TD-LTE系統F頻段與GSM900系統間干擾隔離問題分析與研究

李梅

（中國移動通信集團新疆有限公司，新疆 烏魯木齊 830063）

1 引言

TD-LTE作為TD-SCDMA 演進標準，已成為國際通信系統的主流方式。根據TDD頻譜劃分，TDLTE F頻段目前劃分范圍為1 880—1 900MHz，共有20MHz的帶寬。F頻段雖然和D頻段相比帶寬很有限，但是其在移動的TD-LE 項目建設中的重要性、資源和市場意義客觀存在，D+F混合組網在業界也已經達成共識。然而為了快速建設LTE網絡，采用F頻段升級的LTE站點與共址異系統間是否存在嚴重的干擾問題，以及如何在網絡建設初期有效規避網絡干擾問題，都是F頻段應用的核心問題。本文將主要從技術理論角度和網絡驗證測試以及項目實施的相關層面來探討關于F頻段建設與GSM900系統間干擾隔離問題，并給出TD-LTE室外宏站（F頻段）與GSM900系統間的空間隔離結論。

2 TD-LTE宏基站與GSM900系統共址干 擾隔離要求

根據系統天線間的相對位置關系，系統間隔離主要有水平隔離、垂直隔離、組合梯形隔離3種方式，如圖1所示：

圖1 系統間隔離方式

水平隔離時，隔離度與隔離距離間的關系可以由下式描述：

其中，Lh 為隔離度要求（單位為dB）；dh 為水平隔離距離（單位為m）；G 1、G 2為發射與接收天線最大輻射方向增益（單位為dBi）；S 1、S 2為發射與接收天線90度方向副瓣電平（單位為dBp）（相對主瓣方向，取負值；全向天線時為零）；λ為載波波長（單位為m），計算雜散干擾或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，隔離度與隔度距離間的關系可以由下式描述：

其中，dv 為垂直隔離距離（單位為m）；λ為載波波長（單位為m），計算雜散干擾或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式描述：

通過以上公式計算，得到GSM900系統間的隔離度要求理論值如表1所示：

表1 GSM900系統間的隔離度要求理論值

3 TD-LTE（F頻段）與GSM900共站址 時隔離距離驗證測試研究

根據上述干擾隔離理論分析，通過滿足垂直隔離和水平隔離可以有效控制干擾問題，但在實際工程中，存在較大量的升級站點隔離度平臺空間不足，工程整改人力物力的投入大，而且人員重復上站勘察、整改面臨各種物業協調困難。因此，為了提高整改效率和更有效地降低成本，需要通過現網TD-LTE（F頻段）和GSM900天饋間隔離度反復驗證測試研究，對比LTE網絡的吞吐量，找到適中的隔離距離和最佳規避措施，具體如下：

3.1 隔離距離驗證測試場景選取

驗證場景選取：共分為5種場景，并對不同水平隔離距離進行測試，具體如圖2所示（主要是挪動2G天線，LTE天線保持位置不變，挪動距離分別為0.5m、1m、2m、2m以上）。

3.2 測試背景參數及環境

測試背景參數及環境如表2所示。

3.3 隔離距離驗證測試結果分析

測試點位置：每個區域各選取5個LTE站點，并以站點的主瓣方向極好點位置作為LTE下載測試研究位置。

測試時間：2014-04-21至2014-04-30，12:00—19:00。

（1）按不同隔離場景分析

相同水平隔離不同隔離場景時上傳及下載速率對比分析如圖3所示。

圖2 隔離距離驗證測試場景分類

通過圖3可以看出，在相同水平隔離距離前提下，場景4（主覆蓋方向交叉對打）重疊覆蓋，將導致下載速率受影響呈明顯下降趨勢；在水平隔離距離不足的情況下（小于1m），場景5（LTE與2G背向存在夾角）下載速率相比場景1（LTE與2G同向平行）約提升6.94%；上傳速率變化趨勢基本和下載速率保持一致。

（2）按不同隔離距離分析

相同隔離場景不同水平隔離時上傳及下載速率對比分析如圖4所示。

通過圖4可以看出，在相同場景下，當水平隔離度位于1m和2m時的下載速率相比其他隔離度距離更為理想，分別比水平隔離度位于0.5m時的下載速率約提升4.30%和9.06%。因此，建議在天面條件允許的情況下，天饋系統間的水平隔離度應盡量大于1m。

表2 測試背景參數及環境

圖3 相同水平隔離不同隔離場景時上傳及下載速率對比分析

圖4 相同隔離場景不同水平隔離時上傳及下載速率對比分析

3.4 TD-LTE站點（F頻段）天線隔離應用實例

“塔城-哈拉布拉鎮政府”站址屬性：塔城-哈拉布拉鎮政府LTE和GSM900共站，LTE的3個小區方位角分別為60°、140°、270°，GSM900的3個小區方位角分別為80°、200°、310°。處于同一高度，隔離度距離小于0.5m。具體如圖5所示：

圖5 站點“塔城-哈拉布拉鎮政府”天線隔離圖

問題描述：由于增高架安裝平臺限制，無法滿足合適的隔離度距離，提供更好的無線環境。

解決思路：為了提高LTE下載速率，現按照上述研究結論調整方位角，使之滿足場景5的條件（主覆蓋方向背向夾角），并通過再次測試驗證。

結果分析：按照隔離度驗證測試結論對天饋隔離度進行調整后，上傳/下載速率和SINR都基本達到測試標準。具體指標參照表3所示：

表3 “塔城-哈拉布拉鎮政府”上行及下行吞吐率分析

3.5 隔離距離驗證測試研究結論

通過LTE站點不同隔離度下載速率對比以及實際網絡實施應用，得出TD-LTE（F頻段）與GSM900共站址時干擾隔離結論，具體如下：

（1）在相同水平隔離距離前提下，場景4（主覆蓋方向交叉對打）重疊覆蓋，將導致下載速率受影響呈明顯下降趨勢，網絡建設中必須規避該場景出現。

（2）在相同場景下，當水平隔離度位于1m和2m時的下載速率相比其他隔離度距離更為理想，建議在天面條件允許的情況下，天饋系統間的水平隔離距離設置不小于1m。

（3）在水平隔離度距離無法滿足標準的情況下，優先考慮參照場景5（LTE與2G背向夾角）進行施工（滿足覆蓋需求條件下）。

4 結論

本文通過TD-LTE宏基站（F 頻段）與GSM900系統共址時干擾隔離距離理論分析，以及對F頻段與GSM900的隔離距離進行多次驗證測試研究，對比分析各種隔離距離場景下的LTE網絡吞吐能力，給出了TD-LTE室外宏站（F頻段）與GSM900系統共站時的干擾隔離方法和隔離距離。文中的結論可直接指導TD-LTE工程實施，有效規避GSM900系統的二次諧波干擾問題，減少工程期間成本的重復投入和后期審核工作量，為TDLTE系統網絡建設的快速發展提供了重要理論和實際參考。

[1] 陳其銘,張炎炎,潘毅,等. TD-LTE系統間干擾問題的分析與研究[J]. 電信工程技術與標準化, 2012(7): 61-65.

[2] 何平,陳宏山,薛鋒章. 共址移動通信天線間隔離度的測量[J]. 移動通信, 2008(11): 70-72.

[3] 焦衛平,胡剛. 天線隔離度計算的若干關鍵問題分析[J]. 數據通信, 2011(4): 50-53.

[4] 陳玉東,全力民. 同平臺天線間隔離度測試[J]. 電子測量技術, 2007(3): 151-153.

[5] 周峰,張睿,陸冰松,等. 天線垂直隔離度公式的數學證明[J]. 現代電信科技, 2010(4): 51-52.★