CDMA系統與GSM系統兼容性分析及計算

2019-11-03 09:30:06

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　　隨著中國聯通CDMA網絡的開通，大量的CDMA基站及直放站被建設，系統覆蓋日趨完善，其高效的頻譜利用率及優良的語音通話質量，使CDMA迅速發展壯大起來。但是，CDMA系統與GSM系統的電磁環境兼容問題也日益突出，嚴重時導致系統無法工作。

1 系統間干擾問題分析

　　GSM、CDMA蜂窩通信系統不同的通信特點決定CDMA系統與GSM系統的電磁環境兼容問題主要是CDMA系統對GSM系統的干擾。

　　CDMA是一種以擴頻通信為基礎的調制和多址連接技術。擴頻通信技術在信號發端用一高速偽隨機碼與數字信號相乘，由于偽隨機碼的速率比數字信號的速率大得多，因而擴展了信息傳輸帶寬。在收端，用相同的偽隨機序列與接收信號相乘，進行相關運算，將擴頻信號解擴。擴頻通信具有隱蔽性、保密性、抗干擾等優點。而GSM采用時分多址技術，利用常規的載頻分成多個時隙來擴展用戶，相對抗干擾能力較弱。同時在信道頻率使用上，聯通CDMA采用下行頻率870～880MHz。移動公司GSM系統上行頻率為890～909MHz。CDMA 的下行頻率與移動GSM的上行頻率有相近，與聯通GSM系統上行頻率29MHz的間距。而且由于兩系統臨界處CDMA為下行頻率，為基站發射機發射，功率較大，而GSM為上行頻率，功率相對較小，CDMA統采用擴頻系統，抗干擾能力很強，GSM系統對它影響不大，所以目前CDMA系統與GSM系統的電磁環境兼容問題主要是CDMA系統對GSM系統的干擾。

1.1 CDMA系統對GSM系統的干擾途徑

　　CDMA對GSM的干擾主要為雜散干擾、互調干擾、阻塞干擾。雜散干擾由CDMA基站（或直放站）在其規定頻帶外的雜散波引起，將導致GSM基站接收系統信噪比下降，從而使GSM系統通話質量的下降。互調干擾產生是因為CDMA使用多個載波頻率，而系統為非線性，以致產生的互調產物落到相鄰GSM系統的上行頻段，使接收機信噪比下降。阻塞干擾產生是因為CDMA的載波功率大，天線相距較近，又由于接收機濾波器的非線性，導致接收機通帶外抑制，產生飽和而無法正常工作。而以上分析的三種干擾中，雜散干擾最為嚴重，也最為常見。

1.2 CDMA系統對GSM系統的雜散干擾分析

圖1 雜散干擾信號通道

　　由圖1信號流程可以看到：根據信號流程，CDMA 雜散信號在功率放大器，經過信道外雜散抑制，功率為Ctx+ICR，經過CDMA濾波器，由于帶通濾波器的衰減作用，雜散信號將進一步減弱Ltx，為Ctx+ICR-Ltx；經過發射天線，雜散信號被放大Gtxdb,雜散信號為Ctx+ICR- Ltx+Gtx；經過路徑損耗L0。雜散信號為Ctx+ICR-Ltx+Gtx-L0；經過GSM基站接收天線放大Grx，雜散信號為Ctx+ICR-Ltx+Gtx-L0+GrxCDMA，雜散信號從功率放大器出發，經過信號傳輸，到達GSM基站接收系統時，功率為

Im=Ctx+ICR-Ltx+Gtx-L0+Grx-10Log(Bwi/Bwa) （1）

其中參數：

◆ Ctx為CDMA系統最大發射功率；

◆ ICR為CDMA系統輸出端帶外抑制比；

◆ L0為自由空間中的無線電波傳播損耗；

在自由空間中的移動通信空間傳播損耗L0可用下式近似表示：

水平隔離時：L0(dB)=22+20lgd/λ(m)

垂直隔離時: L0(dB)=28+40lgd/λ（m）

其中λ=C/fc

式中：fc為載波頻率，λ為其波長，c為光速，d為接收天線與發射天線之間的距離，單位用米(m)表示。

◆ Ltx為CDMA系統輸出端濾波器在GSM接收機頻帶內的衰減，根據各濾波器的參數而定；

◆Gtx為發射天線增益，接收天線增益Grx。此處Gtx、Grx為考慮了天線方位角和饋線損耗后的綜合值；

◆ 10Log(Bwi/Bwa)，帶寬轉換因子；

◆ Im為到達接收機的雜散電平。

2 CDMA系統對GSM系統的干擾計算

2.1 CDMA與GSM共基站（以聯通公司CDMA與聯通GSM 共站為例）

　　根據以上分析（1）式Im=Ctx+ICR-Ltx+ Gtx-L0+Grx-10Log(Bwi/Bwa) L0=Ctx+ICR-Ltx+Gtx-Im+Grx-10Log(Bwi/Bwa) （2）

當CDMA與GSM共基站，參數為：

Ctx=40w=46 dBm

ICR 根據IS-97規范，每頻帶F>1.98MHz：<=-60dB c/30KHz

Ltx=80 dB(CDMA系統輸出端濾波器在909MHz的衰減)

Gtx+Grx=0（共基站可近似Gtx+Grx=0）

10Log(Bwi/Bwa)= 10Log(30/200)=-8.2dB

Im=-123 dBm（可根據接收機靈敏度及余量要求而定）

得: L0=46-60-80+123+8.2=37.2

水平隔離時，根據L0(dB)=22+20lgd/λ(m)得：37.2=22+20lgd/λ其中λ=C/ fc=(3*108)/(909*106)=0.330代入上式得：d=1.90米垂直隔離時，L0(dB)=28+40lgd/λ37.2=28+40lgd/0.33d=0.56米所以當聯通公司CDMA與聯通GSM共站，水平隔離d=1.90米或垂直隔離時，d=0.56米基本能滿足隔離要求。2.2 CDMA與GSM不共用基站（以聯通公司CDMA與移動GSM為例）

Im= Ctx+ICR-Ltx+Gtx-L0+Grx-10Log(Bwi/Bwa)水平隔離時，參數取值為：

Ctx=46dBm

ICR=-60dB c/30KHz

Ltx=70dB(CDMA系統輸出端濾波器在890MHz的衰減特性)

Im=-123dBm（可根據接收機靈敏度及余量要求而定）

　　當CDMA的基站天線與移動GSM的基站天線距離較遠，在水平方向連線上兩天線波瓣非正對，考慮為全向覆蓋時假設Gtx+Grx=20 dBi得：L0=46-60-70+123+8.2+20=67.2 dB根據L0(dB)=22+20lgd/λ(m)其中λ=C/fc=(3*108)/(890*106)=0.337代入上式得d=61.32米

　　而目前，干擾情況較為嚴重的是市區或郊區定向站，CDMA的基站天線與移動GSM的基站天線距離較短，在水平方向連線上兩天線波瓣可近似認為正對：

　　假設Gtx+Grx=30 dBi，CDMA的基站天線與移動GSM的基站天線距離為50米，理論上所需的空間隔離度為:L0=46-60-70+123+8.2+30=77.2 dB而實際空間隔離損耗L0(dB)=22+20lgd/λ(m)=65.43 dB需加裝濾波器，L=77.2-65.43=11.3 dB距離越近,需加裝更大值的濾波器。CDMA與GSM不共站垂直隔離可以不予考慮。

3 解決干擾的方法

　　根據上文中雜散干擾的影響因數，解決CDMA系統對GSM系統干擾的方法主要有以下幾點：

⑴ 加強CDMA與GSM基站的網絡規劃，采用水平隔離或垂直隔離方法，使兩網絡基站保持一定的空間間距；⑵ 共站時，可以充分利用鐵塔平臺的隔離和建筑物的隔離；

⑶ 加裝高性能的雙工濾波器，提高帶外濾波特性。降低帶外雜散信號的強度；

⑷ 適當降低CDMA功率；

⑸ 適當調整CDMA的扇區天線方位。

摘自《移動通信在線》