呂晨光，郭建光

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

室內(nèi)TD-LTE與WLAN系統(tǒng)的干擾分析

呂晨光，郭建光

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

實驗網(wǎng)TD-LTE與WLAN采用的頻段較為相近，兩者又均為室分系統(tǒng)的重要組成部分，如何高效、低成本的規(guī)避干擾逐漸成為一個熱點問題。本論文從概念原理上介紹了幾種常見干擾及干擾規(guī)避方法，并通過測試結(jié)果從理論到實踐總結(jié)出了工程實踐中規(guī)避TD-LTE與WLAN干擾的方法，并結(jié)合實踐提出了實際工程建設(shè)中的共存建設(shè)要點，希望能夠為實際工程建設(shè)提供參考。

TD-LTE；WLAN；干擾；雜散發(fā)射

室內(nèi)分布系統(tǒng)作為整體無線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，合理建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)有利于吸收話務(wù)量，提升用戶整體感知。TD-LTE作為新一代無線通信技術(shù)，有著寬帶寬、高速率、低時延等優(yōu)點。以上優(yōu)點決定了室內(nèi)分布系統(tǒng)引入TD-LTE的重要性和必要性。對于室內(nèi)分布系統(tǒng)引入TD-LTE，即面臨多技術(shù)制式公用分布系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。經(jīng)過中國移動通信集團(tuán)兩個階段的TD-LTE規(guī)模試驗，TD-LTE與WLAN(802.11g)存在部分干擾情況。本文以現(xiàn)網(wǎng)TD-LTE室分測試為背景，分析了WLAN(802.11g)與TD-LTE在現(xiàn)網(wǎng)中的互干擾情況，并提出了對于TD-LTE與WLAN的干擾規(guī)避措施。

1 干擾基本原理

在進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)間的干擾分析時，主要考慮互調(diào)干擾、阻塞干擾和雜散干擾等3種情況。

互調(diào)干擾是指幾個不同頻率的信號通過非線性電路時，產(chǎn)生與有用信號頻率相同或相近的頻率組合，而對通信系統(tǒng)構(gòu)成一種干擾。TD-LTE使用2 350～2 370 MHz頻率，WLAN使用1、6、11三個頻點，中心頻率分別為2 412 MHz，2 437 MHz，2 462 MHz。WLAN的1、11兩個頻點的三階互調(diào)產(chǎn)物為：fC=2f1-f11=2 362 MHz。其三階互調(diào)位于TD-LTE所使用頻段，需要依靠合路器進(jìn)行抑制，目前較好的合路器三階互調(diào)抑制指標(biāo)在-120～-140 dBc左右，能夠有效抑制互調(diào)干擾。

阻塞干擾的隔離度計算以規(guī)范規(guī)定的阻塞干擾信號指標(biāo)為準(zhǔn)，將干擾系統(tǒng)在天線口的發(fā)射功率與規(guī)范規(guī)定的阻塞干擾信號指標(biāo)相減，即得到避免阻塞干擾所需要的隔離度。假設(shè)WLAN的發(fā)射功率為27 dBm，接收機(jī)阻塞特性小于-15 dBm，則阻塞干擾隔離度為42 dB。發(fā)射設(shè)備的發(fā)射功率降低時，所需要的隔離度相應(yīng)降低。

雜散干擾是一個系統(tǒng)的發(fā)射頻段外的雜散發(fā)射落入到另外一個系統(tǒng)接收頻段內(nèi)造成的干擾。如果干擾基站在被干擾基站接收頻段內(nèi)的雜散輻射很強(qiáng)，并且干擾基站的發(fā)送濾波器沒有提供足夠的帶外衰減將會導(dǎo)致接收機(jī)噪聲門限的增加，直接影響了接收靈敏度。

一般來說，三種干擾中最嚴(yán)重的是雜散干擾，只要雜散干擾能夠避免，阻塞干擾和互調(diào)干擾一般也可以避免。通過協(xié)議計算TD-LTE與WLAN的相互雜散隔離度要求為88 dB。

2 TD-LTE與WLAN現(xiàn)網(wǎng)性能

2.1 共室分條件下TD-LTE與WLAN互干擾

TD-LTE與WLAN通過合路器合路，合路后的信號通過室內(nèi)天饋系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射。TD-LTE系統(tǒng)帶寬20 MHz，WLAN802.11g設(shè)備，分別考察WLAN下行對TD-LTE上、下行的影響，以及TD-LTE下行對WLAN上、下行的影響。TD-LTE頻點固定為2 360 MHz，WLAN頻點采用頻道1（中心頻點2 412 MHz)分析干擾情況。

WLAN進(jìn)行上傳與下載業(yè)務(wù)，TD-LTE進(jìn)行下載業(yè)務(wù)，觀察共室分條件下，TD-LTE對于WLAN的上下行影響分別如圖1(a)、(b)所示，圖中箭頭所指時刻為TD-LTE業(yè)務(wù)發(fā)起時刻。

從圖1中看出共室分情況下，WLAN的上傳與下載速率受LTE的影響并不大。采用同樣的測試場景，測試TD-LTE的上傳與下載速率受WLAN的影響不大。綜合分析可以發(fā)現(xiàn)共室分條件下TD-LTE與WLAN的互干擾影響并不大。

圖1 共室分條件下WLAN受TD-LTE干擾示意圖

2.2 TD-LTE室分系統(tǒng)與放樁型WLAN互干擾

TD-LTE系統(tǒng)帶寬20 MHz，WLAN802.11g設(shè)備，分別考察WLAN下行對LTE上、下行的影響，以及LTE下行對WLAN上、下行的影響。TD-LTE頻點固定為2 360 MHz，WLAN頻點分別采用頻道1（中心頻點2 412 MHz)分析干擾情況。測試系統(tǒng)連接示意圖如圖2所示。

圖2 TD-LTE與WLAN獨立室分連接示意圖

TD-LTE與WLAN獨立室分，考察兩系統(tǒng)天線間距分別為1m、3m，不同天線間距下，兩系統(tǒng)的相互干擾情況。

2.2.1 WLAN與TD-LTE天線間距1m

TD-LTE做下行業(yè)務(wù)，WLAN的下載與上傳速率受TD-LTE的干擾影響如圖3(a)、(b)所示。圖中箭頭所指時刻為TD-LTE下行業(yè)務(wù)開啟時刻，從圖中可以明顯看出TD-LTE的下行業(yè)務(wù)對于天線間距1m，獨立室分WLAN有較嚴(yán)重的影響。

同樣的測試場景，WLAN做下行業(yè)務(wù)，TD-LTE的下載與上傳速率受WLAN的干擾影響如圖4(a)、(b)所示。圖中箭頭所指時刻為WLAN下行業(yè)務(wù)開啟時刻，從圖中可以明顯看出WLAN的下行業(yè)務(wù)對于天線間距1 m的獨立室分TD-LTE影響不大。

根據(jù)以上分析，在獨立室分條件下，TD-LTE天線與WLAN天線間距1 m，WLAN與TD-LTE存在干擾情況，TD-LTE對WLAN的上傳于下載均有部分影響，WLAN對TD-LTE的上傳與下載業(yè)務(wù)影響不大。

圖3 獨立室分天線間距1 m WLAN受TD-LTE干擾示意圖

圖4 獨立室分TD-LTE受WLAN干擾示意圖

2.2.2 WLAN與TD-LTE天線間距3m

TD-LTE做下行業(yè)務(wù)，WLAN的下載與上傳速率受TD-LTE的干擾影響如圖5(a)、(b)所示。圖中箭頭所指時刻為TD-LTE下行業(yè)務(wù)開啟時刻，從圖中可以明顯看出TD-LTE的下行業(yè)務(wù)對于天線間距3 m，獨立室分WLAN的影響明顯降低，干擾低于天線間距為1 m的獨立室分系統(tǒng)。在同樣的測試場景，WLAN做下行業(yè)務(wù)，TD-LTE的下載與上傳速率受WLAN的干擾影響不大。

3 干擾規(guī)避措施

以上章節(jié)分析了TD-LTE與WLAN的干擾類型，通過實際測試分析了TD-LTE與WLAN合路與獨立放樁兩種建設(shè)模式下的實際互干擾情況。通過理論分析在合路模式下，TD-LTE與WLAN的隔離度需要在88dB下，才能保證TD-LTE與WLAN的互干擾影響最低，通過實際測試也印證了該隔離度需求。在獨立放樁模式下，兩系統(tǒng)的天線距離在1m時干擾較為嚴(yán)重，3 m時干擾影響不明顯。從而總結(jié)TD-LTE與WLAN的常用的干擾規(guī)避方式有以下幾種：

(1) 調(diào)整發(fā)射功率。將干擾源的發(fā)射功率降低，會直接降低對其他系統(tǒng)的干擾，但本系統(tǒng)內(nèi)的覆蓋變小。

(2) 發(fā)射機(jī)端增加濾波器。發(fā)射機(jī)端增加濾波器可以有效的抑制噪聲、雜散以及發(fā)射互調(diào)產(chǎn)物，降低干擾。但是增加濾波器會增加額外的插損和故障點，同時增加了成本。

(3) 接收機(jī)端增加濾波器。對于接收阻塞、交調(diào)干擾，可以在被干擾系統(tǒng)端增加濾波器，抑制帶外強(qiáng)信號的功率，降低干擾。但會增加接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低靈敏度。

(4) 增加空間隔離。通過增大兩個系統(tǒng)間天線的距離達(dá)到空間隔離度的增加，從而有效的降低干擾信號的影響。

總結(jié)以上干擾抑制方法，增加濾波器或者增加空間隔離度為兩個常用方法。根據(jù)實際測試結(jié)論，亦印證了以上理論。

圖5 獨立室分天線間距3m WLAN受TD-LTE干擾示意圖

TD-LTE與WLAN的互干擾中，抗雜散干擾所要求隔離度最大(88 dB)，因此在工程設(shè)計中，將這一隔離度作為最終的隔離度要求。在室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)中，如果TD-LTE與WLAN共同覆蓋，應(yīng)優(yōu)先考慮WLAN與TD-LTE共室分系統(tǒng)組網(wǎng)，利用合路器來對兩系統(tǒng)進(jìn)行隔離或采用WLAN末端合路方式，通過分布系統(tǒng)間的損耗進(jìn)行干擾規(guī)避。

如果采用獨立建設(shè)方式，則可通過在TD-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)，同時保證較大水平隔離距離(建議在3 m以上)的方式加以解決。

4 TD-LTE與WLAN室分實際建設(shè)要點

TD-LTE系統(tǒng)采用MIMO建設(shè)方案，建議雙天線保持一定的間距，以降低天線相關(guān)性，隨著天線間距的變大，相關(guān)性有變小的趨勢。TD-LTE室分MIMO雙路系統(tǒng)以及WLAN建設(shè)需要注意以下問題：

(1) 在采用TD-LTE MIMO雙路分布系統(tǒng)方案時，為了保證MIMO性能，兩個單極化天線間距應(yīng)保證不低于4λ(E頻段約為0.5 m)，在有條件的場景盡量采用10λ以上間距(E頻段約為1.25 m)。在有需求的場景可以使用雙極化天線進(jìn)行覆蓋。

(2) 要保證MIMO雙路分布系統(tǒng)雙路損耗差不高于5 dB。盡量提升較低一路的功率以保證兩路的功率平衡。

(3) LTE與WLAN合路采用88 dB以上合路器，考慮到部分廠家AP性能不達(dá)標(biāo)，合路器指標(biāo)可加嚴(yán)到90 dB。

(4) 放裝型AP與LTE基站間隔3 m以上，

(5) 放裝型AP雖然有功率優(yōu)勢，但導(dǎo)致干擾更加復(fù)雜，WLAN 功率滿足時盡量采用合路方式，以降低LTE終端對WLAN基站的影響。

[1] 沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋. 3GPP長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京：人民郵電出版社，2008.

[2] 堵久輝，繆慶育，徐斌等譯. 3G演進(jìn)：HSPA與LTE(第2版)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[3] 羅凡. 室內(nèi)環(huán)境下TD-LTE與WLAN的干擾研究及規(guī)避措施分析[J].廣東通信技術(shù)，2011(2).

TD-LTE and WLAN inter-system interference analysis

LV Chen-guang, GUO Jian-guang
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Hebei Branch, Shijiazhuang 050021, China)

WLAN and TD-LTE (indoor) work on the adjacent frequency. It would have a certain amount of interference. This paper analyzed the TD-LTE and WLAN mutual interference. It introduced several interferences such as spurious emissions interference. It also concludes the practice of engineering methods to avoid interference, based on test, to give the TD-LTE and WLAN building some advice.

TD-LTE; WLAN; interference; spurious emissions

TN929.5

A

1008-5599（2014）01-0030-04

2013-10-23