陳 霞

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司 上海200060）

1 引言

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)已正式步入第3代移動(dòng)通信（3G）時(shí)代。移動(dòng)用戶數(shù)量的與日俱增以及用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求的日益提高，正推動(dòng)著移動(dòng)業(yè)內(nèi)技術(shù)向更高的方向發(fā)展。因此，3GPP組織作為推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化的組織，在R8標(biāo)準(zhǔn)中推出了長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（long term evolution，LTE），意在進(jìn)一步提高無(wú)線空中接口的傳輸速率。2009年3月，3GPP正式凍結(jié)了LTE版本R9，這意味著LTE的主要技術(shù)和規(guī)范已經(jīng)完善，為L(zhǎng)TE的商業(yè)化部署創(chuàng)造了條件。

雖然目前國(guó)內(nèi)TD-LTE的牌照還未發(fā)放，TD-LTE頻段分配還未最終確定，但目前工業(yè)和信息化產(chǎn)業(yè)部和中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)移動(dòng)）所承擔(dān)的國(guó)家重大項(xiàng)目TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)中，TD-LTE的室內(nèi)頻段采用了 2 300～2 400 MHz或者確切的是 2 350～2 370 MHz。除了TD-LTE，2 GHz頻段附近還集中了所有的3G技術(shù)和WLAN技術(shù)，使得在該頻段內(nèi)，異系統(tǒng)間的相互干擾影響尤為嚴(yán)重。而WLAN的頻段在2 400～2 483 MHz，WLAN和TD-LTE的干擾將是所有干擾系統(tǒng)中最嚴(yán)重的系統(tǒng)間干擾。

本文首先對(duì)TD-LTE與WLAN之間的干擾進(jìn)行了確定性分析，然后給出了TD-LTE與WLAN分別在獨(dú)立部署場(chǎng)景和合路建設(shè)場(chǎng)景下的干擾測(cè)試結(jié)果，最后給出了TD-LTE和WLAN的干擾結(jié)論以及共存部署建設(shè)建議。

2 TD-LTE與WLAN干擾分析

系統(tǒng)間的干擾包括鄰頻干擾、雜散干擾、阻塞干擾以及互調(diào)干擾。假設(shè)TD-LTE使用的頻段為E-UTRAN 38號(hào)頻帶（2 300～2 400 MHz），而 WLAN 的工作頻段為 2 400～2 483 MHz，只要TD-LTE不使用 2 380～2 400 MHz這個(gè)頻段，TD-LTE和WLAN之間就不會(huì)有鄰頻干擾。TD-LTE與WLAN之間不會(huì)產(chǎn)生二階互調(diào)，而與WLAN的三階互調(diào)比較復(fù)雜，僅在極少的頻點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生。因此下面將主要分析雜散干擾和阻塞干擾。

2.1 干擾的模式

TD-LTE與其他系統(tǒng)的干擾模式可以分別從TD-LTE對(duì)其他系統(tǒng)的干擾和其他系統(tǒng)對(duì)TD-LTE的干擾兩個(gè)角度展開(kāi)。TD-LTE對(duì)其他系統(tǒng)的干擾如圖1所示，包括以下4種：

·TD-LTE基站對(duì)其他系統(tǒng)基站的干擾，表現(xiàn)為下行對(duì)上行的干擾；

·TD-LTE基站對(duì)其他系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)的干擾，表現(xiàn)為下行對(duì)下行的干擾；

·TD-LTE移動(dòng)臺(tái)對(duì)其他系統(tǒng)基站的干擾，表現(xiàn)為上行對(duì)上行的干擾；

·TD-LTE移動(dòng)臺(tái)對(duì)其他系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)的干擾，表現(xiàn)為上行對(duì)上行的干擾；

同樣地，其他系統(tǒng)對(duì)TD-LTE的干擾如圖2所示，也包括以下4種干擾：

·其他系統(tǒng)基站對(duì)TD-LTE的干擾；

·其他系統(tǒng)基站對(duì)TD-LTE移動(dòng)臺(tái)的干擾；

·其他系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)對(duì)TD-LTE基站的干擾；

·其他系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)對(duì)TD-LTE移動(dòng)臺(tái)的干擾。

2.2 確定性干擾

本節(jié)將通過(guò)確定性分析，也稱為最小允許耦合損耗（minimum coupling loss，MCL）計(jì)算方法，計(jì)算出干擾對(duì)系統(tǒng)的影響降低到適當(dāng)程度時(shí)所需要的隔離度。系統(tǒng)間隔離度要求在不同系統(tǒng)共存時(shí)，在各系統(tǒng)均能滿足各自的技術(shù)指標(biāo)的前提下，能可靠工作而不相互干擾所需要采取的防護(hù)度。發(fā)射機(jī)各指標(biāo)定義的參考面是發(fā)射機(jī)的天線端口，接收機(jī)各指標(biāo)定義的參考面是接收機(jī)的天線端口，隔離度是指這兩個(gè)參考面之間信號(hào)的隔離度，用最小耦合損耗來(lái)表示。

（1）阻塞干擾隔離度計(jì)算方法

在設(shè)計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的接收機(jī)時(shí)，為了保證系統(tǒng)的可靠工作，通?？紤]接收機(jī)的輸入1 dB壓縮點(diǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的阻塞指標(biāo)要求。只要保證到達(dá)接收機(jī)輸入端的強(qiáng)干擾信號(hào)的功率不超過(guò)系統(tǒng)指標(biāo)要求的阻塞電平，系統(tǒng)就能可靠工作。

系統(tǒng)間所需的阻塞干擾隔離度計(jì)算方法為：

其中，P0為干擾發(fā)射機(jī)的輸出功率；Pb為接收機(jī)的阻塞電平指標(biāo)。

通常在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，在接收放大器的前端都會(huì)用帶通濾波器來(lái)保護(hù)放大器不受帶外的強(qiáng)干擾信號(hào)的阻塞，所以濾波器的帶外衰減提供了所需的隔離度。

（2）雜散干擾隔離度計(jì)算方法

為了工程計(jì)算簡(jiǎn)便，通常假定發(fā)射機(jī)帶外雜散干擾為加性白噪聲，它對(duì)接收機(jī)的影響是通過(guò)與原系統(tǒng)的噪聲功率相加，從而把系統(tǒng)接收噪聲電平抬高來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按照功率相加的原理，可以得出原系統(tǒng)接收靈敏度惡化到一定程度時(shí)，干擾電平強(qiáng)度需低于原系統(tǒng)接收機(jī)底噪的數(shù)值，如表1所示。

因此，發(fā)射機(jī)帶外雜散所需要的隔離度可以表示為：

其中，Pspu為干擾基站發(fā)射的雜散信號(hào)功率；Pn為接收系統(tǒng)的帶內(nèi)熱噪聲值；Nf為接收機(jī)的噪聲系數(shù)。

干擾信號(hào)余量為表1中根據(jù)不同接收機(jī)靈敏度的惡化值所選取的干擾信號(hào)與接收機(jī)底噪的差值。

表1 干擾電平與接收機(jī)靈敏度惡化關(guān)系

根據(jù)設(shè)備協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，WLAN基站的最大發(fā)射功率為27 dBm，WLAN在LTE頻段的雜散指標(biāo)為-30 dBm/MHz，WLAN設(shè)備沒(méi)有統(tǒng)一的阻塞干擾需求，根據(jù)WLAN設(shè)備廠商提供的數(shù)據(jù)，27 dBm WLAN基站的阻塞指標(biāo)為-40 dBm@30 MHz，LTE基站的最大發(fā)射功率 46 dBm，LTE在WLAN頻段的雜散指標(biāo)為-30 dBm/MHz，LTE和WLAN系統(tǒng)共存時(shí)的CW阻塞指標(biāo)為-15 dBm。因此根據(jù)上面的確定性分析方法，可以獲得TD-LTE和WLAN共存的雜散和阻塞指標(biāo)如表2所示。

表2 TD-LTE和WLAN的確定性分析結(jié)果

可見(jiàn)由于沒(méi)有特殊保護(hù)，WLAN與TD-LTE間的雜散干擾以及TD-LTE基站對(duì)WLAN AP在30 MHz隔離帶時(shí)的阻塞干擾為兩系統(tǒng)間干擾的主導(dǎo)因素，需保證86 dB的MCL才可共站，如果僅通過(guò)空間隔離來(lái)規(guī)避的話，則WLAN基站和TD-LTE基站的天線水平天線間距需要達(dá)到200 m，可見(jiàn)完全通過(guò)空間隔離規(guī)避干擾是不可行的。這是最嚴(yán)格條件下得到的隔離度要求，實(shí)際系統(tǒng)中由于室內(nèi)布線損耗，隔離度要求可適當(dāng)放寬。

3 TD-LTE與WLAN合路場(chǎng)景測(cè)試

本測(cè)試中的測(cè)試場(chǎng)景是：TD-LTE和WLAN進(jìn)行合路建設(shè)，且共室內(nèi)分布。TD-LTE的發(fā)射功率為39 dBm，WLAN的發(fā)射功率為27 dBm，天線口發(fā)射功率約為10 dBm。合路器的隔離度指標(biāo)大于80 dB，插入損耗小于1 dB，駐波比小于1.21。由于受定制合路器頻段的限制，合路測(cè)試中 TD-LTE采用的頻段是 2 330～2 350 MHz，WLAN鎖定在第1個(gè)信道。另外，由于受到合路器個(gè)數(shù)的限制，只將TD-LTE和WLAN進(jìn)行單路合路。

測(cè)試結(jié)果如下。

（1）TD-LTE對(duì)WLAN的干擾測(cè)試結(jié)果

TD-LTE對(duì)WLAN的干擾測(cè)試結(jié)果如表3～表6所示。

（2）WLAN對(duì)TD-LTE的干擾測(cè)試結(jié)果

WLAN對(duì)TD-LTE的干擾測(cè)試結(jié)果如表7～表10所示。

表3 LTE基站對(duì)WLAN AP的干擾

表4 LTE基站對(duì)WLAN終端的干擾

表5 LTE終端對(duì)WLAN AP的干擾

表6 LTE終端對(duì)WLAN終端的干擾

表7 WLAN AP對(duì)LTE基站的干擾

表8 WLAN終端對(duì)LTE基站的干擾

表9 WLAN AP對(duì)LTE終端的干擾

表10 WLAN終端對(duì)LTE終端的干擾

從以上的測(cè)試結(jié)果可以看出，TD-LTE和WLAN合路后，WLAN對(duì)TD-LTE基本沒(méi)有產(chǎn)生干擾。而TD-LTE對(duì)WLAN，除了發(fā)現(xiàn)TD-LTE終端對(duì)WLAN終端產(chǎn)生了干擾外，TD-LTE基站對(duì)WLAN基站、TD-LTE基站對(duì)WLAN終端或者TD-LTE終端對(duì)WLAN基站都沒(méi)發(fā)現(xiàn)干擾。從測(cè)試數(shù)據(jù)上可以看出，在近點(diǎn)的時(shí)候，也就是無(wú)線環(huán)境比較好的情況下，TD-LTE終端也不會(huì)對(duì)WLAN終端產(chǎn)生干擾。但在中點(diǎn)的時(shí)候，兩個(gè)終端離得比較近的時(shí)候，比如0.1 m時(shí)，性能損失了96%，直到兩者相距1.5 m時(shí)，才恢復(fù)至零干擾的水平。在遠(yuǎn)點(diǎn)的時(shí)候，TD-LTE終端對(duì)WLAN終端產(chǎn)生了明顯的干擾。兩個(gè)終端離得比較近的時(shí)候比如0.1 m時(shí)，性能損失了93%，直到兩者間距2.5 m時(shí)，WLAN的速率才達(dá)到零干擾時(shí)的速率。

4 TD-LTE和WLAN獨(dú)立部署場(chǎng)景測(cè)試

本測(cè)試?yán)械臏y(cè)試環(huán)境是：TD-LTE和WLAN各自獨(dú)立部署，不共室內(nèi)分布。TD-LTE的機(jī)頂發(fā)射功率為39 dBm，天線口發(fā)射功率約為10 dBm。WLAN的發(fā)射功率20 dBm。TD-LTE采用雙通道，兩通道天線間距在1 m左右。TD-LTE的頻段為2 350～2 370 MHz，WLAN的頻率鎖定在第1個(gè)信道。

（1）TD-LTE對(duì)WLAN的干擾測(cè)試結(jié)果

TD-LTE對(duì)WLAN的干擾測(cè)試結(jié)果如表11～表14所示。

表11 TD-LTE基站對(duì)WLAN終端的干擾

表12 TD-LTE終端對(duì)WLAN AP的干擾

表13 TD-LTE基站對(duì)WLAN AP的干擾

表14 TD-LTE終端對(duì)WLAN終端的干擾

（2）WLAN對(duì)TD-LTE的干擾測(cè)試結(jié)果

WLAN對(duì)TD-LTE的干擾測(cè)試結(jié)果如表15～表18所示。

從以上的測(cè)試結(jié)果可以看出，TD-LTE和WLAN獨(dú)立部署時(shí)和合路部署一樣，WLAN基本不會(huì)對(duì)TD-LTE產(chǎn)生干擾。但獨(dú)立部署時(shí)，TD-LTE對(duì)WLAN系統(tǒng)的干擾更加嚴(yán)重，包括TD-LTE基站對(duì)WLAN終端的干擾、TD-LTE基站對(duì)WLAN AP的干擾以及TD-LTE終端對(duì)WLAN終端的干擾。

（1）TD-LTE基站對(duì)WLAN終端的干擾

TD-LTE基站對(duì)WLAN終端的干擾，即TD-LTE的下行對(duì)WLAN的下行產(chǎn)生的干擾。從數(shù)據(jù)上可以看到，即使在近點(diǎn)、無(wú)線環(huán)境比較好的時(shí)候，TD-LTE基站對(duì)WLAN AP離得較近，比如在0.1 m時(shí)，WLAN的速率就損失了近75%；直到TD-LTE基站對(duì)WLAN AP的距離大于1.5 m，WLAN的速率才基本恢復(fù)至零干擾的水平。在中點(diǎn)，當(dāng)TD-LTE基站與WLAN AP離得較近時(shí)，WLAN甚至無(wú)法接入或者掉線，但在兩者相距1.5 m時(shí)，WLAN的速率基本恢復(fù)零干擾的水準(zhǔn)。但在遠(yuǎn)點(diǎn)，干擾情況更為嚴(yán)重，頻頻出現(xiàn)無(wú)法接入或者掉線情況。即使兩者相聚4.5 m，WLAN的速率也無(wú)法恢復(fù)至零干擾時(shí)的水平。

表15 WLAN AP對(duì)TD-LTE基站的干擾

表16 WLAN終端對(duì)TD-LTE終端的干擾

表17 WLAN AP對(duì)TD-LTE終端的干擾

表18 WLAN終端對(duì)TD-LTE基站的干擾

（2）TD-LTE基站對(duì)WLAN AP的干擾

TD-LTE基站對(duì)WLAN AP的干擾，也就是TD-LTE的下行對(duì)WLAN的上行產(chǎn)生的干擾。同樣，從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，TD-LTE基站對(duì)WLAN AP的干擾比較嚴(yán)重。在近點(diǎn)，兩者相距0.1 m時(shí)，WLAN的速率損失達(dá)到了97%；相距0.5 m的時(shí)候，速率損失也達(dá)到了81.4%；直到兩者相距1.5 m時(shí)，WLAN速率才恢復(fù)至零干擾時(shí)的水平。在中點(diǎn)，當(dāng)TD-LTE基站與WLAN AP離得比較近時(shí)，WLAN甚至無(wú)法接入或者直接掉線，即使兩者相距4.5 m的時(shí)候，干擾還是較為嚴(yán)重，WLAN的速率損失達(dá)到了66.4%。在遠(yuǎn)點(diǎn)的時(shí)候，干擾更加嚴(yán)重，相距1 m之內(nèi)，WLAN基本無(wú)法接入；在相距4.5 m的時(shí)候，速率損失也達(dá)到了98%左右。

（3）TD-LTE終端對(duì)WLAN終端的干擾

TD-LTE終端對(duì)WLAN終端的干擾，也就是TD-LTE上行對(duì)WLAN下行的影響。從測(cè)試數(shù)據(jù)上可以看出，在近點(diǎn)的時(shí)候，也就是無(wú)線環(huán)境比較好的情況下，TD-LTE終端不會(huì)對(duì)WLAN終端產(chǎn)生干擾。但在中點(diǎn)的時(shí)候，兩個(gè)終端離得比較近的時(shí)候，比如0.1 m時(shí)，性能損失了72.5%；直到兩者相距1.5 m時(shí)，才恢復(fù)至零干擾的水平。在遠(yuǎn)點(diǎn)的時(shí)候，TD-LTE終端對(duì)WLAN終端產(chǎn)生了明顯的干擾。兩個(gè)終端離得比較近的時(shí)候，如0.1 m時(shí)，性能損失了90.6%；直至兩者間距1.5 m，WLAN的速率才達(dá)到零干擾時(shí)的速率。

5 結(jié)束語(yǔ)及建議

從上面的測(cè)試結(jié)果可以看出，TD-LTE和WLAN獨(dú)立部署時(shí)，TD-LTE對(duì)WLAN的干擾嚴(yán)重。TD-LTE和WLAN合路部署時(shí)，由于經(jīng)過(guò)了室內(nèi)分布系統(tǒng)損耗，兩系統(tǒng)的干擾得到了一定程度的遏制。無(wú)論是合路還是獨(dú)立部署，終端間的干擾都將存在。只能通過(guò)增加終端間距規(guī)避干擾，建議終端的間距1.5 m以上。

因此TD-LTE和WLAN共存時(shí)，建議應(yīng)優(yōu)先考慮WLAN與TD-LTE共室內(nèi)分布系統(tǒng)組網(wǎng)，這樣可以通過(guò)提高合路器隔離度至86 dB以上或采用WLAN末端合路方式，通過(guò)分布系統(tǒng)間的損耗進(jìn)行干擾規(guī)避。而獨(dú)立部署時(shí)，可在LTE發(fā)射機(jī)端和WLAN AP端增加濾波器（帶外抑制度應(yīng)根據(jù)具體情況核算）。

1 3GPP TS 36.104 v9.4.0.Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)：Base Station(BS)RadioTransmissionandReception,2010

2 3GPP TS 36.101 v9.4.0.Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)：User Equipment(UE)Radio Transmission and Reception,2010

3 IEEE Standard 802_11b.Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications,1999