800MHz頻率LTE重耕中系統間同頻組網干擾的研究

陳曉冬 林衡華

【摘 要】2G/3G頻率重耕是提升頻譜效率的有效手段之一。本文基于800MHz頻率分配現狀，提出800MHz頻率上可能的LTE重耕方案，并結合無線網規劃要求，對LTE與CDMA系統間同頻組網干擾進行分析，并給出LTE與CDMA同頻組網干擾緩沖帶設置建議。

【關鍵詞】LTE 頻率重耕 同頻干擾

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.04.009 中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）04-0049-05

引用格式：陳曉冬，林衡華. 800MHz頻率LTE重耕中系統間同頻組網干擾的研究[J]. 移動通信， 2016，40（4）： 49-53.

1 引言

隨著VoLTE業務的逐步引入，VoLTE用戶對LTE覆蓋廣度和深度提出了更高的要求。但是目前國內已分配的4G頻段為1.8GHz—2.6GHz[1]，其和2G/3G的800MHz/900MHz頻段相比，在無線覆蓋能力上具有明顯的劣勢。因此通過對800MHz/900MHz頻率重耕以部署LTE，從而實現4G的低成本廣域覆蓋，改善市區的深度覆蓋，這是提升4G運營商競爭力的有效手段之一。低頻段部署LTE已成為全球各4G運營商的工作重點。

目前800MHz頻段中的825—835MHz/870—880MHz已被CDMA系統占用[1]，如果在該頻段部署LTE，需將部分區域的CDMA頻點遷移或者關閉，以便騰出頻譜供LTE使用。

2 800MHz頻率LTE重耕方案分析

目前已分配的800MHz CDMA頻段共10M，規劃為CDMA的7個1.23M寬度的信道，信道號分別為37、78、119、160、201、242、283[3]。為維持基本的CDMA語音和數據業務，800MHz頻率重耕后，必須至少保留兩個CDMA頻點，因此可選的LTE工作帶寬為1.4M/3M/5M。由于與WCDMA的競爭需要，5M帶寬已成為全球CDMA運營商800M LTE重耕中最基本的選擇。

800MHz頻率LTE重耕頻率方案，按照LTE工作頻帶位置的不同，主要分為兩類。

（1）夾心方案

夾心方案中LTE部署頻段為826.7—831.7MHz/871.7—876.7MHz。此方案中，CDMA可以保留37、242、283這三個信道。夾心方案能最大限度地利用空余CDMA頻率，在CDMA兩載波區域（37 DO+283 1X）部署時，無需進行CDMA載波的遷移。但是該方案在CDMA三載波區域部署時，LTE可能受到37和242的CDMA鄰道干擾。800M LTE重耕夾心方案頻率示意圖如圖1所示：

圖1 800M LTE重耕夾心方案頻率示意圖

（2）靠邊方案

靠邊方案中LTE部署頻段為825—830MHz/870—875MHz。此方案中，CDMA可以保留201、242、283三個信道。雖然夾心方案在部署時至少需要遷移37號CDMA頻點，但其所受到的CDMA鄰道干擾風險較小。800M LTE重耕靠邊方案頻率示意圖如圖2所示：

800M LTE重耕的夾心方案和靠邊方案各有優缺點，但在實際組網中都會面臨LTE與CDMA系統間同頻組網干擾的問題。

3 800M系統間同頻組網干擾分析

3.1 同頻組網干擾的產生

按照800MHz頻率重耕的范圍，可將其定義為兩種類型。

（1）全網重耕。在全網范圍內將800MHz的某段頻率重耕為LTE頻率，即此段頻率不再作為CDMA系統使用。美國Sprint、韓國LGU+和日本KDDI屬于此種類型。

（2）部分重耕。在部分區域將800MHz的某段頻率重耕為LTE頻率，在其他區域800MHz頻率仍作為CDMA系統使用。由于中國電信在800MHz上僅有10M帶寬，熱點地區載波資源緊張，無法騰出足夠的頻譜部署800M LTE，因此只能采用部分重耕的方式。

800MHz部分重耕方式，可能會由于重耕區域與非重耕區域相鄰，而出現800MHz CDMA載波與LTE同頻干擾的情況。解決同頻干擾的唯一途徑是在重耕區域與非重耕區域間，通過地理隔離的方式，預留足夠寬度的同頻緩沖帶。同頻干擾與同頻緩沖帶典型設置如圖3所示：

圖3 部分重耕場景同頻干擾緩沖帶設置示意圖

同頻干擾緩沖帶在解決部分重耕場景下的800MHz和LTE間同頻組網干擾問題的同時，也會導致緩沖帶內重耕頻段的無法使用，造成頻率資源的浪費。因此如何在避免干擾的前提下設置合理的同頻干擾緩沖帶是800MHz頻率部分重耕組網中的關鍵問題之一。

3.2 同頻組網干擾分析假設

為簡化計算，本文對同頻干擾場景做如下假設：

（1）僅考慮對同頻干擾緩沖帶距離要求最大的情況，即假設CDMA基站、CDMA終端、LTE基站為同一直線分布。

（2）僅考慮LTE與EVDO之間的干擾。

（3）無線傳播模型采用的Okumura-HATA模型[4]如下：

Lb=69.55+26.13lgf-13.82lghb-a（hm）+lgd（44.9 -6.55lghb） （1）

其中hb為基站高度，取農村典型站高45m；hm為終端高度，取1.5m；f為頻率，取850MHz。則無線傳播模型可簡化為：

Lb=K1+K2×lgd=123.0+34.1lgd （2）

3.3 基于EVDO終端的同頻組網干擾分析

目前網絡僅支持LTE向DO的激活態切換，而不支持DO向LTE的激活態切換[2]。當DO終端向LTE同頻區域移動時，無法實現DO終端向LTE小區的切換，因此可能會由于DO異頻切換觸發條件苛刻導致上行遠近效應干擾。

選取對干擾緩沖帶要求較高的情況，即以DO終端的干擾為例進行分析，同頻組網干擾示意圖如圖4所示：

圖4 800M EVDO對LTE同頻干擾示意圖

DO終端由DO基站向LTE/異頻DO基站移動。當滿足DO異頻切換條件時，將發起向DO異頻點的切換流程，目前DO異頻測量的啟動門限典型值為激活集導頻強度Ec/Io小于-5dB[5-7]。

DO終端在DO異頻切換臨界點上，對LTE基站上行干擾最大。LTE基站上行底噪抬升和DO終端到LTE基站路徑損耗關系如式（3）所示：

（3）

其中，LLTE為DO終端到LTE基站的路徑損耗；PDO_UL為DO終端上行發射；WLTE_RB為LTE與DO同頻的RB信號帶寬；WDO為DO信號帶寬；N0_LTE_RB為LTE基站與DO同頻的RB空載底噪；為LTE基站與DO同頻的RB底噪變化。

根據式（3）可以計算出在不同的LTE基站，上行底噪允許抬升值的情況下，DO終端到LTE基站的路徑損耗。若允許LTE基站上行底噪抬升為0.5dB，則DO終端到LTE基站的路徑損耗至少需為142.0dB。LTE基站底噪抬升與DO終端到LTE基站路徑損耗關系如圖5所示：

其中，為DO終端的下行導頻強度；LDO為DO終端到LTE基站的路徑損耗；PDO_DL和WDO為DO基站的下行發射功率與信號帶寬；PLTE_DL和WLTE為LTE基站的下行發射功率與信號帶寬；N0_DO為DO終端的空載底噪。

根據式（4）可以計算，在不同LTE底噪抬升且DO終端位于異頻切換臨界點的情況下，DO終端到DO基站的路徑損耗。若允許LTE基站上行底噪抬升為0.5dB，則在-5dB異頻測量門限的典型值下，DO終端到DO基站的路徑損耗為146.8dB。LTE基站底噪抬升與DO終端到DO基站路徑損耗關系如圖6所示。

3.4 基于LTE終端的同頻組網干擾分析

目前網絡僅支持LTE向DO的激活態切換，因此可以通過調整切換參數來避免LTE對EVDO網絡的上行遠近效應干擾。

LTE終端的同頻組網干擾示意圖如圖7所示：

圖7 800M LTE對EVDO同頻干擾示意圖

LTE終端由LTE基站向DO基站移動，當滿足LTE向DO切換條件時，將發起LTE向DO的異系統的切換流程。目前LTE向DO切換需滿足A2事件，LTE參考信號強度RSRP小于某門限值，典型值為-121dBm[8-10]。

LTE終端在LTE異系統切換臨界點上，對DO基站上行干擾最大。DO基站上行底噪抬升和LTE終端到DO基站路徑損耗關系如式（5）所示：

（5）

與式（3）推算結果類似，根據式（5），若允許DO基站上行底噪抬升為0.5dB，則LTE終端到DO基站的路徑損耗至少需為142.1dB。

LTE終端在此臨界點上滿足異系統切換門限，則LTE終端到LTE基站的路徑損耗與切換門限的關系如式（6）所示：

（6）

根據式（6）若設置LTE向DO的切換門限為-121dBm，則LTE終端到LTE基站的路徑損耗為136.2dB。

3.5 同頻干擾緩沖帶設置分析

從上面的分析可以看出，由于目前網絡僅支持LTE向EVDO的激活態切換，因此由遠近效應所導致的DO終端對LTE基站的上行干擾是800M LTE與CDMA同頻組網干擾緩沖帶設置的受限因素。

全向站組網的農村典型鏈路預算參數如表1所示：

以DO終端對LTE基站上行干擾為受限場景，在不同LTE上行底噪抬升允許值的情況下，將鏈路預算所得的允許最大無線路徑損耗代入式（2），得到同頻DO基站與LTE基站距離要求如圖8所示：

圖8 LTE基站底噪抬升與DO基站到LTE基站距離關系圖

在以上所設定的無線傳播模型及鏈路預算假設下，若LTE基站允許底噪抬升值為0.5dB，則800M LTE基站和DO基站間最小距離為8.59km。

考慮800M LTE基站與DO基站1：1共站部署的場景，則在同樣的計算假設下，可以得出對于不同上行規劃邊緣速率的EVDO網絡，EVDO的基站覆蓋距離如表2所示。

表2 EVDO的基站覆蓋距離

邊緣速率/kbps d0/km DO基站與LTE基站距離要求

38.4 4.11 2.8 d0

76.8 3.30 3.5 d0

153.6 2.60 4.5 d0

230.4 2.23 5.2 d0

307.2 2.05 5.7 d0

對于全向站組網的場景，站間距為2.0 d0。因此800M LTE共站部署時，對于上行規劃邊緣速率為76.8kbps或以下的DO網絡，與非重耕區域間需要預留一圈基站作為同頻干擾緩沖帶。而對于上行規劃邊緣速率為153.6kbps或以上的DO網絡，需要預留兩圈或兩圈以上基站作為同頻干擾緩沖帶。為不失一般性，以上分析方法可推廣到三扇區站組網的場景。

4 結束語

800MHz頻率LTE重耕是提升頻譜效率的有效途徑，但是LTE與CDMA間反向切換機制的不健全，會帶來非全網重耕場景下的嚴重的鄰小區同頻干擾。在重耕區域和非重耕區域間預留適度的同頻干擾緩沖帶能避免LTE與CDMA間組網時的同頻干擾問題。

同頻干擾緩沖帶的實質是通過犧牲800MHz LTE重耕區域范圍來避免系統間同頻干擾，而CDMA現網中載波分布的復雜性，也會給干擾緩沖帶的規劃造成很大困難，從而進一步限制800MHz LTE的部署范圍。因此，在800M LTE部署初期應盡量減小對原有CDMA頻點的占用，這是800MHz頻率LTE重耕的最優選擇。

參考文獻：

[1] 工業和信息化部. 中華人民共和國無線電頻率劃分規定[S]. 2014.

[2] 謝沛榮，李路鵬. LTE到eHRPD切換方案的優化與增強[J]. 電信科學， 2011，27（11）： 30-34.

[3] 3GPP2 C S0002-B. Physical Layer Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems[S]. 2002.

[4] M Hata. Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Service. IEEE Trans Veh Tech， 1980，29（3）： 317-325.

[5] 3GPP2 C S0003-B. Medium Access Control （MAC） Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems - Release B[S]. 2002.

[6] 3GPP2 C S0004-B. Signaling Link Access Control （LAC） Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems - Release B[S]. 2002.

[7] 3GPP2 C S0005-B. Upper Layer （Layer 3） Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems - Release B[S]. 2002.

[8] 3GPP2 A S0022-0. Interoperability Specification （IOS） for Evolved High Rate Packet Data （eHRPD） Radio Access Network Interfaces and Interworking with Enhanced Universal Terrestrial Radio Access Network （EUTRAN）[S].

[9] 3GPP2 C P0087-0. E-UTRAN-cdma2000 Connectivity and Interworking： Air Interface Specification Revision 0[S]. 2008.

[10] 3GPP TS 23.402. Architecture Enhancements for non-3GPP Accesses Release 8[S]. 2014.