詳解通信系統(tǒng)的互調(diào)干擾及解決方法

互調(diào)干擾是指幾個(gè)不同頻率的信號(hào)通過(guò)非線性電路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與有用信號(hào)頻率相同或相近的頻率組合，而對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成的一種干擾。根據(jù)IS95規(guī)范和國(guó)家無(wú)委的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，GSM直放站產(chǎn)生的雜散和互調(diào)信號(hào)在9KHz-1GHz時(shí)小于-36dBm，在1GHz-12.75GHz時(shí)小于-30dBm。

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，互調(diào)產(chǎn)生的原因有三方面：發(fā)信機(jī)互調(diào)、接收機(jī)互調(diào)和外部效應(yīng)引起的互調(diào)。

直放站的雜散和互調(diào)的產(chǎn)生主要來(lái)自于直放站內(nèi)部的功放模塊。發(fā)射機(jī)互調(diào)是由于直放站在多個(gè)發(fā)信機(jī)（載波）同時(shí)工作時(shí)，因合路器系統(tǒng)的隔離度不夠而導(dǎo)致信號(hào)相互耦合，干擾信號(hào)侵入發(fā)射機(jī)末級(jí)功率放大器，從而與有用信號(hào)之間合成互調(diào)產(chǎn)物，并隨有用信號(hào)發(fā)射，造成干擾。接收機(jī)互調(diào)主要是由高放級(jí)以及第一混頻級(jí)電路的非線性所引起。外部效應(yīng)引起的互調(diào)主要是由于發(fā)射機(jī)饋線、高頻濾波器等無(wú)源電路接觸不良，以及由于異種金屬的接觸部分非線性等原因，使強(qiáng)電場(chǎng)的發(fā)散信號(hào)引起互調(diào)，產(chǎn)生干擾源。

當(dāng)有多個(gè)頻率信號(hào)通過(guò)非線性電路時(shí)，便會(huì)相互調(diào)制產(chǎn)生互調(diào)失真，以二階和三階失真幅度為最大，階數(shù)越高失真越小。二階互調(diào)fa+fb、fa-fb等，因其頻率遠(yuǎn)離主導(dǎo)信號(hào)頻率fa、fb，可不考慮：三階互調(diào)的兩種模型2fa-fb、fa+fb-fc，因其頻率接近或等于主導(dǎo)信號(hào)頻率，對(duì)通信的影響最大；三階以上互調(diào)失真幅度較小，均可不考慮。移動(dòng)通信設(shè)備主要考慮三階互調(diào)的影響。

在同一個(gè)地點(diǎn)，有兩臺(tái)發(fā)射機(jī)以上，就可能產(chǎn)生互調(diào)干擾。發(fā)射機(jī)A發(fā)出的射頻信號(hào)fA從空中再通過(guò)發(fā)射機(jī)B的天線，進(jìn)入發(fā)射機(jī)B的功放級(jí)，與該機(jī)發(fā)射頻率fB相互調(diào)制，產(chǎn)生出第三個(gè)頻率fC。反之，同時(shí)產(chǎn)生fD。所以，在該處兩臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)出四個(gè)頻點(diǎn)的射頻功率信號(hào)。其中fC和fD是互調(diào)產(chǎn)物（見(jiàn)圖一）。

一、互調(diào)干擾的危害性

(1)互調(diào)干擾對(duì)系統(tǒng)的影響：
互調(diào)產(chǎn)物也是由發(fā)射機(jī)發(fā)出的射頻能量信號(hào)，該信號(hào)與另一臺(tái)發(fā)射機(jī)再次互調(diào)，還會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)互調(diào)產(chǎn)物。所以，在發(fā)射機(jī)多的基站上空，有許許多多無(wú)序頻譜能量，有的人稱之為背景噪聲。這些信號(hào)，與其它差轉(zhuǎn)接收機(jī)頻率或?qū)ず鬊P機(jī)頻率相同的概率非常之大。同時(shí)，也嚴(yán)重干擾民航導(dǎo)航信號(hào)、廣播電視信號(hào)。因而，治理由互調(diào)干擾引起空間電波秩序紊亂是刻不容緩的。

當(dāng)一個(gè)運(yùn)營(yíng)商(移動(dòng)或聯(lián)通)開(kāi)通了一臺(tái)雜散和互調(diào)較高的直放站時(shí)，互調(diào)和雜散信號(hào)落在本運(yùn)營(yíng)商的頻帶外，會(huì)對(duì)附近另一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的下行信號(hào)造成同頻干擾。如：運(yùn)營(yíng)商A欲在一四層樓上安裝一臺(tái)直放站，雜散和互調(diào)為-36dBm（滿足無(wú)委指標(biāo)），雜散和互調(diào)信號(hào)和有用信號(hào)一起通過(guò)17dBi的業(yè)務(wù)天線發(fā)射，那么雜散和互調(diào)信號(hào)在天線正面的輸出強(qiáng)度為-18dBm，根據(jù)自由空間無(wú)線信號(hào)傳播公式可知，相距10米衰減大約50dB，相距100米衰減大約70dB，相距1公里大約衰減90dB；可以算出對(duì)其它運(yùn)營(yíng)商的下行信號(hào)帶來(lái)的同頻干擾。在無(wú)阻擋環(huán)境下天線正前方100米以內(nèi)同頻干擾大于-88dBm，這時(shí)如果另一運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)強(qiáng)度低于-79dBm，使得載波干擾比低于9，就會(huì)造成無(wú)法接通的情況發(fā)生。因此，在做室內(nèi)或室外直放站工程時(shí)，控制各運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備及天線的距離，對(duì)避免干擾非常重要。

(2)對(duì)相鄰基站小區(qū)的影響：

在使用大功率寬帶直放站時(shí)，互調(diào)指標(biāo)比較高，由于帶寬選擇直放站所有的信道都共用一個(gè)功放模塊，而后級(jí)的濾波器是一個(gè)寬帶濾波器，對(duì)通帶內(nèi)的互調(diào)信號(hào)沒(méi)有抑制作用，因此很難滿足IS95規(guī)范對(duì)互調(diào)信號(hào)的要求。如果恰好能接收到附近本運(yùn)營(yíng)商基站的同頻信號(hào)，輸出時(shí)后級(jí)寬帶濾波器對(duì)它們不產(chǎn)生任何抑制，那么會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的同頻干擾。

假設(shè)直放站輸出功率10W，一般三階互調(diào)40dBc，三階互調(diào)實(shí)際輸出電平（0dBm），如施主基站使用80、84兩個(gè)載波，三階互調(diào)信號(hào)就回落在76和89兩個(gè)載波上，通過(guò)17dBi的天線向外發(fā)射，那么在業(yè)務(wù)天線前方使用76和89載波的基站就會(huì)受到不同程度的同頻干擾，造成掉話率升高，切換失敗率提高等問(wèn)題。

(3)對(duì)自身上行信號(hào)的影響

直放站下行功放產(chǎn)生的雜散和互調(diào)信號(hào)通過(guò)直放站內(nèi)部的雙工器進(jìn)入上行信道，如果此信號(hào)過(guò)高就會(huì)嚴(yán)重干擾上行信號(hào)，造成直放站的覆蓋范圍降低。

如：直放站的雜散和互調(diào)為-36dBm（滿足無(wú)委指標(biāo)），雙工器的隔離度為70dB，下行功放產(chǎn)生的雜散和互調(diào)對(duì)上行信道的干擾為-106dBm，再加上直放站的噪聲系數(shù)5dB，噪聲電平達(dá)到-101dBm，為保證GSM要求的最小載干比9dB，所需最小上行信號(hào)電平應(yīng)大于-92dBm。假如直放站輸出功率每載波5W（37dBm），手機(jī)最大輸出功率2W（33dBm），那么直放站實(shí)際覆蓋距離是下行信號(hào)電平為-87dBm，低于此電平值，手機(jī)用戶將會(huì)因?yàn)樯闲墟溌沸旁氡炔粔蚨鵁o(wú)法通話。

一般來(lái)說(shuō)，發(fā)射機(jī)的功率測(cè)量采用直通式功率計(jì)，有一定的帶寬（有的帶寬達(dá)1千MHz）由于功率是頻譜能量的積分，所以，直通式功率計(jì)測(cè)出來(lái)的功率是有效主頻功率和無(wú)用的互調(diào)產(chǎn)物功率總和。如功率計(jì)顯示100W，有可能實(shí)際上主頻f0的功率僅有80W。其余20W是互調(diào)產(chǎn)物的功率以及雜波分量之功率。

二、解決方法

通過(guò)上述分析可知，影響上行輸出的互調(diào)因素有兩個(gè)：設(shè)備本身的線性度和ALC控制電平。為避免產(chǎn)生三階互調(diào)，可采用下面的辦法

(1)選擇適當(dāng)?shù)念l點(diǎn)組合。拉開(kāi)頻距選用無(wú)三階互調(diào)頻道點(diǎn)組工作，使三階互調(diào)不會(huì)落在所使用的頻點(diǎn)內(nèi)；

(2)采用自動(dòng)增益（功率）控制(APC)技術(shù)，實(shí)時(shí)減小發(fā)射功率以減低互調(diào)電平，使其不至于落入有源器件的非線性區(qū)。

(3)提高收信機(jī)前端的選擇性，抑制干擾信號(hào)；改善收信機(jī)輸入級(jí)的線性度，提高互調(diào)抗拒比；提高功放的選擇性

在GSM網(wǎng)絡(luò)中，引入直放站設(shè)備控制小區(qū)無(wú)線覆蓋范圍，協(xié)調(diào)好全網(wǎng)的頻道干擾，在工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況選擇適當(dāng)?shù)目垢蓴_方法（如設(shè)備的選型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整）。直放站覆蓋好壞主要體現(xiàn)在使用效果、設(shè)備性能指標(biāo)、穩(wěn)定性、不影響網(wǎng)絡(luò)參數(shù)上，不能單純追求下行的大功率，應(yīng)盡量設(shè)在相對(duì)隔離區(qū)域，選擇合適的基站作為信號(hào)源，以免產(chǎn)生無(wú)線干擾。