动通信公司正式签署了移动多媒体广播电视（CMMB）与第三代移动通信技术（TD-SCDMA）的项目业务合作协议，这使得中国广播和通信领域的两项有代表性的自主创新技术进入了协同发展阶段。

根据工业和信息化部、国务院国资委关于推进电信基础设施共建共享的通知，要求重组后的基础电信运营商推进电信基础设施共建共享，旨在节约土地、能源和原材料的消耗，保护自然环境和景观，减少电信设施重复建设，提高电信基础设施利用率。

广电总局对移动多媒体广播电视工作做了统一部署，中广传播公司本着资源共享、加强合作、互利双赢的原则，进行发射设备的安装建设。

目前中国移动通信集团包头分公司的基站数量远远大于其他运营商的基站数量，而且基础资源比较丰富。

中广传播运营商为了缩短建设周期，减少建设投资，意在利用移动基站进行基础资源共享，主要是考虑机房和铁塔等基础设施的共享。

根据内蒙古中广传播公司对包头地区的规划要求，对包头地区进行了细致考察，最终确定在包头市区周边增设四部发射机满足包头地区的覆盖要求。

建成后包头市区可以达到深度覆盖的标准。

根据频率规划结果，包头市区发射点采用DS-42频道组成CMMB单频网。

四个站点均选择与中国移动基站共址，分别是窦家梁基站、壕涞沟基站、兰贵窑子基站和小召湾基站。

规划点的选址均在规划范围内，机房满足工作条件。

目前这四个基站都建设在包头市的周边地区，基站内只有GSM系统设备，由于采用共址建设，这样就必然增加了CMMB系统与GSM系统共址建设互相产生干扰的机会，CMMB系统与GSM系统的电磁环境兼容问题将会暴露出来。

本文将分别对共站产生干扰的机制、隔离度计算进行剖析，并提出工程上消除干扰的解决方法。

2主要干扰的数学模型由于需要共址建设，为了保证各系统间不至于互相影响，需要对各系统间的干扰情况进行分析。

从形成机理的角度，系统之间的干扰可以分为杂散干扰、接收机互调干扰和阻塞干扰。

下面我们分别阐明这三种干扰的数学模型。

两个共址射频站间相互干扰的原理如图2-1所示：图2-1 两个共址射频站相互干扰的原理框图与两个同址站间相互干扰计算相关的重要射频器件，有干扰站的发射放大器、发射滤波器、发射天线和被干扰站的接收滤波器、接收机、接收天线等。

信号从发射天线的端口（A 端口）到接收天线的端口（B 端口）之间的衰减就是天线隔离度。

2.1 杂散干扰由于发射机中的功放、混频、滤波等器件工作特性非理想，会在工作带宽以外较宽的范围内产生辐射信号分量（不包括带外辐射规定的频段），包括电子热运动产生的热噪声、各种谐波分量、寄生辐射、频率转换产物以及发射机互调等。

3GPP 将该部分信号通归为杂散辐射，因为其分布带宽很广，也有文献称为宽带噪声。

接收机灵敏度降低是由于接收机噪声基底的增加而造成的。

如果干扰基站在被干扰基站接收频段内的杂散辐射很强，并且干扰基站的发送滤波器没有提供足够的带外衰减（滤波器的截止特性不好），将会导致接收机噪声门限的增加。

从干扰基站的天线连接处输出的杂散辐射经两个基站间的一定隔离而得到衰减，因此被干扰基站的天线连接处接收到的杂散干扰按以下公式进行计算：10log /)B TX A B I C E W W =--杂隔（ 式（2.1-1） 其中，B I 为被干扰基站天线连接处接收到的干扰电平；T X C 为干扰基站天线连接处输出的杂散辐射电平；E 杂隔为天线隔离度；A W 为干扰电平的可测带宽；B W 为被干扰系统的信道带宽。

2.2 互调干扰互调干扰包括多干扰源形成的互调、发射分量与干扰源形成的互调（TxIMD ）、交叉调制（XMD ）干扰3种。

多干扰源形成的互调是由于被干扰系统接收机的射频器件非线性，在两个以上干扰信号分量的强度比较高时，所产生的互调产物。

发射分量与干扰源形成的互调是由于双工器滤波特性不理想，所引起的被干扰系统发射分量泄漏到接收端，从而与干扰源在非线性器件上形成互调。

交叉调制也是由于接收机非线性引起的，在非线性的接收器件上，被干扰系统的调幅发射信号，与靠近接收频段的窄带干扰信号相混合，将产生交叉调制。

互调干扰是由于系统的非线性导致多载频的合成产生的互调产物落到相邻系统的上行频段，使接收机信噪比下降，主要表现为被干扰系统信噪比下降和服务质量恶化。

由两个相同强度的载波产生的三阶互调干扰可表示如下：IMP3（dBm）=3PIN-2×TOI 式（2.2-1）PIN为被干扰基站接收机输入端的干扰载波电平；TOI为接收机输入端定义的三阶截止点，与接收机本身的特性有关。

因此为了尽量减小三阶互调干扰，应降低PIN,而根据式（2.2-2）：PIN=CA-EIMP3-LR_B 式（2.2-2）其中CA为干扰基站天线连接处的最大载波发射功率（dBm）；LR_B为被干扰基站的接收滤波器在干扰基站发射带宽内的衰减（dB）；EIMP3为天线隔离度（dB）。

所以当允许的三阶互调干扰一定时，天线隔离度由下式决定：EIMP3=CA-LR_B-（IMP3+2×TOL）/3 式（2.2-3）2.3阻塞干扰阻塞干扰并不是落在被干扰系统接收带宽内的，但由于干扰信号功率太强，而将接收机的低噪声放大器（LNA）推向饱和区，使其不能正常工作。

被干扰系统可允许的阻塞干扰功率一般要求低于LNA的1dB压缩点10dB。

当较强功率加于接收机端时，可能导致接收机过载，使它的增益下降。

原因是放大器有一个线性动态范围，在此范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加，这两个功率之比就是功率增益G。

随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增大而线性增大，也就是说，其输出功率低于所预计的值。

通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB 压缩点，此时输入功率定义为输入功率的1dB压缩点。

为了防止接收机过载，从干扰基站接收的总的载波功率电平需要低于它的1dB压缩点。

天线隔离度方面有以下要求：E 阻隔=CP_A-LR_B-CP_B 式（2.3-1） CP_A ：干扰基站天线连接处的载频总功率（dBm ）；LR_B ：被干扰基站的接收滤波器在干扰基站发射带宽内的衰减（dB ）；CP_B ：被干扰基站天线连接处接收到的载频总功率（dBm ）；E 阻隔：天线隔离度（dB ）。

为了避免异系统间干扰影响通信质量，一般要求不同系统的收发天线之间的耦合损耗大于发生会产生系统间干扰的最小门限。

考虑到不同型号、厂家、批次的设备在干扰抑制指标和滤波性能上可能存在的差异，在本文中主要按照体制标准所要求的规范值核算隔离度要求，以保证达到标准要求的设备都可以满足设计场景下的共址。

3 天线隔离标准为保证好的系统性能，上述三种性能下降必须避免或最小化。

因此必须保证两个同址基站的天线间有好的隔离度。

一般来说工程上对以上三种干扰应遵守以下准则：(1) 被干扰基站从干扰基站接收到的杂散辐射信号强度应比它的接收噪声底限低10dB 。

假设被干扰基站的接收噪声底限为B N （dBm ），干扰基站的杂散辐射在被干扰基站的接收机处引入的噪声功率为I N （dBm ），则由被干扰基站自身的噪声和杂散干扰引入的噪声功率累计噪声功率为：Ptotal=PB+PI=/10/101010B N NI + 式（3-1） 当I N =B N -10dB 时，由被干扰基站引入的噪声恶化量为：/10(10)/10/1010log(/)10log[(1010)/10]0.41B B B N N N total B P P dB -=+=这样的噪声恶化量不会对基站带来明显的影响，因此杂散辐射信号强度应比它的接收噪声底限低10dB 。

(2) 在被干扰基站生成的三阶互调干扰（IMP3）电平应比接收机噪声限低10dB ，原因与第一条准则相同。

(3) 受干扰站从干扰站接收到的总载波功率应比接收机的1dB 压缩点低5dB ，这主要是因为工程上为了避免放大器工作在非线性区，常把工作点从1dB 压缩点回退5dB 。

如果系统间的隔离度能够满足以上准则，受干扰系统的接收机的灵敏度将只下降0.5dB 左右，这对于绝大多数通信系统来说都是可以接受的。

4CMMB系统与GSM系统间的干扰与隔离分析综上所述，产生干扰的最终原因与共址站之间的天线隔离度有很大关系。

为了将性能损失降到最小而不修改现有的发送和接收单元，在共址站间需要保持适当的隔离。

CMMB主要频段如表4-1所示：表4-1 CMMB主要频段CMMB系统与GSM系统的频段如表4-2所示：表4-2 CMMB系统与GSM系统的频段从表4-1和表4-2中可以看到，如果CMMB系统和GSM系统共站建设，由于CMMB系统只存在下行通道，故信源处不存在GSM900系统对CMMB系统的干扰。

CMMB系统其发射频段距离GSM系统频段的接收频段间隔较近，两系统临界处GSM为上行频率，CMMB系统为下行频率，下行功率相对较大，CMMB 基站发射通道的带外杂散信号很容易落在GSM基站的接收通道内，会抬高GSM 基站接收噪声的电平，使GSM系统上行链路变差、灵敏度降低，影响网络覆盖，另外，信号过载也会导致系统性能的下降。

所以问题主要集中在CMMB系统对GSM系统的干扰上。

4.1CMMB系统对GSM系统的影响内蒙古包头市CMMB单频网的主设备采用的是北京北广科技有限公司生产的UHF波段的CMMB全固态风冷数字电视发射机，输出功率为1000W。

产品完全符合GY/T 220.1-2006规定的全部工作模式（8M带宽）（CMMB）或GY/T 229.4-2008规定的全部工作模式（8M带宽）( 国标)。