中国铁通集团有限公司 杨涛
自从2001年8月信息产业部以公开招标的方式作为试点分配以来，已顺利开展了三批3.5GHz频率招标发放工作，通过加大对地面固定接入频率的投放，3.5GHz系统使运营商增强了市场的快速接入反应的能力，但随之而来的问题就是如何科学有效地规避频率间的干扰。
在分析频率干扰之前，首先介绍抗频率干扰通常采用的五种方式。
频率隔离：通过规划不同的扇区、不同的远端站使用不同的频率来达到频率隔离的目的。目前系统发信机的邻道功率指标和收信机的相邻信道选择性均可做到30dB左右，因此使用不同的频率是最好的抗干扰手段之一。
距离隔离：无线电波在传输中遇到不同介质的界面时会产生反射，导致反射损耗，在使用平面大地模型计算场强时，电波传播损耗与收发天线间距离的四次方成反比，即每倍程的电波传播损耗为12dB。3.5GHz系统传输距离一般不超过10km，因此同频信号复用的距离越大，系统抗干扰的能力也就越强。
极化隔离：通过使用载波的不同极化方式来加大载波间的隔离度。目前3.5GHz系统天线的极化隔离可以达到25dB左右。
方向隔离：通过使用扇区天线或定向天线的不同朝向来对载波发射和接收方向加以区分。目前基站天线的前背比可达到25dB左右，远端站天线的前背比可达做到22dB左右。
其他：在实施中还可依据具体地形地物进行隔离以减少干扰，并通过调整基站发射功率、天线高度、天线倾角来控制基站覆盖范围以减少不同基站覆盖的交叠区和越区现象。
一、3.5GHz系统设备发射频谱模版分析
目前，3.5GHz频段地面固定无线接入系统在每个城市中可使用的带宽为31.5MHz，被三家运营商平分后每个网络仅可使用10.5MHz的带宽来组网。由于带宽窄、频点少，且每个网络所使用的频率中都有一部分与其他网络属于邻频，这就要求运营企业在进行频率规划时要着重考虑如何克服频率干扰问题。
以TDMA为工作方式的3.5GHz系统设备发射频谱模版，如图1以及表1至表4所示。
由以上发射频谱模版可知，各种调制方式的频谱发射特性。3.5GHz系统存在的频率干扰主要有同频干扰、邻频干扰、带外干扰、互调干扰和阻塞干扰五种。同频干扰和邻频干扰主要取决于系统的信干比(S/I)指标，在分析时重点研究这两种频率干扰。对于带外干扰，通过设备自身就可抑制除去；对于互调干扰，此系统本身频点较少不易产生，且频带窄设备自身可以抑制掉；对于阻塞干扰，通过设备的自动功率控制功能可以抑制。下面将按干扰来源分别分析系统内部干扰、相邻系统间的干扰以及来自系统外部的干扰三类分别说明。
二、3.5GHz系统内部干扰分析
依3.5GHz系统间频率出现的同频干扰和邻频干扰的形成原因，分别就同一基站不同扇区间的干扰、同一运营商不同基站的干扰和不同运营商系统之间的干扰三种情况加以分析及干扰规避技术措施。
1。同一基站不同扇区间的干扰分析
同一基站多扇区系统的干扰包括相邻扇区间的邻频不同极化干扰、相邻扇区间的邻频同极化干扰和相隔扇区间的同频干扰三种。同一基站不同扇区之间频率配置示意图如图2所示。
（1）相邻扇区的邻频不同极化的频率干扰
以图2中的第一扇区为例，第一扇区采用的是1号载频，水平极化方式，第二扇区采用的是2号载频，垂直极化方式。两扇区使用相邻的载频组F1、F2，这两个频率相差1.75MHz。由于两扇区采用相邻载频，频率隔离在30dB左右，且两扇区载波采用不同的极化方式，极化隔离在20dB左右，因此这种情况下总的隔离度在50dB左右，而系统设备抗邻频干扰能力在BER=10-9时为S/I3-15dB，即邻频的干扰信号电平只要不大于主信号电平15dB，系统就不会受到邻频不同极化的频率干扰，因此设备指标完全可以满足通信载干比的要求而正常工作。第一扇区与第六扇区之间的邻频不同极化的频率干扰情况与以上分析干扰情况类似。
（2）隔扇区邻频同极化的频率干扰
以图2的第一扇区为例，第一扇区采用的是1号载频，水平极化方式，第三扇区采用的是3号载频，水平极化方式，两扇区使用相邻的载频组F1、F3，这两个频率相差1.75MHz。由于两扇区采用相邻载频，频率隔离在30dB左右，两扇区载波采用相同的极化方式，因此没有极化隔离，但两扇区天线覆盖角度相差较大，一般在60o以上，因此方向隔离为10dB以上，这种情况下总的隔离度在40dB左右，而系统设备抗邻频干扰能力在BER=10-9时为S/I3-15dB，即邻频的干扰信号电平只要不大于主信号电平15dB，系统就不会受到邻频不同极化的频率干扰，因此设备指标完全可以满足通信载干比的要求而正常工作。第一扇区与第五扇区之间的邻频同极化的频率干扰情况与以上分析干扰情况类似。
第一、第二种频率干扰在具体应用过程中，不同扇区中的远端站离基站的远近也会对干扰的强度有所差别。在同等接收、发射条件下，根据自由空间频率衰耗公式L=92.45+20lgd+20lgf可知，两个远端站到基站的接收电平差大于16dB，离基站较近的远端站对相邻扇区可能会产生干扰。若不同远端站的距离到基站的距离基本相同，且发射电平也相同，则相邻扇区产生的干扰不会对其它远端站造成危害；若不同远端站到基站的距离不同，则应调整基站发射功率，保证不同扇区的发射功率一致，以避免高功率扇区对低功率扇区的抑制；同时远端站应采用ATPC技术，使得不同距离、不同扇区的远端站到达基站接收机的电平相等，从而减小扇区间的干扰。
（3）背向扇区同频不同极化的频率干扰
在图2中以第一扇区为例，第一扇区采用的是1号载频，水平极化方式，第四扇区采用的是1号载频，垂直极化方式。两扇区使用相同的载频点F1配置，因此没有频率隔离；两扇区载波采用不同的极化方式，极化隔离可以做到20dB左右；两扇区天线覆盖角度相差180o，方向隔离可以做到20dB左右。因此该情况下总的隔离度在40dB左右，而系统设备抗同频干扰能力在BER=10-9时为S/I321dB，在BER=10-6时为S/I318dB，即在满足BER=10-9时，只要主信号电平大于同频的干扰信号电平21dB以上，系统就不会受到同频频率干扰。因此设备指标完全可以满足通信载干比的要求而正常工作。
第三种频率干扰在具体应用过程中，当基站扇区角度小于30o且远端站天线性能较差时，接收机在接收的主信号电平与其它扇区来的同频干扰电平之差小于21dB时会产生同频干扰，这种情况下应选择高性能天线，增大天线的前/背比来消除干扰。若天线指标不能完全满足要求，还可采用不同的极化来增加其隔离度以确保系统满足干扰指标要求。
2.同一运营商不同基站的干扰分析
多基站的组网条件具体如图3所示。
在同一运营商不同基站之间形成的干扰按形成的原因可组合为八种：
·同频同极化同向的频率干扰；
·同频不同极化同向的频率干扰；
·同频同极化不同向的频率干扰；
·同频不同极化不同向的频率干扰；
·邻频同极化同向的频率干扰；
·邻频不同极化同向的频率干扰；
·邻频同极化不同向的频率干扰；
·邻频不同极化不同向的频率干扰。
通过采用频率隔离、距离隔离、极化隔离、方向隔离四种方式来抗频率干扰后，同频不同极化同向的频率干扰、同频不同极化不同向的频率干扰、邻频不同极化同向的频率干扰、邻频不同极化不同向的频率干扰这四种干扰的影响很小，以下仅对另四种较为严重的干扰进行分析说明：
（1）同频同极化同向的频率干扰
从频率配置图3来看，基站4第6扇区的频率与基站2第6扇区频率都为F1H，会产生同频同极化同向的频率干扰。两个信号没有频率隔离度，方向隔离度也不大，因此只能依靠距离来提供隔离度。根据自由空间频率衰耗公式 L=92.45+20lgd+20lgf（其中系统传输距离d，分别取d1km和d2km，f为工作频率，约取3.5GHz），可以计算出基站4的远端站、基站2的远端站分别到基站2的接收电平L1和L2。
L1=92.45+20lg（d1+d2）+20lg3.5=103+20lg（d1+d2）
L2=92.45+20lgd2+20lg3.5=103+20lgd2
为了满足基站2系统的可靠工作，应满足BER=10-9时S/I321dB的抗干扰指标，整个系统才可正常工作，即L2与L1电平之差应大于21dB：
L2－L1=20lg（d1+d2）－20lgd2=20 lg(（d1+d2）/d2)321
由此可得出d1310d2的结论。但在具体应用中考虑到城市中有地形地物阻挡的情况以及ATPC控制扇区的覆盖范围等措施，一般取d132d2即可。在如上频率配置图中，d1（km）和d2（km）分别为4Rkm和Rkm，即d1=4d2。
（2）同频同极化不同向的频率干扰
从频率配置图3来看，在基站1第4扇区左侧区域和基站4第5扇区右侧区域频率之间会形成此类干扰。虽然有方向隔离，但角度不够大，不能提供足够的信号载干比，因此可能会发生干扰现象。应利用地形地物情况、降低扇区的发射功率、减小扇区的覆盖范围等来增加两信号间的隔离度。此外基站1第4扇区的频率与基站5第3扇区频率间、基站4第5扇区的频率与基站5第3扇区频率间也会形成此类干扰。
（3）邻频同极化同向的频率干扰
从频率配置图3来看，基站4第5扇区的频率与基站5第5扇区频率之间会形成此类干扰。由于两个信号属于邻频，所能提供的频率隔离在30dB左右，只要在规划频率时隔离距离达到3倍以上，即距离隔离在20dB左右，就可以满足正常通信载干比的要求。
（4）邻频同极化不同向的频率干扰
从频率配置图3来看，基站1第6扇区的频率与基站7第3扇区频率之间会形成此类干扰。由于两个信号属于邻频，所能提供的频率隔离在30dB左右，另外在天线方向和传输距离都具备一定程度的隔离，此时可以满足通信载干比的要求。
以上四种频率干扰在具体应用实施中可采取的措施有：
·多基站间进行频率的优化配置，不同基站的相邻或重叠扇区采用不同频率组，防止同频干扰，并在邻频间采用不同极化方式，防止邻频干扰；
·合理规划扇区布局，尽可能地降低基站发射功率，降低不同基站间越区干扰，同时选用高性能天线，合理调整天线方向与扇区布局，控制同频和邻频干扰；
·合理选择基站位置，利用建筑物的阻挡以降低不同蜂窝间的干扰。
3.不同运营商系统之间的干扰分析
在实际应用中，每城市有三家不同运营商建设的网络，频率使用相邻且无保护频带，因此三个网络之间不存在同频干扰问题，只有产生来自边缘的邻频干扰。依据运营商基站设站位置和覆盖范围，系统之间的干扰可分为：相邻基站间的干扰、相邻基站对远端站的干扰、远端站对相邻基站的干扰三类。
（1）两个运营商基站位置不同，扇区方向基本相同且不存在重叠覆盖区域
这种情况下一般利用设备所能提供的邻频隔离能力BER=10-9就可满足信号传输载干比S/I3-15dB的要求，因此其他厂家设备对本系统的干扰可以忽略不计。如果一个系统的无线设备发射功率相对其它系统设备来说较大，则其他系统可采用不同极化方式、不同频率来加大信号间的隔离度，解决干扰问题。
（2）两个运营商基站位置不同，扇区方向基本相同且存在重叠的覆盖区域
这种情况下由于距离远近的不同会使远端站处干扰信号会比有用信号大的多，为了保证基站之间有足够的垂直和水平距离，邻频的干扰信号电平应不大于主信号电平15dB以上，来保证系统的BER=10-9误码率。
（3）两个运营商基站位置相同，扇区方向基本相同且存在重叠的覆盖区域
这种情况下由于两个网络的基站设置很近，两系统信号电平之差会大于15dB，因此要尽量选择可用频点中相差较大的，还可采用不同极化方式来加以解决。当设备抗隔邻频干扰能力在BER=10-9时S/I3-30dB，则可避免干扰。
以上三种频率干扰在实际运用中，最好在建网初期进行彼此间的充分协调，把发生干扰的可能性消灭在萌芽状态。若建设后网络中出现系统间的干扰，一方面尽可能使用与干扰系统非相邻的频点，错开邻频；另一方面应尽量降低基站和远端站发射功率，减少对其他基站不必要的干扰。
三、3.5GHz系统与其它系统间的干扰分析
3.5GHz系统与其他系统间出现的干扰信号，按来源方向可分为地波干扰和天波干扰两种。地波的干扰信号可以通过架设屏蔽网的方法来消除。天波干扰信号主要是来自卫星通信C波段扩展信道信号、微波接力通信信号，因此可采用高方向性的天线，使3.5GHz系统的天线波束与水平面垂直方向角度在20o到60o的夹角内，使本系统对天波的干扰信号波束在水平方向上不重叠，从而避免天波的干扰。
在实际应用中，对基站要在确定站址后先期进行站址的电磁环境测试，避开存在干扰的区域，再进行系统安装。远端站在进行安装前，要尽量远离那些可能产生干扰系统的干扰源，并采用方向、距离、地形地物等隔离手段来减小干扰源对系统的影响，同时通过预留一定的信号强度余量来减小对系统的影响。
四、3.5GHz系统对电磁环境污染分析
各运营商使用3.5GHz系统提供业务时，电磁环境指标必须遵守国家的相关法律法规，包括《电磁辐射防护规定标准》（GB8702－88）、《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）、《中华人民共和国家环境保护法》、《建设项目环境保护管理条理》。3.5GHz系统还应满足《3.5GHz固定无线接入系统行业标准》的规定要求，发射功率小于35dBm，杂散辐射小于-50dBm/-40dBm（基站/终端站），从而保证无线辐射指标满足国家相关部门的要求，同时设备电磁兼容和安全特性应符合行业标准。
以下是两个主要国家标准中对辐射的规定要求：
·根据国家环境保护局批准实施《电磁辐射防护规定标准》（GB8702－88）的规定要求，在频率范围3000～15000MHz内，基站通过天线发射电磁波对周围产生电磁辐射应符合：保证基站周围环境的公众照射一天24小时内导出限值功率密度低于0.47W/m2。
·根据卫生部《环境电磁波卫生标准》(GB 9175-88)的规定要求，频率300MHz～300GHz频段内，基站发射天线在居民覆盖区内，射频辐射要求小于0.1W/m2。
在具体应用中为尽可能减少干扰因素，3.5GHz的应用要选用符合国家标准并通过国家相关部门测试的系统设备，通过动态功率控制功能来降低工作时电磁辐射值强度，同时运营企业应与当地相关管理部门的进行联合测试，确保系统在对群众无不利影响的情况下正常运行。
摘自 中国电信网
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