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互调干扰及GSM网络规划【摘要】文章基于对GSM网络上行五阶互调干扰、GSM网络下行三阶互调干扰的成因及作用机制的分析，从网络规划角度提出了降低互调干扰的措施。 【关键词】互调干扰 网络规划 天线 耦合器 GSM-R 1 引言 我国GSM网络自1992年在嘉兴建立和开通第一个演示系统以来，获得了迅猛发展，用户数量和网络规模都位居世界前列。但随着时间的推移，网络的内外部环境都发生了一定程度的改变。在GSM网络内部，一方面，由于近20年的网络运营，网络设备和器件（如天线等）老化，出现故障的问题越来越突出；另一方面，随着网络规模和投入的不断加大，运营商希望成本投入越来越小，这在一定程度上也导致了器件质量的下降。在GSM网络外部，国家对于运营商使用的频段也做了一定程度的调整，如移动EGSM频段退网（分给GSM-R系统）等。这些情况在互调干扰方面表现出三个突出问题：一是由于天线、接头的工艺和材料质量的下降，以及老化、变形、腐蚀、落入碎屑和灰尘、低劣的安装工艺等导致的五阶无源互调，对GSM上行造成干扰；二是由于耦合器、双工器等器件质量不过关或老化导致的三阶互调，对GSM下行造成干扰；三是GSM下行三阶互调对GSM-R铁路通信系统造成的干扰。由于器件问题的隐蔽性且长期存在，对网络的影响也是持久的，因此本文试图从网络规划的角度提出GSM频率划分和网络布局的相关建议，尽量降低互调干扰对网络质量的影响。 2 互调干扰的类型 按照目前现行的移动和联通GSM频率使用范围，使用三阶互调频率值（2f1-f2）和五阶互调干扰频率值（3f1-2f2）计算互调干扰范围，可得到表1。 由表1可见，对GSM网络构成影响的互调干扰主要是移动GSM900对移动上行本小区造成的五阶互调干扰、移动和联通三阶互调对下行的干扰以及移动三阶互调对GSM-R的干扰。由于五阶互调一般比三阶互调低10dB～15dB，因此移动GSM900对联通GSM900上行产生的五阶互调干扰、电信CDMA800对移动上行的五阶干扰、铁通GSM-R对移动上行的五阶干扰可忽略不计。铁通GSM-R三阶互调和电信CDMA800分别有3MHz和1MHz带宽落入移动上行频段，但由于GSM-R只分布于铁路沿线，且设备本身一般至少有30dB以上的三阶互调抑制，对外网的影响很小，因此也忽略不计。 3 五阶上行互调干扰及相关频率规划 3.1 无源互调产生的原因 在一个理想的线性传输系统内，其输出相对于输入是成正比的；而在非线性系统中，传输特性是按指数规律变化的（如图1所示）。从图1可明显地看出，正半周的幅度大于负半周的幅度，该波形的特性与原有信号相比已发生了质的变化，它是由原来的基波和相应的谐波叠加而成，这些谐波将同传输线上的其它载波进行互调。互调的结果就产生了一些额外的频率互调产物，如（2f1-f2）、（2f2-f1）、（3f1-2f2）、（3f2-2f1）等。当这些互调生成物在传输线中足够大时，就会像载波一样在传输线中传输，从而占用有效的信号通道。 在GSM900蜂窝移动通信基站上，由于传输功率较大，一些原本认为具有线性特性的无源元件（如耦合器、双工器、接头、天线和传输电缆等），都表现出了非线性特性。因此，有可能使不同频率的信号之间产生调制，这就是无源互调（PIM，Passive intermodulation）。在高功率条件下，产生无源互调的结果是使有效传输信号发生畸变，产生噪声和杂波，影响信号传输速率。 在网络中，产生无源互调的主要器件是天线和射频连接器（接头）。 （1）影响天线互调性能的因素 影响天线互调性能的主要因素是材质和制造工艺。根据天线各单元（振子、馈电网络、外罩）设计方案进行组合，当前天线整体设计方案主要有以下三种： 方案一：一次性铸造振子+同轴电缆+玻璃钢外罩 优点是可靠性高，机械、电气性能稳定，温度特性好，防震抗老化，可稳定工作10年以上，互调性能可达到低于-107dBm的标准；缺点是价格较高，国产15.5dB普通天线约在1100元左右，进口的约在2700元左右。 方案二：冲压组合振子+同轴电缆+玻璃钢或PVC外罩 整体性能一般，批量生产时冲压组合振子在互调性能上很难达标（-107dBm）；价格较低，15.5dB普通天线约在400元左右。 方案三：冲压组合振子或贴片振子+空气微带+PVC外罩 性能、稳定性都比较差，互调性能很难批量达标（-107dBm），现网部分天线使用不到一年即被替换；价格较低，15.5dB普通天线约在300元左右。 （2）影响射频连接器（接头）互调性能的因素 除非线性因素外，在同轴连接器中生成无源互调的还有以下方面的原因： 1）金属零件电镀过程中未清洗干净的电镀溶液； 2）镀层导电性不