射頻基礎(chǔ)知識(shí)全解

射頻基礎(chǔ)知識(shí)第一部分與移動(dòng)通信相關(guān)的射頻知識(shí)簡(jiǎn)介 21.1何謂射頻 21.2無(wú)線(xiàn)電頻段和波段命名 21.3移動(dòng)通信系統(tǒng)使用頻段 21.4第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn) 51.5第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn) 51.6第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn) 51.7何謂“雙工”方式？何謂“多址”方式 61.8發(fā)信功率及其單位換算 61.9接收機(jī)的熱噪聲功率電平 61.10接收機(jī)底噪及接收靈敏度 71.11電場(chǎng)強(qiáng)度、電壓及功率電平的換算 71.12G網(wǎng)的全速率和半速率信道 81.13G網(wǎng)設(shè)計(jì)中選用哪個(gè)信道的發(fā)射功率作為參考功率 81.14G網(wǎng)的傳輸時(shí)延，時(shí)間提前量和最大小區(qū)半徑的限制 81.15GPRS的基本概念 91.16EDGE的基本概念 9第二部分電波傳播 92.1陸地移動(dòng)通信中無(wú)線(xiàn)電波傳播的主要特點(diǎn) 92.2快衰落遵循什么分布規(guī)律，基本特征和克服方法 102.3慢衰落遵循什么分布規(guī)律，基本特征及對(duì)工程設(shè)計(jì)參數(shù)的影響 112.4什么是自由空間的傳播模式 112.52G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式 122.63G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式 122.7微小區(qū)傳播模式 132.8室內(nèi)傳播模式 152.9接收靈敏度、最低功率電平和無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)位置百分比的關(guān)系 162.10全鏈路平衡和最大允許路徑損耗 18第三部分電磁干擾 183.1電磁兼容（EMC）與電磁干擾（EMI） 183.2同頻干擾和同頻干擾保護(hù)比 193.3鄰道干擾和鄰道選擇性 203.4發(fā)信機(jī)的（三階）互調(diào)干擾輻射 213.5收信機(jī)的互調(diào)干擾響應(yīng) 213.6收信機(jī)的雜散響應(yīng)和強(qiáng)干擾阻塞 213.7dBc與dBm 223.8寬帶噪聲電平及歸一化噪聲功率電平 223.9關(guān)于噪聲增量和系統(tǒng)容量 233.10直放站對(duì)基站的噪聲增量 233.11IS-95CDMA對(duì)GSM基站的干擾 253.12G網(wǎng)與PHS網(wǎng)的相互干擾 263.133G系統(tǒng)電磁干擾 273.14PHS系統(tǒng)與3G系統(tǒng)之間的互干擾 303.15GSM系統(tǒng)與3G系統(tǒng)之間的互干擾 30第一部分與移動(dòng)通信相關(guān)的射頻知識(shí)簡(jiǎn)介1.1何謂射頻射頻是指該頻率的載波功率能通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去（反之亦然），以交變的電磁場(chǎng)形式在自由空間以光速傳播，碰到不同介質(zhì)時(shí)傳播速率發(fā)生變化，也會(huì)發(fā)生電磁波反射、折射、繞射、穿透等，引起各種損耗。在金屬線(xiàn)傳輸時(shí)具有趨膚效應(yīng)現(xiàn)象。該頻率在各種無(wú)源和有源電路中R、L、C各參數(shù)反映出是分布參數(shù)。在1.1表中其波長(zhǎng)在米和厘米波段通常被我們用作移動(dòng)通信，所以我們叫它做移動(dòng)通信射頻。1.2無(wú)線(xiàn)電頻段和波段命名無(wú)線(xiàn)電頻譜可劃分為如下12個(gè)頻段（見(jiàn)表1.1）。頻率的單位是赫茲或周／秒，還可以使用千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）表示。表1.1無(wú)線(xiàn)電頻段和波段命名段號(hào)頻段名稱(chēng)頻率范圍（含上限、不含下限）波段名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍（含下限、不含上限）1極低頻（ELF）3~30赫（Hz）極長(zhǎng)波100~10兆米(Mm)2超低頻（SLF）30~300赫（Hz）超長(zhǎng)波10~1兆米(Mm)3特低頻（ULF）300~3000赫（Hz）特長(zhǎng)波1000~100千米(km)4甚低頻（VLF）3~30千赫（kHz）甚長(zhǎng)波100~10千米(km)5低頻（LF）30~300千赫（kHz）長(zhǎng)波10~1千米(km)6中頻（MF）300~3000千赫（kHz）中波1000~100米(m)7高頻（HF）3~30兆赫（MHz）短波100~10米(m)8甚高頻（VHF）30~300兆赫（MHz）米波10~1米(m)9特高頻（UHF）300~3000兆赫（MHz）微波分米波微波10~1分米(dm)10超高頻（SHF）3~30吉赫（GHz）厘米波10~1厘米(cm)11極高頻（EHF）30~300吉赫（GHz）毫米波10~1毫米(mm)12至高頻300~3000吉赫（GHz）絲米波10~1絲米(dmm)1.3移動(dòng)通信系統(tǒng)使用頻段ITU以及各國(guó)家無(wú)線(xiàn)電主管部門(mén)為移動(dòng)業(yè)務(wù)劃分和分配了多個(gè)頻段?？紤]到無(wú)線(xiàn)電波傳播的特點(diǎn)，移動(dòng)業(yè)務(wù)使用的頻段主要都在3GHz以下。確定移動(dòng)通信工作頻段可從以下幾方面來(lái)考慮：①電波傳播特性；②環(huán)境噪聲及干擾的影響；③服務(wù)區(qū)范圍、地形和障礙物影響以及建筑物的滲透性能；④設(shè)備小型化；⑤與已經(jīng)開(kāi)發(fā)的頻段的干擾協(xié)調(diào)和兼容性；⑥用戶(hù)需求及應(yīng)用的特點(diǎn)。根據(jù)ITU的規(guī)定，在5GHz以下，劃分給陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)的主要頻率范圍列于表1.2。表1.2ITU5GHz以下陸地移動(dòng)通信的主要頻率范圍（MHz）29.7～4747～50（與廣播共用）54～68（與廣播共用）335.4～399.9406.1～430440～47068～74.875.2～8787.5～100（與廣播共用）470～960（與廣播共用）1427～15251668.4～1690138～144148～149.9150.05～156.76251700～26903500～42004400～5000156.8375～174174～223（與廣播共用）223～328.6我國(guó)移動(dòng)通信使用頻段的規(guī)劃原則上參照國(guó)際的劃分規(guī)劃，如我國(guó)正在大量使用的150MHz、350MHz、450MHz、800MHz、900MHz，以及1.8GHz等頻段。其中：150MHz頻段138MHz~149.9MHz；150.05MHz~167MHz（無(wú)線(xiàn)尋呼業(yè)務(wù)）280MHz頻段279MHz~281MHz （無(wú)線(xiàn)尋呼業(yè)務(wù)）450MHz頻段403MHz~420MHz；450MHz~470MHz（移動(dòng)業(yè)務(wù)）800MHz頻段806MHz~821MHz/851MHz~866MHz（集群移動(dòng)通信）821MHz~825MHz/866MHz~870MHz（移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）825MHz~835MHz/870MHz~880MHz（蜂窩移動(dòng)通信）840MHz~843MHz（無(wú)繩電話(huà)）900MHz頻段885MHz~915MHz/930MHz~960MHz（蜂窩移動(dòng)業(yè)務(wù)）915MHz~917MHz（無(wú)中心移動(dòng)系統(tǒng)）在民用的移動(dòng)通信中，用于蜂窩移動(dòng)通信使用的頻段具體安排如下：中國(guó)移動(dòng)（GSM）890~909MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)中國(guó)移動(dòng)（GSM）935~954MHz基站發(fā)，共19MHz中國(guó)聯(lián)通（GSM）909~915MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)中國(guó)聯(lián)通（GSM）954~960MHz基站發(fā)，共6MHz數(shù)字CDMA系統(tǒng)頻率安排如下：中國(guó)聯(lián)通CDMA825~835MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)中國(guó)聯(lián)通CDMA870~880MHz基站發(fā)，共10MHz1.8GHz頻段安排如下：中國(guó)移動(dòng)1710~1725MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)中國(guó)移動(dòng)GSM1800MHz1805~1820MHz基站發(fā)（共15MHz）GSM1800MHz中國(guó)聯(lián)通1745~1755MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)中國(guó)聯(lián)通1840~1850MHz基站發(fā)（共10MHz）1710~1785DSC1800MHzMHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)DSC1800MHz1805~1880MHz基站發(fā)目前正趨于實(shí)用化的第三代移動(dòng)通信，即IMT-2000。其使用的核心頻段為1885~2025MHz/2110~2200MHz（其中1980~2010MHz/2170~2200MHz為IMT-2000的衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)頻段）。3GPP規(guī)定UTRATDD的頻段（共35MHz）：（1）1900~1920MHz2010~2025MHz（2）1850~1910MHz1930~1990MHz（3）1910~1930MHz3GPP規(guī)定的UTRAFDD的頻段（上下行各60MHz）：（1）1920~1980MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)2110~2170MHz基站發(fā)（2）1850~1910MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)1930~1990MHz基站發(fā)。為滿(mǎn)足第三代（3G）蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，中國(guó)于2002年對(duì)3G系統(tǒng)使用的頻譜作出了如下規(guī)劃：①第三代公眾蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要工作頻段：頻分雙工(FDD)方式：1920~1980MHz/2110~2170MHz；時(shí)分雙工(TDD)方式：1880~1920MHz、2010~2025MHz。②第三代公眾蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的補(bǔ)充工作頻段：頻分雙工(FDD)方式：1755~1785MHz/1850~1880MHz；時(shí)分雙工(TDD)方式：2300~2400MHz，與無(wú)線(xiàn)電定位業(yè)務(wù)共用，均為主要業(yè)務(wù)。③IMT-2000的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)工作頻段：1980~2010MHz/2170~2200MHz。④目前已規(guī)劃給公眾蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的825~835MHz/870~880MHz、885~915MHz/930~960MHz和1710~1755MHz/1805~1850MHz頻段等，同時(shí)規(guī)劃作為第三代公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)擴(kuò)展頻段。此外，為滿(mǎn)足鐵路系統(tǒng)調(diào)度通信等業(yè)務(wù)發(fā)展需要，擬將885~889MHz（上行）和930~934MHz（下行）作為GSM-R（EGSM）系統(tǒng)使用的頻段；為滿(mǎn)足射頻電子標(biāo)簽業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，將840~845MHz和920~925MHz規(guī)劃作為RFID使用的頻段（試用）。1.4第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)近代的陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱(chēng)為蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)；自80年代起，已歷經(jīng)三代。第一代的主要特點(diǎn)是利用模擬傳輸方式實(shí)現(xiàn)話(huà)音業(yè)務(wù)，以AMPS（美國(guó)、南美洲）、TACS（英國(guó)、中國(guó)）和NMT（北歐）為代表。主要商用時(shí)間從80年代初開(kāi)始到90年代前期。它的主要特點(diǎn)是：模擬話(huà)音直接調(diào)頻；多信道共用和頻分多址接入方式；頻率復(fù)用的蜂窩小區(qū)組網(wǎng)方式和越區(qū)切換；無(wú)線(xiàn)信道的隨機(jī)變參特征使無(wú)線(xiàn)電波受多徑快衰落和陰影慢衰落的影響環(huán)境噪聲和多類(lèi)電磁干擾的影響；無(wú)法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)很難開(kāi)展；安全保密性差，易被“竊聽(tīng)”，易被“仿制燒號(hào)”。1.5第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)以數(shù)字傳輸方式實(shí)現(xiàn)話(huà)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以GSM為主,IS-95CDMA為輔。主要商用時(shí)間從90年代中期開(kāi)始到現(xiàn)在。它的主要特點(diǎn)是：低速率話(huà)音編碼技術(shù)和數(shù)字調(diào)制；每載波多路、時(shí)分多址或碼分多址接入；Rake接收機(jī)和自適應(yīng)均衡技術(shù)；與固定網(wǎng)向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，具有中低速數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)能力；先進(jìn)的開(kāi)放的技術(shù)規(guī)范（如A接口和U接口），有利于形成既競(jìng)爭(zhēng)又相互促進(jìn)的機(jī)制；安全保密性強(qiáng)，不易“竊聽(tīng)”，不易“仿制”；有利于大規(guī)模集成。1.6第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其主要特點(diǎn)第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)以更高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和更好的頻譜利用率為目標(biāo)，采用寬帶CDMA為主流技術(shù)，目前已形成兩類(lèi)三種空中接口標(biāo)準(zhǔn)，即WCDMAFDD（簡(jiǎn)稱(chēng)WCDMA）、WCDMATDD（簡(jiǎn)稱(chēng)TD-SCDMA）和CDMA2000。今后十年內(nèi)將逐步替代第二代系統(tǒng)而成為主流。它的主要特點(diǎn)是：新型的調(diào)制技術(shù)，包括多載波調(diào)制和可變速率調(diào)制技術(shù)；高效的信道編譯碼技術(shù)，除了沿用第二代的卷積碼外，還對(duì)高速數(shù)據(jù)采用了Turbo糾錯(cuò)編碼技術(shù)；Rake接收多徑分集技術(shù)以提高接收靈敏度和實(shí)現(xiàn)軟切換；軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)易于多模工作；智能天線(xiàn)技術(shù)易于提高載干比；多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)以消除和降低多址干擾；可與固定網(wǎng)中的電路交換和分組交換網(wǎng)很好地相適應(yīng)，滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)對(duì)話(huà)音及高、中、低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。1.7何謂“雙工”方式？何謂“多址”方式“雙工”（Duplexer）是相對(duì)于“單工”而言的收發(fā)信機(jī)工作方式。在無(wú)線(xiàn)對(duì)講（集群）電話(huà)問(wèn)世之初，由于技術(shù)及成本因素，發(fā)信機(jī)采用了“按下講話(huà)”的方式，即有一個(gè)通話(huà)按鈕，按下時(shí)表示發(fā)信，放開(kāi)時(shí)表示接收，也就是說(shuō)，此種通話(huà)方式不能像固定電話(huà)那樣同時(shí)收發(fā)，故稱(chēng)之為“單工”。而技術(shù)的進(jìn)步和制造成本的下降，使雙工濾波器能夠在各類(lèi)工作頻段都能隨意使用，從而使無(wú)線(xiàn)對(duì)講電話(huà)也能像固定電話(huà)那樣同時(shí)接收和發(fā)送，不需要在講話(huà)時(shí)按下按鈕,這種通話(huà)方式就是“雙工”方式。當(dāng)收信和發(fā)信采用一對(duì)頻率資源時(shí)，稱(chēng)為“頻分雙工”；而當(dāng)收信和發(fā)信采用相同頻率僅以時(shí)間分隔時(shí)稱(chēng)為“時(shí)分雙工”?！岸嘀贰保∕ultiAccess）是指在多信道共用系統(tǒng)中，終端用戶(hù)選擇通信對(duì)象的傳輸方式，在陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶(hù)可以通過(guò)選擇“頻道”、“時(shí)隙”或“PN碼”等多種方式進(jìn)行選址，它們分別對(duì)應(yīng)地被稱(chēng)為“頻分（FrequencyDivision）多址”、“時(shí)分（TimeDivision）多址”和“碼分（CodeDivision）多址”。簡(jiǎn)稱(chēng)FDMA,TDMA和CDMA.1.8發(fā)信功率及其單位換算通常發(fā)信機(jī)功率單位為“瓦特”（W），它也可以表示為dBw，即以1W為基準(zhǔn)的功率分貝值，即Pt（dBW）=10lg為了便于計(jì)算，發(fā)信功率單位也可用“毫瓦”（mW）表示，同樣，它也可以表示為dBmW（簡(jiǎn)寫(xiě)為dBm），即以1mW為基準(zhǔn)的功率分貝值，而1W=1000mW1dBW=30dBm或Pt（dBm）=10lg1.9接收機(jī)的熱噪聲功率電平任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信接收機(jī)能否正常工作，不僅取決于所能獲得的輸入信號(hào)的大小，而且也與其內(nèi)部噪聲以及外部噪聲和干擾的大小有關(guān)。接收機(jī)內(nèi)部噪聲也稱(chēng)為熱噪聲，它是由電子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的，其定義是指當(dāng)溫度為290°K（17°C）時(shí)，由No=KTB（W）接收機(jī)帶寬絕對(duì)溫度值290°K玻爾茲曼常量1.37×10如用dBW表示，可寫(xiě)為No（dBw）=－204dBW+10lgB或=－174dBm+10lgB對(duì)于G網(wǎng)，B=200KHz（53dB），No=－121dBm1.10接收機(jī)底噪及接收靈敏度接收機(jī)底噪：熱噪聲+NF（接收機(jī)噪聲系數(shù)）對(duì)于G網(wǎng)，B=200KHz（53dB），NF=4dBm,接收機(jī)底噪=-174（dBm）+10lgB+NF（dB）=-117dBm.接收靈敏度:接收機(jī)底噪+C/I(載干比)對(duì)于G網(wǎng)，當(dāng)B=200KHzNF=4dBC/I=12dB時(shí)Pi（dBm）=-174+53+4+12=-105dBm1.11電場(chǎng)強(qiáng)度、電壓及功率電平的換算電場(chǎng)強(qiáng)度（E）是指長(zhǎng)度為1米的天線(xiàn)所感應(yīng)到的電壓，以v/m、v/m、dBv/m計(jì)，對(duì)半波偶極天線(xiàn)而言，其有效長(zhǎng)度為，故其感應(yīng)的電壓e為：e=E（v）式中：E為電場(chǎng)強(qiáng)度（v/m）；為波長(zhǎng)（m）由于半波偶極天線(xiàn)的特性阻抗是73.13，而移動(dòng)通信接收機(jī)的輸入阻抗通常為50，因此，接收機(jī)的輸入開(kāi)路電壓A=e=E若以dBv計(jì)，則：A（dBv）=E（dBv/m）+20lg－1.65=E+20lg－11.6例如：對(duì)于900MHz頻段，=0.33m，當(dāng)采用半波偶極天線(xiàn)時(shí)，輸入電壓A與接收?qǐng)鰪?qiáng)E之間的關(guān)系為：A（dBv）=E（dBv/m）-21.33若采用其他增益天線(xiàn)，只需加上該天線(xiàn)相對(duì)于半波偶極天線(xiàn)的增益GD即可對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)，按慣例是以電動(dòng)勢(shì)（開(kāi)路電壓）作為靈敏度指標(biāo)值。因此，其電壓與功率的換算應(yīng)為：P=當(dāng)R=50時(shí)Pi=A－137（dBW）或=A－107（dBm）1.12G網(wǎng)的全速率和半速率信道GSM系統(tǒng)的語(yǔ)音編碼采用規(guī)則脈沖激勵(lì)——長(zhǎng)期線(xiàn)性預(yù)測(cè)（RPE—LTP）編譯碼方式，根據(jù)速率不同可以分為全速率和半速率兩種信道。當(dāng)編碼器每20ms取樣一次，線(xiàn)性預(yù)測(cè)聲域分析抽頭為8時(shí)，輸出260bit，此時(shí)編碼速率為260/20=13Kbits/s，即為全速率信道。半速率是GSM在26復(fù)幀中奇偶各傳一路。1.13G網(wǎng)設(shè)計(jì)中選用哪個(gè)信道的發(fā)射功率作為參考功率GSM系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)分多址系統(tǒng)，每個(gè)時(shí)隙的最大功率都是一樣的，但控制信道可以根據(jù)移動(dòng)臺(tái)與基站距離遠(yuǎn)近對(duì)話(huà)音信道功率進(jìn)行檢測(cè)，所以話(huà)音信道的功率是變化的。在G網(wǎng)作功率規(guī)劃時(shí)，是以相對(duì)恒定的BCCH信道功率作為參考功率進(jìn)行規(guī)劃的。1.14G網(wǎng)的傳輸時(shí)延，時(shí)間提前量和最大小區(qū)半徑的限制G網(wǎng)上行傳輸方向，在隨機(jī)接入信道（RACH）上傳送，用于移動(dòng)用戶(hù)（通過(guò)基站）向網(wǎng)絡(luò)提出接入申請(qǐng)。由于移動(dòng)臺(tái)距基站的距離是可變的，因而其傳播時(shí)延也是變動(dòng)的，為了保證基站接收機(jī)能夠準(zhǔn)確地接收任一移動(dòng)臺(tái)的申請(qǐng)，故在接入信道尾部設(shè)立較長(zhǎng)的防護(hù)段，稱(chēng)為擴(kuò)展保護(hù)期，占68.25比特，約251s，該值對(duì)應(yīng)大于35Km的傳輸時(shí)延，即保證距基站35Km的移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的接入申請(qǐng)也不會(huì)丟失。但是，保護(hù)期的增加實(shí)際上是增加了傳輸開(kāi)銷(xiāo)，也即降低了信息傳輸速率，因此，G網(wǎng)中相應(yīng)地采用了自適應(yīng)的幀調(diào)整技術(shù)。一旦移動(dòng)臺(tái)通過(guò)接入信道登記，基站便連續(xù)地測(cè)試傳播時(shí)延，并在慢速輔助控制信道上以2次/秒向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出時(shí)間提前量指令，其值為0～233s，移動(dòng)臺(tái)按此指令進(jìn)行自適應(yīng)幀調(diào)整，使得移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送的時(shí)間與基站接收的時(shí)隙相一致。從基站的角度看，下行方向延時(shí)3個(gè)時(shí)隙（BP）就可以得到上行方向的結(jié)構(gòu)，也就是上行時(shí)隙與其對(duì)應(yīng)的下行時(shí)隙號(hào)有3個(gè)偏移，這是GSM規(guī)范中規(guī)定的。從移動(dòng)臺(tái)的角度看，為了彌補(bǔ)傳輸時(shí)延變化的影響，用一個(gè)時(shí)間值來(lái)補(bǔ)償傳播時(shí)延，以調(diào)整收發(fā)時(shí)延始終保持在3BP，這個(gè)數(shù)值稱(chēng)為時(shí)間提前量TA（TimingAdvance）。此時(shí)，從MS的角度看，上下行之間的準(zhǔn)確偏移量是3BP－TA，TA值由BTS根據(jù)傳播時(shí)延量計(jì)算并通知MS，如下圖所示：BTSTXBTSTXBPMSMSTXBPTA時(shí)間提前量的結(jié)構(gòu)圖GSM規(guī)范中，時(shí)間提前量TA包含6位二進(jìn)制碼元，數(shù)值范圍為0～63，每個(gè)碼元傳輸時(shí)間為3.69s，因此Tamax=233s，這相當(dāng)于電波傳輸35Km的往返時(shí)間。從這點(diǎn)出發(fā)，也可推知，GSM（當(dāng)8個(gè)時(shí)隙正常運(yùn)用時(shí)）的小區(qū)覆蓋最大半徑只能是35Km。當(dāng)然，GSM也允許特殊的稀路由狀態(tài)下，將8個(gè)時(shí)隙合并為4個(gè)時(shí)隙，甚至2個(gè)時(shí)隙或1個(gè)時(shí)隙，此時(shí)，允許的小區(qū)覆蓋半徑最大可達(dá)290Km。1.15GPRS的基本概念眾所周知，GSM是以數(shù)字話(huà)音業(yè)務(wù)為主的低速率移動(dòng)通信系統(tǒng)，且只能完成電路數(shù)據(jù)交換，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求。作為一種改進(jìn)，以現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，疊加一個(gè)支持高速分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率從9.6kb/s提高一個(gè)量級(jí)，從而推出了GPRS，即通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（GeneralPacketRadioService），GPRS也被稱(chēng)為2.5G系統(tǒng)。除了運(yùn)營(yíng)軟件需相應(yīng)升級(jí)以外，GPRS需對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一些改動(dòng)，增加新的設(shè)備如業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（SGSN），網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）等。GPRS是移動(dòng)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的完美結(jié)晶，它可以在保證話(huà)音業(yè)務(wù)的同時(shí)，利用無(wú)線(xiàn)信道的空閑資源完成分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，大大地提高了GSM無(wú)線(xiàn)頻率資源的利用率。理論上講，如果將每個(gè)載頻8個(gè)全速率時(shí)隙都用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的話(huà)，最高可以提供171kb/s的傳輸速率。但實(shí)際上由于受容量和調(diào)制方式的限制，其速率一般也只能到幾十kb/s。GPRS定義了四種不同的編碼方案，即稱(chēng)為CS-1到CS-4，分別對(duì)應(yīng)不同的傳輸速率（從9.6kb/s～21.4kb/s）。1.16EDGE的基本概念雖然GPRS采用了多時(shí)隙操作模式，但也只能將傳輸速率提高到幾十kb/s，受限制的主要因素在于GMSK的調(diào)制方式。為了進(jìn)一步提高GSM系統(tǒng)的容量，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）推出了一種增強(qiáng)數(shù)據(jù)率的演進(jìn)方案，即EDGE（EnhancedDateRatesforGSMEvolution），也被稱(chēng)為GSM的2.75G系統(tǒng)。EDGE系統(tǒng)引入了多電平調(diào)制方式——8PSK調(diào)制，使用戶(hù)數(shù)據(jù)信道每時(shí)隙的比特率從22.8kb/s提高到69.2kb/s，而所有的控制信道仍采用GMSK調(diào)制方式。盡管EDGE理論上可以達(dá)到的最高碼率約每幀560kb/s,但實(shí)際上它還要受移動(dòng)速度的限制,隨著速度的提高,其碼率將降至384kb/s（V=100km/hr時(shí)）,甚至到144kb/s（V=250km/hr時(shí)）。第二部分電波傳播2.1陸地移動(dòng)通信中無(wú)線(xiàn)電波傳播的主要特點(diǎn)陸地移動(dòng)通信中無(wú)線(xiàn)電波傳播有兩個(gè)最顯著的特點(diǎn)：第一、隨著移動(dòng)體的行進(jìn)，由于建筑物、樹(shù)林、起伏的地形及其他人為的、自然的障礙物的連續(xù)變化，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)會(huì)產(chǎn)生兩種衰落，即多徑快衰落和陰影慢衰落。前者是快速的微觀變化，故稱(chēng)之為快衰落；后者是緩慢的宏觀變化，是由阻擋物引起的陰影效應(yīng)所造成的慢衰落。這兩種衰落疊加在一起就是陸地移動(dòng)通信電波傳播的主要特性。第二、在城市環(huán)境中，衰落信號(hào)的平均場(chǎng)強(qiáng)與自由空間或光滑球面?zhèn)鞑ハ啾纫〉枚?，并且接收信?hào)的質(zhì)量還要受到環(huán)境噪聲的嚴(yán)重影響。通常移動(dòng)通信電波傳播的路徑（中值）損耗與距離和頻率有關(guān)，與收發(fā)天線(xiàn)的高度有關(guān)，也與地形地貌有關(guān)。各類(lèi)場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模式都是人工模型，就是以某些特定的地形為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)大量測(cè)試及計(jì)算機(jī)模擬分析以后提出的參考標(biāo)準(zhǔn)，隨后再加以修正。當(dāng)工作頻率確定以后，在特定的天線(xiàn)高度下，人工傳播模型都有三個(gè)特征值：斷點(diǎn)、斜率和附加修正因子。L=A+Blg+CA——當(dāng)d=d時(shí)的路徑中值損耗，d即為斷點(diǎn)B——路徑（中值）損耗隨距離而變化的斜率（衰減因子）C——對(duì)地形地貌的修正因子2.2快衰落遵循什么分布規(guī)律，基本特征和克服方法在移動(dòng)通信傳播環(huán)境中，到達(dá)移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)的信號(hào)不是單一路徑，而是來(lái)自許多路徑的眾多反射波的合成。由于電波通過(guò)各個(gè)路徑的距離不同，因而各條路徑的反射波到達(dá)的時(shí)間不同，相位也不同。不同相位和幅度的多個(gè)信號(hào)在接收端疊加，有時(shí)同相增強(qiáng)，有時(shí)反相減弱。這樣，接收信號(hào)的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生了衰落。這種衰落是由多徑傳播所引起的，稱(chēng)為多徑快衰落。它的變化速率與移動(dòng)體行進(jìn)速度及工作頻率（波長(zhǎng)）有關(guān)，其變化范圍可達(dá)數(shù)十分貝。衰落的平均速率為2/（為車(chē)速m/s；為波長(zhǎng)m）。大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，絕大多數(shù)的多徑衰落遵循瑞利（Raxleigh）分布。一般來(lái)說(shuō)，模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)主要考慮接收信號(hào)幅度的變化；而數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)還需考慮信號(hào)的時(shí)延和擴(kuò)展。在第二代和第三代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中，都采用了以下三個(gè)措施減少多徑快衰落的影響：采用合理的糾錯(cuò)編碼（如卷積碼、Turbo碼等）、交織保護(hù)和重傳協(xié)議，以增加信號(hào)的冗余度，并進(jìn)行時(shí)間分集；利用快速功控和（接收和/或發(fā)信）分集緩解功率損失；使用多個(gè)Rake接收指峰進(jìn)行多徑分集接收，更好地集中能量。2.3慢衰落遵循什么分布規(guī)律，基本特征及對(duì)工程設(shè)計(jì)參數(shù)的影響在移動(dòng)通信傳播環(huán)境中，電波在傳播路徑上遇到起伏的山丘、建筑物、樹(shù)林等障礙物阻擋，形成電波的陰影區(qū)，就會(huì)造成信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值的緩慢變化，引起衰落。通常把這種現(xiàn)象稱(chēng)為陰影效應(yīng)，由此引起的衰落又稱(chēng)為陰影慢衰落。另外，由于氣象條件的變化，電波折射系數(shù)隨時(shí)間的平緩變化，使得同一地點(diǎn)接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值也隨時(shí)間緩慢地變化。但因?yàn)樵陉懙匾苿?dòng)通信中隨著時(shí)間的慢變化遠(yuǎn)小于隨地形的慢變化，因而常常在工程設(shè)計(jì)中忽略了隨時(shí)間的慢變化，而僅考慮隨地形的慢變化。慢衰落的速率與頻率無(wú)關(guān)，主要取決于阻擋物的尺寸和結(jié)構(gòu)以及收發(fā)天線(xiàn)的高度和移動(dòng)體的速度；而慢衰落的深度取決于信號(hào)頻率和阻擋物的材質(zhì)。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，陰影衰落服從對(duì)數(shù)—正態(tài)分布，正態(tài)分布有兩個(gè)特征值，即均值（）和偏差（），按照對(duì)數(shù)—正態(tài)分布的特征可知，當(dāng)覆蓋區(qū)邊緣的接收?qǐng)鰪?qiáng)中值恰巧等于均值（）時(shí)，系統(tǒng)接收?qǐng)鰪?qiáng)沒(méi)有余量，只能保證覆蓋區(qū)邊緣50%的地點(diǎn)滿(mǎn)足通信要求。在移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)工程設(shè)計(jì)中，必須提供接收?qǐng)鰪?qiáng)的余量才能保證更多地點(diǎn)的可通率，這個(gè)余量與偏差（）有關(guān)。按對(duì)數(shù)—正態(tài)分布規(guī)律余量（dB）01.281.642覆蓋區(qū)邊緣可通率（%）5084909597.7而值根據(jù)不同地形特征由實(shí)測(cè)得到，也可根據(jù)國(guó)際電聯(lián)的相關(guān)推薦數(shù)據(jù)進(jìn)行比較選擇而定。2.4什么是自由空間的傳播模式所謂自由空間是指相對(duì)介電常數(shù)和相對(duì)磁導(dǎo)率均恒為1的均勻介質(zhì)所存在的空間，這相當(dāng)于一個(gè)真空的空間，在360°的球體具有各向同性，電導(dǎo)率為零等特性。自由空間傳播與真空傳播一樣，只有擴(kuò)散損耗的直線(xiàn)傳播，而沒(méi)有反射、折射、繞射、色散等等現(xiàn)象，其傳播速度等于光速，因此，自由空間是一種科學(xué)的抽象，但它可以作為實(shí)際傳播模式的參考。特別在室內(nèi)視線(xiàn)可見(jiàn)的范圍內(nèi)，其傳播模式非常接近于自由空間模型。自由空間的路徑中值損耗L=32.45+20lgf+20lgd式中f：工作頻率（MHz）d：收發(fā)天線(xiàn)間距（km）2.52G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式國(guó)際電聯(lián)推薦用奧村（Okumura-Hata）模式所提供的曲線(xiàn)及其歸納的經(jīng)驗(yàn)公式作為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中城市宏小區(qū)傳播模型。L=[69.55+26.16lgf-13.82lgh-α(hm)]+[44.9-6.55lgh]lgd（dB）該模型使用范圍：f：150～1500MHzh：30～200mh：1～10md：1～20kmh以1.5m為基準(zhǔn)對(duì)于中小城市：α(hm)=[1.1lgf-0.7]h-[1.56lgf-0.7]（dB）對(duì)大城市：α(hm)=8.29[lg（1.54h）]-1.1（dB）當(dāng)f300MHzα(hm)=3.2[lg（11.75h）]-4.97（dB）當(dāng)f>300MHz2.63G系統(tǒng)的宏小區(qū)傳播模式前述奧村模式工作頻率的上限只有1500MHz。因此，歐洲科學(xué)和技術(shù)研究協(xié)會(huì)（Euro-Cost）組成了COST—231工作委員會(huì)，提出了奧村模式的擴(kuò)展模型，即COST—231Hata模型。其路徑損耗的計(jì)算公式為：L（dB）=[46.3+33.9lgf-13.82lgh-α(hm)]+[44.9-6.55lgh]lgd+C式中，C為大城市中心校正因子。在中小城市和郊區(qū)，C=0，在市中心，C=3dB該模型適用于下列參數(shù)范圍：f：1500～2300MHzh：30～200mh：1～10md：1～20km與前述奧村模式相比，前兩項(xiàng)由69.55+26.16lgf變?yōu)?6.3+33.9lgf，如果分別以f=900MHz和2000MHz代入，可知僅此一項(xiàng)2G與3G系統(tǒng)的路徑損耗將相差10～12dB。2.7微小區(qū)傳播模式隨著3G的問(wèn)世，微小區(qū)覆蓋更顯重要，我們介紹兩種傳播模型——COST—231WI模型該模型廣泛用于建筑物高度近似一致的市、郊小區(qū)，該模型考慮了自由空間損耗、從建筑物頂?shù)浇置娴膿p耗以及街道走向?qū)﹄姴▊鞑ニズ牡挠绊?。如圖所示為該模型的傳播示意圖低基站天線(xiàn)情況如果電波在街道形成的峽谷中存在一個(gè)自由的視距可見(jiàn)（LOS）路徑的話(huà)，它與自由空間的傳播特性是有差別的。L=42.6+26logd(km)+20logf(MHz)d≥0.02km高基站天線(xiàn)傳播在這種情況下COST—231WI模型由三項(xiàng)組成L=++式中，為自由空間損耗，即Lbf=32.44+20logf(MHz)+20logd(km)為“最后的屋頂?shù)浇值赖睦@射散射損耗”=-16.9-10lgw+10lgf+20lg+＞=0＜0為街道方向因子，即電波方向與街道方向之夾角。Lori-10～+2.50°≤＜35°Lori+2.5～+4.035°≤＜55°+4.0～055°≤＜90°為多重屏繞射損耗=++logd+logf-9logb=0＜0其中和基站天線(xiàn)相對(duì)于建筑物高度有關(guān)=-18log[1+]＞=0＜=54＞=54-0.8d≥0.5km，≤54-0.8d/0.5d＜0.5km，≤=18＞=18-15/≤0.7[（f/925）-1]樹(shù)木密度適中的中等城市=-4+和郊區(qū)中心1.5[（f/925）-1]大城市中心COST—231WI模型的使用范圍f：800～2000MHz：4～50m：1～3md：0.02～5Km：3×樓層數(shù)+屋頂參數(shù)——雙線(xiàn)模型雙線(xiàn)模型的基本假設(shè)是：從發(fā)射天線(xiàn)到接收天線(xiàn)有兩條路徑，即視距可見(jiàn)直達(dá)波和地面反射波。其路徑損耗為收發(fā)之間距離d的函數(shù)，并且可以用3條不同斜率的線(xiàn)段來(lái)表示。雙線(xiàn)模型中首先要確定一個(gè)突發(fā)點(diǎn)，即發(fā)射天線(xiàn)到該點(diǎn)的距離恰好是從發(fā)射到接收的第一菲涅爾半徑橢球碰到地面的那一點(diǎn)的距離。d=(4hthr)/對(duì)于f=1900MHz時(shí)40+25logdd＜L=40+25log（）+40log（）≤d＜440+25log（）+40log（4）+60log（）d≥4對(duì)于建筑物相對(duì)較少的微小區(qū)，采用雙線(xiàn)模型是比較合適的。2.8室內(nèi)傳播模式在室內(nèi)電磁波傳播受影響的因素很多，在有限的空間內(nèi)環(huán)境變化大，墻、頂、地、人和室內(nèi)物體等都會(huì)引起電磁的反射、折射、散射和吸收，電磁場(chǎng)分布十分復(fù)雜，電波傳播模型相應(yīng)多種多樣。本文著重介紹在測(cè)試的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的三種傳播模型，可供移動(dòng)通信室覆蓋預(yù)測(cè)參考用。1）室內(nèi)小尺度路徑損耗室內(nèi)小尺度路徑損耗是指短距離、短時(shí)間內(nèi)快速衰落（衰落深度達(dá)20~40dB），其傳播模型表達(dá)式為：(dB)（式1）式中：表示路徑d的總損耗值；表示近地參考距離（~），自由空間衰減值n表示環(huán)境和建筑物傳播損耗指數(shù)（1.6~3.3）表示標(biāo)準(zhǔn)偏差6（3~14）的正態(tài)隨機(jī)變量2）、室內(nèi)路徑損耗因子模型這一模型靈活性很強(qiáng)，預(yù)測(cè)路徑損耗與測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為4dB衰減因子模型表達(dá)式為：（式2）式中：表示同層損耗因子（1.6~3.3）FAF表示不同層路徑損耗附加值（10~20dB）3）、室內(nèi)自由空間路徑損耗附加因子模型在室內(nèi)可以認(rèn)為是自由空間受限的傳播路徑，這一模型靈活性很強(qiáng)，預(yù)測(cè)路徑損耗與測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為4dB，其傳播模型表達(dá)式為：（式3）式中：為路徑損耗因子（-0.2~1.6dB/m）由于室內(nèi)傳播非常復(fù)雜，預(yù)測(cè)出的場(chǎng)強(qiáng)和實(shí)際測(cè)量值存在一定偏差，工程設(shè)計(jì)時(shí)需用實(shí)測(cè)值對(duì)傳播模型進(jìn)行修正。2.9接收靈敏度、最低功率電平和無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)位置百分比的關(guān)系通常，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，我們會(huì)得到一個(gè)數(shù)據(jù)，即所需覆蓋區(qū)邊緣的可通率和最低功率電平（如:90%和-85dBm）。與這個(gè)數(shù)據(jù)有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)主要是：接收機(jī)靈敏度S（dBm）；在實(shí)際噪聲環(huán)境中的惡化量d（dB）；對(duì)覆蓋區(qū)及其邊緣的可通信概率（%）這些參數(shù)之間的關(guān)系可用下式表示：Prmin=S+d+xS—接收機(jī)靈敏度指標(biāo)值（dBm）d—在實(shí)際噪聲環(huán)境中的惡化量d（dB）—陰影慢衰落的偏差值（dB）x—與覆蓋區(qū)邊緣的可通率有關(guān)的系數(shù)S是指接收機(jī)在靜態(tài)條件下（試驗(yàn)室內(nèi)），滿(mǎn)足一定的誤碼性能的條件下，其射頻輸入端所需的最低信號(hào)電平，通常用功率電平（dBm）表示。當(dāng)一個(gè)接收機(jī)置于實(shí)際通信環(huán)境中時(shí)，由于噪聲及多徑衰落的影響，其誤碼性能將被惡化，此時(shí)，為了保證誤碼性能達(dá)到系統(tǒng)的要求，就必須加大射頻輸入端的信號(hào)電平到S+d，d值即實(shí)際環(huán)境中由于噪聲和多徑衰落造成的惡化量。接下來(lái)的問(wèn)題是，當(dāng)覆蓋區(qū)邊緣信號(hào)電平達(dá)到接收機(jī)需要的最低輸入保護(hù)電平（S+d）時(shí)，能否保證正常通信呢？答案是能保證，但不能完全保證。因?yàn)橐苿?dòng)通信的電波傳播陰影慢衰落特性，服從對(duì)數(shù)—正態(tài)分布。因此必須具有一定的衰落余量才能保證需要的通信效果，在工程上歸結(jié)為覆蓋區(qū)邊緣或整個(gè)覆蓋區(qū)的可通信概率。通信概率與系統(tǒng)余量的關(guān)系見(jiàn)下圖：當(dāng)系統(tǒng)余量為0時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣可通概率為50％當(dāng)系統(tǒng)余量為1σ時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣可通概率為84％當(dāng)系統(tǒng)余量為2σ時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣可通概率為97％當(dāng)系統(tǒng)余量為3σ時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣可通概率為99.7％當(dāng)系統(tǒng)余量為1.28σ時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣可通概率為90％接收靈敏度、最低功率電平與覆蓋區(qū)位置百分比關(guān)系例如：G網(wǎng)接收機(jī)靈敏度為-102dBm，環(huán)境惡化量為9dB，當(dāng)陰影衰落偏差為6dB時(shí)，如果需要覆蓋區(qū)邊緣可通率為90%，其最低信號(hào)功率電平應(yīng)為：Prmin=－102dBm+9dB+1.28×6dB=－85.3dBm此時(shí)，能滿(mǎn)足整個(gè)覆蓋區(qū)95%的可通率。2.10全鏈路平衡和最大允許路徑損耗由于無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)工程設(shè)計(jì)涉及諸多參數(shù)，且上、下行也有較大區(qū)別，因此，在無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)設(shè)計(jì)中需進(jìn)行全鏈路預(yù)算，其目的主要是：驗(yàn)證鏈路參數(shù)設(shè)置的合理性；驗(yàn)證上、下行鏈路的平衡；對(duì)于3G系統(tǒng)，還需驗(yàn)證不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（同等的QOS）鏈路的平衡問(wèn)題。通常鏈路平衡預(yù)算是將各類(lèi)參數(shù)列表后求得允許的最大路徑損耗值，隨后將其與實(shí)際的路徑損耗中值（按確定的損耗模式）相比較。允許最大路徑損耗=發(fā)射功率+發(fā)信天線(xiàn)增益+收信天線(xiàn)增益+軟切換增益－接收靈敏度－干擾儲(chǔ)備－饋線(xiàn)等附加損耗－人體損耗－陰影（慢）衰落儲(chǔ)備≥按確定模式計(jì)算的實(shí)際路徑損耗中值第三部分電磁干擾3.1電磁兼容（EMC）與電磁干擾（EMI）所謂電磁兼容性，是指電子設(shè)備或系統(tǒng)工作在指定的環(huán)境中，不致由于無(wú)意的電磁輻射而遭受或引起不能容忍的性能下降或發(fā)生故障的抑制能力。電磁兼容的反面即電磁干擾，欲解決電磁兼容性問(wèn)題，必須從分析系統(tǒng)和系統(tǒng)間電磁干擾著手。從無(wú)線(xiàn)信號(hào)的干擾產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，應(yīng)該將干擾分為：————熱噪聲的增加————離散型干擾————雜散干擾及接收機(jī)阻塞當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)正處于2G向3G平滑過(guò)渡的年代，2G系統(tǒng)的G網(wǎng)、C網(wǎng)、PHS網(wǎng)和3G系統(tǒng)的WCDMA、Cdma20001x以及TD—SCDMA之間將長(zhǎng)期共存。因此，分析它們之間的電磁干擾將是移動(dòng)通信建設(shè)和運(yùn)營(yíng)部門(mén)迫在眉睫的重大課題。3.2同頻干擾和同頻干擾保護(hù)比顧名思義，當(dāng)接收機(jī)接收到的無(wú)用信號(hào)的頻率與有用信號(hào)相同時(shí)，即稱(chēng)為同頻干擾。在蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，相同的頻率在隔開(kāi)一段距離以后被重復(fù)使用，這一原理是蜂窩系統(tǒng)的精髓所在，也是解決系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率的根本途徑。但由此帶來(lái)的問(wèn)題是系統(tǒng)內(nèi)的同頻干擾。為了使系統(tǒng)能正常工作，由于頻率復(fù)用引起的同頻干擾必須是足夠小以至于可以被忽略或者至少不影響正常的通信。在G網(wǎng)中，通常將整個(gè)頻段分成若干頻率組k，對(duì)應(yīng)分配到各小區(qū)；頻率分組愈多，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)同頻小區(qū)的間隔就愈大，同頻干擾就愈小，但每區(qū)頻道數(shù)將減少，使話(huà)務(wù)量也隨之降低。合理的方式是在滿(mǎn)足同頻干擾保護(hù)比的前提下將k值降至最低，在全向天線(xiàn)狀態(tài)下，K與同頻復(fù)用距離D的關(guān)系是：=式中：D為同頻小區(qū)中心間距r為小區(qū)半徑k即頻率復(fù)用系數(shù)下表為k=3～12時(shí)，對(duì)應(yīng)的值k34791233.464.65.26同頻復(fù)用保護(hù)距離主要取決于同頻干擾保護(hù)比（C/I）值，它與要求的信號(hào)質(zhì)量、傳播環(huán)境、要求的信號(hào)通信概率等因素有關(guān)。如果假定區(qū)內(nèi)電波傳播衰減與距離呈4次方冪關(guān)系，則可推斷得：===k或k=G網(wǎng)中，通常取=12dB或9dB；對(duì)應(yīng)的k=3.27或2.31因此，當(dāng)不帶跳頻時(shí)（=12dB），k=3已趨極限。在C網(wǎng)和即將投入商用的3G系統(tǒng)中，由于采用了直接擴(kuò)頻碼分多址技術(shù)，其基礎(chǔ)是使用一組正交（或準(zhǔn)正交）的偽隨機(jī)碼噪聲（PN）序列通過(guò)相關(guān)處理實(shí)現(xiàn)選址的功能。它所采用的擴(kuò)頻技術(shù)把原始信號(hào)的帶寬變換成帶寬寬得多（幾百或幾十倍）的類(lèi)噪聲信號(hào)。因此在接收端僅有用信號(hào)為窄帶譜，而其余同頻的無(wú)用信號(hào)均為寬帶譜，也就是說(shuō)各類(lèi)信號(hào)呈現(xiàn)的特征是一個(gè)類(lèi)噪聲的信號(hào)和諸多寬帶白噪聲。因此，碼分系統(tǒng)的相鄰小區(qū)的載頻可以是相同的，即=2，k=1.33，而對(duì)碼分系統(tǒng)的同頻干擾的分析將歸結(jié)白噪聲的提高。3.3鄰道干擾和鄰道選擇性相鄰頻道干擾簡(jiǎn)稱(chēng)鄰道干擾，它主要取決于接收機(jī)中頻濾波器的選擇性和發(fā)信機(jī)在相鄰頻道通帶內(nèi)的邊帶噪聲。在3G系統(tǒng)內(nèi)，由于有多個(gè)運(yùn)營(yíng)商共同運(yùn)營(yíng)，如果在一個(gè)小區(qū)內(nèi)有幾個(gè)運(yùn)營(yíng)商且它們的工作頻道恰巧相鄰的話(huà)，則當(dāng)基站站址選擇不當(dāng)時(shí)，會(huì)引起較嚴(yán)重的鄰道干擾。鄰道干擾比（ACIR）取決于相鄰信道選擇性（ACS）以及發(fā)信機(jī)鄰道輻射功率比（ACLR）鄰道干擾比（ACIR）也是兩個(gè)相鄰載波之間的耦合度。在數(shù)值上可表示為：ACIR（dB）=10lg在WCDMA上行系統(tǒng)中，性能要求見(jiàn)下表相鄰狀況信道間隔允許的最大相鄰信道泄漏功率比鄰道干擾比ACIR移動(dòng)臺(tái)（ACS）基站（ACLR）第一相鄰付載波5MHz33dB45dB-32.7dB第一相鄰付載波10MHz43dB50dB-42.2dB這個(gè)數(shù)值可以用來(lái)計(jì)算小區(qū)內(nèi)基站接收機(jī)噪聲電平的增加。3.4發(fā)信機(jī)的（三階）互調(diào)干擾輻射兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性傳輸電路后，將產(chǎn)生等間隔的互調(diào)產(chǎn)物，其中尤以奇階特別是三階互調(diào)最為嚴(yán)重，因此，三階互調(diào)就成為討論互調(diào)輻射的主要代表。發(fā)信機(jī)末級(jí)功放是三階互調(diào)產(chǎn)物產(chǎn)生的主要來(lái)源，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)的發(fā)信天線(xiàn)靠得很近時(shí)，也可能通過(guò)天線(xiàn)來(lái)耦合而引起三階互調(diào)輻射。三階互調(diào)干擾的危害首先取決于其產(chǎn)物與有用信號(hào)頻率之關(guān)系，其次取決于干擾信號(hào)的幅度以及非線(xiàn)性器件本身的線(xiàn)性度。如圖：三階產(chǎn)物的頻率應(yīng)為2f2-f1和2f1-f22f12f1-f2f1f22ffff3.5收信機(jī)的互調(diào)干擾響應(yīng)同樣，當(dāng)收信機(jī)在接收有用信號(hào)的同時(shí)收到二個(gè)或二個(gè)以上具有特殊頻率關(guān)系的無(wú)用信號(hào)時(shí)，由于收信機(jī)前端電路的非線(xiàn)性，當(dāng)無(wú)用信號(hào)足夠大時(shí)，也將產(chǎn)生互調(diào)干擾響應(yīng)。如圖，特殊頻率關(guān)系是指兩者間隔相等（f）。當(dāng)然f的大小可以使無(wú)用信號(hào)在通帶內(nèi)或通帶外都可以產(chǎn)生干擾響應(yīng)，而且無(wú)用信號(hào)無(wú)論是已調(diào)或未調(diào)的都可構(gòu)成三階互調(diào)干擾響應(yīng)。f1f1fff無(wú)用信號(hào)有用信號(hào)3.6收信機(jī)的雜散響應(yīng)和強(qiáng)干擾阻塞接收機(jī)除接收有用信號(hào)外，還能收到其他頻率的無(wú)用信號(hào)。這種對(duì)其他無(wú)用信號(hào)的“響應(yīng)”能力通常稱(chēng)為“雜散響應(yīng)”；當(dāng)無(wú)用信號(hào)足夠強(qiáng)時(shí)，會(huì)使接收機(jī)輸出端噪聲顯著增加，相當(dāng)于接收機(jī)靈敏度下降；嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使接收機(jī)完全阻塞而無(wú)法正常工作，這種現(xiàn)象稱(chēng)為接收機(jī)靈敏度抑制或強(qiáng)干擾阻塞。強(qiáng)干擾無(wú)用信號(hào)可以來(lái)自發(fā)信機(jī)的雜散輻射，但大部分情況是來(lái)自其他系統(tǒng)的信號(hào)輻射，特別對(duì)于終端處于運(yùn)動(dòng)狀況的移動(dòng)通信系統(tǒng)而言更甚。產(chǎn)生靈敏度抑制或阻塞的主要原因，是由于干擾信號(hào)足夠高，使接收機(jī)產(chǎn)生自動(dòng)增益控制，或者由于接收機(jī)的高放和/或混頻級(jí)進(jìn)入飽和狀態(tài)，使接收機(jī)對(duì)有用信號(hào)的增益進(jìn)入非線(xiàn)性，從而導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低甚至阻塞。3.7dBc與dBm我們已經(jīng)闡明了dBm或dBW都是用分貝數(shù)表示的絕對(duì)功率電平值，它以載波信號(hào)功率電平為基準(zhǔn)。通常，發(fā)信機(jī)的雜散輻射，鄰道輻射和互調(diào)輻射功率電平可以用絕對(duì)值（dBm）來(lái)表示，也可以用相對(duì)值（dBc）來(lái)表示。例如：某發(fā)信機(jī)額定功率電平為30dBm，其雜散輻射電平為-70dBc，且絕對(duì)值不應(yīng)大于-36dBm，該項(xiàng)指標(biāo)表明，雜散輻射相對(duì)電平為30dBm-70dB=-40dBm，且滿(mǎn)足絕對(duì)值不大于-36dBm的要求又如：GSM與PHS系統(tǒng)的發(fā)射功率與下行雜散輻射功率如下表所示GSMPHS下行發(fā)射功率+43dBm+27dBm下行雜散輻射≤1GHz–36dBm帶內(nèi)–103dBm＞1GHz–30dBm-90dBc表明：GSM的下行雜散輻射功率在≤1GHz頻段內(nèi)為–36dBm，在＞1GHz頻段內(nèi)為–30dBm，相對(duì)于載波功率，也可分別表示為-79dBc和-73dBc，而PHS則用相對(duì)功率電平表示為-90dBc，計(jì)算時(shí)可以折成絕對(duì)電平+27dBm-90dBc=-63dBm。3.8寬帶噪聲電平及歸一化噪聲功率電平發(fā)信機(jī)除了離散型（以脈沖形式出現(xiàn)）雜散、鄰道和互調(diào)輻射外，還有寬帶噪聲輻射；尤其是對(duì)于碼分多址系統(tǒng)，因?yàn)槠浒l(fā)射信號(hào)都以直擴(kuò)偽隨機(jī)碼噪聲序列形式出現(xiàn)，因此研究其寬帶噪聲電平的影響尤其重要。寬帶噪聲的一個(gè)特點(diǎn)是其頻譜延伸很寬，因此，表示寬帶噪聲電平高低需要表明測(cè)試帶寬值，或者為了計(jì)算方便都將它歸一為單位赫茲的噪聲功率電平。例如：XX系統(tǒng)的鄰道輻射噪聲功率為-42dBc/30KHz，該系統(tǒng)發(fā)射功率為+24dBm，則表明該系統(tǒng)的鄰道輻射噪聲功率為-18dBm/30KHz或者為（-18dBm-45dB）=-63dBm/Hz，通常，歸一化噪聲功率電平（/Hz）可以不寫(xiě)，而直接用-63dBm表示。3.9關(guān)于噪聲增量和系統(tǒng)容量如前所述，碼分多址是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主流技術(shù)，碼分多址系統(tǒng)是一個(gè)自干擾容量受限系統(tǒng)。上/下行容量與噪聲的增加密切相關(guān)。我國(guó)國(guó)家有關(guān)主管部門(mén)在進(jìn)行3G系統(tǒng)仿真時(shí)，對(duì)于上行系統(tǒng)容量的準(zhǔn)則是根據(jù)熱噪聲升高(干擾余量)6dB估算,相當(dāng)于信道負(fù)荷為75%。即干擾余量=10×lg（1-%）%：信道負(fù)荷=%%506075（dB）346而對(duì)于TD—SCDMA系統(tǒng)，由于采用了時(shí)分雙工技術(shù)和多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)，所有用戶(hù)將分配在不同時(shí)隙內(nèi)，所以不能簡(jiǎn)單地采用噪聲提升6dB的準(zhǔn)則進(jìn)行容量估算。通常假定：當(dāng)用戶(hù)滿(mǎn)意率為95%時(shí)得到的系統(tǒng)容量假設(shè)為系統(tǒng)的極限容量，此極限容量的75%則設(shè)置為系統(tǒng)正常工作時(shí)的系統(tǒng)容量。3.10直放站對(duì)基站的噪聲增量當(dāng)一個(gè)通信系統(tǒng)中引入有源器件，例如直放站時(shí),需對(duì)該系統(tǒng)接收機(jī)增加的噪聲進(jìn)行計(jì)算分析，以不影響或很少影響原系統(tǒng)施主基站接收信號(hào)質(zhì)量為準(zhǔn)。施主基站接收端的噪聲：N＝10lg[KTB]+N接收機(jī)噪聲系數(shù)帶寬為B(Hz)時(shí)熱噪聲功率電平直放站輸出的噪聲功率直放站的噪聲系數(shù)直放站的增益N＝10lg[KTB]+N+G直放站的噪聲系數(shù)直放站的增益在B(Hz)帶寬內(nèi)直放站的熱噪聲電平當(dāng)B＝200KHz在B(Hz)帶寬內(nèi)直放站的熱噪聲電平當(dāng)B＝200KHz－121dBm+N+G則達(dá)到施主基站接收端的噪聲功率電平應(yīng)為N=N－L（直放站至施主基站的傳播損耗）=－121dBm+N+（G－L）也就是說(shuō)，引入直放站后，基站接收端的總噪聲功率電平N應(yīng)為基站底躁聲N和直放站引入的N的疊加即N=10lg其中，N=－121dBm+NN=－121dBm+N+（G－L）∴N=N+10lg（1+10）=－121dBm+N+NN=10lg（1+10）稱(chēng)為噪聲疊加在工程實(shí)際中，通常N和N是限定值，因此噪聲增量或總噪聲應(yīng)為（G－L）的函數(shù)。例如：當(dāng)N=4dB，N=2dB時(shí)則，當(dāng)G－L=3dB時(shí)，N=6dBG－L=-2dB時(shí)，N=3dBG－L=-8dB時(shí)，N=0.97dB也就是說(shuō)，當(dāng)直放站增益比基站到直放站的傳輸損耗L小8dB時(shí)，就可以把基站接收端的噪聲增量控制在1dB以?xún)?nèi)。下圖以G－L為橫坐標(biāo)，畫(huà)出了該變量與基站噪聲增量N的關(guān)系曲線(xiàn)-10-10024681012(dB)噪聲增量ΔNF-1-8-6-4-20246810(dB)直放站噪聲增量ΔNFBTS-rise=lolog[1+10Nris/10]直放站級(jí)聯(lián)噪聲增量ΔNFREP-rise=lolg[1+10-Nrise/10]Nrise=GREP—LBTS—REP噪聲增量因子Nrise=GREP-LBTS—REP無(wú)論對(duì)G網(wǎng)、C網(wǎng)或是3G系統(tǒng)，我們都可以根據(jù)該系統(tǒng)所要求的（SIR）值，求得允許的N值，然后由上述曲線(xiàn)確定直放站增益與系統(tǒng)損耗之差值，調(diào)整直放站增益時(shí)系統(tǒng)的噪聲增量降至允許范圍內(nèi)。3.11IS-95CDMA對(duì)GSM基站的干擾國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部無(wú)［2002］65號(hào)文“有關(guān)800MHz頻段CDMA系統(tǒng)基站和直放站雜散輻射限值及其對(duì)900MHz頻段GSM系統(tǒng)鄰頻共用設(shè)臺(tái)要求的通知”中明確指出鑒于兩個(gè)系統(tǒng)之間只有5MHz保護(hù)帶，為了防止對(duì)G網(wǎng)的接收產(chǎn)生有害干擾，必須限值CDMA800的雜散輻射電平。詳細(xì)的指表要求見(jiàn)下表IS-95CDMA系統(tǒng)基站和直放站帶外各頻段雜散輻射限值頻率范圍測(cè)試帶寬極限值檢波方式9KHz～150KHz1KHz-36dBm峰值150KHz～30MHz10KHz-36dBm峰值30MHz～1GHz100KHz-36dBm峰值1GHz～12.75GHz1MHz-30dBm峰值806MHz～821MHz100KHz-67dBm有效值885MHz～915MHz100KHz-67dBm有效值930MHz～960MHz100KHz-47dBm峰值1.7GHz～1.92GHz100KHz-47dBm峰值3.4GHz～3.53GHz100KHz-47dBm峰值表中，對(duì)G網(wǎng)和集群頻段作了最嚴(yán)格的限值，為-67dBm／100KHz（-117dBm／Hz）如果假定G網(wǎng)上行接收機(jī)噪聲電平為-121dBm+5dB＝-116dBm，而它能承受的干擾電平比它低4dB，即-120dBm。則按此要求計(jì)算當(dāng)C網(wǎng)下行雜散為-117dBm／Hz時(shí)，要求天線(xiàn)的最低隔離度LL＝-117dBm-(-126dBm)-10lg=9dB+10lg200KHz=62dB按此要求值，可以求得兩副天線(xiàn)之間的水平間距；當(dāng)然，如果G網(wǎng)輸入端加裝濾波器的話(huà)，可以使水平間距相對(duì)減小，如下表所示：C網(wǎng)發(fā)射天線(xiàn)與G網(wǎng)接收天線(xiàn)的水平間距C網(wǎng)下行發(fā)射在885～915MHz頻段的雜散輻射兩系統(tǒng)天線(xiàn)之間水平距離（m）加裝濾波器的衰減值（dB）-117dBm／Hz＞50不需加裝濾波器20～501010～20153.12G網(wǎng)與PHS網(wǎng)的相互干擾G網(wǎng)與PHS網(wǎng)都是時(shí)分多址系統(tǒng)，但雙工方式不一樣，前者是FDD，后者用TDD。TDD方式上行接收特別易受干擾，因此需要對(duì)其進(jìn)行分析。兩個(gè)時(shí)分多址系統(tǒng)都是以脈沖突發(fā)形式發(fā)射功率，屬離散型干擾，這種系統(tǒng)間干擾分析步驟應(yīng)該是：首先進(jìn)行頻率關(guān)系計(jì)算，或畫(huà)出其頻率直方圖，查出是否存在同頻、鄰道及互調(diào)和諧波干擾。其次是了解各自的技術(shù)指標(biāo)，包括發(fā)射功率、接收靈敏度、同頻干擾比和雜散輻射等。如果不存在直接的頻率相互干擾，則也應(yīng)計(jì)算發(fā)射主信號(hào)是否會(huì)造成接收機(jī)阻塞，以及發(fā)射雜散輻射電平是否會(huì)造成同頻干擾的問(wèn)題。如圖，即GSM900MHz和GSM1800MHz以及PHS的頻率直方圖1900192017101755890915上行～19001920171017558909151900192093596018051850下行～1900192093596018051850由頻率計(jì)算可知——G900下行兩次諧波將與PHS重疊；——G1800下行與PHS鄰近，間距為50MHz——G1800的五次互調(diào)將對(duì)PHS干擾為此，我們根據(jù)設(shè)備指標(biāo)列出相關(guān)參數(shù)，見(jiàn)下表：GSM與PHS主要技術(shù)指標(biāo)GSMPHS下行發(fā)射功率+43dBm+27dBm下行雜散輻射≤1GHz-36dBm帶內(nèi)-103dBm＞1GHz-30dBm-90dBc上行接收靈敏度-104dBm-95dBm同頻干擾保護(hù)比12dB（無(wú)跳頻）17dB鄰道干擾保護(hù)比±200KHz9dB±400KHz41dB±600KHz58dB互調(diào)干擾保護(hù)比60dB65dB阻塞干擾保護(hù)比≤1GHz-57dBm＞1GHz-47dBm90dB接著應(yīng)計(jì)算同頻干擾保護(hù)比是否滿(mǎn)足及是否會(huì)阻塞？如果假定G網(wǎng)需和PHS共天線(xiàn)，且系統(tǒng)之間的濾波器衰落指標(biāo)為80dB—G1800主信號(hào)對(duì)PHS上行接收的阻塞（頻率間隔為50MHz）PHS阻塞指標(biāo)為-95dBm+90dB=-5dBmG網(wǎng)雜散輻射干擾電平為+43dBm-80dB=-37dBm可見(jiàn)，尚有余量32dB，也就是說(shuō)采用50dB衰減的濾波器即可共存。—PHS主信號(hào)對(duì)G網(wǎng)上行接收的阻塞（頻率間隔為145MHz）G網(wǎng)阻塞指標(biāo)為-47dBmPHS雜散輻射電平為+27dBm-80dB=-53dBm-47dBm＞-53dBm—G1800雜散輻射對(duì)PHS上行接收同頻干擾保護(hù)比的影響G1800雜散輻射為-30dBm/3MHz,即-40dBm/300KHz-95dBm-[-40dBm-80dB]=25dB＞17dB—PHS雜散輻射對(duì)G1800上行同頻干擾保護(hù)比的影響-104dBm-[+27dBm-90dB-80dB+10lg]=37dB＞12dB以上計(jì)算表明當(dāng)加入80dB衰減的濾波器時(shí),PHS網(wǎng)和G網(wǎng)可以存3.133G系統(tǒng)電磁干擾1）3GFDDFDD互干擾雙WCDMA系統(tǒng)中兩運(yùn)營(yíng)商所用載波間隔為5MHz（即沒(méi)有保護(hù)帶）時(shí)，兩系統(tǒng)完全可以共存，而不需要任何隔離措施。雙Cdma20001x系統(tǒng)中，兩運(yùn)營(yíng)商所用載波間隔為2.5MHz時(shí)，如果基站偏置d＜R時(shí)，兩系統(tǒng)完全可以共存；但當(dāng)d＝R時(shí)，下行鏈路可滿(mǎn)足要求，但上行鏈路已接近臨界，因此在實(shí)際組網(wǎng)時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整好基站偏置，以減小d值，使系統(tǒng)容量損失減小。WCDMA系統(tǒng)對(duì)Cdma20001x系統(tǒng)的干擾比Cdma20001x系統(tǒng)對(duì)WCDMA系統(tǒng)的干擾大，并且受兩系統(tǒng)基站偏置距離d影響明顯。為了使系統(tǒng)容量損失控制在5％的范圍內(nèi)，對(duì)于不同的d值及R值所要求的ACIR見(jiàn)下表。通常為了保證兩系統(tǒng)共存，工程上需要限制ACLR和ACS或者合理選用站址，盡可能使d＜R/2，而不建議兩系統(tǒng)之間留有保護(hù)帶。系統(tǒng)容量損失與ACIR、d的關(guān)系（當(dāng)R＝577米時(shí)）dACIR(dB)d=0d=R/2=288.5米d=R=577米Cdma20001x上行鏈路容量損失＜5％273647WCDMA上行鏈路容量損失＜5％202629Cdma20001x下行鏈路容量損失＜5％232940WCDMA下行鏈路容量損失＜5％202830系統(tǒng)容量損失與ACIR、d的關(guān)系（當(dāng)R＝3000米時(shí)）dACIR(dB)d=0d=R/2=1500米d=R=3000米Cdma20001x上行鏈路容量損失＜5％315057WCDMA上行鏈路容量損失＜5％203839Cdma20001x下行鏈路容量損失＜5％314055WCDMA下行鏈路容量損失＜5％304042總之，F(xiàn)DD/TDD之間的干擾一般很小，當(dāng)基站間偏置間距d＜R/2時(shí)，系統(tǒng)完全可以共存；當(dāng)d=R時(shí)，系統(tǒng)間可能存在干擾，此時(shí)只需適當(dāng)調(diào)整兩系統(tǒng)基站偏置間距d，而不建議限制設(shè)備指標(biāo)或留保護(hù)帶。2）TD-SCDMATD-SCDMA互干擾對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，上行鏈路采用了多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)，另外由于每時(shí)