TD-LTE系统F频段与GSM900系统间干扰隔离问题分析与研究

李梅

（中国移动通信集团新疆有限公司，新疆 乌鲁木齐 830063）

1 引言

TD-LTE作为TD-SCDMA 演进标准，已成为国际通信系统的主流方式。根据TDD频谱划分，TDLTE F频段目前划分范围为1 880—1 900MHz，共有20MHz的带宽。F频段虽然和D频段相比带宽很有限，但是其在移动的TD-LE 项目建设中的重要性、资源和市场意义客观存在，D+F混合组网在业界也已经达成共识。然而为了快速建设LTE网络，采用F频段升级的LTE站点与共址异系统间是否存在严重的干扰问题，以及如何在网络建设初期有效规避网络干扰问题，都是F频段应用的核心问题。本文将主要从技术理论角度和网络验证测试以及项目实施的相关层面来探讨关于F频段建设与GSM900系统间干扰隔离问题，并给出TD-LTE室外宏站（F频段）与GSM900系统间的空间隔离结论。

2 TD-LTE宏基站与GSM900系统共址干 扰隔离要求

根据系统天线间的相对位置关系，系统间隔离主要有水平隔离、垂直隔离、组合梯形隔离3种方式，如图1所示：

图1 系统间隔离方式

水平隔离时，隔离度与隔离距离间的关系可以由下式描述：

其中，Lh 为隔离度要求（单位为dB）；dh 为水平隔离距离（单位为m）；G 1、G 2为发射与接收天线最大辐射方向增益（单位为dBi）；S 1、S 2为发射与接收天线90度方向副瓣电平（单位为dBp）（相对主瓣方向，取负值；全向天线时为零）；λ为载波波长（单位为m），计算杂散干扰或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，隔离度与隔度距离间的关系可以由下式描述：

其中，dv 为垂直隔离距离（单位为m）；λ为载波波长（单位为m），计算杂散干扰或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式描述：

通过以上公式计算，得到GSM900系统间的隔离度要求理论值如表1所示：

表1 GSM900系统间的隔离度要求理论值

3 TD-LTE（F频段）与GSM900共站址 时隔离距离验证测试研究

根据上述干扰隔离理论分析，通过满足垂直隔离和水平隔离可以有效控制干扰问题，但在实际工程中，存在较大量的升级站点隔离度平台空间不足，工程整改人力物力的投入大，而且人员重复上站勘察、整改面临各种物业协调困难。因此，为了提高整改效率和更有效地降低成本，需要通过现网TD-LTE（F频段）和GSM900天馈间隔离度反复验证测试研究，对比LTE网络的吞吐量，找到适中的隔离距离和最佳规避措施，具体如下：

3.1 隔离距离验证测试场景选取

验证场景选取：共分为5种场景，并对不同水平隔离距离进行测试，具体如图2所示（主要是挪动2G天线，LTE天线保持位置不变，挪动距离分别为0.5m、1m、2m、2m以上）。

3.2 测试背景参数及环境

测试背景参数及环境如表2所示。

3.3 隔离距离验证测试结果分析

测试点位置：每个区域各选取5个LTE站点，并以站点的主瓣方向极好点位置作为LTE下载测试研究位置。

测试时间：2014-04-21至2014-04-30，12:00—19:00。

（1）按不同隔离场景分析

相同水平隔离不同隔离场景时上传及下载速率对比分析如图3所示。

图2 隔离距离验证测试场景分类

通过图3可以看出，在相同水平隔离距离前提下，场景4（主覆盖方向交叉对打）重叠覆盖，将导致下载速率受影响呈明显下降趋势；在水平隔离距离不足的情况下（小于1m），场景5（LTE与2G背向存在夹角）下载速率相比场景1（LTE与2G同向平行）约提升6.94%；上传速率变化趋势基本和下载速率保持一致。

（2）按不同隔离距离分析

相同隔离场景不同水平隔离时上传及下载速率对比分析如图4所示。

通过图4可以看出，在相同场景下，当水平隔离度位于1m和2m时的下载速率相比其他隔离度距离更为理想，分别比水平隔离度位于0.5m时的下载速率约提升4.30%和9.06%。因此，建议在天面条件允许的情况下，天馈系统间的水平隔离度应尽量大于1m。

表2 测试背景参数及环境

图3 相同水平隔离不同隔离场景时上传及下载速率对比分析

图4 相同隔离场景不同水平隔离时上传及下载速率对比分析

3.4 TD-LTE站点（F频段）天线隔离应用实例

“塔城-哈拉布拉镇政府”站址属性：塔城-哈拉布拉镇政府LTE和GSM900共站，LTE的3个小区方位角分别为60°、140°、270°，GSM900的3个小区方位角分别为80°、200°、310°。处于同一高度，隔离度距离小于0.5m。具体如图5所示：

图5 站点“塔城-哈拉布拉镇政府”天线隔离图

问题描述：由于增高架安装平台限制，无法满足合适的隔离度距离，提供更好的无线环境。

解决思路：为了提高LTE下载速率，现按照上述研究结论调整方位角，使之满足场景5的条件（主覆盖方向背向夹角），并通过再次测试验证。

结果分析：按照隔离度验证测试结论对天馈隔离度进行调整后，上传/下载速率和SINR都基本达到测试标准。具体指标参照表3所示：

表3 “塔城-哈拉布拉镇政府”上行及下行吞吐率分析

3.5 隔离距离验证测试研究结论

通过LTE站点不同隔离度下载速率对比以及实际网络实施应用，得出TD-LTE（F频段）与GSM900共站址时干扰隔离结论，具体如下：

（1）在相同水平隔离距离前提下，场景4（主覆盖方向交叉对打）重叠覆盖，将导致下载速率受影响呈明显下降趋势，网络建设中必须规避该场景出现。

（2）在相同场景下，当水平隔离度位于1m和2m时的下载速率相比其他隔离度距离更为理想，建议在天面条件允许的情况下，天馈系统间的水平隔离距离设置不小于1m。

（3）在水平隔离度距离无法满足标准的情况下，优先考虑参照场景5（LTE与2G背向夹角）进行施工（满足覆盖需求条件下）。

4 结论

本文通过TD-LTE宏基站（F 频段）与GSM900系统共址时干扰隔离距离理论分析，以及对F频段与GSM900的隔离距离进行多次验证测试研究，对比分析各种隔离距离场景下的LTE网络吞吐能力，给出了TD-LTE室外宏站（F频段）与GSM900系统共站时的干扰隔离方法和隔离距离。文中的结论可直接指导TD-LTE工程实施，有效规避GSM900系统的二次谐波干扰问题，减少工程期间成本的重复投入和后期审核工作量，为TDLTE系统网络建设的快速发展提供了重要理论和实际参考。

[1] 陈其铭,张炎炎,潘毅,等. TD-LTE系统间干扰问题的分析与研究[J]. 电信工程技术与标准化, 2012(7): 61-65.

[2] 何平,陈宏山,薛锋章. 共址移动通信天线间隔离度的测量[J]. 移动通信, 2008(11): 70-72.

[3] 焦卫平,胡刚. 天线隔离度计算的若干关键问题分析[J]. 数据通信, 2011(4): 50-53.

[4] 陈玉东,全力民. 同平台天线间隔离度测试[J]. 电子测量技术, 2007(3): 151-153.

[5] 周峰,张睿,陆冰松,等. 天线垂直隔离度公式的数学证明[J]. 现代电信科技, 2010(4): 51-52.★