TD-LTE系統(tǒng)F頻段與GSM900系統(tǒng)間干擾隔離問(wèn)題分析與研究

李梅

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)新疆有限公司，新疆 烏魯木齊 830063）

1 引言

TD-LTE作為T(mén)D-SCDMA 演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，已成為國(guó)際通信系統(tǒng)的主流方式。根據(jù)TDD頻譜劃分，TDLTE F頻段目前劃分范圍為1 880—1 900MHz，共有20MHz的帶寬。F頻段雖然和D頻段相比帶寬很有限，但是其在移動(dòng)的TD-LE 項(xiàng)目建設(shè)中的重要性、資源和市場(chǎng)意義客觀存在，D+F混合組網(wǎng)在業(yè)界也已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。然而為了快速建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，采用F頻段升級(jí)的LTE站點(diǎn)與共址異系統(tǒng)間是否存在嚴(yán)重的干擾問(wèn)題，以及如何在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期有效規(guī)避網(wǎng)絡(luò)干擾問(wèn)題，都是F頻段應(yīng)用的核心問(wèn)題。本文將主要從技術(shù)理論角度和網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證測(cè)試以及項(xiàng)目實(shí)施的相關(guān)層面來(lái)探討關(guān)于F頻段建設(shè)與GSM900系統(tǒng)間干擾隔離問(wèn)題，并給出TD-LTE室外宏站（F頻段）與GSM900系統(tǒng)間的空間隔離結(jié)論。

2 TD-LTE宏基站與GSM900系統(tǒng)共址干 擾隔離要求

根據(jù)系統(tǒng)天線間的相對(duì)位置關(guān)系，系統(tǒng)間隔離主要有水平隔離、垂直隔離、組合梯形隔離3種方式，如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)間隔離方式

水平隔離時(shí)，隔離度與隔離距離間的關(guān)系可以由下式描述：

其中，Lh 為隔離度要求（單位為dB）；dh 為水平隔離距離（單位為m）；G 1、G 2為發(fā)射與接收天線最大輻射方向增益（單位為dBi）；S 1、S 2為發(fā)射與接收天線90度方向副瓣電平（單位為dBp）（相對(duì)主瓣方向，取負(fù)值；全向天線時(shí)為零）；λ為載波波長(zhǎng)（單位為m），計(jì)算雜散干擾或互調(diào)干擾隔離時(shí)為被干擾系統(tǒng)接收波長(zhǎng)，計(jì)算阻塞干擾隔離時(shí)為干擾系統(tǒng)發(fā)射波長(zhǎng)。

垂直隔離時(shí)，隔離度與隔度距離間的關(guān)系可以由下式描述：

其中，dv 為垂直隔離距離（單位為m）；λ為載波波長(zhǎng)（單位為m），計(jì)算雜散干擾或互調(diào)干擾隔離時(shí)為被干擾系統(tǒng)接收波長(zhǎng)，計(jì)算阻塞干擾隔離時(shí)為干擾系統(tǒng)發(fā)射波長(zhǎng)。

組合梯形隔離時(shí)，隔離度與隔離距離間的關(guān)系可以由下式描述：

通過(guò)以上公式計(jì)算，得到GSM900系統(tǒng)間的隔離度要求理論值如表1所示：

表1 GSM900系統(tǒng)間的隔離度要求理論值

3 TD-LTE（F頻段）與GSM900共站址 時(shí)隔離距離驗(yàn)證測(cè)試研究

根據(jù)上述干擾隔離理論分析，通過(guò)滿足垂直隔離和水平隔離可以有效控制干擾問(wèn)題，但在實(shí)際工程中，存在較大量的升級(jí)站點(diǎn)隔離度平臺(tái)空間不足，工程整改人力物力的投入大，而且人員重復(fù)上站勘察、整改面臨各種物業(yè)協(xié)調(diào)困難。因此，為了提高整改效率和更有效地降低成本，需要通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)TD-LTE（F頻段）和GSM900天饋間隔離度反復(fù)驗(yàn)證測(cè)試研究，對(duì)比LTE網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，找到適中的隔離距離和最佳規(guī)避措施，具體如下：

3.1 隔離距離驗(yàn)證測(cè)試場(chǎng)景選取

驗(yàn)證場(chǎng)景選?。汗卜譃?種場(chǎng)景，并對(duì)不同水平隔離距離進(jìn)行測(cè)試，具體如圖2所示（主要是挪動(dòng)2G天線，LTE天線保持位置不變，挪動(dòng)距離分別為0.5m、1m、2m、2m以上）。

3.2 測(cè)試背景參數(shù)及環(huán)境

測(cè)試背景參數(shù)及環(huán)境如表2所示。

3.3 隔離距離驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果分析

測(cè)試點(diǎn)位置：每個(gè)區(qū)域各選取5個(gè)LTE站點(diǎn)，并以站點(diǎn)的主瓣方向極好點(diǎn)位置作為L(zhǎng)TE下載測(cè)試研究位置。

測(cè)試時(shí)間：2014-04-21至2014-04-30，12:00—19:00。

（1）按不同隔離場(chǎng)景分析

相同水平隔離不同隔離場(chǎng)景時(shí)上傳及下載速率對(duì)比分析如圖3所示。

圖2 隔離距離驗(yàn)證測(cè)試場(chǎng)景分類

通過(guò)圖3可以看出，在相同水平隔離距離前提下，場(chǎng)景4（主覆蓋方向交叉對(duì)打）重疊覆蓋，將導(dǎo)致下載速率受影響呈明顯下降趨勢(shì)；在水平隔離距離不足的情況下（小于1m），場(chǎng)景5（LTE與2G背向存在夾角）下載速率相比場(chǎng)景1（LTE與2G同向平行）約提升6.94%；上傳速率變化趨勢(shì)基本和下載速率保持一致。

（2）按不同隔離距離分析

相同隔離場(chǎng)景不同水平隔離時(shí)上傳及下載速率對(duì)比分析如圖4所示。

通過(guò)圖4可以看出，在相同場(chǎng)景下，當(dāng)水平隔離度位于1m和2m時(shí)的下載速率相比其他隔離度距離更為理想，分別比水平隔離度位于0.5m時(shí)的下載速率約提升4.30%和9.06%。因此，建議在天面條件允許的情況下，天饋系統(tǒng)間的水平隔離度應(yīng)盡量大于1m。

表2 測(cè)試背景參數(shù)及環(huán)境

圖3 相同水平隔離不同隔離場(chǎng)景時(shí)上傳及下載速率對(duì)比分析

圖4 相同隔離場(chǎng)景不同水平隔離時(shí)上傳及下載速率對(duì)比分析

3.4 TD-LTE站點(diǎn)（F頻段）天線隔離應(yīng)用實(shí)例

“塔城-哈拉布拉鎮(zhèn)政府”站址屬性：塔城-哈拉布拉鎮(zhèn)政府LTE和GSM900共站，LTE的3個(gè)小區(qū)方位角分別為60°、140°、270°，GSM900的3個(gè)小區(qū)方位角分別為80°、200°、310°。處于同一高度，隔離度距離小于0.5m。具體如圖5所示：

圖5 站點(diǎn)“塔城-哈拉布拉鎮(zhèn)政府”天線隔離圖

問(wèn)題描述：由于增高架安裝平臺(tái)限制，無(wú)法滿足合適的隔離度距離，提供更好的無(wú)線環(huán)境。

解決思路：為了提高LTE下載速率，現(xiàn)按照上述研究結(jié)論調(diào)整方位角，使之滿足場(chǎng)景5的條件（主覆蓋方向背向夾角），并通過(guò)再次測(cè)試驗(yàn)證。

結(jié)果分析：按照隔離度驗(yàn)證測(cè)試結(jié)論對(duì)天饋隔離度進(jìn)行調(diào)整后，上傳/下載速率和SINR都基本達(dá)到測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。具體指標(biāo)參照表3所示：

表3 “塔城-哈拉布拉鎮(zhèn)政府”上行及下行吞吐率分析

3.5 隔離距離驗(yàn)證測(cè)試研究結(jié)論

通過(guò)LTE站點(diǎn)不同隔離度下載速率對(duì)比以及實(shí)際網(wǎng)絡(luò)實(shí)施應(yīng)用，得出TD-LTE（F頻段）與GSM900共站址時(shí)干擾隔離結(jié)論，具體如下：

（1）在相同水平隔離距離前提下，場(chǎng)景4（主覆蓋方向交叉對(duì)打）重疊覆蓋，將導(dǎo)致下載速率受影響呈明顯下降趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中必須規(guī)避該場(chǎng)景出現(xiàn)。

（2）在相同場(chǎng)景下，當(dāng)水平隔離度位于1m和2m時(shí)的下載速率相比其他隔離度距離更為理想，建議在天面條件允許的情況下，天饋系統(tǒng)間的水平隔離距離設(shè)置不小于1m。

（3）在水平隔離度距離無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)的情況下，優(yōu)先考慮參照?qǐng)鼍?（LTE與2G背向夾角）進(jìn)行施工（滿足覆蓋需求條件下）。

4 結(jié)論

本文通過(guò)TD-LTE宏基站（F 頻段）與GSM900系統(tǒng)共址時(shí)干擾隔離距離理論分析，以及對(duì)F頻段與GSM900的隔離距離進(jìn)行多次驗(yàn)證測(cè)試研究，對(duì)比分析各種隔離距離場(chǎng)景下的LTE網(wǎng)絡(luò)吞吐能力，給出了TD-LTE室外宏站（F頻段）與GSM900系統(tǒng)共站時(shí)的干擾隔離方法和隔離距離。文中的結(jié)論可直接指導(dǎo)TD-LTE工程實(shí)施，有效規(guī)避GSM900系統(tǒng)的二次諧波干擾問(wèn)題，減少工程期間成本的重復(fù)投入和后期審核工作量，為T(mén)DLTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速發(fā)展提供了重要理論和實(shí)際參考。

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