室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN的干擾研究及規(guī)避措施分析

夏錫剛

【摘要】 近年來，隨著智能終端和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶對移動寬帶的需求不斷增加，數(shù)據(jù)流量呈爆發(fā)性增長趨勢。而近年來，隨著寬帶入戶的普及，“四網(wǎng)協(xié)同”戰(zhàn)略的提出，中國4G TD-LTE系統(tǒng)的引進，室內(nèi)分布系統(tǒng)將擁有4張網(wǎng)絡(luò)，室內(nèi)環(huán)境下的四網(wǎng)共存現(xiàn)象普遍存在，而由于WLAN系統(tǒng)與TD-LTE系統(tǒng)頻段最為接近，兩者之間難免發(fā)生干擾問題。本文就共室條件下的TD-LTE與WLAN干擾原理分析出發(fā)，針對干擾產(chǎn)生的原因及規(guī)避措施作一闡述。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 室內(nèi)分布系統(tǒng) WLAN 干擾

TD-LTE作為新型的無線通信技術(shù)，集寬帶寬、低時延、高速率等優(yōu)點于一身，已被廣泛引入到室內(nèi)分布系統(tǒng)中，但隨著中國移動無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，目前已經(jīng)擁有的GSM/DCS、TD-S、WLAN與TD-LTE四張網(wǎng)絡(luò)共存于室內(nèi)環(huán)境之下，若室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)格局分布設(shè)計不合理，無疑會引起無線網(wǎng)絡(luò)的相互干擾，而根據(jù)各隔離度要求來看，TD-LTE與WLAN之間的干擾最為明顯，如何有效避免這種干擾，提升用戶用網(wǎng)效率，這將是多技術(shù)制式公用分布系統(tǒng)將面臨的挑戰(zhàn)。

一、室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN干擾原理

1.1干擾基本原理

從干擾產(chǎn)生的角度來看，干擾源產(chǎn)生于發(fā)射空間輻射信號的發(fā)射機，其干擾對象則是獲取并處理空間信號的接收機。而不對應(yīng)的系統(tǒng)發(fā)射機產(chǎn)生的信號對不同系統(tǒng)的接收機來說，發(fā)射的都是無用信號，這便構(gòu)成了干擾。若不同系統(tǒng)的發(fā)射機發(fā)射出的信號（包括有用信號和雜散輻射）被不同系統(tǒng)的接收機接收時，這些信號就會對接受機產(chǎn)生性能方面的影響，系統(tǒng)性能將會下降，信道質(zhì)量惡化，信息誤差或丟失，甚至產(chǎn)生阻斷通信運行的結(jié)果。[1]

1.2干擾模式

室內(nèi)分布系統(tǒng)之間的干擾類型主要包括鄰頻干擾、雜散干擾、阻塞干擾及互調(diào)干擾。其中，鄰頻干擾是指發(fā)射機鄰頻道功率進入到鄰頻道接收機通帶內(nèi)所致使的干擾?；フ{(diào)干擾是指兩個及兩個以上頻率不同發(fā)射機因為作用于非線性器件，頻率之間的相互影響會產(chǎn)生新的頻率信號進入到接收機接收頻段內(nèi)，從而產(chǎn)生的頻段干擾。雜散干擾是指因為發(fā)射機中的混頻器、濾波器等器件的非線性使工作性能達不到理論狀態(tài)，這使工作頻帶以外范圍產(chǎn)生輻射信號分量，而當(dāng)這些干擾信號進入到接收機接受帶寬范圍以內(nèi)，將會提升接收機底躁，最終產(chǎn)生雜散干擾。阻塞干擾是指接收機在接收有用信號時被帶外強信號造成的接收機飽和失真的現(xiàn)象而導(dǎo)致的干擾。在以上四種干擾情況中，TD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)受雜散干擾與阻塞干擾干擾較為明顯，因此，要降低室內(nèi)環(huán)境下這兩種系統(tǒng)之間的煩擾，就要有效地做好雜散干擾與阻塞干擾的隔離。[2]

1.3 TD-LTE與WLAN的干擾模式分析

當(dāng)室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN共存時，分別從TD- LTE對WLAN的干擾和WLAN對TD-LTE的干擾這兩個角度來分析他們之間的干擾模式，若考慮兩個系統(tǒng)之間的上下鏈路，則可以分為8種干擾模式：

1.3.1 TD-LTE基站對WLAN基站的干擾

TD-LTE基站對WLAN基站的干擾來自于TD-LTE系統(tǒng)基站（BS）的下行功率在WLAN系統(tǒng)訪問接入點（AP）對于有用信號接收上的影響。

1.3.2 WLAN基站對TD-LTE基站的干擾

WLAN基站對TD-LTE基站的干擾是來自于WLAN AP系統(tǒng)的下行功率對TD-LTE BS系統(tǒng)接收有用信號上的直接影響。

1.3.3 TD-LTE基站對WLAN終端的干擾

TD-LTE基站對WLAN終端的干擾是來自于TD-LTE BS系統(tǒng)的下行功率對WLAN系統(tǒng)的客戶端（STA）在接收有用信號上產(chǎn)生的直接影響。

1.3.4 WLAN終端對TD-LTE基站的干擾

WLAN終端對TD-LTE基站的干擾是來自于WLAN STA系統(tǒng)的上行功率對TD-LTE BS系統(tǒng)在接收有用信號上產(chǎn)生的直接影響。

1.3.5 TD-LTE終端對WLAN基站的干擾

TD-LTE終端對WLAN基站的干擾是來自于TD-LTE系統(tǒng)的客戶端（UE）的上行功率對WLAN AP系統(tǒng)在接受有用信號上產(chǎn)生的直接影響。

1.3.6 WLAN基站對TD-LTE終端的干擾

WLAN基站對TD-LTE終端的干擾是來自于WLAN AP系統(tǒng)對TD-LTE UE系統(tǒng)在接收有用信號上產(chǎn)生的直接影響。

1.3.7 TD-LTE終端對WLAN終端的干擾

TD-LTE終端對WLAN終端的干擾是來自于TD-LTE UE系統(tǒng)的上行功率對WLAN STA系統(tǒng)接收有用信號上產(chǎn)生的直接影響。

1.3.8 WLAN終端對TD-LTE終端的干擾

WLAN終端對TD-LTE終端的干擾是來自于WLAN STA系統(tǒng)的上行功率對TD-LTE UE系統(tǒng)接收有用信息上產(chǎn)生的直接影響。

在以上幾種干擾模式中，如第3個到第6個這幾種干擾模式，室內(nèi)基站與終端之間的距離間隔較遠，地面障礙物又較多，因此干擾度較??；而針對第7個和第8個這兩種干擾模式，客戶端之間的移動臺發(fā)射功率較低，擺放位置的隨機性較大，這兩種模式的干擾情況較為復(fù)雜；但就第1個和第2個這兩種干擾模式來說，基站之間的位置相對較為固定，天線位置較高，基站的發(fā)射功率也高，傳遞空間也較好，干擾比較嚴重，系統(tǒng)之間的干擾度也容易測試。[3]本文主要采用MCL的干擾隔離度計算方法來對存在于TD-LTE和WLAN之間最嚴重的阻塞干擾與雜散干擾兩種干擾模式進行定量的確定性分析。

1.4室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN干擾隔離度計算方法

1.4.1阻塞干擾隔離度的計算方法

為了保證移動通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在設(shè)計移動通信系統(tǒng)的接收機時，一般按照接收機的輸入1db壓縮點高于系統(tǒng)阻塞指標的要求來設(shè)計。系統(tǒng)在接收機輸入端強干擾信號功率小于系統(tǒng)指標要求的阻塞電平水平情況下才能實現(xiàn)可靠運行。室內(nèi)分布系統(tǒng)的阻塞干擾隔離度一般采取MCL≥P0-Pb計算公式，其中，P0為干擾發(fā)射機的輸出功率，Pb為接收機的阻塞電平指標。

1.4.2雜散干擾隔離度的計算方法

雜散干擾隔離度的計算是在假設(shè)發(fā)射機帶外雜散干擾都為加性白噪聲的前提之下，通過將接收機收到的帶外影響與原系統(tǒng)的噪聲功率相加來衡量系統(tǒng)接收噪聲電平的干擾隔離度。通常用MCL≥Pspu-Pn-Nf+干擾信號余量的計算方法來表示發(fā)射機帶外雜散干擾所需的隔離度，其中，Pspu表示干擾基站發(fā)射的雜散信號功率；Pn表示接收機內(nèi)的帶內(nèi)噪聲值；Nf表示接收機的噪聲系數(shù)。

1.5確定性分析

根據(jù)設(shè)備協(xié)議的標準規(guī)定，WLAN基站的最大發(fā)射功率為27dBm，WLAN在LTE頻段的雜散指標為-30dBm/MHz，對于WLAN來說沒有統(tǒng)一的阻塞干擾標準，通常發(fā)射功率為27dBm的WLAN基站其阻塞指標為-40dBm/30MHz，LTE基站的最大發(fā)射功率為46dBm。LTE在WLAN頻段的雜散指標為-30dBm/MHz，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境下LTE和WLAN共存時，阻塞指標為-15dBm。對以上的確定性分析可以得出室內(nèi)環(huán)境下LTE和WLAN共存時的雜散指標和阻塞指標如表1所示：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)顯示，TD-LTE和WLAN間的雜散干擾及TD-LTE基站對WLAN在30MHz隔離帶時的阻塞干擾成為兩系統(tǒng)之間干擾的最主要因素，只有保證86dB的隔離度才可以實現(xiàn)共站需求，若要通過空間隔離來規(guī)避干擾因素，則TD-LTE基站和WLAN基站的天線水平間距離要達到200m，所以說完全通過空間隔離來規(guī)避干擾是達不到干擾效果的，實際的室內(nèi)TD-LTE和WLAN布線損耗，還需要在此隔離度要求上適度放寬。

1.6 TD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)共分布系統(tǒng)隔離要求

結(jié)合上述兩種干擾隔離度計算方法，得出TD-LTE與WLAN的雜散干擾為90dB，阻塞干擾為42dB，有效隔離采用最大值為90dB，所以異頻合路器要達到90dB的隔離度要求。室內(nèi)共存條件下TD-LTE與WLAN隔離措施在符合隔離度要求之下，筆者主要針對室內(nèi)獨立分布系統(tǒng)、末端合路方式及選擇合適的異頻合路器對隔離措施進行探討。

二、室內(nèi)場景下TD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)室內(nèi)場景下隔離措施

2.1獨立分布系統(tǒng)隔離措施

針對阻塞模式下系統(tǒng)間的干擾隔離，在獨立分布系統(tǒng)上，一是通過保證TD-LTE室分天線和WLAN AP系統(tǒng)天線之間有2.2米以上的隔離距離來增加空間隔離；二是通過同時提高AP和WLAN終端的阻塞指標在可抵抗功率范圍之內(nèi)的干擾信號來保證TD-LTE室分天線與WLAN放裝型AP在間距2m、TD-LTE與WLAN終端在間距0.5m時不受干擾。

2.2末端合路方式

末端合路是通過將室內(nèi)共存環(huán)境下無源期間如耦合器、饋線等進行消耗，使TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的雜散、阻塞干擾在到達末端的時候，通過降低合路隔離要求而降低雜散與阻塞的干擾。這種情況下，要選擇空間要求更大的異頻合路器，同時在WLAN系統(tǒng)采用的末端合路條件下，WLAN的發(fā)射功率也不宜過大，由于天線口的功率超出電磁輻射要求會造成電磁環(huán)境的污染，所以在實踐中通常使用500mw的WLAN AP系統(tǒng)。

2.3選擇合適的異頻合路器

從以上對TD-LTE與WLAN共室情況的分析，90dB以上的隔離度為合路器之間的理論要求 所以選擇合適的異頻合路器成為規(guī)避干擾、降低隔離度的關(guān)鍵。在使用TD-LTE與WLAN系統(tǒng)的異頻合路器需要嚴格指標，尤其是處在前端合路WLAN系統(tǒng)的室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)中，異頻合路器更不能隨意選用。

三、結(jié)語

綜上所述，室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN之間會產(chǎn)生較為嚴重的阻塞干擾和雜散干擾，本文通過對干擾原理的進行分析，使用MCL計算方法對隔離度進行了確定性的研究，并在規(guī)避措施上給出了室內(nèi)獨立分布系統(tǒng)、末端合路方式及選擇合適的異頻合路器等方面的建議，希望對讀者在研究室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN系統(tǒng)之間的干擾及規(guī)避方面提供幫助。

參 考 文 獻

[1]羅凡.室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN的干擾研究及規(guī)避措施分析[J].通信熱點，2011（02）：35-36

[2]丁寧，聶磊.TD-LTE系統(tǒng)與WLAN系統(tǒng)室分場景下干擾研究及規(guī)避措施[J].信息通信，2014（09）：200-201

[3]陳霞.TD-LTE與WLAN系統(tǒng)干擾研究[J].研究與開發(fā)，2012（03）：92-95