FDD—LTE和CDMA2000基站共址系统间隔离分析

冯芒

移动网络的大规模部署需要大量站址，因此，无线网络基站站址成为移动运营商宝贵的战略资源。然而，目前城市中无线基站站址的获取难度日益加大。自工信部联合国资委发布了《关于推进电信基础设施共建共享的紧急通知》之后，多家运营商共用天面、站址资源的情况已非常普遍。文章以FDD-LTE和CDMA2000系统共站为例，分析两系统间的隔离度，为多系统不同制式基站共址建设的系统间隔离度分析计算提供参考。

随着移动通信业务的蓬勃发展，国内形成了多运营商、多代通信制式并存的通信网络格局，不同运营商不可避免地通过实施不同制式基站共站址建设的战略，使站点资源得到充分利用。为了避免不同系统问互相影响，需要对各系统问的干扰情况以及隔离度进行分析，避免相互干扰。在目前的LTE系统建设中，笔者分析了FDD—LTE与CDMA2000网络的系统隔离度，确定了空间隔离距离，为更好地进行网络建设打下基础。

系统间干抗及隔离度分析

系统间干扰的种类。共站址的系统间干扰是指干扰站发射电平对被干扰站的接收机接收电平的干扰（见图1）。系统间干扰的存在是进行系统间隔离度分析的前提条件。共站址的系统间干扰主要有三种，即杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰。

接收机灵敏度降低是由于接收机噪声基底的增加而造成的。如果干扰基站在被干扰基站接收频段内的杂散辐射很强，并且干扰基站的发送滤波器没有提供足够的带外衰减（滤波器的截止特性不好），将会导致接收机噪声门限的增加，这就是杂散干扰。从干扰基站输出的杂散辐射经两个基站间的一定隔离而得到衰减，因此被干扰基站接收到的杂散干扰按以下公式进行计算：IB=CTX—E一10log（WA/WB）（公式1）。其中，IB为被干扰基站天线连接处接收到的干扰电平，单位为dBm；CTX为干扰基站输出的杂散辐射电平.单位为dBm：E为基站间的隔离度，单位为dB；WA为干扰电平的可测带宽：WB为被干扰系统的信道带宽。

互调干扰是由于系统的非线性导致干扰基站多载频合成产生的互调产物落到被干扰基站的上行频段，致使接收机信噪比的下降，主要表现为被干扰系统信噪比下降和服务质量恶化。根据互调产物的功率电平分析，对系统影响较大的主要是三阶互调产物。由两个相同强度的载波产生的三阶互调干扰可表示为IMP3=3×PIN一2×TOI（公式2）。其中，IMP3为三阶互调干扰；PIN为被干扰基站接收机输入端的干扰载波电平；TOI为接收机输入端定义的三阶截止点，与接收机本身的特性有关。三个变量的单位都为dBm。PIN可进一步表示为PIN=CA—E—LR_B（公式3）。其中CA为干扰基站的最大载波发射功率，单位为dBm；LR B为被干扰基站的接收滤波器在干扰基站发射带宽内的衰减，单位为dB；E为基站间的隔离度，单位为dB。因此，可得出IMP3：3×（CA—E—LR_B）一2×TOI（公式4）。

阻塞干扰是当干扰信号功率过强，超出了接收机的线性范围时，导致接收机饱和而无法工作所引起的干扰。其原因是放大器有一个线性动态范围，在此范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加，这两个功率之比就是功率增益G。随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区.其输出功率不再随输入功率的增大而线性增大，也就是说，其输出功率低于所预计的值。

一般情况下，输出功率增益下降到比线性增益低1dB时，把所对应的输入功率定义为输入功率的ldB压缩点。为了防止接收机过载，从干扰基站接收的总载波功率电平需要低于它的ldB压缩点。被干扰基站从干扰基站接收到的总载波功率可以表示为CP_B=CP A—LR_B—E（公式5）。其中，CP_B为被干扰基站接收到的载频总功率，单位为dBm；CP_A为干扰基站的载频总功率，单位为dBm；LR B为被干扰基站的接收滤波器在干扰基站发射带宽内的衰减（dB）；E为基站间的隔离度，单位为dB。

系统间隔离度分析和计算。系统间的隔离度是指在系统共存的条件下，克服干扰所需要的最小隔离要求。根据上述的干扰分析，系统间隔离度是指在被干扰基站允许接收的最大干扰情况下的E值。即由3个干扰计算公式分别解出E，取最大值：CTX—E一10log（WA/WB）=IBmax（公式6）、3×（CA—E LR B）一2×TOI=IMP3max（～_}式7）、CP_A～LR_B—E=CP Bmax（公式8）。其中，IBmax为被干扰基站允许接收的最大杂散干扰；IMP3max为被干扰基站允许接收的最大三阶互调干扰：CP_Bmax为被干扰--基站允许接收的最大总载波功率。

为了能在系统共存时保证系统性能，各种干扰必须避免或最小化，即达到+可接受的干扰水平。因此三种干扰应遵守一定的干扰规避要求，以确定可以接受的干扰水平。

首先，要规避杂散干扰，被干扰基站从干扰基站接收到的杂散辐射信号强度应当要比它的接收机底噪低7dB。假设被干扰基站的接收噪声底限为NB（dBm），干扰基站的杂散辐射在被干扰基站的接收机处引入的噪声功率为Nl（dBm），则由被干扰基站自身的噪声和杂散干扰引入的噪声功率累计噪声功率为Ptotal：PB十PI=10NlY/1。+10NIII。（公式9）。由被干扰基站引入的灵敏度损失为lOlog（Ptotal/PB）。

设I/Nth=NI—NB为杂散辐射信号强度低于接收机底噪的程度，则图2给出了I/Nth取值与灵敏度损失的关系示意图。从图中可以看出：I/Nth=一6dB时，引起的灵敏度损失为ldB；I/Nth=一7dB时，引起的灵敏度损失为0.8dB；I/Nth=一10dB时，引起的灵敏度损失为0.4dB；I/Nth=-16dB时，引起的灵敏度损失为0.1dB。

本文取灵敏度损失量为0.8dB，即I/Nth为-7dB的情况。这样的灵敏度损失不会对基站带来明显的影响。

其次，规避互调干扰，必须要求在被干扰基站生成的三阶互调干扰电平比它的接收机底噪低7dB。本条准则的原因与第一条准则相同。

最后，被干扰基站从干扰基站接收到的总载波功率应当比接收机的1dB压缩点低5dB时，才能规避阻塞干扰，这主要是因为工程上为了避免放大器工作在非线性区，通常把工作点从1dB压缩点回退5dB。

根据三种干扰的不同规避要求，依据各个系统自己的标准指标或基站设备的参数，可以得到各系统间所允许的杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰水平。再根据系统间隔离度定义和干扰计算公式，可以计算得到系统间隔离度。

系统共站隔离

隔离措施。在系统实际共站建设中，系统间的隔离度通常用最小耦合损耗MCL来表示。一般情况下，为了满足MCL，采用三种隔离措施。第一种为工程措施，即保证发射和接收天线之间有足够的空间隔离，二者必须在距离上保持足够远；同时，可以合理利用地形地物阻挡或使用隔离板；另外，还可以调整干扰基站天线的倾角或水平方向角。第二种是通过调整设备来达到隔离效果。首先，可以减低干扰基站的发射功率，但这样会减少信号覆盖面；再者，可以在干扰基站发射口增加外部带通滤波器，但这种方法会增加额外的插损和故障点，同时增加了成本：最后，可以在被干扰基站的接收端增加带通滤波器，但这么做会增加接收机的噪声系数，降低灵敏度。第三种隔离措施是通过修改频率规划，使干扰系统的下行频率和被干扰系统的上行频率之间保留足够的保护带。

空间隔离度。主要采用工程措施中的空间隔离措施来保证共站系统问的隔离度。空间隔离分为水平和隔离和垂直隔离两种，在水平隔离状态下，计算隔离度的公式为Ih（dB）=22+2010g（dh/九）一Gtx—Grx（公式l。），在垂直隔离状态下，其公式为Iv（dB）=28+4010g（dv/九）（公式11）。其