直放站对联通G网干扰的排查分析
直放站在今天的应用已非常普遍,从工作原理来看,它本质上是个双向功率放大器,在移动通信网络中主要起填补蜂窝小区信号传输空白区域的作用,体现在消除盲区、改善覆盖、扩展小区边界等应用上。
在无线传输中,它还可以充当中继,以提高链路余量,并为特定的基站吸收业务量。基于其体积较小、价格较低、结构简单、安装方便等特点,它不再是通信运营商的专有物,一些工厂、宾馆、商场、停车场等场所也会根据需要私自安装。
直放站在商业通信网络中发挥着积极作用的同时,由于其为数众多且管理上不够完善,也带来了不少副作用。如它恶化了公众移动通信频段的电磁环境,催生了众多无线电干扰,而且,对这些干扰的排查也并非易事。
直放站干扰排查实录
我们曾接到中国联通的干扰申诉,称:容桂华宝GSM900基站上行信号受到干扰,网络统计分析显示掉话率很高。他们认为是由机床产生的工业干扰,初步确定干扰源就在与基站一路之隔的广东美芝厂区内。我们出动监测车,利用车上的ESMB/DDF190监测/测向设备,同时开启E4407B频谱分析仪,分别接上全向及定向天线,在基站四周及广东美芝一带苦候干扰信号的出现。ESMB/DDF190系统在其高增益有源天线的强力支持下,倒是收到了信号,但却是假信号,频谱分析仪则一点动静都没有。但联通中心机房的网络统计分析显示,这段时间内干扰依然存在。
当监测车行经某知名公司厂房的大门口时,频谱分析仪显示屏上有了反应,底噪提高了近20dB。我们立即换上定向天线作简易测向,测得的信号最大值方向指向该公司办公大楼。于是,我们改用TekNetYBT250基站维护测试仪并配上EB200手持式测向天线入内查寻,绕大楼一周,最后将疑点锁定在电梯机房内。在楼顶电梯机房旁测得信号的最大值约为-70dBm(频谱图如图1所示)。我们以为该信号是由电梯内的视频监视无线传输设备发出的,但遍寻不获。后来我们无意中发现楼下有两根天线立于停车场入口处的纤维遮光棚一侧,并在棚内又发现另一根。之后以手持天线对准其中一根定向八木天线,测得信号最大幅度接近-50dBm(频谱图见图2)。我们沿着馈线顺藤摸瓜,发现在停车场入口旁一侧拐角的墙上,上下依次装了3个放大器。放大器的另一端分别接一根鞭状天线,固定于停车场天花板铁架上。
图1 办公楼顶电梯机房旁测得的信号频谱
图2 停车场入口处天线旁测得的信号频谱
至此,终于真相大白:干扰是由一个公众移动室内覆盖系统发出的。
干扰重组
根据现场布线,可画出地下停车场信号覆盖系统的示意图(如图3所示)。由图3可知,系统主要由直放站、施主天线和重发天线组成。
图3 地下停车场室内覆盖系统框架
直放站为双向功率放大器,它把施主天线接收到的基站下行信号放大后经重发天线发给移动台,同时把移动台收到的上行信号放大后经施主天线发向基站天线。图3为三个独立的系统,三根施主天线分别指向附近移动、联通的G网及联通的C网基站,分别接续移动、联通的G网及联通C网的信号,覆盖信号盲区的地下停车场。
直放站工作时,它产生的热噪声电平在基站接收机输入端等效为:
NBTS-R=KTB+NFR+GR-EDoPL(1)。
式(1)中:NFR为直放站噪声系数;GR为直放站增益;EDoPL为有效施主路径损耗,它由基站的馈线接头到直放站施主天线端口的所有增益和损耗组成。
NBTS-R叠加到基站接收机本身的热噪声电平中。当其大于GSM系统允许的最大干扰电平时,就会对其产生干扰;若过大时,会湮没小区内其它移动台的正常上行信号,甚至阻塞基站,使信噪比降低,BTS接收灵敏度下降,出现掉话等情况。本案例就是由于联通G网直放站调校不良以致底噪过高,干扰了上行信号,使附近区域的手机接入困难或掉话。
GSM基站接收机噪声电平为-116dBm,载干比(C/I)为9dB,允许的最大干扰电平大致为-125 dBm,所以,我们要求直放站作用于基站接收前端的噪声电平小于-125 dBm。为不对源站产生干扰,在源站和直放站位置已确定的情况下,直放站正式投入使用前,必须进行现场测试,并对覆盖进行系统调整。根据式(1),可调节的参数有GR和EdoPL。为减小到达基站的热噪声电平,可降低直放站增益GR或加大EDoPL,使NBTS-R满足小于-125 dBm的条件。
干扰信号查寻过程问题分析
(1)为什么我们转了两天,无论是ESMB/DDF190监测/测向设备还是E4407B频谱分析仪,均收不到干扰信号?
分析:图4为联通基站的周围环境平面示意图。图中,施主天线为定向八木天线,有较好的方向性。当它指向相应基站时,信号传输就有大致固定的空间路径,而且范围较窄;另外,在传输过程中,信号受到
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