關(guān)于GSM上行鏈路干擾與塔頂放大器問題

1、關(guān)于GSM上行鏈路干擾與塔頂放大器問題關(guān)于GSM上行鏈路干擾與塔頂放大器問題 王樹甲 在理想高斯白噪聲信道，在TDMA無線接入系統(tǒng)的容量可以表示為 。 （1）式中，K為用戶數(shù)目，Ck為每用戶數(shù)據(jù)速率，W為占用帶寬，N0為噪聲功率譜密度，Eb為每比特能量，P為基站所收到的每用戶的有用信號(hào)功率。P可以表示為 。 （2） 式中，Pt手機(jī)發(fā)送功率，L（dB）為路徑衰耗。CCITT的路徑衰耗公式為 Lccirt=69.55+26.16log(f)13.82log(Hb)+44.96.55log(Hb)log(d)+ax(Hm)。 （3） 式中，f為頻率(MHz)，d為移動(dòng)臺(tái)至基站距離(km)，Hb為基站

2、天線高度(m)，ax(Hm)為移動(dòng)臺(tái)天線高度校正函數(shù)。根據(jù)式（3），傳播衰耗與距離的關(guān)系可以表示為 ，或 。 （4） 在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中，存在來自各隔站小區(qū)各手機(jī)（1/3空間復(fù)用）的同信道干擾（Ic）和鄰信道干擾（Ia），而且可以認(rèn)為這些干擾是不相關(guān)的，因此，上行鏈路的總干擾是各干擾信號(hào)的功率和。在保證差錯(cuò)率分別要求C/Ic=9dB，C/Ia=-9dB的情況下，總干擾（It）可以表示為 。 （5） 將式（2）代入式（1），我們有 。 （6） 現(xiàn)在簡要分析式（3），為保證基站按質(zhì)量接收帶內(nèi)各手機(jī)的有用信號(hào)，基站接收機(jī)輸入端的每一時(shí)隙應(yīng)保證一定的載/噪比（P/Nt）。這要求，1）各手機(jī)發(fā)送功率

3、Pt能夠克服其路徑（d）傳播衰耗LP，使到達(dá)基站的功率大于P，且越大越好，但同時(shí)會(huì)增大經(jīng)由兩倍路徑（2d）衰耗抵達(dá)隔站的干擾；2）降低WN0，即改善基站接收機(jī)，降低其噪聲系數(shù)、提供其靈敏度；減小It，即減小隔站小區(qū)的各手機(jī)的發(fā)送功率，這與覆蓋范圍有矛盾。事實(shí)上，GSM系統(tǒng)采用了一些減小干擾作用的措施：跳頻（干擾平均）、不連續(xù)發(fā)射（減小干擾強(qiáng)度）。 現(xiàn)在根據(jù)上述公式分析塔頂放大器的作用：首先，采用塔頂放大器能夠降低基站接收系統(tǒng)的WN0，提高其靈敏度，增大系統(tǒng)增益（手機(jī)發(fā)送Pt基站接收靈敏度），在P和It不變的條件下，可以擴(kuò)大復(fù)蓋；其次，也可以理解為允總干擾It增大，而使總噪聲（WN0+It）不變

4、，覆蓋范圍不變；最后，因?yàn)槭謾C(jī)功率是受基站控制而調(diào)節(jié)的，而調(diào)節(jié)的依據(jù)是號(hào)電平和信號(hào)質(zhì)量，所以，在覆蓋和信號(hào)質(zhì)量不變的情況下，允許降低接收功率P，即可以降低各手機(jī)的發(fā)送功率Pt。應(yīng)當(dāng)指出，不論有用信號(hào)還是無用信號(hào)都隨機(jī)時(shí)變信號(hào)。手機(jī)可以處在其服務(wù)小區(qū)的不同位置，除擴(kuò)大覆蓋后的邊緣外，都可以在保證原來質(zhì)量的條件下，減低發(fā)送功率，從而減小它們對(duì)隔站各小區(qū)的干擾。在路測過程中， 在大部分路段，有無塔放情況的手機(jī)發(fā)送功率有明顯差別，大量基站測試結(jié)果都是一致的。這表明一般情況下上行鏈路WN0和It在同一數(shù)量級(jí)，采用塔放對(duì)降低熱噪聲是有效的。這可以加大覆蓋范圍，使原來因路徑衰耗不能保證載/噪比門限的距離，由于基站接收機(jī)的性能改善而得以保證。那些位于近距離的手機(jī)由于載/噪比有了富裕而可以減低功率。大多數(shù)手機(jī)發(fā)送功率的降低，顯然會(huì)降低對(duì)其各同頻和鄰頻小區(qū)的干擾。事實(shí)上，塔放對(duì)1/4復(fù)用的廣播信道所在載頻也有改善，其機(jī)理是同相的。但由于該頻道不采用跳頻，所以這種改善更為可貴。 圖1表示1/3復(fù)用，任意小區(qū)（如1）受到6個(gè)同頻小區(qū)的干擾，而且干擾與其周圍的6個(gè)同頻小區(qū)。圖2表示扇區(qū)情況，主要受到3個(gè)同頻小區(qū)的干擾，并干擾2個(gè)同頻小區(qū)。還應(yīng)注意到基站天線前/后增益比對(duì)信號(hào)/干擾比的改善。 有些地區(qū)可能會(huì)有鄰小區(qū)的鄰頻干擾，但它與同頻干擾不同，會(huì)