800MHz CDMA基站发射性能浅析

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设备检测的目的和作用是从源头上减少和避免干扰,随着无线电通信技术的发展,电磁环境日趋复杂,无线电干扰也日趋复杂,在这样的形势下,检测工作的重要性不言而喻。

    要做好检测工作需从四个环节入手,即测试仪表、被测设备、测试标准和测试方法。我们对测试仪表、测试标准和测试方法的分析探讨比较多,然而对被测设备的分析研究,对我们的检测工作同样重要,知己知彼才能百战百胜。

    本文结合我们的工作实际,从CDMA通信原理概述、无线发射信道及发射性能指标三方面来阐述800MHzCDMA基站发射性能。

    1.CDMA通信原理概述

    CDMA是英文CodeDivisionMultipleAccess的缩写,中文译为码分多址,即编码划分多址联接,是通信领域广泛使用的先进技术之一。它以扩频技术为基础,利用扩频技术形成的伪随机序列来实现多址,换言之,CDMA通信系统中,不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的,而是用不同的编码序列来区分的。

    发射端经过调制和扩频两个步骤产生扩频信号。先用要传送的信息比特对载波进行调制,再用伪随机序列扩展信号的频谱;或者先用扩频序列与信息比特相乘(扩展信息的频谱),再对载波进行调制。

    接收端经过解扩和解调两个步骤恢复原信息。解扩就是接收机以相同的伪随机序列与接收到的扩频信号相乘,也称相关接收。解扩后的信号再经过常规解调即可恢复出信息。

    要想使接收端正确检测到发射端发射的信息,接收机本地产生的伪随机序列必须与发射端相同且同步,但是伪随机序列本身具有随机性,不可能做到收发两端的序列完全相同,为了减小检测的差错率,伪随机序列必须具有良好的相关特性。在CDMA系统中用到特定的正交序列,如威尔士序列,进行频谱扩展。

    2.无线发射信道

    正如第一部分所讲到的,伪随机序列在CDMA通信中是非常重要和关键的。CDMA系统中用到的威尔士序列是长度可变的,有64威尔士码、128威尔士码和256威尔士码,下面我们以64威尔士码为例来说明CDMA无线发射信道。

    图1是以64威尔士码为例的CDMA蜂窝系统的物理信道结构图,含1个导频信道、1个同步信道、7个寻呼信道和55个业务信道。

    2.1导频信道

    导频信道传输由基站发送的连续导频信号。导频信号是一种无调制的直接序列扩频信号,令移动台迅速精确地捕获信道的定时信息,并提取相干载波进行信号的解调。移动台通过对周围不同基站的导频信号进行检测比较,可以决定何时需要进行越区切换。

    2.2同步信道

    同步信道主要传输同步信息。在同步期间,移动台利用此同步信息进行同步调整。一旦同步完成,通常不再使用,当通信业务多时,也可临时改作业务信道。

    2.3寻呼信道

    寻呼信道在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息。移动台通常在建立同步后,接着就选择一个寻呼信道(也可由基站来指定)来监听系统发出的寻呼信息和其它指令。当通信业务多时也可改作业务信道,直至全部用完。

    2.4业务信道

    正向业务信道共有四种传输速率(9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s),可以逐帧改变,以动态地适应通信者的话音特性。

    3.发射性能指标

    通过前两部分对通信原理及无线信道的说明,使我们对CDMA的通信过程和无线接口的物理层结构有了整体的认识,接下来将结合工作实际从具体指标来阐述CDMA基站发射性能。

    检测依据YD/T1047-2000《800MHzCDMA数字蜂窝移动通信网设备总测试规范:基站部分》,对CDMA基站主要测试内容包括:射频输出总功率、导频功率、码域功率、占用带宽、频率容限、波形质量、传导杂散发射等发射性能指标。

    3.1射频输出总功率

    (1)定义:指基站在满负荷状态下总的发射功率。

    (2)意义:功率特性是基站的基本特性。

    (3)对网络的影响:总功率过低,对相邻基站的抗扰能力将降低,总功率过高,将对其它信道造成干扰。

    (4)要求:在厂商指定的额定功率的+2dB和-4dB之间。

    3.2导频功率

    (1)定义:导频信道功率与总功率之比。

    (2)意义:决定了基站对移动台的覆盖范围。

    (3)对网络的影响:导频功率严重偏离理想值时,将影响网络的覆盖特性。

    (4)要求:在配置值的±0.5dB之间。

    3.3码域功率

    (1)定义:每个威尔士码的功率,基站检测中主要指每个非激活威尔士码的功率。

    (2)意义:基站精确控制每个威尔士码的功率的能力是处理易受损害的射频多用户链路,保证无干扰传输的先决条件。

    (3)对网络的影响:码域功率偏离标准值将影响通信质量。

    (4)要求:每个非激活信道的功率应比输出总功率低32dB或更低。

    3.4占用带宽

    (1)定义:在该频带的频率下限之下和频率上限之上所发射的平均功率分别等于某一给定发射的总平均功率的规定百分数β/2,一般β/2值应取0.05%。

    (2)意义:占用带宽是基站的基本特性。

    (3)对网络的影响:占用带宽过窄会使信息失真,占用带宽过宽会产生邻道干扰。

    (4)要求:符合频率模板,目前小于2MHz。

    3.5频率容限

    (1)定义:指实际CDMA发射载频频率与指定CDMA发射载频频率之间允许的最大差异。

    实际测量时,为了易于表示,也可用允许的最大差异与指定CDMA发射载频频率的比值表示,该比值为一无量纲值,用“ppm”表示。如实际频率用f表示,指定频率用f0表示,则可用(︳f-f0︳/f0)×106ppm来表示。频率的单位为赫兹。

    (2)意义:保证发射信道不对相邻信道造成干扰。

    (3)对网络的影响:频率容限超出允许值会对相邻信道造成干扰。

    (4)要求:实际CDMA发射载频频率与指定CDMA发射载频频率之间允许的最大差异<指定频率的±5×108;或(︳f-f0︳/f0)<±0.05ppm。

    3.6波形质量ρ

    (1)定义:ρ是一个相关系数,是实际发射信号功率分布与理想CDMA信号功率分布的比。

    (2)意义:ρ表示实际发射信号与理想CDMA信号功率分布的接近程度,可以判断调制质量的好坏,ρ值越接近1表示实际信号越接近理想信号。

    (3)对网络的影响:波形质量差会降低系统的效率和通信质量。

    (4)要求:ρ>0.912。

    3.7传导杂散发射

    (1)定义:在指配CDMA频率的带外频率的发射。

    (2)意义:检验CDMA信号对信道外的辐射。

    (3)对网络的影响:杂散过大将对其它CDMA信道或其它通信频段造成干扰。

    (4)要求:

    ①蜂窝频带内杂散发射

    在869MHz~894MHz的带宽内,30kHz分辨带宽时,测量的总杂散发射功率电平与平均输出功率电平的比值应满足以下要求:

    (a)对于频率偏离CDMA信道中心频率>750kHz的功率比≤-45dB

    (b)对于频率偏离CDMA信道中心频率>1.98MHz的功率比≤-60dB

 

    ②蜂窝频带外杂散发射

    对于869MHz~894MHz之外的频率,杂散发射指标如表1所示。

    参考资料

    ⑴YD/T1047-2000《800MHzCDMA数字蜂窝移动通信网设备总测试规范:基站部分》。

    ⑵2004年全国无线电设备检测技术培训会·材料之四(A)。

    ⑶《移动通信》西安电子科技大学出版社。

    ⑷《NetTek新一代的便携式基站测试仪》。