地鐵LTE頻率分配及相應(yīng)干擾分析

李致興

摘 要：隨著城市地鐵工程的大力發(fā)展，地鐵LTE頻率分配以及干擾分析的工作已經(jīng)尤為重要。本文按照城市對1.8G專網(wǎng)頻率的劃分，以機(jī)場1785MHz～1790MHz共5MHz帶寬、地鐵地上部分是1795MHz～1805MHz共10MHz帶寬、地下1790MHz～1805MHz共15MHz帶寬為基礎(chǔ)，針對同為地上、機(jī)場與地鐵之間的鄰頻共存隔離以及在1805MHz附近和公網(wǎng)DCS之間的干擾問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過設(shè)定參數(shù)，分別計(jì)算來確定是否存在相互干擾。

關(guān)鍵詞：地鐵；頻率；干擾

中圖分類號：U285.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

地鐵已經(jīng)是引領(lǐng)中國走新型城市化道路滿足城鎮(zhèn)發(fā)展需求的重要交通工具，近些年來中國各地正在大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)地鐵、輕軌等基礎(chǔ)設(shè)施，預(yù)計(jì)2020年前我國城軌交通新增營業(yè)里程將達(dá)到6560km，將投入3萬多億元。因此，開展地鐵LTE頻率分配及干擾的相關(guān)研究是十分必要的，本文重點(diǎn)針對地上、機(jī)場與地鐵之間的鄰頻共存隔離以及在1805m附近和公網(wǎng)DCS之間的干擾問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過數(shù)據(jù)分析確定了相關(guān)干擾的關(guān)系。

1 機(jī)場與地鐵的鄰頻隔離分析

1.1 子幀配比一致情況

這里我們首先假定機(jī)場與地鐵是同TD-LTE子幀配比，如二者均為SA1。這樣就沒有交叉子幀之間的影響。最主要的干擾應(yīng)為機(jī)場的室外天線發(fā)射對列車TAU的鄰頻干擾。就這種情況做分析計(jì)算，計(jì)算前置約束條件包括：按照機(jī)場的站高度為30m，高架橋列車接收終端的高度約為8m；機(jī)場附近地上部分的地鐵專網(wǎng)小區(qū)按照1.2km的RRU間隔進(jìn)行部署，此時TAU/車載臺的邊緣場強(qiáng)約為-80dBm，車內(nèi)手臺的邊緣強(qiáng)度約為-95dBm；這里按照目標(biāo)干擾強(qiáng)度比邊緣電平強(qiáng)度低3dB計(jì)算；由于機(jī)場和地鐵使用的是鄰頻（有5MHz相互見隔離），因此鄰信道泄露按照ACLR=48dB計(jì)算。

（1）機(jī)場室外站對地鐵地上的TAU/車載臺之間的干擾分析的相關(guān)參數(shù)包括：機(jī)場LTE 子載波發(fā)射功率為21.2dBm；發(fā)射天線增益為12dBi；TAU車載臺天線增益為5dBi；饋線與合路損耗為5dB；鄰頻ACLR為48dB；目標(biāo)干擾值為-83dBm。經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果為：干擾隔離度為68 dB；空間隔離度為70m。

（2）機(jī)場室外站對地鐵地上的車內(nèi)手臺干擾分析的相關(guān)參數(shù)包括：機(jī)場LTE 子載波發(fā)射功率為21.2dBm；發(fā)射天線增益為12dBi；車廂穿透損耗及人體損耗為12dB；鄰頻ACLR為48dB；目標(biāo)干擾值（dBm）為-98dBm。經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果為：干擾隔離度為71 dB；空間隔離度為80 m。

綜合上述分析，機(jī)場宏站距離地鐵高架橋約100m以上時，則可保證機(jī)場對地鐵終端正常工作造成影響。

1.2 子幀配比不一致

當(dāng)子幀配比不一致時，比如地鐵采用SA1，機(jī)場采用SA0，則在5ms周期內(nèi)，地鐵的最后一個下行子幀會干擾機(jī)場的SA0。

（1）高架泄露電纜對機(jī)場的干擾分析的相關(guān)參數(shù)包括：地鐵LTE RS發(fā)射功率為12.2dBm；泄露電纜遠(yuǎn)距離輻射耦出損耗為3dB；網(wǎng)絡(luò)側(cè)ACLR為48dB；泄露電纜合路損耗為2dB；鄰頻漏纜耦出RS的功率值為-40.8dBm；高架橋屏蔽損耗為15dB；被干擾網(wǎng)絡(luò)天線增益為12dBi（按照定向天線的平均增益計(jì)算）；目標(biāo)干擾值為-118dBm（按照底噪抬升6dB、10dB計(jì)算）。經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果為：干擾隔離度為74 dB；空間隔離度為10m～100m。

（2）場段區(qū)交叉子幀的干擾分析的相關(guān)參數(shù)包括：地鐵LTE RS發(fā)射功率為12.2dBm（10MHz系統(tǒng)帶寬業(yè)務(wù)發(fā)射功率46-10×lg（600）=18.2，控制覆蓋縮減6dB功率）；發(fā)射天線增益為2dBi（通過下傾在330°～350°對上空發(fā)射信息）；發(fā)射ACLR為48dB；鄰頻EIRP為-33.8dBm；被干擾系統(tǒng)天線增益為12dBi（按照各個角度平均增益考慮）；目標(biāo)干擾值為-123dBm、-113dBm、-108dBm（分別對應(yīng)底噪抬升6dB，15dB和20dB來計(jì)算）；空間隔離按照COST-231Hata郊區(qū)模型，干擾站和被干擾站分別按照10m和30m計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果為：干擾隔離度為101dB、91dB、86dB；空間隔離度為0.8km、0.4km、0.3km。

因此，如果機(jī)場和地鐵二者之間子幀配比不同，則需要考慮場段和機(jī)場室外天線的空間隔離度，以及高架橋和機(jī)場宏站天線的隔離度，或者協(xié)同二者的子幀配比。

2 地鐵1805MHz與DCS1800之間的干擾分析

2.1 DCS對地鐵線路上終端的干擾分析（無隔離頻段）

如果LTE使用1800MHz～1805MHz這部分，需要特別注意DCS的干擾。無保護(hù)帶，考慮DCS射頻雜散干擾，DCS信號有所擴(kuò)展，且在靠近1805MHz的子載波可能會有干擾，這與運(yùn)營商的DCS1800在1805MHz的濾波收斂相關(guān)。DCS1800對高架行車線的影響分析如下：

按照終端TAU方式進(jìn)行計(jì)算的相關(guān)參數(shù)包括：DCS發(fā)射功率為36dBm/MHz；ACLR為45dB；發(fā)射端天線增益為12dBi（平均增益）；1800MHz發(fā)射功率為3dBm/MHz；TD- LTE終端天線增益為5dBi；TD- LTE終端饋線損耗為5dB；終端人體損耗為0dB；車廂/車窗穿透損耗為0dB；接收干擾最大值為-85dBm/15K。經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果為：干擾隔離度為70dB；空間隔離度為約110m。按照終端TAU方式進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果為：干擾隔離度為70dB；空間隔離度為約110m。

根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)有項(xiàng)目的DCS的雜散控制較好，干擾影響有限，在頻率分配上可以考慮把單獨(dú)承載CBTC業(yè)務(wù)的LTE網(wǎng)絡(luò)分配在1800MHz～1805MHz頻段，通過天線部署在車底，通過車體遮擋降低DCS 1800的無線信號強(qiáng)度，干擾可控。具體實(shí)施時可根據(jù)具體項(xiàng)目情況設(shè)定。

2.2 DCS對地鐵線路上終端的干擾分析（2M頻率隔離）

如果某些地區(qū)DCS 1800雜散收斂不好，可以考慮2MHz的頻率隔離來解決干擾問題。DCS1800對高架行車線的影響分析（LTE專網(wǎng)在1795MHz～1800MHz）如下：

按照終端TAU方式進(jìn)行計(jì)算的相關(guān)參數(shù)包括：DCS雜散發(fā)射功率為-47dBm/MHz；發(fā)射端天線增益為12dBi；1800MHz發(fā)射功率為-31dBm/MHz；TD-LTE終端天線增益為5dBi；TD-LTE終端饋線損耗為5dB；終端人體損耗為0dB；車廂/車窗穿透損耗為0dB；接收干擾最大值為-85dBm/15K。經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果為：干擾隔離度為33dB；空間隔離度為約10m。按照終端TAU方式進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果為：干擾隔離度為33dB；空間隔離度為約10m。

另外，當(dāng)LTE專網(wǎng)在1800MHz～1803MHz時，干擾隔離度為66dB；空間隔離度為約80m。因此，如果地上高架使用1795MHz～1803MHz，間隔2MHz作為和DCS1800的保護(hù)帶，則隔離要求基本在可控制范圍內(nèi)，高架橋附近幾十米范圍內(nèi)無DCS1800站即可。如果無保護(hù)帶，則在靠近1805MHz的子載波可能會有干擾，這與運(yùn)營商的DCS1800在1805MHz的濾波收斂相關(guān)。

結(jié)語

地鐵LTE頻率分配是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，真正掌握了對頻率的干擾因素，采取相應(yīng)措施避免干擾，才能不斷提高地鐵設(shè)計(jì)和管理水平。另外，國外近些年地鐵建設(shè)很少，可借鑒的新技術(shù)和成熟經(jīng)驗(yàn)不多，我國也是隨著城市軌道交通大發(fā)展于近兩三年才開始研究，應(yīng)盡快地完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，確保地鐵事業(yè)又快又好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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