CN101179310A

CN101179310A - 消除多载波基站三阶交调的功率限制方法

Info

Publication number: CN101179310A
Application number: CNA2007101702656A
Authority: CN
Inventors: 王东; 郝瑞晶; 阮玉峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: CN101179310B

Abstract

本发明提供了一种消除多载波基站三阶交调干扰的基站最大功率限制方法，其包括：步骤S102，检测多载波基站附近的专用移动通信系统频带内的底噪N0；步骤S104，根据Hata衰落模型计算同时发射n个不同频率的多载波基站所允许的最大发射功率Pmax，其中，Pmax在专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率IMD满足IMD≤N0－ΔN。从而，消除了多载波BTS产生的三阶交调对GSM－R系统的干扰，保证了其安全性。

Description

消除多载波基站三阶交调的功率限制方法

技术领域

本发明涉及全球移动通信(Global System of Mobilecommunication)系统(以下简称GSM)，更具体地，涉及一种消除多载波基站(BTS)产生的三阶交调干扰对专用移动通信系统影响的方法。

背景技术

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。

发射机产生交调干扰的场景如附图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接收机处带内的底噪高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(Railway-GSM，GSM-R)，这种影响是十分危险的，因此必须有一种方法，避免这种影响，保证其他无线通讯系统的安全。

我们知道，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)。

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。

因此，需要一种根据三阶交调干扰特点，控制多载波BTS系统设备最大发射功率的方法，来消除多载波BTS产生的三阶交调对GSM-R系统的干扰，保证其安全性。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于，提供一种消除多载波基站三阶交调的功率限制方法，多载波基站包括至少一个用于发射多个不同频率的信号的发射机，多个接收机用于分别接收来自发射机的一个频率的信号，其包括：

步骤S102，检测多载波基站附近的专用移动通信系统频带内的底噪N0；

步骤S104，根据哈他衰落模型计算同时发射n个不同频率的多载波基站所允许的最大发射功率Pmax，其中，Pmax在专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率IMD满足IMD≤N0-ΔN，ΔN为算法门限值。

哈他衰落模型的计算方法为：

P \max = \frac{(N 0 - ΔN + L - 10 + 60 \lg (Δf)) \times n}{3},

其中，Δf为受到干扰的发射机频率与接收机频率偏离的平均值，L为路径损耗。

路径损耗L可以根据下列公式计算：

L＝69.55+26.16 log10(f3)-13.82 log10(ht)-a(hr)+(44.9-6.55 lg10(ht))log10(d)，

其中，ht为多载波基站的天线的高度，hr为接收机的天线的高度，d为接收机和发射机之间的距离，f3是多载波基站附近的一个专用移动通信系统的频率。

受到干扰的发射机频率与接收机频率偏离的平均值Δf可以根据下列公式计算：

Δf = \frac{f 1 + f 2}{2} - f 3,

其中，f1、f2分别是由发射机发射的不同频率，以及其中，2f1-f2＝f3，|f1-f3|＜|f2-f3|。

底噪N0为24小时之内测得的最小值，并且最小值出现的时间大于总测量时间的1％。

本发明的功率限制方法还可以包括：多载波基站在同时发送n个不同频率时，最大允许下行发射功率不大于Pmax。

本发明的功率限制方法还可以包括：检查所载波基站同时发送的频率数n是否改变，如果发生了改变，则重复步骤S104。

专用移动通信系统可以为铁路专用通信系统。

通过上述技术方案，消除多载波BTS产生的三阶交调对GSM-R系统的干扰，保证了其安全性。

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示出了现有技术中发射机产生交调干扰的示意图；

图2示出了现有技术中GSM-R与GSM900的频带相邻的示意图；

图3示出了根据本发明的消除多载波基站三阶交调的功率限制方法的流程图；以及

图4示出了根据本发明实施例的消除多载波基站三阶交调的功率限制方法的流程图。

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示出了根据本发明的消除多载波基站三阶交调的功率限制方法的流程图。

参照图3，提供了一种消除多载波基站三阶交调的功率限制方法，多载波基站包括至少一个用于发射多个不同频率的信号的发射机，多个接收机用于分别接收来自发射机的一个频率的信号，其包括：

步骤S104，根据哈他衰落模型(Hata)计算同时发射n个不同频率的多载波基站所允许的最大发射功率Pmax，其中，Pmax在专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率IMD满足IMD≤N0-ΔN。

Hata衰落模型的计算方法为：

P \max = \frac{(N 0 - ΔN + L - 10 + 60 \lg (Δf)) \times n}{3},

其中，N0为底噪，ΔN为算法门限值，Δf为受到干扰的发射机频率与接收机频率偏离的平均值，L为路径损耗。

路径损耗L可以根据下列公式计算：

L＝69.55+26.16 log10(f3)-13.82 log10(ht)-a(hr)+(44.9-6.55 lg10(ht))log10(d)，

Δf = \frac{f 1 + f 2}{2} - f 3,

底噪N0为24小时之内测得的最小值，并且底噪最小值出现的时间大于总测量时间的1％。

专用移动通信系统可以为铁路专用通信系统。

以下就上述技术方案进行详细说明：

设多载波BTS最大发射功率为Pmax，同时发射n个频率的载频，所有载频平均分配最大发射功率，即每个载频功率为Pmax/n。f1，f2为其中任意两个频率，功率分别为P2，P2。

设f3为该多载波BTS旁边一GSM-R频点，且有2f1-f2＝f3，|f1-f3|＜|f2-f3|即多载波产生的三阶交调干扰影响到了GSM-R系统。

则此时，多载波BTS产生的最大三阶交调功率PIM_MAX为：

PIM_MAX = 2 P 1 + P 2 + C - 60 \log (Δf) = 2 \times \frac{P \max}{2} + \frac{P \max}{n} + 10 - 60 \lg (Δf) - - - (1)

其中C为是互调常数，等于10；

Δf是干扰发信机频率与接收机频率偏离的平均值，计算方法如下：

Δf = \frac{f 1 + f 2}{2} - f 3

设多载波基站天线的高度为ht，接收机天线的高度为hr，发射机、接收机距离为d，由Hata无线传播模型可以得到路径损耗：

L＝69.55+26.16 log10(f3)-13.82 log10(ht)-a(hr)+(44.9-6.55 lg10(ht))log10(d)

互调产物在GSM-R输入端的干扰大小IMD为：

IMD＝PIM-L，

其中PIM为多载波BTS发射机输出端三阶交调发射功率。

当多载波BTS产生的三阶交调到GSM-R接收机处的功率值比带内的底噪N0 dB低ΔN dB，不会影响到其的接收灵敏度。ΔN为算法门限值。

即多载波BTS产生三阶交调干扰对GSM-R没有影响的条件是：

PIM-L≤N0-ΔN (2)

由(1)、(2)可得：

P \max \leq \frac{(N 0 - ΔN + L - 10 + 60 \lg (Δf)) \times n}{3} - - - (3)

即，当此多载波BTS同时发射n个不同频率的载波时，最大发射功率Pmax满足(1)式时，不会对GSM-R系统造成干扰。

参照图4，对技术方案的实施作进一步的详细描述：

1.判断该多载波BTS周围是否存在GSM-R系统，如果是，则下一步；否则退出。

2.测量GSM-R带内的底噪N0(取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％)；设置ΔN。

3.GSM-R系统最低载频频率为f_B。

4.多载波天线的高度为ht，接收机天线高度为hr，发射机、接收机距离为d。

5.根据Hata传播模型，计算路径损耗L：

L＝69.55+26.16 log10(f_B)-13.82 log10(ht)-a(hr)+(44.9-6.55 lg10(ht))log10(d)。

6.多载波BTS同时发射不同频率载频数为n。

7.计算Pmax：

P \max = \frac{(N 0 - ΔN + L - 10 + 60 \lg (Δf)) \times n}{3},

其中，Δf为多载波BTS支持所有频率载频中的任意两个频率f1，f2与GSM-R支持的所有载频中的一个频率f_B，按照关系：

Δf = \frac{f 1 + f 2}{2} - f_{B}

求得的最小值。

8.将多载波BTS最大发射功率不高于Pmax。

9.检查多载波BTS并发不同载频数n是否发生变化，如果是，则转到6，否则退出。

以上所述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

1.一种消除多载波基站三阶交调的功率限制方法，所述多载波基站包括至少一个用于同时发射多个不同频率的信号的发射机，多个接收机用于分别接收来自所述发射机的一个频率的信号，其特征在于，包括：

步骤S102，检测所述多载波基站附近的专用移动通信系统频带内的底噪N0；

步骤S104，根据哈他衰落模型计算同时发射n个不同频率的所述多载波基站所允许的最大发射功率Pmax，其中，所述最大发射功率在所述专用移动通信系统的输入端产生的最大交调干扰功率IMD满足IMD≤N0-ΔN，ΔN为算法门限值。

2.根据权利要求1所述的功率限制方法，其特征在于，所述哈他衰落模型的计算方法为：

P \max = \frac{(N 0 - ΔN + L - 10 + 60 \lg (Δf)) \times n}{3},

3.根据权利要求2所述的功率限制方法，其特征在于，所述路径损耗L根据下列公式计算：

L＝69.55+26.16log10(f3)-13.82log10(ht)-a(hr)+(44.9-6.55lg10(ht))log10(d)，

其中，ht为所述多载波基站的天线的高度，hr为所述接收机的天线的高度，d为所述接收机和所述发射机之间的距离，f3是所述多载波基站附近的所述专用移动通信系统的频率。

4.根据权利要求3所述的功率限制方法，其特征在于，所述受到干扰的发射机频率与接收机频率偏离的平均值Δf根据下列公式计算：

Δf = \frac{f 1 + f 2}{2} - f 3,

其中，f1、f2分别是由所述发射机发射的不同频率，

以及其中，2f1-f2＝f3，|f1-f3 |＜|f2-f3|。

5.根据权利要求1所述的功率限制方法，其特征在于，所述底噪N0为24小时之内测得的最小值，并且所述最小值出现的时间大于总测量时间的1％。

6.根据权利要求1所述的功率限制方法，其特征在于，还包括：所述多载波基站在同时发送n个不同频率时，最大允许下行发射功率不大于Pmax。

7.根据权利要求1所述的功率限制方法，其特征在于，还包括：检查所述所载波基站同时发送的频率数n是否改变，如果发生了改变，则重复步骤S104。

8.根据权利要求1所述的功率限制方法，其特征在于，所述专用移动通信系统为铁路专用通信系统。