TD-LTE系统间干扰问题的分析与研究

陈其铭，张炎炎，潘毅，孙炼

（1 中国移动通信集团广东有限公司，广州 610530；2 中国移动通信集团设计院有限公司,北京 100080）

1 TD-LTE与异系统工作频段

TD-LTE作为TD-SCDMA演进标准，将成为未来国际TDD通信系统的主流方式。根据中国TDD频谱划分，TD-LTE可能使用的频谱包括1880～1900MHz（F频段前段）和2575～2615MHz（D频段），2350～2370MHz（E频段）。而当TD-LTE同异系统共址共存时，不同系统间均可能作为干扰源对其它被干扰系统接收机产生干扰。因此，在进行干扰分析之前，需先对可能同TD-LTE产生干扰的异系统进行归纳总结。

中国移动主要有以下系统：GSM900，工作频段包括 890～ 909MHz和 935～ 954MHz；DCS1800， 工作频段包括1710～1730MHz和1805～1825MHz；TD-SCDMA，工作频段包括1880～1900MHz（F频段）；2010 ～ 2025MHz（A 频段）和 2320 ～ 2350MHz（E频段）。

中国联通主要有以下系统：GSM900，工作频段包括 909～ 915MHz和 954～ 960MHz；DCS1800， 工作频段包括1745～1755MHz和1840～1850MHz；WCDMA，工作频段包括1940～1955MHz和2130-2145MHz。

中国电信主要有以下系统：cdma 1x，工作频段包括825～835MHz和870～880MHz；cdma EV-DO，工作频段包括1920～1935MHz和2110～2125MHz。

此外，各电信运营商同时运营WLAN网络，也同样会对TD-LTE产生干扰。WLAN的工作频段属于开放的ISM频段，目前较成熟的标准有802.11b、802.11g，工作在2400～2483.5MHz。

2 干扰的分类

从广义上讲，干扰产生可以分为杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。在室外多系统共址时，杂散干扰和阻塞干扰是需要注意的重点，互调干扰由于基站滤波和空间损耗等衰减，可以忽略。室外应主要通过天线间空间隔离来达到降低干扰信号的目的。

在室内分布系统共建共享时，除了需要关注杂散干扰和阻塞干扰外，由于多系统合路时可能会产生互调干扰落在某个系统接收频带内，且互调干扰无法用滤波器滤除，因此也需要特别关注。在室内，合路器提供的系统间隔离、分布系统损耗是降低干扰的主要手段，必要时需采取收发分缆等方式利用收发天线间的空间损耗进一步降低干扰。

2.1 杂散干扰

杂散干扰是指干扰设备发射的带外信号以噪声的形式落入被干扰系统接收机的接收频带内，形成对有用信号的同频干扰。如果两个基站之间没有足够的隔离或干扰基站的发送滤波器没有提供足够的带外衰减，则落入被干扰系统接收带宽内的寄生辐射很强，导致接收机噪声基底的抬升，接收机灵敏度降低，造成性能损失。

2.2 互调干扰

互调（IM）或互调失真（IMD）是指两个以上单频信号通过一个非线性系统/设备/器件时，在时域失真，在频域产生的一系列基本频率分量的组合。这些互调产物如果正好落在某个通信系统的上行通道内，因与上行信号频率相同，无法用滤波器滤除而造成干扰，降低接收机的性能。在无线通信系统的发射和接收中，一般讨论两类基本的互调失真，一种是有源互调，一种是无源互调（PIM）。有源互调可以通过滤波器滤除，因此在室外宏站共址建设或室内分布系统多系统共享时，都不需要考虑。而无源互调在多系统信号通过无源器件时产生，在室内分布系统共建共享合路时需要特别关注。

2.3 阻塞干扰

任何接收机都有一定的接收动态范围，在接收功率超过允许的最大功率电平时，会导致接收机饱和阻塞。阻塞干扰是指被干扰系统接收机接收频带外的强信号，导致接收机过载，使链路中的有源器件饱和进入非线性区，放大增益被抑制，引起的接收机饱和失真造成的干扰。

3 干扰隔离分析方法

不同系统共存时，主要分析干扰系统对被干扰系统接收机的影响。共存性干扰问题分析主要通过对不同制式下物理配置及相关参数下系统容量和性能数据的研究，而具体包括共存系统基站之间的干扰，基站与手机之间的干扰，手机之间的干扰；基站与手机之间的干扰又分为上行干扰和下行干扰。在这些干扰中，由于终端分布的随机性、数量不确定，且终端和基站、终端和终端是通过空口连接，因此凡是涉及到终端的干扰为次要干扰，这些干扰要根据具体系统进行仿真分析和验证。这里主要研究基站之间的干扰。

干扰分析方法采用系统间最小耦合损耗(MCL)计算方法。系统间最小耦合损耗是指两天线连接头之间的包括天线增益的最小损耗。

当研究基站与基站间干扰时多采用MCL计算方法。在这种情况下，干扰源以最大的功率发射。MCL计算方法适用于理论上的估计和分析，简单高效，可以从理论上估算系统的干扰大小，从理论极限的角度研究系统的干扰共存问题，计算方法是对最坏情况的估计。由终端引起的干扰不能采用MCL的方法进行研究。

两个无线通信系统之间相互干扰的原理如图1所示。

从图1可知，干扰系统的发射干扰信号经过负载进入被干扰系统接收机。此负载对于室内分布系统来说就是分布系统损耗、合路器隔离度、天线增益、空间损耗（干扰系统和被干扰系统采用不同天线时）等；对室外宏基站来说就是干扰系统和被干扰系统的馈线、天线增益、空间损耗等。负载的大小即为最小耦合损耗（MCL）。

如果负载太小，没有满足隔离度要求，进入被干扰接收机的干扰信号将会使被干扰系统接收机信噪比恶化。所以，干扰计算的原理就是基于接收机灵敏度恶化余量，计算出干扰信号的电平强度，然后和发射机发射的干扰信号强度比较，得到隔离度门限的要求，最后换算为合路器系统端口间隔离度、空间距离等。

图1 干扰分析模型

4 TD-LTE宏基站与其他系统共址时干扰隔离距离要求

根据系统天线间的相对位置关系，系统间隔离通常有水平隔离、垂直隔离、组合梯形隔离3种方式，如图2所示。

水平隔离时，隔离度与隔离距离间的关系可以由公式(1)描述：

其中：GTX[dBi]：为发射天线在信号辐射方向上的增益；GRX[dBi]：为接收天线在信号辐射方向上的增益；dh[m]：为天线水平方向的间距；λ[m]：为载波波长，计算杂散干扰和互调干扰隔离时，为被干扰系统接收波长，计算阻塞干扰隔离时，为干扰系统发射波长。

垂直隔离时，隔离度与隔离距离间的关系可以由公式(2)描述：

其中：dv[m]：天线垂直方向的间距；λ[m]：为载波波长，计算杂散干扰和互调干扰隔离时，为被干扰系统接收波长，计算阻塞干扰隔离时，为干扰系统发射波长。

组合梯形隔离时，隔离度与隔离距离间的关系可以由下面的公式描述：

影响隔离距离的主要因素包括：设备指标与协议指标的差异；收发天线指标，包括增益、半功率角等；两系统的馈线长度、馈线线径以及接头的数量、插损等；两个系统天线的相对位置；干扰系统基站实际发射的载波功率。如果上述任何一个条件发生变化，隔离距离也会发生变化。因此共址无线系统间的隔离距离要根据具体环境进行分析，辅以必要的测试。

5 TD-LTE与其他系统共站时的干扰协调结论

根据上述干扰隔离分析方案和TD-LTE宏基站与其他系统共址时干扰隔离距离要求分析，可以得出TDLTE室外宏站（F频段）、室外宏站（D频段）以及室分系统与其他系统共站时的干扰隔离结论，具体如下。

5.1 TD-LTE宏站（F频段）与其他系统共站时的干扰协调

图2 系统间隔离方式

在工程实施中，两系统天线之间适当进行垂直或水平空间隔离，建议TD-LTE F频段基站天线安装间距采用如下标准。

GSM/DCS 符合 3GPP TS 05.05 V8.20.0（2005-11）规范要求时，TD-LTE线阵和GSM1800定向天线之间间距要求：并排同向安装时，建议采用垂直隔离方式，垂直距离≥1.8m。

GSM/DCS符合3GPP TS 45.005 V9.1.0 (2009-11)规范要求时，TD-LTE线阵和GSM1800定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。

TD-LTE线阵和cdma2000定向天线之间间距要求：并排同向安装时，建议采用垂直隔离方式，垂直距离≥4m。

TD-LTE线阵和WCDMA定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。

TD-SCDMA符合《中国移动TD-SCDMA无线子系统硬件技术规范（2010年）》时，TD-LTE与TD-SCDMA隔离要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。

WLAN符合《中国移动无线局域网（WLAN）AP、AC设备规范V1.1.0》时，TD-LTE与WLAN隔离要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥6.8/2.2m，垂直距离≥0.8/0.5m。

5.2 TD-LTE宏站（D频段）与其他系统共站时的干扰协调

在工程实施中，两系统天线之间适当进行垂直或水平空间隔离，建议TD-LTE D频段基站天线安装间距采用如下标准：

GSM/DCS 符合 3GPP TS 05.05 V8.20.0（2005-11）规范要求时，TD-LTE线阵和GSM1800定向天线之间间距要求：并排同向安装时，建议采用垂直隔离方式，垂直距离≥1.8m。

GSM/DCS符合3GPP TS 45.005 V9.1.0 (2009-11)规范要求时，TD-LTE线阵和GSM1800定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥1m，垂直距离≥0.3m。

TD-LTE线阵和cdma2000定向天线之间间距要求：并排同向安装时，建议采用垂直隔离方式，垂直距离≥2.7m。

TD-LTE线阵和WCDMA定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。

TD-SCDMA符合《中国移动TD-SCDMA无线子系统硬件技术规范（2010年）》时，TD-LTE与TDSCDMA隔离要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m，垂直距离≥0.2m。

WLAN符合《中国移动无线局域网（WLAN）AP、AC设 备 规 范 V1.1.0》 时，TD-LTE与WLAN隔离要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥6.4/2.0m，垂直距离≥0.9/0.5m。

5.3 TD-LTE室内分布系统与其它系统共存干扰分析

TD-LTE室内分布系统与其它系统共存干扰主要应考虑杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰情况。

GSM900二阶互调产物会干扰TD-LTE F频段，要求的二阶互调抑制度为-149dBc。可通过频点规划及选用满足干扰规避要求的合路器规避干扰。

当需要合路的分布系统较多（一般认为大于4个）时，系统间的干扰组合非常多，已经不能通过简单的干扰分析来判断，此时建议采用收发分缆分布系统进行干扰规避。

根据相关协议指标进行计算，并取杂散干扰和阻塞干扰的最大值（其中杂散干扰以底噪提高1dB为标准），得到TD-LTE系统与其他系统干扰的隔离度要求见下表，相关系统直接合路时合路器的端口隔离度需满足表1要求。

TD-LTE与WLAN同区域覆盖时，应优先考虑WLAN与TD-LTE共室分系统组网，当两系统合路建设时，可以通过提高合路器的隔离度至88dB以上或采用WLAN末端合路方式,通过分布系统间的损耗进行干扰规避。

表1 TD-LTE系统与其它系统干扰的隔离度要求

如二者采用独立建设方式，则可通过在LTE发射机端、WLAN AP端增加滤波器，同时保证水平隔离距离（建议在2m以上）的方式加以解决。

6 结论

本文通过对TD-LTE同其他系统的干扰分析研究，给出了多频段组网时TD-LTE在室外F频段、室外D频段以及室分系统中所受到的异系统隔离度计算方法和隔离距离。论文结论可直接指导TD-LTE工程实施，为TD-LTE网络建设的快速发展解决了重要理论问题。

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