论文部分内容阅读
摘要：自LTE网络部署以来，室内分布系统一直是建设的重点与难点，而目前各运营商已建的室内分布系统中存在2G/3G等多种系统，对于新建站点分析其与其他系统间的干扰及规避措施具有重要的意义。本文主要分析TD-LTE系统在室分环境下与WLAN系统间存在的E频段干扰及干扰的规避。
关键词：TD-LTE；室内分布系统；WLAN系统；E频段；干扰
1 引言
随着移动通信技术的快速发展，尤其是近年来移动互联网业务的爆发，对网络的覆盖及容量要求越来越高。为此，运营商部署了大量各种制式的无线通信网络，小区半径越来越小的同时，网络底噪不断抬升，干扰情形也越来越复杂，这些问题严重影响了用户体验，给移动通信网络的运营与优化增加了负担。而对于4G TD-LTE网络来说，70%业务发生在室内，90%数据业务发生在室内，研究TD-LTE室内分布系统与异制式系统间的干扰具有很强的实际意义，本文主要探讨TD-LTE室分系统在E频段与WLAN系统间得到干扰及干扰规避。
2 干扰产生的原因及分类
2.1系统内干扰与系统间干扰
根据干扰产生的原因，可以将干扰分为系统内干扰和系统间干扰。
系统内干扰通常又称为同频干扰，由于数字技术相对于模拟技术的抗干扰能力更强，可以实现同频组网。比如UMTS WCDMA系统中，同一个小区内的不同用户使用的是相同的频率资源，相互之间通过正交码区分。而在LTE系统中，虽然同一个小区内的不同用户不能使用相同频率资源，但相邻小区可以使用相同的频率资源。这些在同一系统内使用相同频率资源的设备间就会产生干扰，也称为系统内干扰。
系统间干扰通常又称为异频干扰，世上没有完美的无线电发射机和接收机。科学理论表明理想滤波器是不可实现的，信号无法通过滤波器严格束缚在指定的工作频段内。因此，发射机在指定信道发射的同时将泄漏部分功率到其他频率，接收机在指定信道接收时也会收到其他频率上的功率，这就产生了系统间干扰。
2.2系统间干扰产生原因及分类
系统间干扰可以分为阻塞干扰、杂散干扰、谐波干扰和互调干扰等类型，产生上述干扰的主要因素包括频率因素、设备因素和工程因素。一般来说，干扰主要受使用频率、设备能力及工程实施三个因素制约。
由于发射机中的功放、混频器和滤波器等非线性器件在工作频带以外很宽的范围内产生辐射信号分量，包括热噪声、谐波、寄生辐射、频率转换产物和互调产物等落入受害系统接收频段内，导致受害接收机的底噪抬升，造成灵敏度损失，称之为杂散干扰。当强度较大的干扰信号在接收机的相邻频段注入，使受害接收机链路的非线性器件产生失真甚至饱和，造成受害接收机灵敏度损失，严重时将无法正常接收有用信号，这种干扰形式为阻塞干扰。由于发射机有源器件和无源器件的非线性，在其发射频率的整数倍频率上产生较强的谐波产物，当这些谐波产物正好落于受害系统接收机频段内，而导致受害接收机灵敏度损失，称之为谐波干扰。
3 E频段的干扰分析
2300-2400MHz在国际标准化组织3GPP的TD-SCDMA标准中的频段编号为E，在TD-LTE标准中的频段编号为40，一般简称为E频段。中国移动拥有E频段的2320-2370MHz，用于TD-SCDMA和TD-LTE的室内覆盖，E频段的TD-LTE的基站射频仅支持2320-2370MHz的50MHz带宽，而手机终端由于要支持国际漫游，因此需要支持全部的E频段。
E频段TD-LTE系统与工作在工业、科学和医疗（Industrial Scientific Medical，简称ISM）免授权频段2400-2483.5MHz的WLAN系统频率相邻，相互之间将产生干扰。而TD-LTE与WLAN均为TDD（时分双工）系统，且两系统的上下行时隙无法对齐，因此存在复杂的干扰。主要包括TD-LTE基站与WLAN接入点（Access Point，简称AP）间的干扰、TD-LTE基站与WLAN终端间的干扰、TD-LTE终端与WLAN AP间的干扰以及TD-LTE终端与WLAN终端间的干扰。而E频段主要干扰为TD-LTE基站与WLAN AP间的干扰，以及TD-LTE终端与WLAN终端间的干扰，其他干扰在实际中较小，可忽略，下面就这两种主要的干扰展开分析。
由于2.4GHz的WLAN频段与E频段频率临近，两系统间存在较大干扰风险。在共室分情况下，两系统合路器可以提供足够的隔离度，因此干扰可规避。而当WLAN AP为放装型时，由于TD-LTE基站的室分天线与WLAN 放装型AP的距离较近，空间隔离度小，将产生一定的干扰。E频段的TD-LTE基站接收机采用了50MHz滤波器，抗阻塞能力较强，因此WLAN AP对LTE基站不存在阻塞干扰；中国移动的WLAN企标要求放装型AP在E频段内的杂散限制为-56dBm/100kHz，当AP满足该指标时，不会对TD基站产生杂散干扰。
WLAN AP抗阻塞能力较差，当放装型AP和TD-LTE基站的室分天线相距太近时，基站对放装型AP产生阻塞干扰。当两者天线间距离为4米时，要求WLAN AP在2370MHz的阻塞指标为-30dBm；当两者天线间距离为2米时，要求WLAN AP在2370MHz的阻塞指标为-24dBm，现有WLAN设备均无法满足上述指标要求，因此当两系统天线间间距在4米以内时，将导致不同程度的阻塞干扰出现。
终端方面，为支持国际漫游，E频段终端射频支持2300-2400MHz，而WLAN终端射频支持ISM频段的2400-2483.5MHz，两者间无过渡带。由于终端具有明显的移动特性，当TD-LTE终端和WLAN终端间距较近时，将出现较高的杂散干扰和阻塞干扰。
4 TD-LTE室分系统与WLAN系统在E频段的干扰规避方案
根据以上分析，可见E频段的干扰主要表现为TD-LTE系统对WLAN系统的干扰，包括TD-LTE基站对放装型AP的阻塞干扰，以及TD-LTE终端对WLAN终端的阻塞干扰，下面将分别对这两种干扰形式给出相应的解决方案。
天线的空间隔离是最常用也是最行之有效的一种干扰规避手段，通过增加发射机与接收机之间的距离达到系统间所需要的最小耦合损耗，从而有效降低干扰信号的影响。对于WLAN，当WLAN天线口功率增加至15dBm时，其馈线损耗为12dB，所需隔离度为41dB，算得天线点位与TD-LTE的水平间距为1.77米。因此按照现有的设计标准部署室内分布系统时，如果WLAN与TD-LTE分别使用独立的分布系统，两系统吸顶天线安装点位的水平间距应不少于1.77米；如果WLAN与TD-LTE共用室內分布系统，需要使用异频合路器，要求合路器隔离度40dB以上，此时天线的空间隔离度无特别要求。
频率隔离也是一种常用手段，优先选用E频段中的低频点部署TD-LTE，从而降低对WLAN AP阻塞能力和工程隔离的要求。此外还可以通过提高WLAN AP以及WLAN终端阻塞指标的方法来减少两系统间的干扰，当WLAN AP阻塞指标提高至2370MHz处可抵抗-24dBm/20MHz的干扰信号时，能够保证TD-LTE室分系统与WLAN放装型AP在间距2米时无干扰。终端方面，适当提高WLAN终端阻塞指标与覆盖电平，当WLAN终端阻塞指标提高至-20dBm/20MHz时，LTE终端距离WLAN终端0.5米时可保证两终端间无明显干扰，而WLAN覆盖电平适当提高时，可增加WLAN终端接收信号的信噪比，从而提高其抗系统外干扰的能力。
5 结束语
同一种干扰场景可能会有多种解决方案，可根据网络实际情况，优选其中一种干扰解决方案即可缓解干扰，如果采用多种解决方案则效果更佳。
基金项目：本文为安徽省高等学校省级质量工程项目《高职LTE课程项目化教学方法的探索与实践》项目论文。（项目编号：2016jyxm0566）
关键词：TD-LTE；室内分布系统；WLAN系统；E频段；干扰
1 引言
随着移动通信技术的快速发展，尤其是近年来移动互联网业务的爆发，对网络的覆盖及容量要求越来越高。为此，运营商部署了大量各种制式的无线通信网络，小区半径越来越小的同时，网络底噪不断抬升，干扰情形也越来越复杂，这些问题严重影响了用户体验，给移动通信网络的运营与优化增加了负担。而对于4G TD-LTE网络来说，70%业务发生在室内，90%数据业务发生在室内，研究TD-LTE室内分布系统与异制式系统间的干扰具有很强的实际意义，本文主要探讨TD-LTE室分系统在E频段与WLAN系统间得到干扰及干扰规避。
2 干扰产生的原因及分类
2.1系统内干扰与系统间干扰
根据干扰产生的原因，可以将干扰分为系统内干扰和系统间干扰。
系统内干扰通常又称为同频干扰，由于数字技术相对于模拟技术的抗干扰能力更强，可以实现同频组网。比如UMTS WCDMA系统中，同一个小区内的不同用户使用的是相同的频率资源，相互之间通过正交码区分。而在LTE系统中，虽然同一个小区内的不同用户不能使用相同频率资源，但相邻小区可以使用相同的频率资源。这些在同一系统内使用相同频率资源的设备间就会产生干扰，也称为系统内干扰。
系统间干扰通常又称为异频干扰，世上没有完美的无线电发射机和接收机。科学理论表明理想滤波器是不可实现的，信号无法通过滤波器严格束缚在指定的工作频段内。因此，发射机在指定信道发射的同时将泄漏部分功率到其他频率，接收机在指定信道接收时也会收到其他频率上的功率，这就产生了系统间干扰。
2.2系统间干扰产生原因及分类
系统间干扰可以分为阻塞干扰、杂散干扰、谐波干扰和互调干扰等类型，产生上述干扰的主要因素包括频率因素、设备因素和工程因素。一般来说，干扰主要受使用频率、设备能力及工程实施三个因素制约。
由于发射机中的功放、混频器和滤波器等非线性器件在工作频带以外很宽的范围内产生辐射信号分量，包括热噪声、谐波、寄生辐射、频率转换产物和互调产物等落入受害系统接收频段内，导致受害接收机的底噪抬升，造成灵敏度损失，称之为杂散干扰。当强度较大的干扰信号在接收机的相邻频段注入，使受害接收机链路的非线性器件产生失真甚至饱和，造成受害接收机灵敏度损失，严重时将无法正常接收有用信号，这种干扰形式为阻塞干扰。由于发射机有源器件和无源器件的非线性，在其发射频率的整数倍频率上产生较强的谐波产物，当这些谐波产物正好落于受害系统接收机频段内，而导致受害接收机灵敏度损失，称之为谐波干扰。
3 E频段的干扰分析
2300-2400MHz在国际标准化组织3GPP的TD-SCDMA标准中的频段编号为E，在TD-LTE标准中的频段编号为40，一般简称为E频段。中国移动拥有E频段的2320-2370MHz，用于TD-SCDMA和TD-LTE的室内覆盖，E频段的TD-LTE的基站射频仅支持2320-2370MHz的50MHz带宽，而手机终端由于要支持国际漫游，因此需要支持全部的E频段。
E频段TD-LTE系统与工作在工业、科学和医疗（Industrial Scientific Medical，简称ISM）免授权频段2400-2483.5MHz的WLAN系统频率相邻，相互之间将产生干扰。而TD-LTE与WLAN均为TDD（时分双工）系统，且两系统的上下行时隙无法对齐，因此存在复杂的干扰。主要包括TD-LTE基站与WLAN接入点（Access Point，简称AP）间的干扰、TD-LTE基站与WLAN终端间的干扰、TD-LTE终端与WLAN AP间的干扰以及TD-LTE终端与WLAN终端间的干扰。而E频段主要干扰为TD-LTE基站与WLAN AP间的干扰，以及TD-LTE终端与WLAN终端间的干扰，其他干扰在实际中较小，可忽略，下面就这两种主要的干扰展开分析。
由于2.4GHz的WLAN频段与E频段频率临近，两系统间存在较大干扰风险。在共室分情况下，两系统合路器可以提供足够的隔离度，因此干扰可规避。而当WLAN AP为放装型时，由于TD-LTE基站的室分天线与WLAN 放装型AP的距离较近，空间隔离度小，将产生一定的干扰。E频段的TD-LTE基站接收机采用了50MHz滤波器，抗阻塞能力较强，因此WLAN AP对LTE基站不存在阻塞干扰；中国移动的WLAN企标要求放装型AP在E频段内的杂散限制为-56dBm/100kHz，当AP满足该指标时，不会对TD基站产生杂散干扰。
WLAN AP抗阻塞能力较差，当放装型AP和TD-LTE基站的室分天线相距太近时，基站对放装型AP产生阻塞干扰。当两者天线间距离为4米时，要求WLAN AP在2370MHz的阻塞指标为-30dBm；当两者天线间距离为2米时，要求WLAN AP在2370MHz的阻塞指标为-24dBm，现有WLAN设备均无法满足上述指标要求，因此当两系统天线间间距在4米以内时，将导致不同程度的阻塞干扰出现。
终端方面，为支持国际漫游，E频段终端射频支持2300-2400MHz，而WLAN终端射频支持ISM频段的2400-2483.5MHz，两者间无过渡带。由于终端具有明显的移动特性，当TD-LTE终端和WLAN终端间距较近时，将出现较高的杂散干扰和阻塞干扰。
4 TD-LTE室分系统与WLAN系统在E频段的干扰规避方案
根据以上分析，可见E频段的干扰主要表现为TD-LTE系统对WLAN系统的干扰，包括TD-LTE基站对放装型AP的阻塞干扰，以及TD-LTE终端对WLAN终端的阻塞干扰，下面将分别对这两种干扰形式给出相应的解决方案。
天线的空间隔离是最常用也是最行之有效的一种干扰规避手段，通过增加发射机与接收机之间的距离达到系统间所需要的最小耦合损耗，从而有效降低干扰信号的影响。对于WLAN，当WLAN天线口功率增加至15dBm时，其馈线损耗为12dB，所需隔离度为41dB，算得天线点位与TD-LTE的水平间距为1.77米。因此按照现有的设计标准部署室内分布系统时，如果WLAN与TD-LTE分别使用独立的分布系统，两系统吸顶天线安装点位的水平间距应不少于1.77米；如果WLAN与TD-LTE共用室內分布系统，需要使用异频合路器，要求合路器隔离度40dB以上，此时天线的空间隔离度无特别要求。
频率隔离也是一种常用手段，优先选用E频段中的低频点部署TD-LTE，从而降低对WLAN AP阻塞能力和工程隔离的要求。此外还可以通过提高WLAN AP以及WLAN终端阻塞指标的方法来减少两系统间的干扰，当WLAN AP阻塞指标提高至2370MHz处可抵抗-24dBm/20MHz的干扰信号时，能够保证TD-LTE室分系统与WLAN放装型AP在间距2米时无干扰。终端方面，适当提高WLAN终端阻塞指标与覆盖电平，当WLAN终端阻塞指标提高至-20dBm/20MHz时，LTE终端距离WLAN终端0.5米时可保证两终端间无明显干扰，而WLAN覆盖电平适当提高时，可增加WLAN终端接收信号的信噪比，从而提高其抗系统外干扰的能力。
5 结束语
同一种干扰场景可能会有多种解决方案，可根据网络实际情况，优选其中一种干扰解决方案即可缓解干扰，如果采用多种解决方案则效果更佳。
基金项目：本文为安徽省高等学校省级质量工程项目《高职LTE课程项目化教学方法的探索与实践》项目论文。（项目编号：2016jyxm0566）