王靖博，宋建宏，景 花

（山西省无线电监测中心，山西 太原 030001）

引言

目前，在公众移动通信技术的迭代，尤其是5G网络的商用、推广和大力发展的大背景下，电信运营商为了做好网络覆盖，利用频率越低其传播属性越有优势的特点，为充分发挥已获得核准的频谱资源的利用效率，在获得允许情况下，适当地对频率进行了重耕，以提高网络的覆盖范围和质量，尤以GSM频段较为典型。然而，个别用户擅自安装使用的GSM手机信号放大设备对重耕后的FDD 频段存在干扰，随着频率重耕趋势发展，干扰现象愈发凸显，从无线电管理机构受理和排查的移动通信干扰来看，已占据了目前公众移动通信外部干扰的很大比例。本文主要从技术角度分析手机信号放大器干扰的成因以及提出合理的应对方案和解决措施。

1 手机信号放大器概述和基本工作原理

在城市建筑物高密度的环境下，诸如一些地下楼层、楼宇底商、窄巷和高层楼宇等区域，这些区域的室内移动通信网络信号覆盖普遍较差，手机用户接打电话体验差、掉话现象频繁。为了改善这一情况，用户可向电信运营商投诉、申请技术服务。但是，个别用户也会通过不法经销商或网络渠道购买手机信号放大装置来解决问题。这类非正规渠道、不合规的手机信号放大器产品，往往滤波性能较差、杂散严重，有的甚至还对3 家电信运营商网络都能造成干扰，影响到公众移动通信安全。

手机信号放大器的基本原理是：下行电路是通过接收天线将通信基站下行信号接收，通过噪声放大器将有用信号进行放大、同时抑制掉噪声信号，将信噪比提高，再通过选频，转换为中频信号，经滤波器滤波和中频放大后，频移上变频转换为射频，而经发射天线发送，直至移动手机接收；上行电路为通过天线接收移动手机的上行信号，由上行低噪放大链路沿相反的路径，经过选频、滤波、功放、变频后，再通过射频天线发送至通信基站。通过上下行双路径，实现通信基站与移动手机之间的双向通信。见图1。

2 手机信号放大器对基站干扰的原因和定量分析

手机信号放大器内部器件，诸如选频、滤波、变频、功放等一系列器件的性能优劣，直接影响着其射频信号质量的好坏，下面对产生干扰的情况进行具体分析。

2.1 手机信号放大器产生干扰的原因

由于手机信号放大器在设备功能定位上是放大上行频段内手机信号的，有的放大器还是全网通用的，故其接收频段较宽，射频放大器在放大信号的同时也会放大接收到的各类噪声。无线环境热噪声功率，可以表示为：

式中：K 为波尔兹曼常数；T 为绝对温度；B 为用于测量噪声功率的测量带宽。

归一化为1 Hz 带宽内，室温下的噪声功率为-174 dBm，可以作为一个常数使用。

除了热噪声，有源电路还会引入其他噪声，导致电路噪声电平提高。为了定量描述电路实际噪声电平高出热噪声的程度，引入噪声系数（Noise Figure，简称NF）概念。

噪声系数还可以这样理解：线性四端网络输入信噪比与输出信噪比之比值。即NF=输入信噪比/输出信噪比；NFdB＝10 lg（输入信噪比/输出信噪比）

整个放大链路的总噪声系数：

NF=NF1+（NF2-1）/G1+（NF3-1）/G1G2+…+（NFn-1）/G1G2…Gn-1

设有用信号输入功率为Pin，则整个放大链路输出的有用信号能量为Pout：

则整个放大链路输出的有用信号能量为Pnoise，环境底噪为Pnfloor：

即，直放站放大有用信号的同时也会放大噪声能量。噪声虽然不是有用信号，但对于直放站来说依旧是电信号，同样会被放大。

当LTE 基站某小区空载状态下，小区上行底噪抬升超过门限值时，按照每个RB 统计，如果单个RB的NI 值超过-116.2 dBm，则认为该RB 上受到上行干扰。

LTE FDD 系统的运营商网管统计为干扰指标为带宽下所有RB 的平均干扰值，不区分空闲态还是连接态。然而，以往GSM系统的网管统计为载波空闲状态下的干扰，由于GSM系统为多频点多信道且有跳频技术，能够有效减少频间干扰。目前原2G 频段的频率复用和LTE FDD 同频，这个除了在规避干扰的同时，在干扰输入源尤为不同，例如原2G 使用的频点可能和周边小区不同频，所以在宏基站网络规模上不存在干扰，但对LTE FDD 不同，除了本小区的频点，邻区的上行信号都可能会被手机信号放大器进行放大，其互调产物会直接对LTE FDD 造成影响，故LTE FDD 在频率重耕后的干扰容忍程度要小于GSM系统。

LTE FDD 相对GSM 来说承载了更多的数据业务，由于数据业务对误码要求比较严格，在无线电电磁环境相同的情况下，传送语音所需的手机发射功率通常要小于传送数据业务的发射功率，因此，系统内LTE FDD 干扰要高于GSM。

手机信号放大器以及全频段放大器，闲时状态对LTE FDD 和GSM底噪影响基本差距不大，但容易受到互调干扰影响,尤其是全频段信号放大器的互调产物，会严重影响LTE FDD 系统。

2.2 定量分析干扰对基站的影响

计算信号放大器射频天线端辐射信号强度（功放按500 mW 计），辐射功率P=10×lg（500 mW）=27 dBmW。

考虑最远和复杂多径情况，该放大器距离基站5 km（一般情况要小于这个值），频率按照900 MHz计算，则传播损耗近似为：∂=32.45+20lgd+20lgf=105.45dB。

则该放大器辐射信号至基站单个RB 处的功率值为：P'=27-105.45=-78.45 dBm。

很明显，-78.45 dBm﹥-116.2 dBm（NI 接收信号保护值）。

由以上推导，不难看出：手机信号放大器放大的热噪声和互调信号，对基站造成的干扰是明显的。

综上分析，重耕频率后的LTE FDD 网络，在面临不合规的手机信号放大器尤其是全频段信号放大器施发的干扰时，存在因器件性能差导致的热噪声放大干扰和邻区上行信号互调干扰这2 类主要干扰。因此，在实际干扰排查工作中，要利用便携式频谱分析仪或监测接收机来识别、测向信号放大器的干扰信号，追踪干扰源设备。

3 干扰排查的实际案例

4 月19 日，阳泉市无线电管理局接到移动公司无线电干扰申诉，反映位于城区南深沟4G 公众移动通信基站890～915 MHz 频段的背景噪声一段时间以来受到外部干扰较为严重，对基站通信造成的干扰等级较高，影响到此区域公众移动通讯业务，请求协助排查。阳泉市无线电管理局组织山西省无线电监测中心阳泉监测站技术人员对其干扰开展实地排查。

技术人员在该社区进行监测过程中，发现在898.1 MHz 上出现一个明显的单载波信号，带宽达到500 kHz，并且持续占用频率，其频谱特征为典型的手机信号放大器信号，见图2、下页图3。鉴于该处地点位于老城区、居民楼密集、且由于地势原因，楼宇高低错落，无线电信号反射现象较强。我技术人员在该区域寻找高点、仔细排查，最终在众城小区某单元楼处锁定了发射源位置，明确了该干扰源为居民私自安装的1 部手机信号放大器，技术人员联系到住户将设备关机后，移动公司基站后台低噪统计反映干扰消失，验证了该信号放大器即为干扰源。

4 应对手机信号放大器干扰的措施和建议

对于无线电管理部门，一是要做好信号放大器生产、销售环节的管理，通过进一步加强型号核准认定，杜绝不合规的产品流入市场，同时加大市场检查，未经型号核准的设备严禁销售，并做好经销主体的备案工作，强化市场管理；二是加强无线电监测排查力度，与电信运营企业建立日常干扰排查联系机制，对确定的外部干扰案件要及时实施监测排查，不留隐患、销号清零，同时及时要总结技术经验，不断提升监测技能水平；三是做好事中事后行政执法，面对出现的干扰案情，要及时介入，充分运用好行政执法手段，必要时利用好公安、工信部门间的协作，及时惩治擅自设置手机信号放大器行为，对于损害公众移动通信安全、造成严重后果的，要加大查处力度，给不法行为予以严厉打击，维护好公众移动通信安全有序的电磁环境。