TD—LTE與TD—SCDMA共存干擾分析

王迪

【摘要】本文針對(duì)TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)在共存時(shí)的具體情況做了詳細(xì)的分析與研究。

【關(guān)鍵詞】確定性分析；額外隔離度

【Abstract】In this paper， TD-LTE and TD-SCDMA system in the coexistence of the specific circumstances of a detailed analysis and research.

【Key words】Deterministic analysis；Additional isolation

1. 概述

在移動(dòng)通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展中，干擾一直是困擾整個(gè)通信系統(tǒng)的主要問(wèn)題。而根據(jù)中國(guó)TDD的頻譜劃分，難免會(huì)出現(xiàn)TD-LTE與已經(jīng)大規(guī)模部署的TD-SCDMA系統(tǒng)在同一地理區(qū)域內(nèi)鄰頻共存的情形，而不同系統(tǒng)共站址規(guī)劃均有可能作為干擾源對(duì)其他被干擾系統(tǒng)接收機(jī)產(chǎn)生干擾，從而給移動(dòng)通信帶來(lái)許多問(wèn)題。因此，減少系統(tǒng)間的干擾從而提高系統(tǒng)性能，以確保TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)間的共存，成為了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面的重要問(wèn)題。只有解決了兩系統(tǒng)共存時(shí)的干擾問(wèn)題，才能確保在建設(shè)以及以后的服務(wù)中避免資源的浪費(fèi)。

2. TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)介紹

2.1 TD-LTE系統(tǒng)介紹。

2.1.1 LTE是繼第三代移動(dòng)通信之后國(guó)際上主流的新一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，LTE系統(tǒng)是以O(shè)FDM和MIMO技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)使用戶的傳輸速率達(dá)到更高水平，增加了系統(tǒng)的容量和覆蓋，減少了運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用更大的載波帶寬，并優(yōu)化了分組數(shù)據(jù)域傳輸?shù)囊苿?dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 TD-LTE系統(tǒng)架構(gòu)分為核心網(wǎng)（EPC）和接入網(wǎng)（E-UTRAN）兩部分，如圖1所示，圖中的MME/SGW即為核心網(wǎng)的遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議（RPC），TD-LTE接入網(wǎng)僅由e-NodeB組成。其中X2接口是用來(lái)進(jìn)行e-NodeB之間的連接，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間是通過(guò)S1接口進(jìn)行連接。

2.1.3 MME的主要功能：

（1）分發(fā)尋呼消息的功能；

（2）安全控制；

（3）空閑狀態(tài)下的移動(dòng)性管理功能；

（4）SAE承載控制；

（5）非接入層信令的加密與完整性保護(hù)。

2.1.4 e-NodeB的主要功能：

（1）管理無(wú)線資源的相關(guān)功能，如連接移動(dòng)性管理、無(wú)線承載控制、接納控制以及上/下行動(dòng)態(tài)資源分配；

（2）用戶數(shù)據(jù)流的加密以及IP頭的壓縮；

（3）當(dāng)UE附著時(shí)的MME選擇；

（4）提供SGW的用戶面數(shù)據(jù)的路由；

（5）尋呼信息的傳輸和調(diào)度；

（6）系統(tǒng)廣播信息的調(diào)度和傳輸；

（7）測(cè)量與測(cè)量報(bào)告的位置。

2.2 TD-SCDMA系統(tǒng)介紹。

（1）TD-SCDMA與CDMA2000和WCDMA并列為第三代移動(dòng)通信三大主流標(biāo)準(zhǔn)，是以我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主同時(shí)被國(guó)際上廣泛認(rèn)可和接受的無(wú)線通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA包含頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）以及空分多址（SDMA）四種基本多址方式。

（2）TD-SCDMA系統(tǒng)包含核心網(wǎng)（CN）、無(wú)線接入網(wǎng)（UTRAN）以及用戶設(shè)備（UE）三部分。如圖2所示，TD-SCDMA無(wú)線系統(tǒng)是由若干個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS組成的，通過(guò)Iu接口連接到CN，每一個(gè)RNS是由1個(gè)RNC和1個(gè)或多個(gè)NodeB組成，NodeB和RNC則是通過(guò)Iur接口相連接的，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部，RNC之間的信息交付也是通過(guò)Iur接口進(jìn)行的。TD-SCDMA系統(tǒng)的CN是由GSM系統(tǒng)的CN演化來(lái)的，CN的主要功能是處理內(nèi)部所有數(shù)據(jù)的連接和交換以及與外部連接的路由選擇。UTRAN的功能是完成所有與無(wú)線相關(guān)的功能，其中RNC的主要功能是負(fù)責(zé)接入網(wǎng)無(wú)線資源的管理，其中包括功率控制、切換、接納控制、負(fù)載控制和分組的調(diào)度等；而NodeB主要作用是進(jìn)行空中接口的物理層處理，如速率匹配、信道的交織和編碼以及擴(kuò)頻等，同時(shí)無(wú)線資源管理部分的內(nèi)環(huán)功控也是由它執(zhí)行的。

3. 干擾場(chǎng)景及分析方法

3.1 干擾場(chǎng)景。

3.1.1 影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入以及容量等系統(tǒng)指標(biāo)的重要因素就是移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾，一般情況下，研究系統(tǒng)間的干擾主要考慮的是鄰頻干擾、雜散干擾、阻塞干擾以及互調(diào)干擾四種干擾。

3.1.2 鄰頻干擾是由于收發(fā)設(shè)備濾波特性非理想化從而導(dǎo)致的相鄰頻道的發(fā)射機(jī)將信號(hào)泄露到被干擾接收機(jī)的工作頻段內(nèi)，影響相鄰頻道工作的被干擾系統(tǒng)，研究鄰頻干擾涉及到兩個(gè)重要參數(shù)即鄰道泄露比（ACLR）以及鄰頻選擇性（ACS）。鄰道泄露比是指帶外發(fā)射信號(hào)落入到被干擾接收機(jī)通帶內(nèi)的能力，其一般定義為發(fā)射功率和相鄰信道上測(cè)得的功率之比；鄰道選擇性是指在相鄰信道信號(hào)存在的情況下，接收機(jī)在其指定信道頻率上接收有用信號(hào)的能力，其一般定義為接收機(jī)濾波器在指定信道頻率上的衰減與相鄰信道頻率上的衰減之比。

3.1.3 系統(tǒng)共存時(shí)一般用ACIR（鄰信道干擾功率比）的值來(lái)體現(xiàn)系統(tǒng)性能，ACIR的值由ACLR和ACS共同作用得到，其計(jì)算公式如下：

根據(jù)圖3可以看出，TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)鄰頻共存時(shí)的干擾場(chǎng)景主要分為基站與終端間的干擾、終端間的干擾和基站間的干擾。其中由于基站與終端間的干擾距離遠(yuǎn)、地面障礙物較多而使得干擾小。移動(dòng)終端間的干擾由于終端發(fā)射功率小，終端的位置相對(duì)也不固定。而基站的位置相對(duì)固定，發(fā)射功率高，空間傳播的環(huán)境較好，干擾程度可預(yù)測(cè)。因此分析基站間的干擾是本文的主要干擾場(chǎng)景。

3.2 確定性計(jì)算方法。

研究?jī)上到y(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)算的確定性分析法。靜態(tài)蒙特卡羅仿真方法的復(fù)雜度隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加而增加，對(duì)仿真計(jì)算有較高的要求。確定性分析法則是基于鏈路預(yù)算原則，簡(jiǎn)單高效地通過(guò)數(shù)據(jù)的計(jì)算得出接收機(jī)所能容忍的干擾信號(hào)的強(qiáng)度門限，研究在最壞的情況下（即路徑損耗最小、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)確定兩系統(tǒng)間干擾的基本情況。

確定性分析方法計(jì)算中，兩系統(tǒng)共存的分析和核心思路是判斷干擾方的發(fā)射機(jī)的鄰道泄露功率，是在鄰道干擾（ACIR）和空間隔離（MCL）的共同作用下，到達(dá)被干擾方的接收機(jī)后，與被干擾方接收機(jī)的最大允許干擾電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其結(jié)果一般由額外隔離度體現(xiàn)?；驹硎菍⒏蓴_發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率經(jīng)過(guò)路徑損耗、收發(fā)天線增益和鄰道干擾抑制后，將其與被干擾接收機(jī)的最大允許干擾電平取差值，即可以得到兩系統(tǒng)共存所需的額外隔離度的大小。其計(jì)算公式如下：

4. TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)共存干擾分析

4.1 場(chǎng)景分析。

本小節(jié)中將進(jìn)行TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)共存干擾分析，圖4給出了分析場(chǎng)景模型。

由圖4可見(jiàn)，在1915MHz處，TD-LTE與TD-SCDMA在14.2MHz的頻率間隔下共存，在這里首先分析TD-LTE對(duì)TD-SCDMA的干擾，具體的分析場(chǎng)景為TD-LTE基站干擾TD-SCDMA基站。然后分析TD-SCDMA對(duì)TD-LTE的干擾，同樣分析場(chǎng)景為TD-SCDMA基站對(duì)TD-LTE基站的干擾。研究TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)所需要的主要參數(shù)如表1所示。

4.2 TD-LTE系統(tǒng)對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)的干擾分析。

4.2.1 計(jì)算ACIR。

ACLR值和發(fā)射機(jī)的頻譜模板的分段積分結(jié)果有關(guān)，因此根據(jù)表2中TD-LTE系統(tǒng)基站的發(fā)射機(jī)頻譜模板和圖1中示意的兩系統(tǒng)的具體參數(shù)，可在14.2MHz-15.8MHz的范圍內(nèi)對(duì)該頻譜模板進(jìn)行積分，即可計(jì)算出20MHz的TD-LTE基站發(fā)射機(jī)泄漏到TD-SCDMA基站控制信道上的功率值，然后計(jì)算出TD-LTE基站的ACLR值。

5. 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)在鄰頻共存的情況下的干擾情況進(jìn)行了研究。主要分析了在頻率間隔為14.2MHz的場(chǎng)景下TD-LTE基站與TD-SCDMA基站干擾的場(chǎng)景，然后對(duì)其具體的鄰道泄露功率比（ACIR）、最小耦合損耗（MCL）以及最大允許干擾電平分別進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出TD-LTE系統(tǒng)干擾TD-SCDMA系統(tǒng)時(shí)所需額外隔離度的大小和基站之間距離R的關(guān)系。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）07-20-665