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我國(guó)2G/3G移動(dòng)通信系統(tǒng)頻譜劃分
從已經(jīng)應(yīng)用3G網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家來(lái)看，3G網(wǎng)絡(luò)與原有2G網(wǎng)絡(luò)存在明顯的干擾。更多的移動(dòng)制式，如PHS、Wi-Fi、DMB-S等帶來(lái)的干擾一直困擾著用戶，限制了先進(jìn)技術(shù)的快速推廣，阻礙了移動(dòng)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。就目前我國(guó)通信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)的情況比美國(guó)、日本等移動(dòng)制式發(fā)展較快的國(guó)家更為復(fù)雜。
不同系統(tǒng)之間的干擾
未來(lái)，無(wú)線通信系統(tǒng)將是一個(gè)多網(wǎng)融合的系統(tǒng)，包括蜂窩網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)、廣播網(wǎng)等。蜂窩網(wǎng)會(huì)同時(shí)存在2G、3G等不同的系統(tǒng)。無(wú)線接入網(wǎng)也會(huì)同時(shí)存在WLAN、WiMAX等不同系統(tǒng)。這種多網(wǎng)共存的狀態(tài)使得在同一服務(wù)區(qū)內(nèi)有多種不同的系統(tǒng)同時(shí)工作，不同系統(tǒng)之間勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生干擾。
2G與3G系統(tǒng)之間干擾考慮到我國(guó)的實(shí)際情況，在建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)的初期，3G與2G系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)長(zhǎng)期共存，共用現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)的基站，相互之間勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生干擾。
系統(tǒng)之間的干擾主要包括雜散干擾、互調(diào)干擾及阻塞干擾。雜散干擾與DCS1800基站在1920MHz附近的帶外發(fā)射有關(guān)。從干擾源接收的一些無(wú)用信號(hào)將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低，3G系統(tǒng)信噪比下降，服務(wù)質(zhì)量惡化�；フ{(diào)干擾是由于系統(tǒng)的非線性導(dǎo)致不同頻率的有用信號(hào)合成，產(chǎn)生新的無(wú)用信號(hào)，并落到相鄰3G系統(tǒng)的上行頻段，使接收機(jī)信噪比下降，表現(xiàn)為3G系統(tǒng)信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化。阻塞干擾與3G基站接收機(jī)的過(guò)濾能力有關(guān)。由于兩系統(tǒng)天線相距較近，3G系統(tǒng)的接收機(jī)收到的總信號(hào)功率達(dá)到飽和，導(dǎo)致無(wú)法工作。
不同標(biāo)準(zhǔn)之間的干擾1920MHz~1980MHz和2110MHz~2170MHz分別被WCDMA和CDMA2000的上行和下行頻段占用，表明WCDMA與CDMA2000兩種體制的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)工作在相鄰頻段，可能產(chǎn)生系統(tǒng)間干擾。因此，在實(shí)際建網(wǎng)時(shí)，兩系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該考慮到這些干擾因素，盡可能共站或使用較小的基站距離，降低系統(tǒng)間干擾，提高系統(tǒng)頻譜利用率。
在1920MHz頻點(diǎn)附近，TD-SCDMA系統(tǒng)工作于上下行，WCDMA系統(tǒng)工作于上行。WCDMA下行頻段和1920MHz頻點(diǎn)有190MHz的頻率間隔(3GPPTS25.141規(guī)范要求UTRA/FDD能夠支持190MHz的收發(fā)間隔)。TD-SCDMA對(duì)WCDMA下行的干擾和WCDMA下行對(duì)TD-SCDMA的干擾主要是雜散輻射。由于有190MHz頻率保護(hù)帶，其干擾暫時(shí)可以不予考慮。
在實(shí)際建網(wǎng)時(shí)，可以采用頻率隔離和天線隔離等手段減小系統(tǒng)之間的干擾，也可以充分利用地理?xiàng)l件，盡量增加基站間的隔離度，以降低干擾。
PHS與3G系統(tǒng)之間的干擾目前，中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通運(yùn)營(yíng)的PHS系統(tǒng)主要使用1900MHz~1920MHz頻段，與WCDMA規(guī)劃的FDD上行頻段1920MHz~1980MHz相鄰，因此PHS系統(tǒng)與WCDMA系統(tǒng)之間可能存在干擾�？紤]到兩個(gè)系統(tǒng)使用的頻段情況，WCDMA下行信號(hào)頻段應(yīng)遠(yuǎn)離PHS系統(tǒng)的頻段。PHS和WCDMA系統(tǒng)共存時(shí)，主要有四種干擾，包括WCDMA終端干擾PHS基站、WCDMA終端干擾PHS終端、PHS終端干擾WCDMA基站，以及PHS基站干擾WCDMA基站。
當(dāng)WCDMA基站和PHS基站共站址時(shí)，解決干擾的方法有兩種，即空間隔離法和干擾源加濾波器法。其中，空間隔離有水平隔離、垂直隔離和傾斜隔離三種方法。
SCDMA與3G之間干擾SCDMA系統(tǒng)俗稱大靈通，脫胎于我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G技術(shù)TD-SCDMA。它融合了智能天線、同步碼分多址以及全質(zhì)量話音壓縮編碼等先進(jìn)技術(shù)，在技術(shù)層面上全面超過(guò)了小靈通系統(tǒng)，具有輻射小、保密性好、通話質(zhì)量高和不易掉線等優(yōu)點(diǎn)。目前，SCDMA在我國(guó)市場(chǎng)，特別是“村村通”工程中穩(wěn)步發(fā)展。隨著3G系統(tǒng)的引入，國(guó)內(nèi)無(wú)線通信領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)SCDMA與3G系統(tǒng)鄰頻共存的局面。由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的非理想性，鄰頻共存的無(wú)線通信系統(tǒng)間會(huì)彼此產(chǎn)生干擾。
WLAN與3G系統(tǒng)的干擾WLAN是利用無(wú)線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。隨著應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展，WLAN正逐漸從傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成公共無(wú)線局域網(wǎng)，成為Internet寬帶接入手段。
WLAN系統(tǒng)占用的頻段為2400MHz~2483.5MHz。3G系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)WLAN系統(tǒng)產(chǎn)生阻塞干擾，而WLAN頻段與GSM/DCS頻段間隔較遠(yuǎn)，通過(guò)濾波器的幅頻特性完全可以避免阻塞干擾。
WCDMA的下行信號(hào)與WLAN系統(tǒng)產(chǎn)生的互調(diào)信號(hào)可能會(huì)落在WCDMA系統(tǒng)上行段，產(chǎn)生互調(diào)干擾。用戶要結(jié)合實(shí)際要求來(lái)決定是否需要再增加隔離度。此外，WLAN系統(tǒng)與其他系統(tǒng)產(chǎn)生的互調(diào)信號(hào)也可能落在WCDMA系統(tǒng)上行段，產(chǎn)生互調(diào)干擾。
WiMAX與3G系統(tǒng)干擾國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-R為3G的FDD和TDD系統(tǒng)劃分了2.5GHz~2.69GHz頻段。美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)在2004年允許固定微波業(yè)務(wù)使用2.495GHz~2.69GHz頻段。相對(duì)于3G系統(tǒng)，WiMAX可以更好地提供寬帶多媒體業(yè)務(wù)。雖然WiMAX的安全系統(tǒng)還不夠完善，但802.16e標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)提出了一些解決可靠性問(wèn)題的措施。未來(lái)，WiMAX很可能作為3G的補(bǔ)充形式，與3G系統(tǒng)同時(shí)存在。
隨著相鄰頻率信號(hào)干擾比的增大，WiMAX系統(tǒng)對(duì)WCDMA系統(tǒng)上行的干擾減小，WCDMA系統(tǒng)容量損失隨之減小。在相同信號(hào)干擾比的情況下，隨著WiMAX和WCDMA基站距離間隔的增大，WiMAX系統(tǒng)對(duì)WCDMA基站的干擾相應(yīng)減小。在3G網(wǎng)絡(luò)商用化的過(guò)程中，設(shè)備廠商應(yīng)該考慮到不同網(wǎng)絡(luò)間存在的干擾，設(shè)計(jì)出更合理的終端及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。
解決系統(tǒng)間干擾的方法
未來(lái)，通信網(wǎng)絡(luò)中多種系統(tǒng)共存的狀況是不可避免的，減少因不同系統(tǒng)共存而導(dǎo)致的干擾成為亟待解決的問(wèn)題。
筆者認(rèn)為，應(yīng)從兩個(gè)方面來(lái)解決這一問(wèn)題，即頻譜規(guī)劃和具體抗干擾方案措施。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)必須獲得許可運(yùn)營(yíng)頻段。政府如何劃分有限的可用頻段，并根據(jù)實(shí)際市場(chǎng)狀況分配資源將直接影響到各運(yùn)營(yíng)商及設(shè)備廠商的具體方案實(shí)施。這需要政府對(duì)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行協(xié)調(diào)，合理地進(jìn)行頻譜規(guī)劃。各運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商必須采用有效的抗干擾技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的正常工作，如采用頻率隔離、天線隔離及基站隔離等手段，也可采用共存濾波器提高收發(fā)機(jī)的濾波特性等。運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候應(yīng)合理規(guī)劃，盡量避免工作頻率相鄰的不同系統(tǒng)的基站共址工作，而增加基站間的空間隔離度能有效減少干擾。
未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)更加復(fù)雜、多元化的網(wǎng)絡(luò)，還會(huì)有UWB、Wi-Fi等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字衛(wèi)星電視等廣播網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)之間也會(huì)存在一定干擾。市場(chǎng)及技術(shù)的成熟將加速三網(wǎng)融合的進(jìn)程。目前，我國(guó)有關(guān)部門(mén)正在研究和制定寬帶無(wú)線多媒體方面的標(biāo)準(zhǔn)。
延伸：干擾的類(lèi)型
無(wú)線通信系統(tǒng)間的干擾主要有雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾。
雜散干擾主要是由于接收機(jī)的靈敏度不高造成的。發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)通常為大功率信號(hào)，在產(chǎn)生大功率信號(hào)的過(guò)程中會(huì)在發(fā)射信號(hào)的頻帶之外產(chǎn)生較高的雜散。如果雜散落入某個(gè)系統(tǒng)接收頻段內(nèi)的幅度較高，則會(huì)導(dǎo)致接收系統(tǒng)的輸入信噪比降低，通信質(zhì)量惡化。
互調(diào)干擾是兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)作用在通信設(shè)備的非線性器件上，產(chǎn)生同有用信號(hào)頻率相近的頻率，從而對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成干擾的現(xiàn)象。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中產(chǎn)生的互調(diào)干擾主要有發(fā)射機(jī)互調(diào)、接收機(jī)互調(diào)及外部效應(yīng)引起的互調(diào)。
阻塞干擾當(dāng)一個(gè)較大干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)前端的低噪放大器時(shí)，由于低噪放大器的放大倍數(shù)是根據(jù)放大微弱信號(hào)所需要的整機(jī)增益來(lái)設(shè)定的，強(qiáng)干擾信號(hào)電平在超出放大器的輸入動(dòng)態(tài)范圍后，可能將放大器推入到非線性區(qū)，導(dǎo)致放大器對(duì)有用的微弱信號(hào)的放大倍數(shù)降低，甚至完全抑制，從而嚴(yán)重影響接收機(jī)對(duì)微弱信號(hào)的放大能力，影響系統(tǒng)的正常工作。在多系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只要保證到達(dá)接收機(jī)輸入端的強(qiáng)干擾信號(hào)功率不超過(guò)系統(tǒng)指標(biāo)要求的阻塞電平，系統(tǒng)就可以正常工作。
