TD-LTE系統間干擾問題的分析與研究

陳其銘，張炎炎，潘毅，孫煉

（1 中國移動通信集團廣東有限公司，廣州 610530；2 中國移動通信集團設計院有限公司,北京 100080）

1 TD-LTE與異系統工作頻段

TD-LTE作為TD-SCDMA演進標準，將成為未來國際TDD通信系統的主流方式。根據中國TDD頻譜劃分，TD-LTE可能使用的頻譜包括1880～1900MHz（F頻段前段）和2575～2615MHz（D頻段），2350～2370MHz（E頻段）。而當TD-LTE同異系統共址共存時，不同系統間均可能作為干擾源對其它被干擾系統接收機產生干擾。因此，在進行干擾分析之前，需先對可能同TD-LTE產生干擾的異系統進行歸納總結。

中國移動主要有以下系統：GSM900，工作頻段包括 890～ 909MHz和 935～ 954MHz；DCS1800， 工作頻段包括1710～1730MHz和1805～1825MHz；TD-SCDMA，工作頻段包括1880～1900MHz（F頻段）；2010 ～ 2025MHz（A 頻段）和 2320 ～ 2350MHz（E頻段）。

中國聯通主要有以下系統：GSM900，工作頻段包括 909～ 915MHz和 954～ 960MHz；DCS1800， 工作頻段包括1745～1755MHz和1840～1850MHz；WCDMA，工作頻段包括1940～1955MHz和2130-2145MHz。

中國電信主要有以下系統：cdma 1x，工作頻段包括825～835MHz和870～880MHz；cdma EV-DO，工作頻段包括1920～1935MHz和2110～2125MHz。

此外，各電信運營商同時運營WLAN網絡，也同樣會對TD-LTE產生干擾。WLAN的工作頻段屬于開放的ISM頻段，目前較成熟的標準有802.11b、802.11g，工作在2400～2483.5MHz。

2 干擾的分類

從廣義上講，干擾產生可以分為雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾。在室外多系統共址時，雜散干擾和阻塞干擾是需要注意的重點，互調干擾由于基站濾波和空間損耗等衰減，可以忽略。室外應主要通過天線間空間隔離來達到降低干擾信號的目的。

在室內分布系統共建共享時，除了需要關注雜散干擾和阻塞干擾外，由于多系統合路時可能會產生互調干擾落在某個系統接收頻帶內，且互調干擾無法用濾波器濾除，因此也需要特別關注。在室內，合路器提供的系統間隔離、分布系統損耗是降低干擾的主要手段，必要時需采取收發分纜等方式利用收發天線間的空間損耗進一步降低干擾。

2.1 雜散干擾

雜散干擾是指干擾設備發射的帶外信號以噪聲的形式落入被干擾系統接收機的接收頻帶內，形成對有用信號的同頻干擾。如果兩個基站之間沒有足夠的隔離或干擾基站的發送濾波器沒有提供足夠的帶外衰減，則落入被干擾系統接收帶寬內的寄生輻射很強，導致接收機噪聲基底的抬升，接收機靈敏度降低，造成性能損失。

2.2 互調干擾

互調（IM）或互調失真（IMD）是指兩個以上單頻信號通過一個非線性系統/設備/器件時，在時域失真，在頻域產生的一系列基本頻率分量的組合。這些互調產物如果正好落在某個通信系統的上行通道內，因與上行信號頻率相同，無法用濾波器濾除而造成干擾，降低接收機的性能。在無線通信系統的發射和接收中，一般討論兩類基本的互調失真，一種是有源互調，一種是無源互調（PIM）。有源互調可以通過濾波器濾除，因此在室外宏站共址建設或室內分布系統多系統共享時，都不需要考慮。而無源互調在多系統信號通過無源器件時產生，在室內分布系統共建共享合路時需要特別關注。

2.3 阻塞干擾

任何接收機都有一定的接收動態范圍，在接收功率超過允許的最大功率電平時，會導致接收機飽和阻塞。阻塞干擾是指被干擾系統接收機接收頻帶外的強信號，導致接收機過載，使鏈路中的有源器件飽和進入非線性區，放大增益被抑制，引起的接收機飽和失真造成的干擾。

3 干擾隔離分析方法

不同系統共存時，主要分析干擾系統對被干擾系統接收機的影響。共存性干擾問題分析主要通過對不同制式下物理配置及相關參數下系統容量和性能數據的研究，而具體包括共存系統基站之間的干擾，基站與手機之間的干擾，手機之間的干擾；基站與手機之間的干擾又分為上行干擾和下行干擾。在這些干擾中，由于終端分布的隨機性、數量不確定，且終端和基站、終端和終端是通過空口連接，因此凡是涉及到終端的干擾為次要干擾，這些干擾要根據具體系統進行仿真分析和驗證。這里主要研究基站之間的干擾。

干擾分析方法采用系統間最小耦合損耗(MCL)計算方法。系統間最小耦合損耗是指兩天線連接頭之間的包括天線增益的最小損耗。

當研究基站與基站間干擾時多采用MCL計算方法。在這種情況下，干擾源以最大的功率發射。MCL計算方法適用于理論上的估計和分析，簡單高效，可以從理論上估算系統的干擾大小，從理論極限的角度研究系統的干擾共存問題，計算方法是對最壞情況的估計。由終端引起的干擾不能采用MCL的方法進行研究。

兩個無線通信系統之間相互干擾的原理如圖1所示。

從圖1可知，干擾系統的發射干擾信號經過負載進入被干擾系統接收機。此負載對于室內分布系統來說就是分布系統損耗、合路器隔離度、天線增益、空間損耗（干擾系統和被干擾系統采用不同天線時）等；對室外宏基站來說就是干擾系統和被干擾系統的饋線、天線增益、空間損耗等。負載的大小即為最小耦合損耗（MCL）。

如果負載太小，沒有滿足隔離度要求，進入被干擾接收機的干擾信號將會使被干擾系統接收機信噪比惡化。所以，干擾計算的原理就是基于接收機靈敏度惡化余量，計算出干擾信號的電平強度，然后和發射機發射的干擾信號強度比較，得到隔離度門限的要求，最后換算為合路器系統端口間隔離度、空間距離等。

圖1 干擾分析模型

4 TD-LTE宏基站與其他系統共址時干擾隔離距離要求

根據系統天線間的相對位置關系，系統間隔離通常有水平隔離、垂直隔離、組合梯形隔離3種方式，如圖2所示。

水平隔離時，隔離度與隔離距離間的關系可以由公式(1)描述：

其中：GTX[dBi]：為發射天線在信號輻射方向上的增益；GRX[dBi]：為接收天線在信號輻射方向上的增益；dh[m]：為天線水平方向的間距；λ[m]：為載波波長，計算雜散干擾和互調干擾隔離時，為被干擾系統接收波長，計算阻塞干擾隔離時，為干擾系統發射波長。

垂直隔離時，隔離度與隔離距離間的關系可以由公式(2)描述：

其中：dv[m]：天線垂直方向的間距；λ[m]：為載波波長，計算雜散干擾和互調干擾隔離時，為被干擾系統接收波長，計算阻塞干擾隔離時，為干擾系統發射波長。

組合梯形隔離時，隔離度與隔離距離間的關系可以由下面的公式描述：

影響隔離距離的主要因素包括：設備指標與協議指標的差異；收發天線指標，包括增益、半功率角等；兩系統的饋線長度、饋線線徑以及接頭的數量、插損等；兩個系統天線的相對位置；干擾系統基站實際發射的載波功率。如果上述任何一個條件發生變化，隔離距離也會發生變化。因此共址無線系統間的隔離距離要根據具體環境進行分析，輔以必要的測試。

5 TD-LTE與其他系統共站時的干擾協調結論

根據上述干擾隔離分析方案和TD-LTE宏基站與其他系統共址時干擾隔離距離要求分析，可以得出TDLTE室外宏站（F頻段）、室外宏站（D頻段）以及室分系統與其他系統共站時的干擾隔離結論，具體如下。

5.1 TD-LTE宏站（F頻段）與其他系統共站時的干擾協調

圖2 系統間隔離方式

在工程實施中，兩系統天線之間適當進行垂直或水平空間隔離，建議TD-LTE F頻段基站天線安裝間距采用如下標準。

GSM/DCS 符合 3GPP TS 05.05 V8.20.0（2005-11）規范要求時，TD-LTE線陣和GSM1800定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，建議采用垂直隔離方式，垂直距離≥1.8m。

GSM/DCS符合3GPP TS 45.005 V9.1.0 (2009-11)規范要求時，TD-LTE線陣和GSM1800定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥0.5m，垂直距離≥0.2m。

TD-LTE線陣和cdma2000定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，建議采用垂直隔離方式，垂直距離≥4m。

TD-LTE線陣和WCDMA定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥0.5m，垂直距離≥0.2m。

TD-SCDMA符合《中國移動TD-SCDMA無線子系統硬件技術規范（2010年）》時，TD-LTE與TD-SCDMA隔離要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥0.5m，垂直距離≥0.2m。

WLAN符合《中國移動無線局域網（WLAN）AP、AC設備規范V1.1.0》時，TD-LTE與WLAN隔離要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥6.8/2.2m，垂直距離≥0.8/0.5m。

5.2 TD-LTE宏站（D頻段）與其他系統共站時的干擾協調

在工程實施中，兩系統天線之間適當進行垂直或水平空間隔離，建議TD-LTE D頻段基站天線安裝間距采用如下標準：

GSM/DCS 符合 3GPP TS 05.05 V8.20.0（2005-11）規范要求時，TD-LTE線陣和GSM1800定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，建議采用垂直隔離方式，垂直距離≥1.8m。

GSM/DCS符合3GPP TS 45.005 V9.1.0 (2009-11)規范要求時，TD-LTE線陣和GSM1800定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥1m，垂直距離≥0.3m。

TD-LTE線陣和cdma2000定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，建議采用垂直隔離方式，垂直距離≥2.7m。

TD-LTE線陣和WCDMA定向天線之間間距要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥0.5m，垂直距離≥0.2m。

TD-SCDMA符合《中國移動TD-SCDMA無線子系統硬件技術規范（2010年）》時，TD-LTE與TDSCDMA隔離要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥0.5m，垂直距離≥0.2m。

WLAN符合《中國移動無線局域網（WLAN）AP、AC設 備 規 范 V1.1.0》 時，TD-LTE與WLAN隔離要求：并排同向安裝時，水平隔離距離≥6.4/2.0m，垂直距離≥0.9/0.5m。

5.3 TD-LTE室內分布系統與其它系統共存干擾分析

TD-LTE室內分布系統與其它系統共存干擾主要應考慮雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾情況。

GSM900二階互調產物會干擾TD-LTE F頻段，要求的二階互調抑制度為-149dBc?？赏ㄟ^頻點規劃及選用滿足干擾規避要求的合路器規避干擾。

當需要合路的分布系統較多（一般認為大于4個）時，系統間的干擾組合非常多，已經不能通過簡單的干擾分析來判斷，此時建議采用收發分纜分布系統進行干擾規避。

根據相關協議指標進行計算，并取雜散干擾和阻塞干擾的最大值（其中雜散干擾以底噪提高1dB為標準），得到TD-LTE系統與其他系統干擾的隔離度要求見下表，相關系統直接合路時合路器的端口隔離度需滿足表1要求。

TD-LTE與WLAN同區域覆蓋時，應優先考慮WLAN與TD-LTE共室分系統組網，當兩系統合路建設時，可以通過提高合路器的隔離度至88dB以上或采用WLAN末端合路方式,通過分布系統間的損耗進行干擾規避。

表1 TD-LTE系統與其它系統干擾的隔離度要求

如二者采用獨立建設方式，則可通過在LTE發射機端、WLAN AP端增加濾波器，同時保證水平隔離距離（建議在2m以上）的方式加以解決。

6 結論

本文通過對TD-LTE同其他系統的干擾分析研究，給出了多頻段組網時TD-LTE在室外F頻段、室外D頻段以及室分系統中所受到的異系統隔離度計算方法和隔離距離。論文結論可直接指導TD-LTE工程實施，為TD-LTE網絡建設的快速發展解決了重要理論問題。

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