TD—LTE与TD—SCDMA共存干扰分析

王迪

【摘要】本文针对TD-LTE与TD-SCDMA系统在共存时的具体情况做了详细的分析与研究。

【关键词】确定性分析；额外隔离度

【Abstract】In this paper， TD-LTE and TD-SCDMA system in the coexistence of the specific circumstances of a detailed analysis and research.

【Key words】Deterministic analysis；Additional isolation

1. 概述

在移动通信系统的飞速发展中，干扰一直是困扰整个通信系统的主要问题。而根据中国TDD的频谱划分，难免会出现TD-LTE与已经大规模部署的TD-SCDMA系统在同一地理区域内邻频共存的情形，而不同系统共站址规划均有可能作为干扰源对其他被干扰系统接收机产生干扰，从而给移动通信带来许多问题。因此，减少系统间的干扰从而提高系统性能，以确保TD-LTE系统与TD-SCDMA系统间的共存，成为了无线网络规划方面的重要问题。只有解决了两系统共存时的干扰问题，才能确保在建设以及以后的服务中避免资源的浪费。

2. TD-LTE与TD-SCDMA系统介绍

2.1 TD-LTE系统介绍。

2.1.1 LTE是继第三代移动通信之后国际上主流的新一代移动通信标准，LTE系统是以OFDM和MIMO技术为基础，同时使用户的传输速率达到更高水平，增加了系统的容量和覆盖，减少了运营费用，优化了网络结构，采用更大的载波带宽，并优化了分组数据域传输的移动通信标准。

2.1.2 TD-LTE系统架构分为核心网（EPC）和接入网（E-UTRAN）两部分，如图1所示，图中的MME/SGW即为核心网的远程过程调用协议（RPC），TD-LTE接入网仅由e-NodeB组成。其中X2接口是用来进行e-NodeB之间的连接，接入网和核心网之间是通过S1接口进行连接。

2.1.3 MME的主要功能：

（1）分发寻呼消息的功能；

（2）安全控制；

（3）空闲状态下的移动性管理功能；

（4）SAE承载控制；

（5）非接入層信令的加密与完整性保护。

2.1.4 e-NodeB的主要功能：

（1）管理无线资源的相关功能，如连接移动性管理、无线承载控制、接纳控制以及上/下行动态资源分配；

（2）用户数据流的加密以及IP头的压缩；

（3）当UE附着时的MME选择；

（4）提供SGW的用户面数据的路由；

（5）寻呼信息的传输和调度；

（6）系统广播信息的调度和传输；

（7）测量与测量报告的位置。

2.2 TD-SCDMA系统介绍。

（1）TD-SCDMA与CDMA2000和WCDMA并列为第三代移动通信三大主流标准，是以我国自主知识产权为主同时被国际上广泛认可和接受的无线通信国际标准。TD-SCDMA包含频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及空分多址（SDMA）四种基本多址方式。

（2）TD-SCDMA系统包含核心网（CN）、无线接入网（UTRAN）以及用户设备（UE）三部分。如图2所示，TD-SCDMA无线系统是由若干个无线网络子系统RNS组成的，通过Iu接口连接到CN，每一个RNS是由1个RNC和1个或多个NodeB组成，NodeB和RNC则是通过Iur接口相连接的，在无线网络的内部，RNC之间的信息交付也是通过Iur接口进行的。TD-SCDMA系统的CN是由GSM系统的CN演化来的，CN的主要功能是处理内部所有数据的连接和交换以及与外部连接的路由选择。UTRAN的功能是完成所有与无线相关的功能，其中RNC的主要功能是负责接入网无线资源的管理，其中包括功率控制、切换、接纳控制、负载控制和分组的调度等；而NodeB主要作用是进行空中接口的物理层处理，如速率匹配、信道的交织和编码以及扩频等，同时无线资源管理部分的内环功控也是由它执行的。

3. 干扰场景及分析方法

3.1 干扰场景。

3.1.1 影响无线网络接入以及容量等系统指标的重要因素就是移动通信系统的干扰，一般情况下，研究系统间的干扰主要考虑的是邻频干扰、杂散干扰、阻塞干扰以及互调干扰四种干扰。

3.1.2 邻频干扰是由于收发设备滤波特性非理想化从而导致的相邻频道的发射机将信号泄露到被干扰接收机的工作频段内，影响相邻频道工作的被干扰系统，研究邻频干扰涉及到两个重要参数即邻道泄露比（ACLR）以及邻频选择性（ACS）。邻道泄露比是指带外发射信号落入到被干扰接收机通带内的能力，其一般定义为发射功率和相邻信道上测得的功率之比；邻道选择性是指在相邻信道信号存在的情况下，接收机在其指定信道频率上接收有用信号的能力，其一般定义为接收机滤波器在指定信道频率上的衰减与相邻信道频率上的衰减之比。

3.1.3 系统共存时一般用ACIR（邻信道干扰功率比）的值来体现系统性能，ACIR的值由ACLR和ACS共同作用得到，其计算公式如下：

根据图3可以看出，TD-LTE系统与TD-SCDMA系统邻频共存时的干扰场景主要分为基站与终端间的干扰、终端间的干扰和基站间的干扰。其中由于基站与终端间的干扰距离远、地面障碍物较多而使得干扰小。移动终端间的干扰由于终端发射功率小，终端的位置相对也不固定。而基站的位置相对固定，发射功率高，空间传播的环境较好，干扰程度可预测。因此分析基站间的干扰是本文的主要干扰场景。

3.2 确定性计算方法。

研究两系统间干扰分析的基本方法有两种：静态蒙特卡罗仿真方法和基于最小耦合损耗计算的确定性分析法。静态蒙特卡罗仿真方法的复杂度随着系统复杂性的增加而增加，对仿真计算有较高的要求。确定性分析法则是基于链路预算原则，简单高效地通过数据的计算得出接收机所能容忍的干扰信号的强度门限，研究在最坏的情况下（即路径损耗最小、发射功率最大、收发天线增益最大）的系统间干扰问题，通过计算两个系统之间的最小耦合损耗来确定两系统间干扰的基本情况。

确定性分析方法计算中，两系统共存的分析和核心思路是判断干扰方的发射机的邻道泄露功率，是在邻道干扰（ACIR）和空间隔离（MCL）的共同作用下，到达被干扰方的接收机后，与被干扰方接收机的最大允许干扰电平的对应关系，其结果一般由额外隔离度体现。基本原理是将干扰发射机的发射功率经过路径损耗、收发天线增益和邻道干扰抑制后，将其与被干扰接收机的最大允许干扰电平取差值，即可以得到两系统共存所需的额外隔离度的大小。其计算公式如下：

4. TD-LTE与TD-SCDMA系统共存干扰分析

4.1 场景分析。

本小节中将进行TD-LTE系统与TD-SCDMA系统共存干扰分析，图4给出了分析场景模型。

由圖4可见，在1915MHz处，TD-LTE与TD-SCDMA在14.2MHz的频率间隔下共存，在这里首先分析TD-LTE对TD-SCDMA的干扰，具体的分析场景为TD-LTE基站干扰TD-SCDMA基站。然后分析TD-SCDMA对TD-LTE的干扰，同样分析场景为TD-SCDMA基站对TD-LTE基站的干扰。研究TD-LTE系统与TD-SCDMA系统所需要的主要参数如表1所示。

4.2 TD-LTE系统对TD-SCDMA系统的干扰分析。

4.2.1 计算ACIR。

ACLR值和发射机的频谱模板的分段积分结果有关，因此根据表2中TD-LTE系统基站的发射机频谱模板和图1中示意的两系统的具体参数，可在14.2MHz-15.8MHz的范围内对该频谱模板进行积分，即可计算出20MHz的TD-LTE基站发射机泄漏到TD-SCDMA基站控制信道上的功率值，然后计算出TD-LTE基站的ACLR值。

5. 结束语

本文主要对TD-LTE系统与TD-SCDMA系统在邻频共存的情况下的干扰情况进行了研究。主要分析了在频率间隔为14.2MHz的场景下TD-LTE基站与TD-SCDMA基站干扰的场景，然后对其具体的邻道泄露功率比（ACIR）、最小耦合损耗（MCL）以及最大允许干扰电平分别进行了计算，根据计算结果得出TD-LTE系统干扰TD-SCDMA系统时所需额外隔离度的大小和基站之间距离R的关系。

参考文献

[1] 边晶莹. TD-LTE与TD-SCDMA系统共存干扰研究 [D]. 西安电子科技大学硕士学位论文， 2011， 27-33.

[2] 乔斌，颉亚伟，万勇. TD-LTE与异系统共址干扰分析 [J]. 移动通信， 2013， 3-4： 99-103.

[文章编号]1619-2737（2017）07-20-665