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自從2001年8月信息產(chǎn)業(yè)部以公開招標的方式作為試點分配以來，已順利開展了三批3.5GHz頻率招標發(fā)放工作，通過加大對地面固定接入頻率的投放，3.5GHz系統(tǒng)使運營商增強了市場的快速接入反應的能力，但隨之而來的問題就是如何科學有效地規(guī)避頻率間的干擾。
在分析頻率干擾之前，首先介紹抗頻率干擾通常采用的五種方式。
頻率隔離：通過規(guī)劃不同的扇區(qū)、不同的遠端站使用不同的頻率來達到頻率隔離的目的。目前系統(tǒng)發(fā)信機的鄰道功率指標和收信機的相鄰信道選擇性均可做到30dB左右，因此使用不同的頻率是最好的抗干擾手段之一。
距離隔離：無線電波在傳輸中遇到不同介質(zhì)的界面時會產(chǎn)生反射，導致反射損耗，在使用平面大地模型計算場強時，電波傳播損耗與收發(fā)天線間距離的四次方成反比，即每倍程的電波傳播損耗為12dB。3.5GHz系統(tǒng)傳輸距離一般不超過10km，因此同頻信號復用的距離越大，系統(tǒng)抗干擾的能力也就越強。
極化隔離：通過使用載波的不同極化方式來加大載波間的隔離度。目前3.5GHz系統(tǒng)天線的極化隔離可以達到25dB左右。
方向隔離：通過使用扇區(qū)天線或定向天線的不同朝向來對載波發(fā)射和接收方向加以區(qū)分。目前基站天線的前背比可達到25dB左右，遠端站天線的前背比可達做到22dB左右。
其他：在實施中還可依據(jù)具體地形地物進行隔離以減少干擾，并通過調(diào)整基站發(fā)射功率、天線高度、天線傾角來控制基站覆蓋范圍以減少不同基站覆蓋的交疊區(qū)和越區(qū)現(xiàn)象。
一、3.5GHz系統(tǒng)設備發(fā)射頻譜模版分析
目前，3.5GHz頻段地面固定無線接入系統(tǒng)在每個城市中可使用的帶寬為31.5MHz，被三家運營商平分后每個網(wǎng)絡僅可使用10.5MHz的帶寬來組網(wǎng)。由于帶寬窄、頻點少，且每個網(wǎng)絡所使用的頻率中都有一部分與其他網(wǎng)絡屬于鄰頻，這就要求運營企業(yè)在進行頻率規(guī)劃時要著重考慮如何克服頻率干擾問題。
以TDMA為工作方式的3.5GHz系統(tǒng)設備發(fā)射頻譜模版，如圖1以及表1至表4所示。
由以上發(fā)射頻譜模版可知，各種調(diào)制方式的頻譜發(fā)射特性。3.5GHz系統(tǒng)存在的頻率干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾、帶外干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾五種。同頻干擾和鄰頻干擾主要取決于系統(tǒng)的信干比(S/I)指標，在分析時重點研究這兩種頻率干擾。對于帶外干擾，通過設備自身就可抑制除去；對于互調(diào)干擾，此系統(tǒng)本身頻點較少不易產(chǎn)生，且頻帶窄設備自身可以抑制掉；對于阻塞干擾，通過設備的自動功率控制功能可以抑制。下面將按干擾來源分別分析系統(tǒng)內(nèi)部干擾、相鄰系統(tǒng)間的干擾以及來自系統(tǒng)外部的干擾三類分別說明。
二、3.5GHz系統(tǒng)內(nèi)部干擾分析
依3.5GHz系統(tǒng)間頻率出現(xiàn)的同頻干擾和鄰頻干擾的形成原因，分別就同一基站不同扇區(qū)間的干擾、同一運營商不同基站的干擾和不同運營商系統(tǒng)之間的干擾三種情況加以分析及干擾規(guī)避技術措施。
1。同一基站不同扇區(qū)間的干擾分析
同一基站多扇區(qū)系統(tǒng)的干擾包括相鄰扇區(qū)間的鄰頻不同極化干擾、相鄰扇區(qū)間的鄰頻同極化干擾和相隔扇區(qū)間的同頻干擾三種。同一基站不同扇區(qū)之間頻率配置示意圖如圖2所示。
�。�1）相鄰扇區(qū)的鄰頻不同極化的頻率干擾
以圖2中的第一扇區(qū)為例，第一扇區(qū)采用的是1號載頻，水平極化方式，第二扇區(qū)采用的是2號載頻，垂直極化方式。兩扇區(qū)使用相鄰的載頻組F1、F2，這兩個頻率相差1.75MHz。由于兩扇區(qū)采用相鄰載頻，頻率隔離在30dB左右，且兩扇區(qū)載波采用不同的極化方式，極化隔離在20dB左右，因此這種情況下總的隔離度在50dB左右，而系統(tǒng)設備抗鄰頻干擾能力在BER=10-9時為S/I3-15dB，即鄰頻的干擾信號電平只要不大于主信號電平15dB，系統(tǒng)就不會受到鄰頻不同極化的頻率干擾，因此設備指標完全可以滿足通信載干比的要求而正常工作。第一扇區(qū)與第六扇區(qū)之間的鄰頻不同極化的頻率干擾情況與以上分析干擾情況類似。
（2）隔扇區(qū)鄰頻同極化的頻率干擾
以圖2的第一扇區(qū)為例，第一扇區(qū)采用的是1號載頻，水平極化方式，第三扇區(qū)采用的是3號載頻，水平極化方式，兩扇區(qū)使用相鄰的載頻組F1、F3，這兩個頻率相差1.75MHz。由于兩扇區(qū)采用相鄰載頻，頻率隔離在30dB左右，兩扇區(qū)載波采用相同的極化方式，因此沒有極化隔離，但兩扇區(qū)天線覆蓋角度相差較大，一般在60o以上，因此方向隔離為10dB以上，這種情況下總的隔離度在40dB左右，而系統(tǒng)設備抗鄰頻干擾能力在BER=10-9時為S/I3-15dB，即鄰頻的干擾信號電平只要不大于主信號電平15dB，系統(tǒng)就不會受到鄰頻不同極化的頻率干擾，因此設備指標完全可以滿足通信載干比的要求而正常工作。第一扇區(qū)與第五扇區(qū)之間的鄰頻同極化的頻率干擾情況與以上分析干擾情況類似。
第一、第二種頻率干擾在具體應用過程中，不同扇區(qū)中的遠端站離基站的遠近也會對干擾的強度有所差別。在同等接收、發(fā)射條件下，根據(jù)自由空間頻率衰耗公式L=92.45+20lgd+20lgf可知，兩個遠端站到基站的接收電平差大于16dB，離基站較近的遠端站對相鄰扇區(qū)可能會產(chǎn)生干擾。若不同遠端站的距離到基站的距離基本相同，且發(fā)射電平也相同，則相鄰扇區(qū)產(chǎn)生的干擾不會對其它遠端站造成危害；若不同遠端站到基站的距離不同，則應調(diào)整基站發(fā)射功率，保證不同扇區(qū)的發(fā)射功率一致，以避免高功率扇區(qū)對低功率扇區(qū)的抑制；同時遠端站應采用ATPC技術，使得不同距離、不同扇區(qū)的遠端站到達基站接收機的電平相等，從而減小扇區(qū)間的干擾。
�。�3）背向扇區(qū)同頻不同極化的頻率干擾
在圖2中以第一扇區(qū)為例，第一扇區(qū)采用的是1號載頻，水平極化方式，第四扇區(qū)采用的是1號載頻，垂直極化方式。兩扇區(qū)使用相同的載頻點F1配置，因此沒有頻率隔離；兩扇區(qū)載波采用不同的極化方式，極化隔離可以做到20dB左右；兩扇區(qū)天線覆蓋角度相差180o，方向隔離可以做到20dB左右。因此該情況下總的隔離度在40dB左右，而系統(tǒng)設備抗同頻干擾能力在BER=10-9時為S/I321dB，在BER=10-6時為S/I318dB，即在滿足BER=10-9時，只要主信號電平大于同頻的干擾信號電平21dB以上，系統(tǒng)就不會受到同頻頻率干擾。因此設備指標完全可以滿足通信載干比的要求而正常工作。
第三種頻率干擾在具體應用過程中，當基站扇區(qū)角度小于30o且遠端站天線性能較差時，接收機在接收的主信號電平與其它扇區(qū)來的同頻干擾電平之差小于21dB時會產(chǎn)生同頻干擾，這種情況下應選擇高性能天線，增大天線的前/背比來消除干擾。若天線指標不能完全滿足要求，還可采用不同的極化來增加其隔離度以確保系統(tǒng)滿足干擾指標要求。
2.同一運營商不同基站的干擾分析
多基站的組網(wǎng)條件具體如圖3所示。
在同一運營商不同基站之間形成的干擾按形成的原因可組合為八種：
·同頻同極化同向的頻率干擾；
·同頻不同極化同向的頻率干擾；
·同頻同極化不同向的頻率干擾；
·同頻不同極化不同向的頻率干擾；
·鄰頻同極化同向的頻率干擾；
·鄰頻不同極化同向的頻率干擾；
·鄰頻同極化不同向的頻率干擾；
·鄰頻不同極化不同向的頻率干擾。
通過采用頻率隔離、距離隔離、極化隔離、方向隔離四種方式來抗頻率干擾后，同頻不同極化同向的頻率干擾、同頻不同極化不同向的頻率干擾、鄰頻不同極化同向的頻率干擾、鄰頻不同極化不同向的頻率干擾這四種干擾的影響很小，以下僅對另四種較為嚴重的干擾進行分析說明：
（1）同頻同極化同向的頻率干擾
從頻率配置圖3來看，基站4第6扇區(qū)的頻率與基站2第6扇區(qū)頻率都為F1H，會產(chǎn)生同頻同極化同向的頻率干擾。兩個信號沒有頻率隔離度，方向隔離度也不大，因此只能依靠距離來提供隔離度。根據(jù)自由空間頻率衰耗公式 L=92.45+20lgd+20lgf（其中系統(tǒng)傳輸距離d，分別取d1km和d2km，f為工作頻率，約取3.5GHz），可以計算出基站4的遠端站、基站2的遠端站分別到基站2的接收電平L1和L2。
L1=92.45+20lg（d1+d2）+20lg3.5=103+20lg（d1+d2）
L2=92.45+20lgd2+20lg3.5=103+20lgd2
為了滿足基站2系統(tǒng)的可靠工作，應滿足BER=10-9時S/I321dB的抗干擾指標，整個系統(tǒng)才可正常工作，即L2與L1電平之差應大于21dB：
L2－L1=20lg（d1+d2）－20lgd2=20 lg(（d1+d2）/d2)321
由此可得出d1310d2的結論。但在具體應用中考慮到城市中有地形地物阻擋的情況以及ATPC控制扇區(qū)的覆蓋范圍等措施，一般取d132d2即可。在如上頻率配置圖中，d1（km）和d2（km）分別為4Rkm和Rkm，即d1=4d2。
（2）同頻同極化不同向的頻率干擾
從頻率配置圖3來看，在基站1第4扇區(qū)左側區(qū)域和基站4第5扇區(qū)右側區(qū)域頻率之間會形成此類干擾。雖然有方向隔離，但角度不夠大，不能提供足夠的信號載干比，因此可能會發(fā)生干擾現(xiàn)象。應利用地形地物情況、降低扇區(qū)的發(fā)射功率、減小扇區(qū)的覆蓋范圍等來增加兩信號間的隔離度。此外基站1第4扇區(qū)的頻率與基站5第3扇區(qū)頻率間、基站4第5扇區(qū)的頻率與基站5第3扇區(qū)頻率間也會形成此類干擾。
�。�3）鄰頻同極化同向的頻率干擾
從頻率配置圖3來看，基站4第5扇區(qū)的頻率與基站5第5扇區(qū)頻率之間會形成此類干擾。由于兩個信號屬于鄰頻，所能提供的頻率隔離在30dB左右，只要在規(guī)劃頻率時隔離距離達到3倍以上，即距離隔離在20dB左右，就可以滿足正常通信載干比的要求。
�。�4）鄰頻同極化不同向的頻率干擾
從頻率配置圖3來看，基站1第6扇區(qū)的頻率與基站7第3扇區(qū)頻率之間會形成此類干擾。由于兩個信號屬于鄰頻，所能提供的頻率隔離在30dB左右，另外在天線方向和傳輸距離都具備一定程度的隔離，此時可以滿足通信載干比的要求。
以上四種頻率干擾在具體應用實施中可采取的措施有：
·多基站間進行頻率的優(yōu)化配置，不同基站的相鄰或重疊扇區(qū)采用不同頻率組，防止同頻干擾，并在鄰頻間采用不同極化方式，防止鄰頻干擾；
·合理規(guī)劃扇區(qū)布局，盡可能地降低基站發(fā)射功率，降低不同基站間越區(qū)干擾，同時選用高性能天線，合理調(diào)整天線方向與扇區(qū)布局，控制同頻和鄰頻干擾；
·合理選擇基站位置，利用建筑物的阻擋以降低不同蜂窩間的干擾。
3.不同運營商系統(tǒng)之間的干擾分析
在實際應用中，每城市有三家不同運營商建設的網(wǎng)絡，頻率使用相鄰且無保護頻帶，因此三個網(wǎng)絡之間不存在同頻干擾問題，只有產(chǎn)生來自邊緣的鄰頻干擾。依據(jù)運營商基站設站位置和覆蓋范圍，系統(tǒng)之間的干擾可分為：相鄰基站間的干擾、相鄰基站對遠端站的干擾、遠端站對相鄰基站的干擾三類。
�。�1）兩個運營商基站位置不同，扇區(qū)方向基本相同且不存在重疊覆蓋區(qū)域
這種情況下一般利用設備所能提供的鄰頻隔離能力BER=10-9就可滿足信號傳輸載干比S/I3-15dB的要求，因此其他廠家設備對本系統(tǒng)的干擾可以忽略不計。如果一個系統(tǒng)的無線設備發(fā)射功率相對其它系統(tǒng)設備來說較大，則其他系統(tǒng)可采用不同極化方式、不同頻率來加大信號間的隔離度，解決干擾問題。
�。�2）兩個運營商基站位置不同，扇區(qū)方向基本相同且存在重疊的覆蓋區(qū)域
這種情況下由于距離遠近的不同會使遠端站處干擾信號會比有用信號大的多，為了保證基站之間有足夠的垂直和水平距離，鄰頻的干擾信號電平應不大于主信號電平15dB以上，來保證系統(tǒng)的BER=10-9誤碼率。
（3）兩個運營商基站位置相同，扇區(qū)方向基本相同且存在重疊的覆蓋區(qū)域
這種情況下由于兩個網(wǎng)絡的基站設置很近，兩系統(tǒng)信號電平之差會大于15dB，因此要盡量選擇可用頻點中相差較大的，還可采用不同極化方式來加以解決。當設備抗隔鄰頻干擾能力在BER=10-9時S/I3-30dB，則可避免干擾。
以上三種頻率干擾在實際運用中，最好在建網(wǎng)初期進行彼此間的充分協(xié)調(diào)，把發(fā)生干擾的可能性消滅在萌芽狀態(tài)。若建設后網(wǎng)絡中出現(xiàn)系統(tǒng)間的干擾，一方面盡可能使用與干擾系統(tǒng)非相鄰的頻點，錯開鄰頻；另一方面應盡量降低基站和遠端站發(fā)射功率，減少對其他基站不必要的干擾。
三、3.5GHz系統(tǒng)與其它系統(tǒng)間的干擾分析
3.5GHz系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間出現(xiàn)的干擾信號，按來源方向可分為地波干擾和天波干擾兩種。地波的干擾信號可以通過架設屏蔽網(wǎng)的方法來消除。天波干擾信號主要是來自衛(wèi)星通信C波段擴展信道信號、微波接力通信信號，因此可采用高方向性的天線，使3.5GHz系統(tǒng)的天線波束與水平面垂直方向角度在20o到60o的夾角內(nèi)，使本系統(tǒng)對天波的干擾信號波束在水平方向上不重疊，從而避免天波的干擾。
在實際應用中，對基站要在確定站址后先期進行站址的電磁環(huán)境測試，避開存在干擾的區(qū)域，再進行系統(tǒng)安裝。遠端站在進行安裝前，要盡量遠離那些可能產(chǎn)生干擾系統(tǒng)的干擾源，并采用方向、距離、地形地物等隔離手段來減小干擾源對系統(tǒng)的影響，同時通過預留一定的信號強度余量來減小對系統(tǒng)的影響。
四、3.5GHz系統(tǒng)對電磁環(huán)境污染分析
各運營商使用3.5GHz系統(tǒng)提供業(yè)務時，電磁環(huán)境指標必須遵守國家的相關法律法規(guī)，包括《電磁輻射防護規(guī)定標準》（GB8702－88）、《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》（GB9175-88）、《中華人民共和國家環(huán)境保護法》、《建設項目環(huán)境保護管理條理》。3.5GHz系統(tǒng)還應滿足《3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)行業(yè)標準》的規(guī)定要求，發(fā)射功率小于35dBm，雜散輻射小于-50dBm/-40dBm（基站/終端站），從而保證無線輻射指標滿足國家相關部門的要求，同時設備電磁兼容和安全特性應符合行業(yè)標準。
以下是兩個主要國家標準中對輻射的規(guī)定要求：
·根據(jù)國家環(huán)境保護局批準實施《電磁輻射防護規(guī)定標準》（GB8702－88）的規(guī)定要求，在頻率范圍3000～15000MHz內(nèi)，基站通過天線發(fā)射電磁波對周圍產(chǎn)生電磁輻射應符合：保證基站周圍環(huán)境的公眾照射一天24小時內(nèi)導出限值功率密度低于0.47W/m2。
·根據(jù)衛(wèi)生部《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準》(GB 9175-88)的規(guī)定要求，頻率300MHz～300GHz頻段內(nèi)，基站發(fā)射天線在居民覆蓋區(qū)內(nèi)，射頻輻射要求小于0.1W/m2。
在具體應用中為盡可能減少干擾因素，3.5GHz的應用要選用符合國家標準并通過國家相關部門測試的系統(tǒng)設備，通過動態(tài)功率控制功能來降低工作時電磁輻射值強度，同時運營企業(yè)應與當?shù)叵嚓P管理部門的進行聯(lián)合測試，確保系統(tǒng)在對群眾無不利影響的情況下正常運行。
摘自 中國電信網(wǎng)
