合肥地铁2号线PIS系统TD-LTE车地无线干扰分析

汪成林 （合肥城市轨道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

1 概况

地铁乘客信息系统（PIS）是一个多媒体资讯发布、播控与管理平台。能发布乘客导乘信息、列车到站信息、票务政策信息、乘车指引、换乘信息、运营安全信息等运营服务信息；为乘客提供丰富的资讯与娱乐信息，包括天气预报、时事新闻、电视节目等。承载的信息有列车故障信息、列车火灾报警信息、车载视频监控图像信息、车载PIS信息等。合肥地铁2号线，正线全长27.8km，24座车站（全地下），1座控制中心（与 1、3、4、5号线共用），1座车辆段，1座停车场，已于2017年12月载客运营。PIS系统车地无线采用TD-LTE技术。合肥地铁2号线1.8G TD-LTE RRU与800M TETRA共用漏缆，所申请的频率为1790MHz～1805MHz，15MHz频宽。

2 TETRA干扰及措施

因合肥地铁2号线1.8G TD-LTE RRU与800M TETRA共用漏缆方案。TETRA系统对TD-LTE的干扰分析，包括：杂散干扰，TETRA基站的带外杂散落入TD-LTE的接收机带内，造成TD-LTE基站的带内噪声抬升；阻塞干扰，TETRA基站的载波功率阻塞TD-LTE基站接收，TETRA载波信号位于TD-LTE的带外，但对于TD-LTE是一个强的带外阻塞信号。TD-LTE系统对TETRA的干扰分析，同样包括：杂散干扰，TD-LTE基站的带外杂散落入TETRA的接收机带内，造成TD-LTE基站的带内噪声抬升；阻塞干扰，TD-LTE基站的载波功率阻塞TETRA基站接收，TD-LTE载波信号位于TETRA的带外，但对于TD-LTE是一个强的带外阻塞信号。

2.1 TETRA系统对TD-LTE

TETRA基站带外离散杂散的辐射指标为-36dBm(100kHz的测量带宽)，经过4功分器（按6dB计算）后为-42dBm。TD-LTE的灵敏度按照-101.5dB，信道带宽5MHz，热噪声功率底为-107dBm。如果允许TD-LTE基站灵敏度恶化3dB，则可接受的干扰电平为-107dBm，经考虑，则需要：-42-（-107）+10lg（5/0.1）=82dB，即 POI的 800MHz通道滤波器在1.8GHz处的抑制为82dB。TETRA基站发射功率为25W，44dBm，经过4功分器（按6dB计算）后为38dBm。TD-LTE的带外阻塞指标按照一般性要求为-15dBm。参考对800MHz频段的抑制要求为16dBm，因此只要POI的1.8G通道对800MHz的隔离抑制度按照一般性要求需要达到53dB即可满足要求。按照共站安装指标要求，只需要达到22dB。

2.2 TD-LTE系统对TETRA

TD-LTE基站带外离散杂散的辐射指标一般性要求为-36dBm(100kHz的测量带宽)，按照共站安装要求为-52dBm（1MHz的测量带宽）等效为-42dBm(100kHz的测量带宽)。考虑功放辐射底电平为-13dBm/100Hz,经滤波器55dB抑制，实际输出-68dBm/Hz。TETRA基站灵敏度为-119dBm，信道带宽25kHz，热噪声功率底为-130dBm。如果允许TETRA基站灵敏度恶化3dB，则可接受的干扰电平为-130dBm，同时计入4功分器插损（按6dB计算），则需要：-36-6-（-130）+10lg（0.1/0.025）=82dB。即 POI的1.8GHz通道滤波器在800MHz处的抑制按照一般性要求为82dB，按照共站安装指标要求，需要达到76dB。TD-LTE基站发射功率为 40W（46dBm）。TETRA的阻塞指标为-40dBm，TETRA基站滤波器对1.8GHz频率的抑制按照10dB考虑，同时计入4功分器插损（按6dB计算）。因此可以计算得出，46-(-40)-10-6=70dB。即：需要POI的800MHz滤波通道对1.8G的隔离抑制度需要达到70dB。

综上得出：TD-LTE对TETRA杂散隔离需求至少87 dB，TD-LTE对TETRA阻塞隔离需求至少53 dB；TETRA对TD-LTE杂散隔离需求至少 88 dB，TETRA对TD-LTE阻塞隔离需求至少70dB。

3 民用无线干扰及措施

3.1 频段占用情况

地铁TD-LTE系统采用的1.8G频段是1785MHz-1805MHz（信部无函 [2003]408号文件《关于扩展1800MHz无线接入系统使用频段的通知》），该频段占用情况如下图：

DCS1800系统的频率是上图 1710～1755MHz/1805～1850MHz频段，靠近地铁TD-LTE系统的是中国移动1805～1830MHz的DCS1800系统下行发射频段。电信FDD-LTE将采用了1755～1785MHz频段作为FDD LTE上行发射频率。考虑中国电信FDD-LTE的基站进行大规模部署，因此有必要将1785～1790MHz预留出来作为保护带。

3.2 合肥电信运营商使用频段

合肥移动：GSM上行 890～909MHz，GSM下行935～954MHz；TD-LTE 2320～2370MHz。 合 肥 电 信 ：CDMA 上行 825～835MHz，CDMA 下行 870～880MHz；FDD-LTE 上行 1765～1785MHz、1920～1940MHz，FDD-LTE 下行 1860～1880MHz、2110～2130MHz；合肥联通 ：GSM 上 行 1735～1745MHz，GSM 下 行 1830～1840MHz；WCDMA 上行 1940～1965MHz，WCDMA 下行 2130～2155MHz；FDD-LTE 上 行 1745～1765MHz，FDD-LTE 下行 1840～1860MHz。

3.3 与DCS1800干扰分析与措施

DCS1800对1.8G TD-LTE的干扰主要考虑两种

①杂散干扰。如上图所示，DCS1800基站发射出来的下行信号，除了在1805～1830MHz范围内的GSM载波，在1805MHz以下的频段内也会发射出无用杂散信号，称为带外辐射。DCS1800在1785～1805MHz范围内的带外辐射，与TD-LTE的频段相同，形成了同频的带内干扰。

②阻塞干扰。DCS1800基站在1805～1830MHz范围内的GSM载波，即使经过TD-LTE接收滤波器的抑制衰减后，仍然会进入TD-LTE接收机，形成了带外的干扰，因为这种带外干扰与TD-LTE不是同频，因此主要表现为阻塞干扰，只要不造成对TD-LTE接收机的阻塞，就不影响TD-LTE系统的正常工作。

查阅DCS1800系统的频谱限值与LTE基站对接收带外阻塞指标的要求，得出如下表要求。

综上合肥地铁2号线项目实施前，地铁公司通过与合肥移动公司沟通，要求中国移动不将DCS1800引入到区间和站台，避免相互干扰。

4 公安消防无线干扰及措施

合肥地铁2号线公安消防无线采用350MHz PDT数字集群系统，通过无线网关与地面公安消防无线系统互联，采用独立组网，与TD-LTE系统不存在合用天馈线及漏泄电缆。350MHz PDT与1.8G Hz TD-LTE系统主要干扰：阻塞干扰和杂散干扰。查阅2号线线PDT与LTE设备参数，为减小阻塞干扰措施，要求各基站、移动台的发射机与接收机之间的隔离度指标不低于69dB（基站通过外接双工器实现，其收发隔离度指标不低于70dB）；根据相关资料以及以往工程经验为了保证基站收发隔离度，2号线设置全向天线时需保证收发天线间距（垂直方向）大于5 m，基站加双工器使收发隔离度大于70dB。同样为减小杂散干扰措施要求：配置各基站及相邻基站频率时，将保证任意两载频之间的间隔大于 10个信道间隔（10×25KHz＝250KHz）以上；基站及移动台发射机的杂散辐射指标不大于-36dBm（基站），-33dBm（移动台）；基站及移动台发射机的宽带噪声限值指标不大于-80dBc（基站），-75dBc（移动台）；保证基站接收机的寄生响应抗扰性指标不低于70dB，移动台接收机的寄生响应抗扰性指标不低于67dB；基站及移动台处于接收状态时的无用传导发射及无用辐射发射指标不大于-47dBm。

5 与地面同频率TD-LTE干扰分析

2号线在实施前，合肥地铁公司通过合肥市无线电管理委员会了解到，目前合肥城管信威LTE系统使用的频率与合肥地铁2号线TD-LTE系统所频段相同，但经确认与合肥地铁2号线沿线相距非常远，从而相互干扰非常小。

6 结语

在TD-LTE无线设计及工程中，通过增加天线距离，提高滤波器性能以及在整个系统之间增加保护带宽等，可以降低与其他无线系统间干扰，使得两个系统间能够在同一区域共存。在合肥地铁2号线实施中要求：TD-LTE天线与其他无线系统天线垂直间距至少大于5m；TD-LTE天线与其他无线系统漏泄电缆间距至少大于1m。