移动通信交叉调制对RSSI值的影响

2013-12-23中国电信股份有限公司广东无线网络运营中心邱嘉寅赖晓彬

数字通信世界 2013年3期

中国电信股份有限公司广东无线网络运营中心邱嘉寅赖晓彬

一、RSSI值异常与天馈系统

RSSI（接受信号强度指示）在CDMA网络中特指基站上行频带接收的功率。在正常情况下，基站接收机的RSSI值应该在－110dBm～－93dBm之间，并且主分集相差不大于6dB。如果RSSI值超出这个范围则是异常，可能造成用户接入困难、掉线等严重问题。造成RSSI值异常的原因非常多样，可以归纳为：天馈系统质量问题；外部干扰，包括直放站的干扰；数据配置不合理；板件故障。

天馈系统质量问题引起RSSI异常的情况有两种，即RSSI偏低和RSSI偏高。RSSI偏低是指该值长期小于－110dBm。引起这种故障的原因是天馈系统没有接好，本来该到达接收机的功率没有到达，而是从天馈系统某一点泄露出去了。RSSI偏低这种情况不常见，因此我们主要讨论的是天馈系统质量问题造成RSSI偏高这种常见故障。

在正常情况下，天馈系统是个线性系统，对接收来的功率进行线性放大，是不会导致RSSI偏高的。当天馈系统引入了非线性因素时，才可能导致RSSI偏高。这种非线性常常寄生于具有磁性的器件、受腐蚀的金属及金属之间的接缝处，特别是有松动的接触面之间，在多频通信环境中也会产生射频非线性响应。钢材上凹凸不平表面和氧化面，以及金属表面的氧化层也会表现出一定的非线性特性。人们常说的“锈螺钉效应”实际上正是这种无源非线性响应产生的干扰现象。随着通信系统向着大功率、集成化、高灵敏度方向发展，无源器件的弱非线性特性也带来了不可忽视的电磁干扰问题，特别是在大功率环境中，对系统的影响更加严重。因此，我们可以归纳出导致这种非线性发生的原因：

⊙ 馈线接头制作不合格，接头间未拧紧或拧得太紧。

⊙ 天馈中质量不好或已损坏的器件，如馈线避雷器、耦合器、天线。

⊙ 天馈系统在使用中发生的破损和进水。

这些非线性的引入会导致在天馈系统中发生一种现象——无源交调干扰。

二、交叉调制及其效应

1. 无源交调干扰

众所周知，一个非线性器件在有两个以上频率输入时会产生交叉调制，形成新频点。它对已有工作频点的影响，我们称之为交叉调制干扰。交调产物的阶数越高，它的系数会越小，干扰程度会越低，所以一般只关心三阶、五阶等低阶产物。交调产物的示意图见图1。

图1 交调产物的示意图

交叉调制有个特点：当输入信号的功率增加时，交调产物的功率增量比输入信号的功率增量大得多。由于条件所限，很难使用现有工具较准确测量交调产物的幅度，现将美国福特航空与宇宙航行公司训练讲座中对通信卫星天线的无源交调进行测量所得的一组数据列出作为参考（表1和图2）。该数据是对卫星通信系统进行测量得出的，工作在C波段，一般在3GHz到6GHz之间。

表1 交调产物的功率

图2 交调产物与输入功率关系图

2. 交调干扰来源

分析目前我国移动通信系统的频段使用情况，GSM900系统处在900Hz的频段上，很可能会成为CDMA网络的交调干扰源。表2是CDMA800和GSM900两个系统频段使用情况。

表2 CDMA800和GSM900频段使用情况

以三阶交调干扰为例来分析：

（1）设CDMA800的下行频率为f1，GSM900的上行频率为f2，则它们的三阶交调产物2f1－f2的频段范围为825MHz～870MHz。

（2）设CDMA800的下行频率为f1，GSM900的下行频率为f2，则它们的三阶交调产物2f1－f2的频段范围为780MHz～825MHz。

（3）设GSM900的上行频率为f1，GSM900的下行频率为f2，则它们的三阶交调产物2f1－f2的频段范围为820MHz～895MHz。

可见，CDMA800和GSM900两个系统的交调产物会落入CDMA800的上行频段里，造成对RSSI的影响。因此在日常工作中必须要做好天馈系统的维护工作，否则出现RSSI值异常的可能性是非常大的。

三、“减功率”定位天馈系统问题

根据前面的论证，如果是由于天馈系统质量问题造成交调干扰而导致RSSI偏高的，可以通过改变射频单元反向输入功率来观察。若减小功率后RSSI有明显改善的，或者增加功率后RSSI有明显恶化的，可以确定为天馈质量问题。由于CDMA系统的下行频段也是交调来源之一，可以从减少它的下行频段发射功率来观察。从逻辑上讲，如果减少发射功率后使RSSI有明显改善的，可以确认为天馈系统质量问题；减少发射功率后RSSI无明显改善的，也不能完全排除不是天馈系统质量问题。虽然“减功率”只是一种充分非必要条件，但由于它可以在远程实现操作，几乎不花费任何人工成本，特别是在实际工作中比较有效，作为一种定位手段，很有应用价值。下面举几个实际例子。

1. RSSI值正常时

一个RSSI值正常的扇区，如松风大厦基站的0扇区有4个载频，分别是0，1，10，11号频点。跟踪该扇区的RSSI值、无线资源及发射功率约8分钟，得到这段时间内的平均值见表3。

表3 松风大厦0扇区正常发射功率时的数据

将该扇区的所有载频减少6dB射频发射功率，再跟踪该扇区的RSSI值、无线资源及发射功率约11分钟，得到这段时间内的平均值见表4。

将正常发射功率和减少6dB发射功率对比，可以看到，在没有质量问题的天馈系统，减少发射功率对RSSI是几乎没有影响的。即使发射功率变为原来的1/4（减6dB），RSSI也只有微小变化。

2. RSSI值异常时

（1）一个主集RSSI偏高，分集正常的扇区。龙江丰华基站的2扇区有2个载频，分别是0和10号频点。跟踪该扇区的RSSI值、无线资源及发射功率约10分钟，得到这段时间内的平均值见表5。

表5 龙江丰华2扇区正常发射功率的数据

将该扇区的所有载频减少3dB射频发射功率，再跟踪该扇区的RSSI值、无线资源及发射功率约13分钟，得到这段时间内的平均值见表6。

表6 龙江丰华2扇区减3dB发射功率的数据

可以观察到，减少3dB发射功率后，主集的RSSI值回落到－100dBm以下，与正常发射功率情况下的RSSI值比有明显改善，基本上可以定位为天馈系统主集通道质量问题。在重做了该扇区的主集通道的一个馈线接头后，再查询RSSI值，回落到－100dBm以上，故障恢复。证明了之前判断的天馈系统质量问题造成RSSI异常是正确的。

（2）一个主分集RSSI值同时偏高的扇区。顺德陈村基站的2扇区有3个载频，分别是0，10，11号频点。跟踪该扇区的RSSI值、无线资源及发射功率约7分钟，得到这段时间内的平均值见表7。

表7 顺德陈村2扇区正常发射功率时的数据

直接将该扇区的所有载频减少6dB射频发射功率，再跟踪该扇区的RSSI值、无线资源及发射功率约7分钟，得到这段时间内的平均值见表8。

表8 顺德陈村2扇区减6dB发射功率的数据

减少6dB发射功率后，该扇区的RSSI值没有明显变化，因此可以将故障定位为非天馈系统质量导致RSSI异常。在现场发现该扇区接有直放站，而且该直放站是通过电桥同时接到主分集馈线上的。把该直放站关闭后查询，3个载频的主分集RSSI值均回落到－105dBm附近，并且经过几天观察，没有出现反复。这说明这个扇区的RSSI问题是由于直放站造成的，不是由天馈系统质量造成，与之前的判断吻合。

可见，如果在减少射频板发射功率后，RSSI值有明显改善的，可以定位为天馈质量问题。有时候如果减少3dB发射功率后效果不明显，可以再减少一些发射功率，便于定位故障。