無線電干擾躲避路徑研討
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本文作者：先巴才旦 單位：青海海西無線電管理處
在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，抑制同頻干擾的措施主要有：引入N頻點特性及UpPCHShifting方案。N頻點的引入，相鄰小區(qū)的主載頻配置互為異頻，輔載頻同頻。這種組網(wǎng)方式有效地控制了同頻小區(qū)間控制信道的干擾；在時分雙工模式中，UpPCHshifting技術采用一種上行同步信道（UpPCH）靈活配置技術，來克服上述干擾。該方案將UpPCH配置在無線子幀的不同上行時隙的不同位置，從而使移動終端上行同步的成功率大幅提高。達到抑制干擾的目的。嚴格保持各發(fā)射載頻相等，因為兩載頻嚴格相等時，拍頻為零，也即采取傳送同步或獨立同步方式，使各蜂窩的發(fā)射頻率同步。保持系統(tǒng)中各同頻固定臺調(diào)制信號的相位一致；在各臺中，加裝音頻相移延遲網(wǎng)絡，使所有的固定臺與最遠的固定臺均有相等的時延，以盡量提高同量干擾下的信納比。采取選用定向天線，合理地選擇基站的位置，調(diào)整覆蓋區(qū)的形狀和方向，結(jié)合地形地物的屏蔽作用削弱有害方向的輻射等措施，最大限度地提高同頻干擾防護比。調(diào)整存在同頻干擾的鄰近小區(qū)的頻率，相同頻率的兩個蜂窩之間最小的距離應是通信距離的4～5倍。相鄰扇區(qū)最好使用不同頻率，當無法避免使用相同頻率時，可以考慮采用極化隔離+方向隔離來達到隔離度的要求；采用分集接受技術，使用不連續(xù)發(fā)射（DTX）和跳頻技術，GSM900系統(tǒng)中采用慢速跳頻序列，隨機地改變一個信道占有頻道頻率的技術。達到分離了來自其他小區(qū)的同頻干擾的目的。采用智能天線也可以大幅提高載／干比，在頻分多址（FDMA）技術中，智能天線接收系統(tǒng)與通常的三扇區(qū)基站相比，載／干比明顯高于后者，相差近8dB，改善了基站的覆蓋效果；在時分多址（TDMA）技術中，波束的智能切換可提高載／干比近6dB，同時提高了頻率復用系數(shù)，增加了系統(tǒng)容量，通常接收機射頻輸入端同頻道干擾保護比應大于或等于8dB。采取調(diào)整天線仰角的辦法盡可能減小鄰區(qū)的越區(qū)覆蓋，可以有效降低鄰區(qū)之間的同頻干擾的，在大多數(shù)移動通信系統(tǒng)中，許多天線可輔助完成減少多址干擾、提高系統(tǒng)容量、簡化功率控制、話務量均衡、降低系統(tǒng)成本等功效；增大頻率隔離度。通過規(guī)劃不同的扇區(qū)、不同的遠端站使用不同的頻率來達到頻率隔離的目的。此外,衛(wèi)星系統(tǒng)、部分地面干線微波所用頻段和3.5GHz頻段有重合,因此要解決共用的問題,避免干擾[3]。
鄰道干擾及其抑制措施
鄰道干擾就是指來自相鄰波道的信號干擾。由于頻帶不夠?qū)?，有的發(fā)信機總要有部分頻帶與其他無線系統(tǒng)使用的頻帶相重疊，形成干擾。它是由于收信機選擇性差，或者是鄰道發(fā)信機發(fā)射帶寬超寬（達到250kHz以上，正常為200kHz），落到左、右鄰道的功率超過了規(guī)定值，從而對鄰頻道產(chǎn)生影響。鄰道干擾主要是由于鄰道發(fā)信機頻帶過寬、收信機帶通濾波器與設計不匹配、選擇性差等因素造成的。在蜂窩公眾移動通信網(wǎng)中，鄰頻的干擾信號電平只要不大于主信號電平15dB，系統(tǒng)就不會受到鄰頻不同極化的頻率干擾。抑制措施：對于前者，通過提高收、發(fā)信機的設備性能要求和技術指標來解決；而后者，只能以調(diào)整頻帶寬度，限制相鄰頻道發(fā)信機帶寬的方法加以解決。
互調(diào)干擾及其抑制措施
互調(diào)干擾[3]是指當多個強信號同時進入接收機時，在接收機前端非線性電路作用下產(chǎn)生交調(diào)產(chǎn)物，互調(diào)產(chǎn)物頻率落入接收機有用頻帶內(nèi)造成的干擾。即為互調(diào)干擾。產(chǎn)生互調(diào)干擾的主要原因有：互調(diào)干擾產(chǎn)生主要是由接收機中高放管或混頻管轉(zhuǎn)移特性的非線性引起的。通信設備中某些電路的非線性，使本不該進行調(diào)制的若干信號，進行了交叉即相互調(diào)制，從而產(chǎn)生新的頻率，造成對某個有用信號的干擾。此外，兩部或多部發(fā)信機置于一處、發(fā)射天線水平間距或垂直間距不夠、多信道共用系統(tǒng)基站、集中發(fā)射臺的天線共用器的隔離度不良，以及由于天線、饋線、高頻濾波器接觸不良或不同金屬相接觸等非線性因素造成的相互調(diào)制產(chǎn)生銹栓效應等等，都有可能造成信號通過天線或其他途徑侵入另一部發(fā)信機，互調(diào)干擾分為發(fā)信機互調(diào)、收信機互調(diào)和銹栓效應3類不同門限電平和陰影相關性對認知用戶檢測性能。
發(fā)信機互調(diào)：發(fā)信機的互調(diào)產(chǎn)生在發(fā)射機的最后一級放大器上，在有效的作用距離之內(nèi)，當兩發(fā)射機相互靠近，通過天線和其它途徑發(fā)生空間耦合，發(fā)信機1的工作頻率將會進入發(fā)信機2，并在后者的末級功率放大器的非線性作用下相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的交調(diào)頻率組合，并隨同有用信號發(fā)射出去，在收信機內(nèi)反映出干擾?；フ{(diào)干擾中主要考慮三階互調(diào)，尤其是三階二型互調(diào)，其干擾幅值大，干擾影響嚴重。如：發(fā)信機1、2、3、…多部發(fā)信機之間的距離不能夠滿足標準值情況下，f1、f2、f3等工作頻率之間將互相調(diào)制，產(chǎn)生交調(diào)頻率組合，主要有三階一型互調(diào)干擾2f1-f2、2f2-f1和三階二型互調(diào)干擾1+f2-f3、f1+f3-f2、f2+f3-f1這些不需要的頻率組合隨同工作頻率發(fā)射出去對收信機造成干擾。收信機互調(diào)：當兩個或多個強干擾信號進入接收機前端時，由于其（主要是混頻級）非線性作用，干擾信號彼此混頻，結(jié)果生成可落入接收機通帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物并造成干擾。大多數(shù)情況下，直流項和大多數(shù)項的諧波、互調(diào)等離接收機工作時的選擇頻段（在f0、f1附近）比較遠，會被濾掉，而2f2-f1項、2f1-f2項與f1和f2相對接近，中頻濾波器由于選擇帶寬比較大，就會將有用信號和互調(diào)產(chǎn)物全部接收進來;從而，接收機的中頻濾波器就會接收到這些無用的干擾信號。較嚴重的通常是三階互調(diào)干擾。三階互調(diào)中較嚴重的為：二信號三階一型互調(diào)干擾和三信號三階二型互調(diào)干擾。二信號三階一型互調(diào)表達式：f0=2，f1-f2，或f0=2，f2-f1。二階互調(diào)表達式：f0=f1+f2；f0=f1-f2。三信號三階二型互調(diào)表達式：f0=f1+f2-f3。上式中，f1、f2、f3為不同發(fā)射機的頻率。銹蝕螺栓效應：銹蝕螺栓效應是指由于高頻濾波器、天線、饋線接頭接觸不良或異類金屬相接引起的非線性，以及由于元器件的老化、各類接口氧化等原因?qū)е碌南嗷フ{(diào)制而引入的互調(diào)信號。這類互調(diào)干擾只要在嚴把設備質(zhì)量關，適當采取防銹處理，改良金屬件的接觸；在運行中加強設備管理維護，一般都能夠避免。
規(guī)避措施有：完全消除互調(diào)干擾是十分困難的，考慮到射頻調(diào)諧電路特性，通常互調(diào)干擾引起的載波干擾比C／I不會超出規(guī)定的標準值，屬于可接受干擾，在超短波波段，天線間垂直隔離9m、水平隔離270m以上，就可以認為無發(fā)射互調(diào)，可不予考慮。為減輕互調(diào)干擾的影響，可采取下述措施：加大發(fā)射天線之間的空間保護距離，以增大電臺間的耦合損耗；加裝單向器隔離，不讓鄰近天線的發(fā)射進入本發(fā)射系統(tǒng)；在接收機前端插入高Q諧振腔濾波器，讓有用信號通過，對其余頻率進行足夠的衰減，以達到發(fā)信機輸出信號低噪聲高線性度的目的，最大限度壓低互調(diào)分量電平。從改進通信網(wǎng)頻率使用體制入手提高抗互調(diào)能力：一是利用分集接收技術，采用收、發(fā)信異頻體制。二是研究地形特征及扇區(qū)覆蓋方向，科學分配各頻率，采取各種適當措施，對頻率規(guī)劃進行優(yōu)化調(diào)整，頻率劃分配可能達到無互調(diào)頻率序列。
雜散響應干擾(自身干擾)及其規(guī)避措施
發(fā)信機噪聲，發(fā)信機噪聲是以輸出頻率為中心，設備雜散發(fā)射對相鄰頻段的影響和功率泄露產(chǎn)生的無用能量對相鄰頻段通信設備造成的干擾。這種無用能量的大小，主要由輸出頻率振蕩器、倍頻器、調(diào)制器等的性能來決定的。發(fā)信機寄生輻射：發(fā)信機工作時產(chǎn)生的雜散輻射就是發(fā)信機寄生輻射，發(fā)信機的雜散輻射主要成因是多級倍頻器的非線性及濾波特性的不完善，由于在移動通信中，VHF和UHF的頻率是通過主振頻率f0的二倍頻（2f0）或三倍頻（3f0）獲得的。倍頻器和倍頻放大器在提升了載波信號頻率的同時，會發(fā)生高頻自激現(xiàn)象，從而會產(chǎn)生大量的諧波Kf0（K=1，2，3…）。此時發(fā)信機需要濾出基波和其他諧波分量，否則，這些諧波便隨工作頻率一起發(fā)射出去，導致生產(chǎn)大量的諧波干擾。產(chǎn)生的大量諧波會在發(fā)信機工作頻率頻帶近鄰的頻帶上產(chǎn)生。如果諧波頻率十分接近有用信號頻率（工作頻率），干擾就越大。此外，檢測設備不同的門限電平對于雜散輻射的撲捉也有影響[4]。收信機寄生響應：收信機寄生響應就是收信機接收其它無用頻率信號的能力。抑制措施有：克服發(fā)信機的寄生輻射，首先振蕩器的供電電源的選擇也很關鍵，其次要使用高性能濾波器，三是要在可能的情況下盡量減少倍頻次數(shù)或改變倍頻順序，避免發(fā)信機后面各級過載等等。在超外差收信機中，收信機寄生響應大多數(shù)情況下通過更改混頻器的工作頻率來解決。
結(jié)語
總之，查無線電干擾是個復雜的系統(tǒng)的過程，每一個環(huán)節(jié)都要依靠對無線電波傳播特性和設備性能的深刻認識以及對天饋系統(tǒng)的深刻認識；要熟練掌握無線電在空中傳播的變化規(guī)律。文中根據(jù)作者多年的實際工作經(jīng)驗，依據(jù)工作中利用各種無線電監(jiān)測設備，在市區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、山地、林地等多種地形實時查處干擾，查找干信號源的方法，歸納出一些有效的規(guī)避干擾的經(jīng)驗、措施和方法。這些實用的方式方法為無線電管理部門在實際查干擾時非常必要。
