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董保明 郑众 刘济朝 孙真明
2001年7月17日,我们接到了联通公司衡水分公司的干扰投诉,称在市区的电厂附近使用手机竟出现了石家庄的漫游话费,但这些用户并没有到石家庄使用衡水的130手机接到投诉后,我们马上赶到电厂进行了测试,发现在电厂附近和院内出现了一个特征如下的信号:
频道号-102;所对应的频率-955。400MHz(下行);位置取码(LAI)-1884;小区识别号(CI)-21068;基站色码(BSIC)-27;呼叫延时(TA)-61或62;场强-电厂办公楼附近最强时为-43dB、通话时为-56dB~-75dB。
因衡水联通公司在电厂没有设基站,离电厂最近的GSM基站的信号场强也只有-80DB~-90DB,而且没有102频道,因而可断定102频道不是衡水联通频道。又由于信号很稳定,可排除恶意干扰。经多方查证,此频点应为中国联通公司石家庄分公司南智丘基站2小区所使用,而南智丘基站距衡水电厂有30余公里,信号是怎样传输过来的、通信又是如何完成的呢?由于南智丘在电厂西边,我们在电厂院外西侧用测试机进行了测试,没有发现102频道信号。我们知道,手机的最低接收电平约为-102DB,基站的最低接收电平约为-108DB,由于南智丘方面的GSM基站信号不能直接到达电厂,既使由于天气原因或电厂高压线而产生的电磁场院的作用,使GSM手机能接收到信号,也不能发射回基站而形成漫游。从而我们断定在电厂院内肯定有源设备对该信号进行放大。
鉴于以上考虑,我们首先从直放站的天线查起,在查找天线的过程中,发现在电厂的通信塔上有一呈90度的扇面板状天线和一抛物面状的栅格天线,经询问得知,这是移动公司未经批准擅自在此设立的一直放站,栅格天线是用来接收衡水移动公司一GSM基站信号的。当时,因在通信塔附近监测到的串扰信号场强比远处的办公楼处低的多,又考虑到由于频率不同,移动公司的直放站不可能对联通形成干扰,从而继续寻找其他的天线。可找遍整个电厂,再也未发现其他的900MHZ天线。用测试机对信号的方位进行判断,当测试机在通信塔底时信号场强为-80dB,当离通信塔20-30M时约为一70dB,再远离通信塔,信号场强最强时为-43dB,同时发现当在办公楼或厂房东侧,看不到铁塔时(因通信塔在厂区的西侧),信号场强约为-60~-70DB。而看到铁塔时,场强就上升为-45~-55DB,最高时为-43DB,从而我们判断,信号可能还是从铁塔上传出来的。信号之所以在塔底比较弱,这是由于电磁场的黑洞效应造成的。通过对移动公司查证得知移动公司安装的直放站所放大的信号频率为951MHZ,我们对其频谱进行了测试(见图1)。从图1中可以看出直放站的放大器是一宽带放大器,带宽为930-964MHZ,正是它把联通公司石家庄分公司南智丘方面的信号接收并进行了放大,从而造成衡水130手机在电厂产生了漫游话费。关机之后信号消除(频谱见图2),从而验证了我们的判断。
直放站的工作原理一般是通过接收天线接收基站的信号,然后送入放大器,放大器再通过发射过程则是一相反的过程。放大器发射与接收之间的隔离则通过方向相反的定向天线来完成。因移动公司直放站接收天线所对的GSM基站也正是联通南智丘基站的方向,从而造成了上述现象。
经了解,该直放站的主要技术指标为:工作频带上行890MHZ~915MHZ、下行935MHZ~960MHZ;带宽25MHZ;系统增益>90DB;上行天线增益20DB(1。8M抛物面天线)。因此产生以上干扰现象的原因是:
1、制造商系统设计不合理,该直放站设计带宽为25MHZ(实际测量为34MHZ),在正常工作是完全覆盖了数字公众移动通信频段,对于上行信号因抛物面天线方向性强、俯角小,影响较小;但下行信号功率大、俯角大,就算不产生干扰,对电磁环境的污染也是比较严重的。由关机前后的频谱图可见,由于直放站下行信号的影响,使935MHZ~960MHZ信号背景电平大大提高,严重污染了电磁环境、干扰了其他基站的下行信号。这是产生干扰的主要原因。
2、移动公司未经批准擅自设台,直接造成了干扰的产生。如果进行正常的审批,进行必要的电磁环境测试和干扰分析,干扰是可以采取有效措施避免的。
3、南智丘方面的GSM基站天线仰角大。
解决此干扰的方法有:1、更换放大器,把宽带放大器变成窄带放大器;2、在现有的放大器的发射端加一窄带滤波器;3、降低施主(抛物面)天线挂高或采用增益小的施主天线;
4、直放站对应基站改为其它基站。
通过此次干扰事件可得出如下启示:
1、加强对直放站的管理,严格审批制度,对塔高、带宽、方位角等指标要严格把关。
2、加大执法和宣传力度,对私设电台,擅自变更参数等违法行为要按照《中华人民共和国无线电管理条例》进行处罚。
3、台站前,一定要进行电磁环境测试,以免相互之间造成干扰。
4、对直放站设备,一定要进行检测,检测其指标是否符合标准,尤其是所放大的带宽和频率是否符合要求。应采用可置频率的直放站,保护电磁环境。
5、直放站干扰的查处,首先应从天线入手,直放站施主(对基站)天线和重发天线
应有30DB以上隔离,因此不管天线形式如何,一般均为背对背的定向天线,或两副天线在建筑物的两边,以达到隔离效果。再通过用定向天线对场强和频谱进行测量,就可以有效的发现干扰源。
发表于《中国无线电管理》2001年第11期