CDMA系统干扰GSM系统的检测和防范研究

陈开仁

（中国电信湖南无线网络优化中心，湖南长沙 410004）

随着C网基站布放密度的进一步加大，运营商之间反映相互之间的干扰明显增多，而各无委反映基站射频特性检测不能达标，存在三阶交调、二次谐波、三次谐波等，对其它运营商的G网产生一定影响。同时我省需在武广高铁同址建设C网隧道覆盖系统，对于CDMA的规划设计和干扰检测非常重要。

1 频谱仪动态范围分析

干扰测试定位和分析离不开频谱仪，而频谱仪的性能会极大地影响干扰的定位和检测，使用仪表不当或输入信号过程，甚至会产生错误的结果，这对于干扰的检测和防范是非常不利的。图1是典型频谱仪的方框图。

图1 频谱分析仪的基本构造

1.1 频谱仪的灵敏度定义

简言之，频谱仪的灵敏度（也叫做显示的平均噪声电平（DANL）或本底噪声）决定了仪器可以测量的最小信号。对于在室温下的1Hz噪声带宽，理论上DANL的下限为KTB或-174dBm。文献 [1]指出，DANL与中频滤波器带宽和衰减器的大小是有关系的，所以在各个厂家数据手册中提到DANL这个指标时需要注明在该指标下中频滤波器带宽和衰减器的大小。特别是中频滤波器带宽的大小如果没有特别说明则默认是1Hz。这个时候需要注意的是，该频谱仪的中频滤波器的最小带宽是否能够达到1Hz，如果不是则实际测量时无法测到其标称的信号。假设数据手册上只写着DANL为-140dBm，且中频滤波器带宽最小值为1kHz，可知该频谱仪最小能够测到-110dBm的信号，而不是标称的-140dBm。以安捷伦手持式频谱分析仪N9340B为例，其最小RBW为30Hz，此时DANL为-124dBm，使用前置放大器（20dB增益）后是－144dBm。

1.2 影响频谱仪灵敏度的设置条件

在测量低电平信号时，特别是测量信号接近频谱分析仪本底噪声时，应减小频谱分析仪的射频衰减和分辨带宽（RBW），从而提高频谱分析仪的灵敏度，以及测量低电平信号的精度。越窄的RBW，越能检测频率间隔很近的信号与低电平信号。在测量小信号的时候，一般应该把衰减值设置为0，以便提高灵敏度，如果灵敏度还是不够，则可以打开前置放大器（灵敏度大约提高数十dB）。另外，减少视频带宽（VBW）和采用视频平均技术，虽然不影响频谱分析仪的灵敏度，但可以改善小信号测量精度。

1.3 频谱仪的测试效能

一方面，由于频谱仪的灵敏度水平在很大程度上受制于其自身因素，因此在条件允许时尽可能选择使用DANL低的分析仪，同时设值合适的衰减、RBW、VBW以及前放功能，以取得尽可能低的底噪。另一方面，在使用频谱仪进行测量时，输入口往往会同时引入各种电磁信号，在一定的条件下，它们可能在频谱仪内部抬高仪器底噪水平或者干扰到测试者的判断与测定。这时，需要借助一些外接器件如滤波器，连接在频谱仪的前端，以阻断无关信号、消除潜在干扰；客观上，这一方法也起到了提高测试灵敏度，弥补一些频谱仪抑制内部失真/干扰能力不足的作用。

1.4 带阻滤波器特性

由于860－870M输出电平较高，如果要在仪表侧同时显示正常设备的功率和杂散是不可能的，测其功率需加衰耗器，反过来测杂散需开启仪表的灵敏度，实际上一般仪表的输入侧电平达到－40dBm时，仪表本身会产生交调，影响测试人员判断。而通过高性能的带阻滤波器，直接检测发射设备的交调和杂散。图2是870－880MH带阻滤波器的特性图，从图中可以看出，其对CDMA主信号有90dB的衰减，而对885MHz以上的频段，其衰耗只有1.5dB。可以认为，在仪表侧增加这样的滤波器可以有效地测试干扰信号。

图2 870－880MH带阻滤波器的特性

本文根据一些实践案例，对此类方法进行综述。

2 CDMA基站干扰GSM分析

通过理论分析和多年无线工作实践，我们认为干扰问题一般是由以下3部分组成：

1）CDMA基站发射机带外杂散发射值超标；2）天馈线产生互调产物的影响；3）GSM基站收信机抗干扰能力差。下面按照上述3个方面的思路，对干扰测试情况进行了现场测试和具体探讨。

2.1 CDMA基站发射机带外杂散发射值“超标”

2.1.1 理论分析

CDMA基站功放和其它功放一样，肯定存在非线性，也产生三阶交调、二次谐波、三次谐波等，但关键是其后的发信滤波器的滤波性能决定了其输出带外杂散发射值是否超标，因此衡量CDMA基站带外杂散发射值，是由机架输出口测试决定的。

2.1.2 实际测试：湘潭某基站设备带外杂散传导测试

2009年29日上午11点，无委和电信组成的测试团队共同对电厂新村基站进行设备带外杂散传导测试。

测试仪表：1）安捷伦4405B频谱分析仪（省无委提供）

2）成都带阻870MHz～880MHz滤波器（省网优中心）

3）10dB/100W衰耗器（省网优中心）

图3 设备带外杂散传导测试不含带阻滤波器方框图

因省无委提供的DC1900SW GSM/CDMA BS TESTER设备滤波特性不好，进入仪表的主信号仍很强，导致设备传导测试不合格，因此我方建议采用带阻滤波器将主信号幅度减低，减少对仪表的影响。省无委技术专家采用了带阻滤波器后，设备传导杂散符合国家无委（简称SRRC）的规范要求。

图4 设备外带杂散传导测试含带阻滤波器方框图

结论：被测基站设备的传导杂散性在采用了带阻滤波器的测试方法后符合SRRC的规范要求。

结果分析：由于功放信号直接进入仪表，导致仪表工作在非线性区域，加载有带阻滤波器后，直接检测带外杂散，测试数据为发射设备真实的测试数据。

表1 蜂窝带外杂散发射测试结果

2.2 天馈线产生互调产物的影响

2.1.1 理论分析

天馈线产生互调产物是衡量移动通信质量的一个重要指标，但过去由于技术原因我们重视不够，随着3G的发展加大了对此项指标的要求，而标准的设立将为中国大众提供有保证的通话质量打下基础。一般来说无源互调指标为-150dBc到-160dBc内，但这个指标暂时无法测试，我们采用现场电磁环境测试的方法进行间接测试。

2.1.2 实际测试：某基站天线附近（约10米）电磁环境测试

测试仪表：1）安捷伦N9340B频谱分析仪2）成都康迈微带阻滤波器（870MHz～880MHz）

图5 空口接收杂散及交调测试方框图

测试结果：

1）不加带阻滤波器：由于CDMA主信号过强进入仪表，超过仪表线性范围，引起仪表产生非线性失真，仪表所显示的结果存在CDMA二次谐波、杂散等产物。

2）加带阻滤器：由于CDMA主信号被滤除，仪表工作在线性范围，上次没加带阻滤波器时仪表所显示的CDMA二次谐波干扰、杂散等产物，这次均没有出现。

结果分析：由于超出了仪表动态范围，测试方法不符合CDMA基站测试要求，所以所测试指标出现误差，仪表显示的杂散和谐波信号是仪表自身产生。

2.3 GSM基站收信机抗干扰能力差

在上述两项测试后仍没发现C网干扰G网的可能，而G网运营商反映的C网干扰G网的事实又存在，怀疑只有一种可能那就是GSM收信滤波器抗干扰能力差。为此找来了一个MOTORLA滤波器，滤波上明确地标示：

925－960MHz（Tx）

880－915MHz（Rx）

很显然其收信滤波器带宽不符合要求，其频率下限紧挨着CDMA下行频率的上限（CDMA下行：870－880MHz），GSM收信滤波过渡带不可能做到0MHz（垂直一条线）。因此，不为0MHz的过渡带将有效接收CDMA很强的下行信号。

为了能清楚了解GSM收信滤波的实际特性，对其收信滤波器进行了测试，发现在870MHz这一点的衰减比中心频率点只多了6dB，也就是说它可以接收到CDMA下行频段的整个信号，造成了CDMA“干扰”GSM情况。这就是CDMA系统“干扰”GSM系统的直接原因。而正常的GSM系统的RX滤波器对880MHz的信号至少具有30dB的抑制作用，RX滤波器性能下降造成GSM接收机灵敏度下降。

结果分析：由于GSM接收机接收下行频带超出了应该接收的频段，加上其对带外的衰耗明显不足，造成了接收机本身的饱和导致阻塞，产生附近CDMA基站干扰的假象。

3 CDMA直放站和GSM-R共址建设时的干扰防范

以武广客专覆盖工程为例，电信引入CDMA800M系统、联通引入WCDMA系统、移动引入GSM900M系统，以及铁路自身的调度通信GSM-R系统，由于CDMA的下行紧挨GSM-R的上行，间隔仅为5MHz。且和铁路铁塔平台间能提供的天线垂直间距为2米，根据设计计算的隔离度为58.5dB,无法满足杂散干扰的抑制需求。

表2 不同系统间干扰隔离度要求

可通过增加外设滤波器的方法来提供额外的隔离度。如图6为武广客运专线定制滤波器，从波形图可以看出，对其885MHz及以上频段有60dB的衰减，相应隔离度增加了60dB，不会对GSM-R引起干扰和阻塞。

图6 武广客运专线定制的带通滤波器

CDMA800M系统对GSM-R系统杂散干扰测试情况如下：

为了验证测试效果，通过现场测试检测，加有滤波器后杂散下降非常明显。

1）未加定制滤波器

测试方框图7。

图7 不加定制滤波器的测试方框图

测试结果图8所示：

图8 不加定制滤波器输出杂散图

从图8可看出，885 MHz输出为过高（－60dBm），指标为：-67dBm/100kHz，指标不合格。2）增加定制滤波器测试方框图9所示。

图9 加定制滤波器的测试方框图

测试结果图10所示。

图10 加定制滤波器输出杂散图

从图10可看出，885 MHz输出为小于－100dBm，指标为：-67dBm/100kHz，指标合格。

3）结论

从测试结果可得出，对于系统隔离度要求较高，且受自带的带通滤波器指标较差影响而无法抑制带外杂散发射值超标的干扰系统，应在其输出端增设一个性能好的带通滤波器，使其带外杂散发射值合格方可避免干扰。

4 主要结论和解决办法

1）由于仪表本身的动态范围，测试结果得出CDMA基站800MHzCDMA系统基站带外杂散发射值超标，实际是测试方法问题，测试时仪表输入口没加870－880MHz带阻滤波器，使870－880MHz的主信号进入仪表，仪表产生非线性失真显示的三阶交调、二次谐波、三次谐波等，误认为是CDMA基站产生的。

2）移动GSM基站收信滤波器带宽太宽880－915MHz(Rx)，接收了电信CDMA下行信号，引起接收机阻塞，间接造成了CDMA基站“干扰”GSM基站假象。解决办法一是G网运营商自行更换不合格的GSM接收滤波器，保证带外抵制增加50dB。站址建设时保持一定距离,（水平大于100米，垂直大于2米），二是适当修改GSM基站的频率规划。遇到同址安装时CDMA基站发端安装带通滤波器。

3）和GSM-R共址建设时，需在CDMA输出端增加带通波器，进一步滤除杂散信号，避免引起GSM-R接收机阻塞。

[1]普源精电科技有限公司.通过改善频谱仪动态范围提高测量精度[Z].2007.

[2]博讯通电子有限公司.提高频谱分析仪的动态范围－用滤波器配合频谱仪大动态范围的信号测试[Z].

[3]摩托罗拉公司.CDMA系统与GSM系统网间干扰分析及解决方案[Z].

[4]黄标.CDMA和GSM之间的干扰分析及保护带 [J].中国无线电管理，2002,(6).

[5]钟兴建,周辉,贺帆.CDMA网络与GSM网络间的干扰与协调 [J].无线电工程,2003,(3).

[6]吕文奎，罗小锋，刘永辉.CDMA对移动GSM上行干扰排查整治优化浅谈 [C].广东通信2010青年论坛优秀论文集,2010.