CN101150837B - 多载波基站站点确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多载波基站站点确定方法和装置，其中，该方法包括以下步骤：步骤一，测量在多载波基站附近的铁路专用移动通信系统的热噪声；步骤二，计算当多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；步骤三，根据最大交调干扰功率，计算多载波基站与铁路专用移动通信系统的最小距离；以及步骤四，根据最小距离来确定多载波基站的站点。从而消除了多载波基站由于同时发射不同频率载波，产生的三阶交调干扰对GSM-R系统造成的影响，可以保证安全运营。

Description

多载波基站站点确定方法和装置

技术领域

本发明涉及全球移动通信系统(Global System of Mobilecommunication，GSM)，更具体地，涉及一种多载波基站站点确定方法和装置，用于控制多载波基站与铁路专用移动通信系统之间的距离来消除所述多载波基站对所述铁路专用移动通信系统产生的交调干扰。

背景技术

在GSM系统中，多载波BTS可以在下行使用一个发射机和一个功率放大器，同时发送几个GSM载频，这种硬件上的共享可以很大程度的降低BTS系统设备成本，同时有效的增加系统容量，带来客观的经济效益。

但是，当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时，将互相调制，产生新频率信号输出，如果该频率正好落在其他无线通讯系统接收机工作信道带宽内，则构成对该接收机的干扰，称之为交调干扰。

图1是发射机产生交调干扰情况的示图。如图1所示，BTS1和BTS2可能属于不同的运营商，BTS1与移动设备MS1通讯，多载波BTS2与MS2、MS3经一个发射机同时通讯，而且MS1远离BTS1，MS2、MS3远离BTS2，同时MS1又靠近BTS2。

假设多载波BTS2发射机使用两个载频(f2，f3)产生的交调干扰信号频率刚好与MS1的接收频率f1相同，影响了MS1接收机灵敏度。

由于MS2、MS3远离BTS2，所以BTS2将会在f2、f3频点满功率发射；另一方面由于MS1远离BTS1，所以MS1接收到BTS1的下行信号非常小，此时如果由多载波BTS2产生的三阶交调比MS1接收机处带内的热噪声高N dB(N取决于受干扰系统对安全等级的要求)，则认为其对该通讯系统造成了影响。特别是当MS1属于对安全性要求较高的无线通讯系统时，如铁路专用移动通信系统(GSM-R)，这种影响是十分危险的，因此必须有一种方案，避免这种影响，保证其他通讯的安全。

当发射机同时发射两个以上不同频率载频时，会伴随产生二阶交调失真、三阶交调失真等等。大多数的交调失真可以被滤掉(包括二阶交调失真)，但输入信号的两个频率靠的很近时，三阶交调失真将和两个基频相近而不容易被滤掉。而临近两个并发载频f1，f2产生的三阶交调频率为(2f1-f2)和(2f2-f1)。

图2是中国GSM-R与GSM 900频带相邻的示意图。如附图2所示，在中国，中国铁通运营的GSM-R频带范围为[930，935]MHz，而中国移动运营的GSM 900通讯系统频带范围为[935，954]MHz，产生三阶交调干扰范围，在GSM 900带外的一部分为[916，935]MHz。这样，中国移动的GSM 900多载波BTS基站就有可能对其附近的GSM-R系统正常运营造成影响，而我们知道GSM-R系统对安全性要求非常高，必须予以保护。

以GSM 900系统为例，GSM协议45.005中对BTS产生的交调干扰这样描述：在相对载频频偏[6M，发射带边缘]范围内，BTS产生的互调干扰的峰值保持值不得超过H dBc，测量带宽为300KHz。

载波功率一般按照300KHz以上测量带宽均值方式测量的，从300KHz测量带宽峰值保持方式转换成300KHz测量带宽Average方式测量，转换因子为-9dB。

因此在同样的测量带宽下(300kHz，Average)载波功率与互调产物的功率差异为：(H-9)dB。

假定，BTS2的机顶发射功率为P dBm，f3-f2＝6MHz，且f2-f1＝6MHz，则2f2-f3＝f2-6MHz＝f1(即刚好满足协议规定条件，GSM900多载波BTS产生三阶交调干扰频率刚好落在GSM-R系统内，这样影响是最大的)，则BTS2在f1的输出互调产物为：P-(H-9)＝(P-H+9)dBm

假设链路耦合损耗(Coupling Loss)为CL，则互调产物(f1)在MS1输入端的大小为：IMD＝(P-H+9)-CL。

当基站发射功率最大Pmax，多载波BTS到GSM-R系统最小链路耦合损耗CLmin时，得到最大GSM输入端最大交调干扰IMDmax。

当由于多载波BTS产生的三阶交调，到其GSM-R接收机处的功率值，比带内的热噪声Nb dB低N dB，也就为Nb-N时，则不会影响到MS的接收灵敏度。

即多载波BTS产生三阶交调干扰对GSM-R没有影响的条件是：(P-H+9)-CL＜Nb-N＝＞CL＞P-H-Nb-9-N。

假设基站天线的高度为ht，手机天线的高度为hr。载频频率为fc，接下来以Hata模型为例：CL≈69.55+26.16 log10(fc)-13.82log10(ht)-a(hr)+(44.9-6.55 log10(ht))log10(d)，其中，a(hr)＝(1.1log10(fc)-0.7)hr-(1.56 log10(fc)-0.8)dB。

则 $69.55+26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)-13.82\log \left(\mathrm{ht}\right)-a\left(\mathrm{hr}\right)+(44.9-6.55$

$\log 10\left(\mathrm{ht}\right))\log 10\left(d\right)>P-H-\mathrm{Nb}-9-N=>d>{10}^{\frac{P-H-\mathrm{Nb}-9-N-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{ht}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}}.$

其中，P应该取最大值Pmax。即，当多载波BTS距离GSM-R系统(包括列车运行轨道、GSM-R BTS)满足(1)式时，不会对其造成干扰。因此，急需一种方案来使多载波基站的距离满足上述条件。

发明内容

基于现有技术中的问题，本发明提供了一种多载波基站站点确定方法和装置，用于控制多载波基站与铁路专用移动通信系统之间的距离来消除所述多载波基站对所述铁路专用移动通信系统产生的交调干扰。

本发明的一个方面提供了一种多载波基站站点确定方法，包括以下步骤：步骤一，测量在多载波基站附近的铁路专用移动通信系统的热噪声；步骤二，计算当多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；步骤三，根据最大交调干扰功率，计算多载波基站与铁路专用移动通信系统的最小距离；以及步骤四，根据最小距离来确定多载波基站的站点。

热噪声是通过长时间测量而得到的最小值，例如，24小时测量得到的最小值，且该值出现时间应大于总时间的1％。

最大交调干扰功率是通过以下公式计算得到的：IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin，其中，IMDmax为最大交调干扰功率，Pmax是最大发射功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，以及CLmax为最小链路耦合损耗。

最小距离是通过以下公式计算得到的：

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}},$ 其中，Dmin是最小距离，IMDmax为所述最大交调干扰功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，Nb是热噪声，ht是多载波基站的天线高度，hr是铁路专用移动通信系统的天线高度，以及fc是落入GSM-R频带内的三阶交调频率。

在步骤四中，执行以下处理：设置工程裕量；计算最小距离与工程裕量的和；以及将多载波基站设置在与铁路专用移动通信系统的距离不小于最小距离与工程裕量的和的位置处。

本发明还提供了一种多载波基站站点确定装置，包括：测量模块，用于测量在多载波基站附近的铁路专用移动通信系统的热噪声；第一计算模块，用于计算当多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；第二计算模块，用于根据最大交调干扰功率，计算多载波基站与铁路专用移动通信系统的最小距离；以及站点确定模块，用于根据最小距离来确定多载波基站的站点。

热噪声是通过长时间测量而得到的最小值。

在第一计算模块中，最大交调干扰功率是通过以下公式计算得到的：IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin，其中，IMDmax为最大交调干扰功率，IMDmax为所述最大交调干扰功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，以及CLmin为最小链路耦合损耗。

在第二计算模块中，最小距离是通过以下公式计算得到的：

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}},$ 其中，Dmin是最小距离，Pmax是最大发射功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，Nb是热噪声，ht是多载波基站的天线高度，hr是铁路专用移动通信系统的天线高度，以及fc是落入GSM-R频带内的三阶交调频率。

在站点确定模块中包括：设置单元，用于设置工程裕量；和计算单元，用于计算最小距离与工程裕量的和；以及距离设定单元，用于将多载波基站设置在与铁路专用移动通信系统的距离不小于最小距离与工程裕量的和的位置处。

因而，采用本发明，可以消除多载波基站由于同时发射不同频率载波，产生的三阶交调干扰对GSM-R系统造成的影响，从而可以保证安全运营。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是发射机产生交调干扰情况的示图；

图2是中国GSM-R与GSM 900频带相邻的示意图；

图3是根据本发明的载波基站站点确定方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的方法的流程图；以及

图5是根据本发明的载波基站站点确定装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图3是根据本发明的载波基站站点确定方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S302，测量在多载波基站附近的铁路专用移动通信系统的热噪声；

步骤S304，计算当多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；

步骤S306，根据最大交调干扰功率，计算多载波基站与铁路专用移动通信系统的最小距离；以及

步骤S308，根据最小距离来确定多载波基站的站点。

热噪声是通过长时间测量而得到的最小值。

最大交调干扰功率是通过以下公式计算得到的：IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin，其中，IMDmax为最大交调干扰功率，Pmax是最大发射功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，以及CLmin为最小链路耦合损耗。

最小距离是通过以下公式计算得到的：

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}},$ 其中，Dmin是最小距离，IMDmax为所述最大交调干扰功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，Nb是热噪声，ht是多载波基站的天线高度，hr是铁路专用移动通信系统的天线高度，以及fc是落入GSM-R频带内的三阶交调频率。

在步骤S308中，执行以下处理：设置工程裕量；计算最小距离与工程裕量的和；以及将多载波基站设置在与铁路专用移动通信系统的距离不小于最小距离与工程裕量的和的位置处。

图4是根据本发明实施例的方法的流程图。如图4所示，具体执行以下步骤：

S402，判断该多载波BTS周围是否存在GSM-R系统，如果是，则执行步骤S404，否则退出；

S404，测量GSM-R带内的热噪声Nb(取长时间测量最小值)；设置N；

S406，计算IMDmax，其中，IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin；

S408，根据Hata传播模型，计算Dmin，其中，

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}};$

S410，设置工程裕量Δd；以及

S412，得到多载波BTS可选站点位置，必须距GSM-R系统至少Dmin+Δd。

图5是根据本发明的载波基站站点确定装置500的框图。如图5所示，该装置包括：测量模块502，用于测量在多载波基站附近的铁路专用移动通信系统的热噪声；第一计算模块504，用于计算当多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；第二计算模块506，用于根据最大交调干扰功率，计算多载波基站与铁路专用移动通信系统的最小距离；以及站点确定模块508，用于根据最小距离来确定多载波基站的站点。

热噪声是通过长时间测量而得到的最小值。

在第一计算模块504中，最大交调干扰功率是通过以下公式计算得到的：IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin，其中，IMDmax为最大交调干扰功率，Pmax是最大发射功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，以及CLmin为最小链路耦合损耗。

在第二计算模块506中，最小距离是通过以下公式计算得到的：

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}},$ 其中，Dmin是最小距离，IMDmax为所述最大交调干扰功率，H是多载波基站产生的交调干扰的峰值，Nb是热噪声，ht是多载波基站的天线高度，hr是铁路专用移动通信系统的天线高度，以及fc是落入GSM-R频带内的三阶交调频率。

在站点确定模块508中包括：设置单元，用于设置工程裕量；和计算单元，用于计算最小距离与工程裕量的和；以及距离设定单元，用于将多载波基站设置在与铁路专用移动通信系统的距离不小于最小距离与工程裕量的和的位置处。

综上所述，采用本发明，可以消除多载波基站由于同时发射不同频率载波，产生的三阶交调干扰对GSM-R系统造成的影响，从而可以保证安全运营。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多载波基站站点确定方法，用于控制多载波基站与铁路专用移动通信系统之间的距离来消除所述多载波基站对所述铁路专用移动通信系统产生的交调干扰，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，测量在所述多载波基站附近的所述铁路专用移动通信系统的热噪声；

步骤二，计算当所述多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在所述铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；

步骤三，根据所述最大交调干扰功率，计算所述多载波基站与所述铁路专用移动通信系统的最小距离；以及

步骤四，根据所述最小距离来确定所述多载波基站的站点；

其中，所述最大交调干扰功率是通过以下公式计算得到的：

IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin，

其中，IMDmax为所述最大交调干扰功率，Pmax是所述最大发射功率，H是所述多载波基站产生的交调干扰的峰值，以及CLmin为最小链路耦合损耗；

所述最小距离是通过以下公式计算得到的：

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}},$

其中，Dmin是所述最小距离，IMDmax为所述最大交调干扰功率，H是所述多载波基站产生的交调干扰的峰值，Nb是所述热噪声，ht是所述多载波基站的天线高度，hr是所述铁路专用移动通信系统的天线高度，以及fc是落入所述铁路专用移动通信系统频带内的三阶交调频率，a(hr)＝(1.1log10(fc)-0.7)hr-(1.56log10(fc)-0.8)dB。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热噪声是通过长时间测量而得到的最小值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中，执行以下处理：

设置工程裕量；

计算所述最小距离与所述工程裕量的和；以及

将所述多载波基站设置在与所述铁路专用移动通信系统的距离不小于所述最小距离与所述工程裕量的和的位置处。

4.一种多载波基站站点确定装置，用于控制多载波基站与铁路专用移动通信系统之间的距离来消除所述多载波基站对所述铁路专用移动通信系统产生的交调干扰，其特征在于，包括：

测量模块，用于测量在所述多载波基站附近的所述铁路专用移动通信系统的热噪声；

第一计算模块，用于计算当所述多载波基站的发射功率为最大发射功率时，在所述铁路专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率；

第二计算模块，用于根据所述最大交调干扰功率，计算所述多载波基站与所述铁路专用移动通信系统的最小距离；以及

站点确定模块，用于根据所述最小距离来确定所述多载波基站的站点；

其中，在所述第一计算模块中，所述最大交调干扰功率是通过以下公式计算得到的：

IMDmax＝(Pmax-H+9)-CLmin，

其中，IMDmax为所述最大交调干扰功率，Pmax是所述最大发射功率，H是所述多载波基站产生的交调干扰的峰值，以及CLmin为最小链路耦合损耗；

在所述第二计算模块中，所述最小距离是通过以下公式计算得到的：

$D\min ={10}^{\frac{\mathrm{IMD}\max -H-\mathrm{Nb}-12-69.55-26.16\log 10\left(\mathrm{fc}\right)+13.82\log 10\left(\mathrm{ht}\right)+a\left(\mathrm{hr}\right)}{44.9-6.55\log 10\left(\mathrm{ht}\right)}},$

其中，Dmin是所述最小距离，IMDmax为所述最大交调干扰功率，H是所述多载波基站产生的交调干扰的峰值，Nb是所述热噪声，ht是所述多载波基站的天线高度，hr是所述铁路专用移动通信系统的天线高度，以及fc是落入所述铁路专用移动通信系统频带内的三阶交调频率，a(hr)＝(1.1log10(fc)-0.7)hr-(1.56log10(fc)-0.8)dB。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述热噪声是通过长时间测量而得到的最小值。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述站点确定模块中包括：

设置单元，用于设置工程裕量；

和计算单元，用于计算所述最小距离与所述工程裕量的和；以及

距离设定单元，用于将所述多载波基站设置在与所述铁路专用移动通信系统的距离不小于所述最小距离与所述工程裕量的和的位置处。

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