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2G/3G多模式共用基站的应用分析

http://www.c114.net ( 2008/7/24 10:34 )

1  多模式共用基站应用的必然性

目前,移动通信继续处于高速发展阶段,规模庞大的新增用户必然给网络带来明显的扩容压力。随着网络的IP化和移动软交换技术的成熟,移动核心网容量和业务支持能力等得到极大提升,其平均建设成本也显著降低,而无线系统仍然是整个移动网络建设的重中之重。

在当前的移动网络中,2G基站已分布得比较密集,在城镇区域基本做到了无缝覆盖;对于已提上商用日程的3G来说,由于人们对电磁辐射的敏感,另选大量的站址进行网络覆盖存在着很大的难度,考虑到系统的容量及其发展,2G与3G的基站站址共用是必然的选择。另外,对于大量的基站来说,空间有限;而且随着3G的商用,2G和3G的用户总量的增加不会太多,而会是两种用户数量的一个均衡和调整,因此选择2G和3G设备的共用是发展的需要。

2G和3G共用基站设备有着广泛的应用前景。近来,已有一些厂家推出了一些多模式共用基站设备,不过在这些设备的应用中,必须充分考虑干扰等因素。

2多模式共用基站应用分析

2.1多模式共用基站技术上的可行性

在移动通信的无线接入(基站)系统中,数字信号的处理在RNC/BSC及编码器中完成,在远端的基站中主要进行无线的收发信。在Node B(BTS)中,由载频模块完成调制与解调(含功放)功能,这一过程对于不同的系统而有所不同,而对于基站设备中的传输模块和射频部分(合路、双工器件、天馈)则几乎别无二致。当然,要应用于不同模式的系统,基站功能应该更加强大,并具有多频带特性。例如:NOKIA的UltraSite基站设备可以兼容GSM/EDGE /WCDMA等多种模式的TRX,由GSM/EDGE基站升级为2G/3G共站来解决,共用基站可兼有GSM、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等多种模式。

2.2多模式共用基站应用中的干扰分析

在我国,由于2G在相当长时间内是单系统工作,共存系统间干扰问题并不突出;在3G商用时,GSM、DCS、CDMA、PAS等系统已发展到一定阶段,而在3G中又有三种标准共存,将会出现大量的不同系统共址共站的情况,因此系统间的干扰必须严格加以控制。2G与3G的主要工作频段分配如表1。

表1  2G与3G的主要工作频段分配表

 
工作系统
上行
下行
2G
CDMA800(MHz)
825~840
870~885
GSM900(MHz)
885~915
930~960
DCS1800(MHz)
1710~1755
1805~1850
3G
WCDMA/CDMA2000(FDD)(MHz)
1920~1980
2110~2170
TD-SCDMA(TDD)(MHz)
1880~1920,2010~2025
 
PAS(TDD)(MHz)
1900~1920

鉴于移动通信信号的特点,从频段来分,有上行干扰与下行干扰;从频点来分,有同频干扰与非同频干扰;从干扰源来分,有固定频率干扰、随机宽带干扰、强信号对弱信号的干扰以及互调干扰等。在码分多址系统中最重要的则是多址干扰。而在TD-SCDMA系统中由于采用TDD方式,所受到的干扰又不同于FDD 系统中的干扰,而是上行用户之间的干扰和下行基站发出信号间的干扰,即同向干扰;同时,由于上下行链路工作在相同频率,在上下行信道之间会产生干扰,即移动台与移动台之间、基站与基站之间会产生相互干扰,即反向干扰。下面简单分析系统间存在的干扰。

(1)与2G间的干扰分析

2G与3G共址共站时可能存在的干扰有:

DCS1800的下行频段与TD-SCDMA的1880MHz~1920MHz的频段相近,可能在DCS1800下行与TD-SCDMA的上下行间存在干扰。
在WCDMA与DCS1800间主要干扰,是DCS1800基站发射信号对WCDMA基站接收信号的干扰,这在共站时可能会造成一定的WCDMA-FDD系统容量损失。而WCDMA基站的发射信号对DCS1800基站的接收干扰,由于其频段间隔较大,较易满足隔离度要求,可忽略。

(2)3G间的干扰

一般情况下,不同的运营商不会进行共址共站的网络建设,但根据基站站址资源等,这种情况也不可避免地会出现。3G各标准共址共站时的干扰分析如下:

当TD-SCDMA在1915MHz~1920MHz而WCDMA在1920MHz~1980MHz时,需考虑:两系统间的邻道干扰,TD-SCDMA的上下行与WCDMA的上行间的相互干扰,TD-SCDMA基站对WCDMA基上的干扰,TD-SCDMA移动台对WCDMA基站产生的干扰,WCDMA移动台对TD-SCDMA基站产生的干扰和WCDMA移动台对TD-SCDMA产生的干扰。当TD-SCDMA在2010MHz~2025MHz而WCDMA在1920MHz~1980MHz/2110MHz~2170MHz,且两系统基站共站时,需考虑TD-SCDMA基站对WCDMA基站的干扰。

当TD-SCDMA系统在1900MHz~1920MHz而CDMA2000在1920MHz~1980MHz时,两系统将在1880MHz和1920MHz两个频点处邻频共存,此时主要是TD-SCDMA基站对CDMA2000基站的干扰,另外还有TD-SCDMA移动台对CDMA2000基站的干扰、CDMA2000移动台对TD-SCDMA基站的干扰和CDMA2000移动台对TD-SCDMA移动台的干扰。

当WCDMA与CDMA2000共存共站时,发射频段和接收频段不相邻,而且若WCDMA最小载频间隔保持在3.85MHz,基站之间不会存在干扰,基站也不会对移动台产生较大的干扰。此时最可能的干扰是带外杂散辐射。

另外,相同的系统间也可能存在干扰,如两个WCDMA间可能存在WCDMA1移动台对WCDMA2基站的干扰和WCDMA1基站对WCDMA2移动台的干扰。两个TD-SCDMA间也会存在基站与基站间、移动台与移动台间的干扰。

(3)与PAS间的干扰

对于共址共站的设备来说,其兼容性更好,适应于多频段、多模式工作,受到的干扰也可能更多。此时,其他系统,如PAS,虽然不是共址共站,也会对系统产生干扰。

由于PAS与TD-SCDMA在1900MHz~1920MHz频段重叠,而且两系统均为TDD系统,因此相互间的干扰会很严重。

WCDMA对PAS的干扰不会太大,而PAS系统则可对WCDMA产生一些不可避免的干扰,主要是PAS的基站对WCDMA的移动台产生较大的干扰,还有PAS基站对WCDMA基站的干扰、PAS移动台对WCDMA基站的干扰和WCDMA移动台对PAS基站的干扰。

(4)干扰解决方案

干扰会导致通信质量下降、系统容量受限,必须采取有效的抗干扰措施,可从频率关系和幅度两方面予以考虑。主要措施有:保护频带、空间隔离、外接滤波器等。

保护频带以解决邻频干扰,但保护频带的大小和预留十分复杂,并受到许多因素的限制。

空间隔离主要是天线隔离,减小互调干扰及杂散辐射。在基站共站或采用多模共用基站时,可选择多频带天线(隔离度基本满足要求)。但在选择不同频段的单频带天线时,可通过天线的空间距离获得隔离度(水平分离或垂直分离),根据隔离度的要求选择合适的天线间距或极化组合方式。

外接滤波器可解决邻频干扰、互调干扰、杂散辐射等。在需要抑制带外辐射信号时,可在发射机端加带通滤波器;在需要抑制接收机带外干扰时,也可在接收机端加带通滤波器。

另外,合理地利用地形地物阻挡使用隔离板、调整发射天线的倾角或方位角、降低基站发射功率或调整网络参数等,也可解决干扰问题。

在干扰预防措施的选择和采用上,没有一个通用的、适合于各种情况的最佳方案,实际运用时,可根据实施阶段、条件等具体情况,采取一项或几项措施。

3  结束语
在实际网络建设中会出现不同系统的基站共址,甚至是多模式共用基站。这样,既保护了原有2G的投资,又解决了机房空间受限的问题。另外,根据基站提供的多种无线功能,以及2G、3G的互操作功能和性能,充分利用现有的2G资源,有利于2G的平滑演进。当然,多模式系统基站的共址共站,必然会存在干扰,因此必须充分重视存在的各类干扰,并采取相应的措施提高系统的运行质量。

作者:魏红   来源:移动通信

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