消除由基站共站所帶來的危害

　　目前，越來越多的國家已頒發(fā)了GSM 900MHz及CDMA 850MHz系統(tǒng)運(yùn)營許可證，但干擾問題卻給服務(wù)質(zhì)量帶來了挑戰(zhàn)。本文提出的定制共站濾波器提供了對(duì)此類問題的解決方案。

　　通信運(yùn)營商通常會(huì)對(duì)共站基站及其相關(guān)天線等設(shè)備進(jìn)行合理的選擇，以便在組建新網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候能夠有效利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。其主要目的是為了減少投資經(jīng)費(fèi)支出以及迅速地完成網(wǎng)絡(luò)部署；另外，理想站址的缺乏以及盡量減少對(duì)環(huán)境的影響也會(huì)影響到站點(diǎn)的選擇。

　　從最基本的形式來看，共站主要是指基站有源設(shè)備以及射頻分布系統(tǒng)的空間和結(jié)構(gòu)的共享。在數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)早期結(jié)構(gòu)中，最常見的共站組合就是GSM900MHz與GSM1800MHz的組合；以及CDMA800MHz與CDMA1900MHz組合（通常也叫作個(gè)人通信業(yè)務(wù)PCS）。

　　近來，將GSM引入美洲以及將CDMA引入東歐與亞洲的舉措，已經(jīng)對(duì)共站址方案帶來了更大的挑戰(zhàn)。由于GSM及CDMA工作頻段相鄰，如果它們共站，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的，而又難以預(yù)見的干擾問題。很多GSM 900MHz運(yùn)營商發(fā)現(xiàn)，其原本出色的服務(wù)由于共站CDMA 800MHz系統(tǒng)的引入而導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量突然地大幅下降。同樣，安裝在CDMA 800MHz站址上的GSM 900MHz新業(yè)務(wù)也出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

　　發(fā)射、接收

　　GSM性能的下降是由于GSM接收機(jī)內(nèi)接收到了共站CDMA基站發(fā)射的額外信號(hào)。CDMA下行鏈路與GSM上行鏈路頻段的非常接近（如圖1所示），導(dǎo)致GSM接收機(jī)受到干擾，從而使其靈敏度降低并引起掉話。

　　由CDMA產(chǎn)生的干擾有兩個(gè)基本的來源：CDMA帶外雜散輻射信號(hào)與CDMA高功率干擾信號(hào)。

　　雜散輻射是由發(fā)射機(jī)所引起的：CDMA發(fā)射機(jī)可產(chǎn)生落在發(fā)射頻段以外的離散（多次諧波或互調(diào)的結(jié)果）或者寬帶信號(hào)。如果這些信號(hào)落在GSM接收頻段內(nèi)，則會(huì)呈現(xiàn)為寬帶噪聲，從而提高GSM接收機(jī)的背景噪聲。

　　然而，常見的一些技術(shù)不能夠有效消除這種共站所帶來的類似問題。假設(shè)兩個(gè)天線系統(tǒng)之間有30-40dB的隔離，最壞情形是導(dǎo)致噪聲信號(hào)在約-50dBm。這種影響會(huì)使GSM接收機(jī)靈敏度產(chǎn)生很大的、意想不到的下降，而影響其性能。盡管這種極端情況很少出現(xiàn)，但機(jī)底噪聲提高50dB的情況卻很常見。

　　另外的主要干擾源為CDMA發(fā)射信號(hào)本身。如果進(jìn)入GSM接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度高于某一特定的電平（稱為“阻塞”電平），其將產(chǎn)生互調(diào)信號(hào)而引起干擾。假設(shè)共站天線系統(tǒng)間有30-dB的隔離，則CDMA發(fā)射信號(hào)可能會(huì)超過特定的GSM接收機(jī)阻塞電平而引起干擾，進(jìn)而降低接收機(jī)靈敏度。

　　另一種情況是當(dāng)UMTS2100MHz與PCS/CDMA 1900MHz系統(tǒng)共站時(shí)，也可能會(huì)出現(xiàn)類似問題。在這種情況下，是UMTS接收機(jī)（實(shí)際在1900MHz頻段內(nèi)工作）受到CDMA發(fā)射信號(hào)的干擾。

　　濾除干擾很明顯，由于與CDMA業(yè)務(wù)共站而導(dǎo)致的GSM或UMTS服務(wù)質(zhì)量的大幅下降，對(duì)于運(yùn)營商及消費(fèi)者來說都是無法接受的。RFS公司提出專門解決方案，即在CDMA下行鏈路及GSM上行鏈路中應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的濾波器，以將GSM基站所接收到多余的CDMA干擾信號(hào)減到最小。事實(shí)上，盡管每個(gè)國家所使用的確切頻譜有所不同，但CDMA 800MHz發(fā)射頻段的高端通常都為894 MHz，GSM 900MHz接收頻段的低端低至890MHz（在增強(qiáng)型的GSM（E-GSM）系統(tǒng)中甚至低至880MHz）。對(duì)于UMTS 2100MHz與PCS 1900MHz情況來說，UMTS接收信號(hào)所覆蓋的頻譜介于1920-1980MHz之間，這幾乎直接與PCS發(fā)射波段1930-1990MHz相重疊。而具體某個(gè)共站站點(diǎn)的實(shí)際情況取決于每個(gè)基站的信道分配。如果在CDMA下行鏈路中安裝帶通濾波器來濾除帶外雜散輻射（尤其是那些落入GSM或UMTS接收頻段內(nèi)的信號(hào)），則可將共站基站所接收的CDMA寬帶噪聲幅度減少75dB。因此，濾波器在解決這類問題當(dāng)中的被廣泛的應(yīng)用并起著關(guān)鍵作用。

　　然而，在GSM或UMTS上行鏈路中安裝帶通濾波器就更為關(guān)鍵。這種濾波器可以有效降低GSM或UMTS接收頻段外的CDMA干擾信號(hào)的功率。根據(jù)CDMA基站的發(fā)射功率，這些上行鏈路濾波器的最小衰減必須達(dá)到50dB。根據(jù)計(jì)算，UMTS/PCS共站系統(tǒng)隔離度需要達(dá)到95dB以上，要實(shí)現(xiàn)這一隔離度，需要選擇性大于50dB的濾波器，配合位置隔離度為30-40dB的天線才能達(dá)到。

　　頻率容限窄

　　由于各個(gè)頻段間的容限很緊，就要求應(yīng)用于共站方面的帶通濾波器一般都要具有大幅度的帶外頻率衰減特性。這樣就導(dǎo)致濾波器的復(fù)雜性隨保護(hù)頻帶的減小而增加（取決于諧振腔及交叉耦合器數(shù)量）。

　　RFS公司的FLG989450D-3型帶通濾波器濾波特性，其通帶為898.5-960MHz，可對(duì)894MHz以下頻率產(chǎn)生50dB的衰減。10諧振腔濾波器所組成的3個(gè)交叉耦合器的耦合特性在894MHz以下頻率會(huì)產(chǎn)生陡峭的衰減波谷，這種濾波器目前已經(jīng)應(yīng)用在巴西的CDMA 800MHz與GSM 900MHz共站系統(tǒng)中，其保護(hù)頻段間隔為4.5MHz。

　　當(dāng)保護(hù)頻帶較寬時(shí)，要求較為寬松，故濾波器結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡單（諧振腔數(shù)量較少）。對(duì)于上述4.5MHz的窄保護(hù)頻帶情況，濾波器很難做到高于50dB的濾除特性；但當(dāng)保護(hù)頻帶大于10MHz時(shí)，就可獲得更高的CDMA頻率衰減特性。

　　換言之，通常情況下，共站濾波器需針對(duì)具體的應(yīng)用進(jìn)行定制，即需要考慮所涉及的具體保護(hù)頻帶與通帶帶寬。

　　另外，還必須考慮濾波器的現(xiàn)場安裝位置，因?yàn)檫@也可能會(huì)影響到濾波器的工作特性。迄今為止，在大多數(shù)情況下，與共站有關(guān)的干擾問題都是基站安裝完成后才出現(xiàn)，而地皮是非常寶貴的，這樣就會(huì)造成一般沒有多余的空間可分配給共站濾波器，導(dǎo)致其經(jīng)常被單獨(dú)安裝在基站以外，例如安裝在天線桿上。

　　如果將GSM濾波器安裝在雙工器靠近天線的一端，則除上行頻率外，濾波器通帶還必須包括GSM下行頻段。對(duì)于CDMA下行濾波器情況也是如此。

　　UMTS系統(tǒng)面臨的問題

　　真正的挑戰(zhàn)來自于UMTS/PCS共站的情況。因?yàn)�，根�?jù)頻段分配，PCS發(fā)射頻段介于UMTS接收與發(fā)射頻段之間。為濾除CDMA信號(hào)，必須將濾波器安裝在UMTS基站內(nèi)天線雙工器接收機(jī)一側(cè)，否則UMTS發(fā)射信號(hào)本身將被濾掉。

　　隨著全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展以及數(shù)字業(yè)務(wù)的日益突出，無論是2G/2G組合還是2G/3G組合，共站基站數(shù)量都在隨之增加。現(xiàn)在，人們對(duì)由于共站干擾所帶來影響有了更多的認(rèn)識(shí)，且已有了一些克服這一挑戰(zhàn)的解決方案，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商及OEM廠商可以在規(guī)劃及建網(wǎng)階段考慮此問題。盡管提出的方案不能夠解決所有問題，但可以盡量確保在推出新網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響降到最小。