TD—LTE室內分布系統與WLAN系統在E頻段的干擾分析及規避

夏青

摘要：自LTE網絡部署以來，室內分布系統一直是建設的重點與難點，而目前各運營商已建的室內分布系統中存在2G/3G等多種系統，對于新建站點分析其與其他系統間的干擾及規避措施具有重要的意義。本文主要分析TD-LTE系統在室分環境下與WLAN系統間存在的E頻段干擾及干擾的規避。

關鍵詞：TD-LTE；室內分布系統；WLAN系統；E頻段；干擾

1 引言

隨著移動通信技術的快速發展，尤其是近年來移動互聯網業務的爆發，對網絡的覆蓋及容量要求越來越高。為此，運營商部署了大量各種制式的無線通信網絡，小區半徑越來越小的同時，網絡底噪不斷抬升，干擾情形也越來越復雜，這些問題嚴重影響了用戶體驗，給移動通信網絡的運營與優化增加了負擔。而對于4G TD-LTE網絡來說，70%業務發生在室內，90%數據業務發生在室內，研究TD-LTE室內分布系統與異制式系統間的干擾具有很強的實際意義，本文主要探討TD-LTE室分系統在E頻段與WLAN系統間得到干擾及干擾規避。

2 干擾產生的原因及分類

2.1系統內干擾與系統間干擾

根據干擾產生的原因，可以將干擾分為系統內干擾和系統間干擾。

系統內干擾通常又稱為同頻干擾，由于數字技術相對于模擬技術的抗干擾能力更強，可以實現同頻組網。比如UMTS WCDMA系統中，同一個小區內的不同用戶使用的是相同的頻率資源，相互之間通過正交碼區分。而在LTE系統中，雖然同一個小區內的不同用戶不能使用相同頻率資源，但相鄰小區可以使用相同的頻率資源。這些在同一系統內使用相同頻率資源的設備間就會產生干擾，也稱為系統內干擾。

系統間干擾通常又稱為異頻干擾，世上沒有完美的無線電發射機和接收機。科學理論表明理想濾波器是不可實現的，信號無法通過濾波器嚴格束縛在指定的工作頻段內。因此，發射機在指定信道發射的同時將泄漏部分功率到其他頻率，接收機在指定信道接收時也會收到其他頻率上的功率，這就產生了系統間干擾。

2.2系統間干擾產生原因及分類

系統間干擾可以分為阻塞干擾、雜散干擾、諧波干擾和互調干擾等類型，產生上述干擾的主要因素包括頻率因素、設備因素和工程因素。一般來說，干擾主要受使用頻率、設備能力及工程實施三個因素制約。

由于發射機中的功放、混頻器和濾波器等非線性器件在工作頻帶以外很寬的范圍內產生輻射信號分量，包括熱噪聲、諧波、寄生輻射、頻率轉換產物和互調產物等落入受害系統接收頻段內，導致受害接收機的底噪抬升，造成靈敏度損失，稱之為雜散干擾。當強度較大的干擾信號在接收機的相鄰頻段注入，使受害接收機鏈路的非線性器件產生失真甚至飽和，造成受害接收機靈敏度損失，嚴重時將無法正常接收有用信號，這種干擾形式為阻塞干擾。由于發射機有源器件和無源器件的非線性，在其發射頻率的整數倍頻率上產生較強的諧波產物，當這些諧波產物正好落于受害系統接收機頻段內，而導致受害接收機靈敏度損失，稱之為諧波干擾。

3 E頻段的干擾分析

2300-2400MHz在國際標準化組織3GPP的TD-SCDMA標準中的頻段編號為E，在TD-LTE標準中的頻段編號為40，一般簡稱為E頻段。中國移動擁有E頻段的2320-2370MHz，用于TD-SCDMA和TD-LTE的室內覆蓋，E頻段的TD-LTE的基站射頻僅支持2320-2370MHz的50MHz帶寬，而手機終端由于要支持國際漫游，因此需要支持全部的E頻段。

E頻段TD-LTE系統與工作在工業、科學和醫療（Industrial Scientific Medical，簡稱ISM）免授權頻段2400-2483.5MHz的WLAN系統頻率相鄰，相互之間將產生干擾。而TD-LTE與WLAN均為TDD（時分雙工）系統，且兩系統的上下行時隙無法對齊，因此存在復雜的干擾。主要包括TD-LTE基站與WLAN接入點（Access Point，簡稱AP）間的干擾、TD-LTE基站與WLAN終端間的干擾、TD-LTE終端與WLAN AP間的干擾以及TD-LTE終端與WLAN終端間的干擾。而E頻段主要干擾為TD-LTE基站與WLAN AP間的干擾，以及TD-LTE終端與WLAN終端間的干擾，其他干擾在實際中較小，可忽略，下面就這兩種主要的干擾展開分析。

由于2.4GHz的WLAN頻段與E頻段頻率臨近，兩系統間存在較大干擾風險。在共室分情況下，兩系統合路器可以提供足夠的隔離度，因此干擾可規避。而當WLAN AP為放裝型時，由于TD-LTE基站的室分天線與WLAN 放裝型AP的距離較近，空間隔離度小，將產生一定的干擾。E頻段的TD-LTE基站接收機采用了50MHz濾波器，抗阻塞能力較強，因此WLAN AP對LTE基站不存在阻塞干擾；中國移動的WLAN企標要求放裝型AP在E頻段內的雜散限制為-56dBm/100kHz，當AP滿足該指標時，不會對TD基站產生雜散干擾。

WLAN AP抗阻塞能力較差，當放裝型AP和TD-LTE基站的室分天線相距太近時，基站對放裝型AP產生阻塞干擾。當兩者天線間距離為4米時，要求WLAN AP在2370MHz的阻塞指標為-30dBm；當兩者天線間距離為2米時，要求WLAN AP在2370MHz的阻塞指標為-24dBm，現有WLAN設備均無法滿足上述指標要求，因此當兩系統天線間間距在4米以內時，將導致不同程度的阻塞干擾出現。

終端方面，為支持國際漫游，E頻段終端射頻支持2300-2400MHz，而WLAN終端射頻支持ISM頻段的2400-2483.5MHz，兩者間無過渡帶。由于終端具有明顯的移動特性，當TD-LTE終端和WLAN終端間距較近時，將出現較高的雜散干擾和阻塞干擾。

4 TD-LTE室分系統與WLAN系統在E頻段的干擾規避方案

根據以上分析，可見E頻段的干擾主要表現為TD-LTE系統對WLAN系統的干擾，包括TD-LTE基站對放裝型AP的阻塞干擾，以及TD-LTE終端對WLAN終端的阻塞干擾，下面將分別對這兩種干擾形式給出相應的解決方案。

天線的空間隔離是最常用也是最行之有效的一種干擾規避手段，通過增加發射機與接收機之間的距離達到系統間所需要的最小耦合損耗，從而有效降低干擾信號的影響。對于WLAN，當WLAN天線口功率增加至15dBm時，其饋線損耗為12dB，所需隔離度為41dB，算得天線點位與TD-LTE的水平間距為1.77米。因此按照現有的設計標準部署室內分布系統時，如果WLAN與TD-LTE分別使用獨立的分布系統，兩系統吸頂天線安裝點位的水平間距應不少于1.77米；如果WLAN與TD-LTE共用室內分布系統，需要使用異頻合路器，要求合路器隔離度40dB以上，此時天線的空間隔離度無特別要求。

頻率隔離也是一種常用手段，優先選用E頻段中的低頻點部署TD-LTE，從而降低對WLAN AP阻塞能力和工程隔離的要求。此外還可以通過提高WLAN AP以及WLAN終端阻塞指標的方法來減少兩系統間的干擾，當WLAN AP阻塞指標提高至2370MHz處可抵抗-24dBm/20MHz的干擾信號時，能夠保證TD-LTE室分系統與WLAN放裝型AP在間距2米時無干擾。終端方面，適當提高WLAN終端阻塞指標與覆蓋電平，當WLAN終端阻塞指標提高至-20dBm/20MHz時，LTE終端距離WLAN終端0.5米時可保證兩終端間無明顯干擾，而WLAN覆蓋電平適當提高時，可增加WLAN終端接收信號的信噪比，從而提高其抗系統外干擾的能力。

5 結束語

同一種干擾場景可能會有多種解決方案，可根據網絡實際情況，優選其中一種干擾解決方案即可緩解干擾，如果采用多種解決方案則效果更佳。

基金項目：本文為安徽省高等學校省級質量工程項目《高職LTE課程項目化教學方法的探索與實踐》項目論文。（項目編號：2016jyxm0566）