淺析TD-LTE在地鐵中的干擾

【摘要】 簡述TD-LTE車地無線系統在地鐵應用中的基本架構，根據目前商用的頻段進行分析，指出可能存在的干擾源。首先進行系統內干擾分析并計算隔離度，再進行系統間干擾分析，根據干擾規避準則，分別計算存在干擾的系統間隔離度。

【關鍵詞】 TD-LTE 雜散干擾 阻塞干擾 隔離度 地鐵

一、引言

根據工信部無【2015】65號文的規定，明確1785～1805MHz頻段作為時分雙工（TDD）方式無線接入系統的使用頻率，主要用于城市軌道交通、電力、石油等行業專用通信網，因此，分析TD-LTE在地鐵中的干擾，對軌道交通車地無線通信的發展和應用都尤為必要。

二、TD-LTE車地無線系統基本網絡架構

主要包含核心網、車站子系統中的基站、以及車載子系統中的TAU（車載接入單元）和車載天線等。其中車站子系統一般采用分布式基站，由BBU（射頻拉遠模塊）和RRU（基帶處理單元）組成，BBU放置于車站弱電設備室，地鐵隧道兩側分別部署一套RRU，與泄露電纜連接實現隧道覆蓋。

三、干擾頻段分析

主要商用頻段如下：

1、中國電信：CDMA800（下行870～880MHz，上行825～835MHz）、CDMA 2000（下行2110～2125MHz，上行1920～1935MHz）、PHS（1900-1920MHz）、FDD-LTE（下行1850-1880MHz，上行1755-1785MHz）。

2、中國移動：GSM900（下行935～960MHz ，上行885～915MHz）、DCS1800（下行1805～1850MHz，上行1710～1755MHz）、TD-SCDMA（下行2010～2025MHz、上行 1900～1920MHz）、TD-LTE（1880～1900MHz （F頻段）、2320-2370 MHz （E頻段）、2570-2630MHz（D頻段））。

3、中國聯通：GSM900（下行954～960MHz，上行909～915MHz）、DCS1800（下行1830～1850MHz，上行1735～1755MHz）、WCDMA（下行2130～2145MHz，上行1940～1955MHz）。

4、其他：WLAN（2400～2483.5MHz）、專用無線集群TETRA（下行851～866MHz，上行806～821MHz）、TD-LTE車地無線系統（簡稱車地無線系統）（1785～1805MHz）。

根據頻段劃分，中國移動的DCS1800下行頻段、中國電信的FDD-LTE上行頻段與車地無線系統鄰頻，對車地無線系統有較強的干擾，相互之間的隔離是需要重點考慮。中國移動的TD-LTE頻段與車地無線系統頻段間隔較大，根據中國移動的規劃，F和D頻段將用在室外，E頻段將用在室內，那么，TD-LTE系統在地鐵中的頻段最有可能的是E頻段，與車地無線系統頻率間隔520MHz。另外車地無線系統在實際應用中有可能會存在同頻干擾。

四、系統內干擾分析

由于大多地鐵都采用泄露電纜的覆蓋方案，當列車?？空九_時，有可能受到站臺對面小區的同頻干擾。假設車載終端距離同側漏纜的距離約為W1，距離對側漏纜的距離約為 W2。由于TD-LTE上下行同頻，所以只考慮下行覆蓋，按終端距離鄰區最近的點計算，忽略RRU和漏纜起始點之間連接電纜的損耗，那么：

終端接收到本小區的信號為：S1=設備輸出功率+終端增益-傳輸損耗-95%耦合損耗-寬度因子1-衰落余量-接頭損耗。終端接收到鄰小區的信號為：S2=設備輸出功率+終端增益-傳輸損耗-95%耦合損耗-寬度因子2-衰落余量-接頭損耗-車體、墻體損耗（假設為a）。兩側小區信號隔離度=S1-S2=20lg（W1/2）-20lg （W2/2）+a。

五、系統間干擾分析

5.1系統間主要干擾和規避準則

系統間干擾主要分為雜散干擾、互調干擾、阻塞干擾。其中互調干擾受限于電路、器件的性能以及使用的頻率，且在設備不改變的前提下，可調整系統頻率來減少互調干擾，以下不做討論。

為避免系統間干擾，系統間隔離度應遵守以下兩條準則：1）、雜散干擾規避準則：被干擾基站從干擾基站接收到的雜散輻射信號強度比它的接收機噪聲基底低7dB（敏降0.8dB）；被干擾終端接收到的雜散輻射信號強度比它的接收機噪聲基底低（敏降3dB）。2）、阻塞干擾規避準則：被干擾基站從干擾基站接收到的總載波功率應比接收機的1dB壓縮點低5dB。

5.2隔離度指標計算方法

根據干擾規避準則，可以計算系統間隔離度MCL=MAX（Is，Ib）， Is[dB]為雜散干擾隔離度要求，Ib[dB]為阻塞干擾隔離度要求。鄰頻雜散干擾隔離度Is1= PTxACLR-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，PTx[dBm]為干擾系統功率，ACLR[dB]為鄰道泄漏功率比，BWTx[HZ]為干擾系統雜散指標的測量帶寬，BWRx[HZ]為被干擾系統的工作帶寬，N[dBm]為被干擾系統的底噪，D[dB]為被干擾系統接收機的干擾保護準則。

非鄰頻雜散干擾隔離度Is2=E-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，E[dBm]為干擾系統雜散指標。阻塞干擾隔離度Ib=PTx-Eb，PTx[dBm]為干擾系統功率，Eb[dBm]為被干擾系統的阻塞指標。

5.3 DCS1800與車地無線系統的隔離度

DCS1800 對車地無線系統的鄰頻雜散干擾隔離度：若DCS1800的發射功率為45dBm/45MHz，車地無線系統的底噪為-93.5dBm/10MHz[NF（基站接收噪聲系數）=5dB]，D=-7dB，兩系統間的保護帶5MHz，DCS1800的ACLR按照45dB，那么，相應的鄰頻雜散隔離度為：45-45-10lg（45/10）-（-93.5）-（-7）=93.97dB。

DCS1800 對車地無線系統的阻塞干擾隔離度：若DCS1800的發射功率為45dBm，車地無線系統的帶內阻塞指標為-43dBm，相應阻塞干擾所需要的隔離為45-（-43）=88dB。

車地無線系統對DCS1800 的鄰頻雜散干擾隔離度：若車地無線系統的發射功率為33dBm/10MHz，DCS1800的底噪為-121 dBm/100KHz（NF=5dB）， D=-7 dB，車地無線系統的ACLR為45dB，那么，相應的干擾隔離度為：33-45-10lg（10/0.1）-（-121）-（-7）=96dB。車地無線系統對DCS1800 的阻塞干擾隔離度：若車地無線系統的發射功率為33dBm， DCS1800帶內抗阻塞能力為-43dBm， 相應阻塞干擾所需要的隔離為33-（-43）=76dB。

因此，DCS1800與車地無線系統間隔離度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（93.97 dB，88 dB，96dB，76 dB）=96 dB，中國電信的FDD-LTE上行頻段1755-1785MHz與車地無線系統的隔離度計算方法同上，故不再細述。

5.4中國移動TD-LTE（E頻段）與車地無線系統的隔離度

中移TD-LTE 對車地無線系統的非鄰頻雜散干擾隔離度：若中移TD-LTE在車地無線系統的雜散指標為-88dBm/MHz，車地無線系統基站接收機底噪為-93.5dBm/10MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，規避中移TD-LTE對車地無線系統的雜散干擾所需要的隔離度為：-88-10lg（1/10）-（-93.5）-（-7）=22.5dB。

中移TD-LTE 對車地無線系統的阻塞干擾隔離度：若中移TD-LTE的發射功率為43dBm，車地無線系統的在帶外抗阻塞能力為16dBm，相應阻塞干擾所需要的隔離為43-16=27dB。

車地無線系統對中移TD-LTE 的非鄰頻雜散干擾隔離度：若車地無線系統在中移TD-LTE的雜散指標為-52dBm/MHz，中移TD-LTE基站接收機底噪為-93.5dBm/20MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，規避中移TD-LTE對車地無線系統的雜散干擾所需要的隔離度為：-52-10lg（1/20）-（-93.5）-（-7）=61.51dB。

車地無線系統對中移TD-LTE 的阻塞隔離度：若車地無線系統的發射功率為46dBm，中移TD-LTE系統的帶外抗阻塞能力為16dBm，相應阻塞干擾所需要的隔離為46-16=30dB。

因此，中國移動TD-LTE與車地無線系統間隔離度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（22.5dB，27 dB，61.51dB，30 dB）=61.51 dB。

六、結束語

TD-LTE在地鐵中的干擾規避根本點是要滿足多系統共存的基本條件，即系統方案的設計必須達到相應隔離度要求。系統間的干擾可用分析的方法來算出減低干擾的隔離要求，一般采用最壞的情況來分析，得到的結果趨于保守，與實際情況還有出入。

系統隔離度增強的方式主要有直接合路方式、后端合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、提高信源設備射頻性能等。

參 考 文 獻

[1]高澤華、高峰、林海濤等.室內分布系統規劃與設計——GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN[M]。北京：人民郵電出版社，2013.1.

[2]（美）蘇信豐 著，朗訊科技（中國）有限公司無線工程組譯.UMTS空中接口與無線工程[M].北京：人民郵電出版社，2006.9.

[3]3GPP TS 36.104 V12.7.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception（Release 12）.2015.3.