TD—LTE與其他系統(tǒng)間干擾分析及隔離度測算

李忠良++楊彪++劉文斌

摘 要：文中首先對各運營商通信系統(tǒng)使用的頻段進行介紹，分析了通信系統(tǒng)間存在的干擾類型及工程上對干擾規(guī)避的要求，提出了一種簡單有效的干擾分析方法，通過理論計算分別得出TD-LTE在F頻段和D頻段與其他系統(tǒng)共址下的隔離度及空間隔離距離要求，結(jié)合實際應用提出幾種常用的干擾規(guī)避措施，分析各措施的優(yōu)缺點，最后得出TD-LTE與其他通信系統(tǒng)共址建設(shè)可行的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：TD-LTE；干擾；隔離度；干擾規(guī)避

中圖分類號：TP39；TN919 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）09-00-03

0 引 言

隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，多網(wǎng)協(xié)同發(fā)展已成為各運營商在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展戰(zhàn)略。2014年中國鐵塔公司成立，通信基站基礎(chǔ)設(shè)施共建共享得到最大化，同站址部署2G、3G、4G系統(tǒng)已很普遍，部分站點甚至多達數(shù)十個系統(tǒng)，基站站址已成為運營商的寶貴資源。在中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，大量站點需利用舊原站址資源，不但需要考慮基站鐵塔的承重、電源及配套的負載能力等，還需考慮系統(tǒng)間的干擾因素，通過分析TD-LTE網(wǎng)絡(luò)與其他系統(tǒng)共址時應滿足的隔離度要求，合理設(shè)置空間隔離距離，在設(shè)計及施工階段充分規(guī)避干擾問題，對后續(xù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量具有重要作用。

1 TD-LTE干擾分析

1.1 通信系統(tǒng)頻段分配

目前，中國移動同時運營GSM900M、DCS1800M、TD-SCDMA、TD-LTE幾種網(wǎng)絡(luò)，其中TD-LTE網(wǎng)絡(luò)室外站建設(shè)主要采用F頻段（1885～1905 MHz）和D頻段（2575～2635MHz）。中國聯(lián)通和中國電信也同時運營多網(wǎng)絡(luò)，各運營網(wǎng)絡(luò)使用頻段見表1所列。

1.2 TD-LTE與異系統(tǒng)干擾分析

LTE系統(tǒng)干擾從來源上可分為噪聲干擾、系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)間干擾，其中系統(tǒng)間干擾是對通信系統(tǒng)影響較大的干擾因素，主要包括鄰信道干擾、互調(diào)干擾、雜散干擾和阻塞干擾。

1.2.1 鄰信道干擾

鄰信道干擾主要來自相鄰的頻率，被干擾接收機接收到相鄰頻道發(fā)射機泄漏的信號所致，決定該干擾的關(guān)鍵特性指標是發(fā)射機的鄰道泄漏（ACLR）和接收機的鄰道選擇性（ACS）。TD-LTE采用F頻段組網(wǎng)最可能出現(xiàn)鄰信道干擾的為電信1.8 G LTE FDD系統(tǒng)，采用D頻段則有可能與聯(lián)通、電信的D頻段出現(xiàn)鄰信道干擾，但由于在頻率分配及使用中已考慮頻率保護間隔，所以系統(tǒng)間鄰信道干擾情況比較少，且聯(lián)通和電信分配的D頻段暫未使用，在現(xiàn)有通信系統(tǒng)中，TD-LTE鄰信道干擾影響較小。

1.2.2 互調(diào)干擾

互調(diào)干擾主要由接收機的非線性引起，指兩個以上單頻信號通過一個非線性系統(tǒng)或設(shè)備時，當互調(diào)產(chǎn)物落在被干擾系統(tǒng)通道內(nèi)，出現(xiàn)因頻率相同而無法濾除所造成的干擾。三階互調(diào)干擾是最強也是影響最大的互調(diào)干擾，一般情況下，互調(diào)產(chǎn)物電平應不超過雜散干擾要求，工程中一般只要滿足雜散干擾即可避免互調(diào)干擾的影響。

1.2.3 雜散干擾

雜散干擾是由于發(fā)射機中的功放、混頻器、濾波器等非理想性，會在工作帶寬以外很寬范圍內(nèi)產(chǎn)生輻射信號分量，對被干擾系統(tǒng)造成干擾。雜散干擾是對通信系統(tǒng)影響較大的一種干擾，如果系統(tǒng)間沒有足夠的隔離，干擾信號落入被干擾基站接收帶寬內(nèi)將導致接收機噪聲門限的增加，接收機靈敏度降低，雜散干擾一般只能從干擾源進行消除。

1.2.4 阻塞干擾

阻塞干擾并非落在被干擾系統(tǒng)接收帶內(nèi)的信號，但由于干擾信號過強，超出了接收機的線性范圍，導致接收機飽和而無法工作。為防止接收機過載，從干擾基站接收到的總的載波功率電平需低于其1 dB壓縮點，阻塞干擾可在被干擾接收機側(cè)進行消除。

1.3 干擾規(guī)避準則

為保證系統(tǒng)性能，須規(guī)避系統(tǒng)間干擾影響，工程上一般要求被干擾系統(tǒng)從干擾系統(tǒng)接收到的雜散輻射信號強度應比其接收機底噪低7 dB；在被干擾系統(tǒng)生成的三階互調(diào)干擾電平應比接收機底噪低7 dB；被干擾系統(tǒng)從干擾系統(tǒng)接收到的總載波功率比接收機的1 dB壓縮點低5 dB。

如果滿足這些要求，被干擾系統(tǒng)接收機靈敏度將只降低約0.8 dB，這對絕大多數(shù)系統(tǒng)而言都可接受。通常情況下，若滿足第一條準則，也基本滿足后兩條準則。因此研究系統(tǒng)間干擾時，一般只需考慮雜散和阻塞干擾，鄰頻及互調(diào)干擾往往歸入雜散干擾的范疇。

2 TD-LTE與異系統(tǒng)隔離度要求

2.1 干擾分析方法

移動通信系統(tǒng)常用的干擾分析方法有靜態(tài)蒙特卡羅仿真方法和基于最小耦合損耗計算的確定性分析法。靜態(tài)蒙特卡羅仿真法是通過迭代計算仿真得出一個受到其他系統(tǒng)干擾影響的系統(tǒng)，其復雜度會隨著系統(tǒng)的復雜性逐步增加。確定性分析法又叫最小耦合損耗計算法，指基于鏈路預算原則，在滿足接收機靈敏度的條件下，通過計算兩個系統(tǒng)間的最小耦合損耗來確定系統(tǒng)間的干擾情況。本文將采用確定性分析法，結(jié)合3GPP TS36.104協(xié)議規(guī)定的指標要求，分別計算TD-LTE采用F頻段和D頻段組網(wǎng)時與其他通信系統(tǒng)的隔離度要求，最后得到水平和垂直隔離距離。

論文主要分析TD-LTE系統(tǒng)與其他通信系統(tǒng)間的雜散干擾和阻塞干擾，分別計算兩種干擾下的隔離度要求，以最大值作為TD-LTE系統(tǒng)最終應滿足的隔離度要求，最后轉(zhuǎn)換為水平及垂直隔離距離，指導實際工程。干擾分析的具體流程如圖1所示。

2.2 隔離度及空間隔離距離計算方法

本文重點分析了雜散干擾及阻塞干擾的隔離度要求，計算方法如下：

（1）雜散干擾隔離度計算方法

通信系統(tǒng)規(guī)避雜散干擾所需滿足的隔離度為：

Ds（dB）=S+10lg（BW/BWm）-Imax （1）

其中： S為干擾源的雜散指標；BW為被干擾系統(tǒng)載波帶寬（Hz）；BWm為干擾源雜散指標的測量帶寬（Hz）；Imax為最大干擾信號強度容限（dB）。endprint

在干擾分析中，Imax取決于接收機可接受的最大靈敏度損失，通常采用0.8 dB靈敏度損失評估準則，即下降7 dB。此時Imax計算方法如下：

Imax（dB）=N+10 lg（10（0.8/10）-1）=（N-7）dB （2）

N=-174+10 lg（BW）+Nf （3）

其中，N為接收機底噪，Nf是接收機噪聲系數(shù)。

（2）阻塞干擾隔離度計算方法

規(guī)避干擾系統(tǒng)的阻塞干擾隔離度計算公式為：

Db（dB）=Tx-B （4）

Tx為干擾系統(tǒng)的發(fā)射功率； B為被干擾系統(tǒng)的抗阻塞指標。

（3）空間隔離距離計算方法

根據(jù)系統(tǒng)天線間的相對位置關(guān)系，系統(tǒng)間空間隔離可分為水平隔離、垂直隔離、組合梯形隔離。假定Dmax為Ds和Db的最大值，水平隔離距離Lh及垂直隔離距離Lv與隔離度Dmax的計算關(guān)系如下：

Dmax=22+20 lg （Lh/λ）-（Gt+Gr） （5）

Dmax=28+40 lg （Lv/λ） （6）

其中：λ（m）為載波波長，若為雜散干擾，應取被干擾系統(tǒng)接收頻段波長，若為阻塞干擾，則取干擾系統(tǒng)發(fā)射頻段波長；Gt（dBi）為干擾系統(tǒng)發(fā)射天線對被干擾系統(tǒng)接收天線的發(fā)射增益；Gr（dBi）為被干擾系統(tǒng)接收天線對干擾系統(tǒng)發(fā)射天線的接收增益。

2.3 TD-LTE系統(tǒng)與其他系統(tǒng)隔離度要求

查閱3GPP TS 36.104協(xié)議，查看E-UTRA基站與其他頻段系統(tǒng)基站共址時發(fā)射機雜散干擾、接收機阻塞干擾的指標要求，并結(jié)合各運營商現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)情況，得到各通信系統(tǒng)參數(shù)及指標，見表2所列。

中國移動TD-LTE網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)采用F和D頻段進行室外覆蓋，其中D頻段主要用來解決容量需求，電信和聯(lián)通TD-LTE分配的室外覆蓋頻段都為2.6 GHz，目前暫未規(guī)模組網(wǎng)，結(jié)合上述參數(shù)和計算公式，綜合考慮雜散干擾及阻塞干擾的影響，TD-LTE在F頻段和D頻段下與其他通信系統(tǒng)共址時需滿足的隔離度要求見表3和表4所列。

從表3和表4的計算結(jié)果知，TD-LTE采用F頻段或D頻段與其他通信系統(tǒng)共址共存時，系統(tǒng)間隔離度都不大，工程中可以采用水平隔離距離或垂直隔離距離來實現(xiàn)隔離度要求，參照目前各運營商使用頻率的情況，因中國電信1.8 GHz頻段LTE FDD與中國移動F頻段TD-LTE間僅有5 MHz保護帶，可能存在鄰頻干擾，因此共址建設(shè)時應采用異平臺部署，盡量通過垂直隔離距離達到隔離度要求，或采用加裝濾波器等措施進行干擾規(guī)避。

3 干擾規(guī)避措施

站址是通信運營商的寶貴資源，多系統(tǒng)共站址時，在天面資源充足的情況下，一般優(yōu)選獨立部署的天饋系統(tǒng)以便于后期進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，但隨著通信技術(shù)的發(fā)展，站址資源需求越來越大，天面資源也越來越緊張，在多系統(tǒng)共存的條件下，做好同址異系統(tǒng)的干擾規(guī)避措施對保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量愈發(fā)重要。

TD-LTE與其他系統(tǒng)共址時，為有效抑制干擾影響，在無法通過空間隔離距離達到規(guī)避干擾的情形下，可采用下述方法降低干擾：

（1）在不影響覆蓋范圍的條件下，通過調(diào)整天線方位角和下傾角，保證背向一定角度來減少天線間的路徑增益和增加空間隔離度。

（2）因阻塞干擾受限導致干擾問題出現(xiàn)時，可通過降低發(fā)射功率減小干擾，但此舉會降低覆蓋范圍，工程中應結(jié)合具體覆蓋要求進行分析。

（3）采用多頻天線或?qū)掝l天線共天饋建設(shè)。該方法適用于同運營商的不同系統(tǒng)共址建設(shè)，也是在天面資源不足的情況下，較普遍采用的建設(shè)方案。鐵塔公司成立后，站址租金就成了三大運營商建設(shè)中考慮的一個重要因素，共天饋建設(shè)的一個顯著優(yōu)點就是節(jié)約租金，但因涉及更換天線，因此增加了工程施工的工作量，且多頻或?qū)掝l天線單價較普通單頻天線貴。

（4）加裝外置濾波器。加裝外置濾波器適用于各種場景，尤其是當干擾系統(tǒng)與被干擾系統(tǒng)無法滿足共址建設(shè)條件時，加裝濾波器是一種簡單可靠的處理方案。該方案可獨立進行RF優(yōu)化和參數(shù)設(shè)定，與獨立部署相比，在射頻信號端加裝濾波器，增加了施工工作量和濾波器購置費。

在實際工程中，干擾隔離措施的選擇需根據(jù)建設(shè)需求和場景進行合理選擇，同時結(jié)合調(diào)整天線方位角、下傾角、安裝位置等方法綜合考慮，以達到較好的共站效果。

4 結(jié) 語

本文通過對TD-LTE同其他系統(tǒng)的干擾分析研究，采用確定性計算方法得出TD-LTE采用F頻段、D頻段組網(wǎng)時與其他系統(tǒng)的隔離度要求及空間隔離距離。結(jié)果表明，除F頻段TD-LTE可能與電信1.8 GHz存在鄰頻干擾需采取規(guī)避措施外，TD-LTE與其他系統(tǒng)共址時隔離度要求比較容易實現(xiàn)，天線水平隔離距離約0.6 m或異平臺部署都能滿足隔離度要求，對無法滿足空間隔離存在干擾的情形，可采用更改天線位置、共天饋、加裝濾波器等措施，TD-LTE與其他系統(tǒng)共址建設(shè)是可行的。本文的分析結(jié)論可用于指導TD-LTE規(guī)劃及工程設(shè)計，具有一定的理論和實踐價值，可為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的干擾規(guī)避提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1] 3GPP TS 36.101 Evovled Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA），User Equipment（UE） radio transmission and reception[S].

[2] 3GPP TS 36.104 Evovled Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA），User Equipment（UE） radio transmission and reception[S].

[3]王映民， 孫韶輝.TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[4]戴源，朱晨鳴，王強，等. TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社， 2012.

[5]喬斌，頡亞偉，萬勇.TD-LTE與異系統(tǒng)共址干擾分析[J].移動通信，2013，37（Z1）：99-103.

[6]楊光.TD-LTE與已有系統(tǒng)共站址時天線干擾分析與安裝隔離措施[J].郵電設(shè)計技術(shù)， 2014（12）：38-43.

[7]白文樂，王旭，李中仁，等.TD-LTE物理層過程實訓系統(tǒng)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（5）：45-46.

[8]程琛，黃毅.室外TD-LTE系統(tǒng)間干擾分析與工程建議[J].電信快報，2014（6）：43-47.endprint