時(shí)分長(zhǎng)期演進(jìn)（TD-LTE）與異系統(tǒng)共址干擾分析

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)甘肅有限公司計(jì)劃部 喬 斌 頡亞偉

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司移動(dòng)通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院 萬(wàn) 勇

目前城區(qū)環(huán)境中無(wú)線基站站址獲取難度日益加大，多家運(yùn)營(yíng)商共用天面、站址資源的情況非常普遍，因此分析TD鄄LTE（時(shí)分長(zhǎng)期演進(jìn)）引入后與其他異系統(tǒng)間的共址共存非常必要。

1 干擾場(chǎng)景及分析方法

1.1 干擾場(chǎng)景

從圖1可以看出，干擾場(chǎng)景可分為基站與終端間的干擾、移動(dòng)終端間的干擾和基站間的干擾。其中基站與移動(dòng)終端間的干擾由于距離較遠(yuǎn)，地面障礙物較多，因此干擾較小。移動(dòng)終端間的干擾由于終端的發(fā)射功率較低，終端位置不固定，兩個(gè)終端靠近的概率較低，并且可以在網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用一定的資源調(diào)度和功率控制來(lái)抑制干擾，因此終端間的干擾也較低。而基站位置相對(duì)固定，發(fā)射功率高，空間傳播環(huán)境好，干擾程度可預(yù)測(cè)。因此基站間的干擾分析是主要干擾場(chǎng)景。本文重點(diǎn)分析基站間的異系統(tǒng)共址干擾。

1.2 干擾分析方法

移動(dòng)通信系統(tǒng)間干擾分析的基本方法有兩種：靜態(tài)蒙特卡羅仿真方法和基于最小耦合損耗計(jì)算的確定性分析方法。靜態(tài)蒙特卡羅系統(tǒng)仿真分析法是以快照式仿真方法，通過(guò)復(fù)雜、精確的迭代計(jì)算出不同場(chǎng)景不同指標(biāo)下一系統(tǒng)受到另一系統(tǒng)干擾后性能變化情況。包括基站和移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)和基站以及移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)之間的干擾研究。該方法應(yīng)用廣泛，被公認(rèn)為是一種分析系統(tǒng)干擾的行之有效方法，但它的復(fù)雜度隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加而迅速增加，對(duì)仿真的計(jì)算有較高的要求。而確定性分析方法是基于鏈路預(yù)算原則，簡(jiǎn)單高效地通過(guò)數(shù)值計(jì)算得出接收機(jī)能容忍的干擾信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限，研究在最壞情況下（路徑損耗最小、發(fā)射功率最大、收發(fā)天線增益最大）的系統(tǒng)間干擾問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算兩個(gè)系統(tǒng)之間的最小耦合損耗來(lái)確定系統(tǒng)間的干擾情況。該方法簡(jiǎn)單明了，對(duì)工程施工有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

本文采用確定性分析方法分析異系統(tǒng)共址的干擾情況。該方法基于3GPP TS 36.101、36.104等標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的阻塞和雜散指標(biāo)要求，各系統(tǒng)具體的發(fā)射功率以及被干擾系統(tǒng)的靈敏度下降要求，得到滿(mǎn)足要求的隔離度，最后結(jié)合空間隔離理論，計(jì)算空間隔離距離。

2 TD-LTE與異系統(tǒng)干擾分析

2.1 分析方法

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系統(tǒng)抗阻塞和雜散指標(biāo)要求，以及各系統(tǒng)的參數(shù)，分別計(jì)算出規(guī)避阻塞干擾和雜散干擾所需要的隔離度。然后根據(jù)水平和垂直隔離度計(jì)算公式，將隔離度換算成水平和垂直的隔離距離。具體分析如下。

2.1.1 雜散干擾分析

接收機(jī)在其接收通帶內(nèi)能夠承受的最大干擾信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限Imax取決于多大接收機(jī)靈敏度損失可以被接受。在干擾分析中，基站通常采用0.8 dB靈敏度損失評(píng)估準(zhǔn)則。此時(shí)

其中N是接收機(jī)底噪，可用下式計(jì)算：

其中B為接收帶寬，Nf是接收機(jī)噪聲系數(shù)。

系統(tǒng)消除雜散干擾所需要的隔離度

其中S為干擾源的雜散指標(biāo)，Bm為雜散指標(biāo)的測(cè)量帶寬。

2.1.2 阻塞干擾分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)查出被干擾系統(tǒng)的抗阻塞指標(biāo)Ba，規(guī)避干擾系統(tǒng)的阻塞干擾所需要的隔離度

其中Tx是干擾系統(tǒng)的

2.1.3 隔離度距離計(jì)算

取Ds和Db和最大值作為兩系統(tǒng)共址時(shí)規(guī)避干擾所需的隔離度值，再將該值代入如下的水平和垂直隔離度計(jì)算公式，換算出兩系統(tǒng)共址所需要的水平或者垂直距離。

水平和垂直隔離度計(jì)算公式，水平隔離為

其中：Sh為天線水平間距；λ為被干擾系統(tǒng)中心頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；Gt為在收發(fā)天線直線連線上發(fā)射天線增益；Gr為是在收發(fā)天線直線連線上接收天線增益；Gt＋Gr默認(rèn)推薦1 dB。

垂直隔離為

其中Sv為天線垂直間距。

表1為各系統(tǒng)分析參數(shù)、雜散、抗阻塞指標(biāo)。

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2.2 分析結(jié)果

2.2.1 與異系統(tǒng)異頻段干擾隔離度

根據(jù)表1設(shè)定的各系統(tǒng)分析參數(shù)及雜散和抗阻塞指標(biāo)要求，結(jié)合2.1節(jié)給定的分析方法，可以計(jì)算出表2、表3的TD鄄LTE系統(tǒng)與其他異系統(tǒng)共址時(shí)的干擾隔離要求。其中TD鄄LTE系統(tǒng)工作于2.5 GHz。

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?

從以上分析可以看出，當(dāng)TD鄄LTE系統(tǒng)工作于2.5 GHz頻段且與異系統(tǒng)室外共址時(shí)，除與WLAN系統(tǒng)所需要的隔離度較大外，與其他異系統(tǒng)所要求的隔離度均較小。當(dāng)干擾源與被干擾系統(tǒng)屬于同一運(yùn)營(yíng)商時(shí)，協(xié)調(diào)工作和解決方案實(shí)施都較為便利?？煽紤]加裝濾波器或者調(diào)整天線位置增大系統(tǒng)間的隔離度的方法來(lái)改善系統(tǒng)間的干擾。如當(dāng)與WLAN系統(tǒng)室外共址時(shí)，可考慮采用垂直布放天線形式進(jìn)行干擾隔離。

當(dāng)干擾源與被干擾系統(tǒng)不屬于同一運(yùn)營(yíng)商時(shí)，首先考慮協(xié)調(diào)的原則，共同采取措施進(jìn)行共址改造。如果運(yùn)營(yíng)商間協(xié)調(diào)不一致，只能單方面對(duì)被干擾基站進(jìn)行調(diào)整，可采用被干擾基站加裝濾波器和調(diào)整天線的工程隔離方案。需要注意的是，加裝濾波器有一定的插入損耗，將會(huì)影響原有系統(tǒng)的覆蓋。調(diào)整天線位置增大隔離度的方法也將影響系統(tǒng)的覆蓋。這些因素都需要在實(shí)際應(yīng)用中綜合考慮。

另外，在勘察設(shè)計(jì)階段需做好天面和樓頂塔桅（抱桿、增高架、鐵塔等）的勘察，注意掌握現(xiàn)有天面結(jié)構(gòu)；現(xiàn)網(wǎng)已有和擬新增天線的安裝位置、高度、方位角、下傾角等信息；綜合考慮天面大小、結(jié)構(gòu)、承重，包括天面上已有其他運(yùn)營(yíng)商的塔桅現(xiàn)狀，以便在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行隔離度計(jì)算，做好記錄，并拍照存檔。

2.2.2 與TD-SCDMA同頻段干擾隔離度

由于TD鄄LTE與TD鄄SCDMA系統(tǒng)都由中國(guó)移動(dòng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)，如果TD鄄LTE部署在2 570～2 620 MHz（D頻段），TD鄄SCDMA系統(tǒng)部署在2 010～2 025 MHz（A頻段）則不存在共頻段干擾，此時(shí)系統(tǒng)間干擾主要是雜散干擾和阻塞干擾（如表2、表3的分析結(jié)果）。但是為了充分利用頻譜資源，這兩個(gè)系統(tǒng)可能同時(shí)部署在1 880～1 920 MHz（F 頻段），2 300～2 400 MHz（E 頻段）或 D 頻段，此時(shí)需要研究共頻段干擾。表4以?xún)上到y(tǒng)共同部署在F頻段為例進(jìn)行分析。

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由表5可以看出，TD鄄SCDMA和TD鄄LTE兩系統(tǒng)共頻段時(shí)，基站之間的干擾增大，所需要的隔離度要求也相較于異頻段部署時(shí)高。此時(shí)需進(jìn)行兩系統(tǒng)的時(shí)隙同步，通過(guò)兩系統(tǒng)的不同時(shí)隙配比來(lái)達(dá)到消除系統(tǒng)間干擾的目的。

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2.2.3 與TD-SCDMA同頻段交叉時(shí)隙干擾

TD鄄LTE 和 TD鄄SCDMA同為 TDD（時(shí)分雙工）系統(tǒng)，上下行工作于不同時(shí)隙。當(dāng)兩系統(tǒng)間或者同一系統(tǒng)不同小區(qū)間的上下行時(shí)隙未加協(xié)調(diào)而造成部分或全部重疊時(shí)，就會(huì)造成系統(tǒng)間交叉時(shí)隙干擾。通過(guò)前文分析，當(dāng)互干擾系統(tǒng)工作于相同頻段時(shí)，會(huì)加重這種干擾。為了提高頻帶的利用率，同頻段共站址情況下TD鄄SCDMA與TD鄄LTE之間通過(guò)一定的幀同步方式可以徹底規(guī)避交叉干擾。建議通過(guò)時(shí)隙配置的選擇，實(shí)現(xiàn)TD鄄SCDMA與TD鄄LTE同步，避免交叉時(shí)隙的出現(xiàn)，從而完全避免系統(tǒng)間的干擾。

TD鄄SCDMA和TD鄄LTE系統(tǒng)中的上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇配置。兩系統(tǒng)同步，避免交叉時(shí)隙干擾的兩個(gè)條件是：將兩系統(tǒng)的上下行切換點(diǎn)對(duì)齊；選擇TD鄄LTE的特殊時(shí)隙配置，使得TD鄄SCDMA的保護(hù)間隔GP落在TD鄄LTE的保護(hù)間隔GP時(shí)間段內(nèi)。如圖2所示，t1＞0，且 t2＞0。其中，t1、t2為 TD鄄SCDMA 與 TD鄄LTE 上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的時(shí)間差。

目前TD鄄SCDMA系統(tǒng)上下行時(shí)隙配置采用2∶4，根據(jù)上述避免交叉時(shí)隙干擾的條件，在TD鄄SCDMA系統(tǒng)現(xiàn)有時(shí)隙配置下，TD鄄LTE系統(tǒng)上下行時(shí)隙配置可采用1∶3，同時(shí)特殊時(shí)隙采用配置 0（3∶10∶1）和配置 5（3∶9∶2）。

3 總結(jié)

本文通過(guò)分析TD鄄LTE與異系統(tǒng)的雜散和阻塞干擾，計(jì)算出TD鄄LTE系統(tǒng)與異系統(tǒng)共站址時(shí)的隔離度要求。其中TD鄄LTE 系 統(tǒng) 引 入 后 與 GSM、DCS、TD鄄SCDMA、WCDMA、CDMA2000工作于異頻段時(shí)干擾較小，可采用考慮加裝濾波器或者調(diào)整天線位置增大系統(tǒng)間的隔離度的方法來(lái)改善系統(tǒng)間的干擾。TD鄄LTE系統(tǒng)與WLAN室外共站址時(shí)，所需的干擾隔離度要求較大?？煽紤]加裝濾波器或采用垂直布放天線形式進(jìn)行干擾隔離。當(dāng)為了充分利用頻譜資源TD鄄LTE與TD鄄SCDMA系統(tǒng)同頻段部署時(shí)，所需要的隔離度要求比異頻段部部署時(shí)高。需通過(guò)兩系統(tǒng)間幀同步及上下行時(shí)隙配置方式，規(guī)避交叉時(shí)隙干擾的同時(shí)采取共天饋合路、加裝濾波器或者調(diào)整天線位置的方法來(lái)改善系統(tǒng)間干擾?！?/p>