田亞楠

摘 要： 隨著TD?LTE與WLAN系統(tǒng)共室內(nèi)分布成為一種必然趨勢，二者之間在2.4 GHz鄰頻組網(wǎng)所面臨的干擾也成為焦點問題。在分析了TD?LTE與WLAN系統(tǒng)共室分所面臨的雜散干擾、阻塞干擾和互調(diào)干擾的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實際的WLAN與LTE共室分干擾測試和獨立部署干擾測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析，提出了有效的干擾規(guī)避方案，重點分析了采用合路的方案。

關(guān)鍵詞：TD?LTE； WLAN； 共室內(nèi)分布； 隔離度； 干擾規(guī)避方案

中圖分類號： TN929.5?34???????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A??????????????????????? 文章編號： 1004?373X（2014）23?0037?04

Abstract：As the co?door distribution between TD?LTE And WLAN systems become an inevitable trend， the interference between the two systems in the 2.4 GHz adjacent frequency networking has become a focus problem.? Based on the analysis of stray interference， barrage jamming and intermodulation interference that the co?door distribution of TD? LTE and WLAN systems is faced with， the actual co?door distribution interference test and independent deployment interference test of WLAN and LTE were conducted. The test results are analyzed. A effective interference avoidance scheme is put forward. The co?routing plan is analyzed emphatically.

Keywords： TD?LTE； WLAN； co?door distribution system； interference isolation； interference avoiding solution

0? 引? 言

隨著2013年底我國TD?LTE牌照的發(fā)放，運(yùn)營商也進(jìn)一步加快了TD?LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)進(jìn)程。與3G移動通信網(wǎng)相比，LTE網(wǎng)絡(luò)在有效性和可靠性方面都有進(jìn)一步提升，必將以高用戶容量、高數(shù)據(jù)速率等優(yōu)勢占據(jù)市場主流。TD?LTE室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)也必將大規(guī)模應(yīng)用。與此同時，WLAN作為一種承載無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的成熟技術(shù)，以其低成本、靈活性、移動性等優(yōu)點已被中國移動經(jīng)營多年，其快速的部署模式、廣泛的終端普及度以及低廉的接入成本也已得到業(yè)界認(rèn)可。因此，TE?LTE與WLAN共存已成為一種必然。

根據(jù)我國第四代公眾移動通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃，現(xiàn)階段中國移動TD?LTE室內(nèi)覆蓋采用的是2 320～2 370 MHz頻段。而2002年無線電管理局規(guī)定：2.4 GHz頻段作為無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備、無線接入系統(tǒng)等各類無線電臺的共用頻段。根據(jù)以上規(guī)劃，在2.4 GHz頻段處將出現(xiàn)TD?LTE與WLAN共存情況。作為異系統(tǒng)共存，產(chǎn)生干擾的主要原因在于系統(tǒng)內(nèi)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)特性的不完善。工作于2.4～2.483 5 GHz非授權(quán)頻段的WLAN設(shè)備抗干擾能力差，會受到TD?LTE系統(tǒng)的影響；同時由于WLAN設(shè)備發(fā)射機(jī)性能的不完善，其帶外干擾會對TD?LTE系統(tǒng)造成一定程度的干擾。因此分析研究TD?LTE與WLAN共室分系統(tǒng)干擾具有一定的必要性和實際意義。

1? TD?LTE與WLAN共室分干擾分析

從本質(zhì)上來看，工作于不同頻率的系統(tǒng)之間的干擾，都是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的不理想性而造成的。發(fā)射機(jī)的非理想性造成發(fā)射信號泄漏到信道外，落入異系統(tǒng)接收機(jī)工作信道內(nèi)。據(jù)分析主要原因包括：發(fā)射機(jī)脈沖成型濾波器帶外雜散、射頻濾波器的鄰頻抑制能力以及功率放大器的非線性性等。接收機(jī)的不理想性使得接收機(jī)接收到信道外信號，從而造成干擾。據(jù)分析主要原因包括：接收機(jī)功率放大器的非線性性及射頻濾波器的鄰頻抑制能力等。

對于同時工作于2.4 GHz頻段的TD?LTE和WLAN系統(tǒng)而言，由于發(fā)射機(jī)濾波器的非理想性，干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)會產(chǎn)生帶外輻射干擾信號，經(jīng)空間傳播到達(dá)干擾系統(tǒng)接受機(jī)，形成干擾信號。其產(chǎn)生原理如圖1所示。當(dāng)多個室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)共同覆蓋同一場景時，會產(chǎn)生多種干擾影響覆蓋質(zhì)量，以雜散干擾、阻塞干擾和互調(diào)干擾三類為主。

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圖1 異系統(tǒng)干擾產(chǎn)生原理

1.1? 雜散干擾

發(fā)射機(jī)中功放、混頻、濾波等器件的非理想特性引起的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。直接影響被干擾系統(tǒng)的接收靈敏度，影響覆蓋區(qū)域邊緣的覆蓋效果。若雜散落入某個系統(tǒng)接收頻段內(nèi)的幅度較高，被干擾系統(tǒng)接收機(jī)系統(tǒng)是無法濾除該雜散信號的，因此必須在發(fā)信機(jī)的輸出口加濾波器來控制雜散干擾。

對于雜散干擾，主要是預(yù)防接收機(jī)接收靈敏度的過度惡化?？稍诮o定場景下，計算最大雜散干擾指標(biāo)，從而得到相應(yīng)的系統(tǒng)隔離度要求；同時可以根據(jù)相關(guān)空間傳播模型得出系統(tǒng)隔離距離。3GPP中對系統(tǒng)共存干擾的確定性分析時采用的準(zhǔn)則是靈敏度惡化0.8 dB（FDD）和3 dB（TDD），靈敏度惡化0.8 dB對應(yīng)干擾低于噪聲基底7 dB，惡化3 dB對應(yīng)干擾等于噪聲基底。對抗雜散干擾所要求的系統(tǒng)間的隔離度為：

[MCLemission≥PSPU-Pn-Nf-Nrise]

式中：[PSPU]為干擾基站發(fā)射的雜散信號功率；[Pn]為被干擾系統(tǒng)的接收帶內(nèi)熱噪聲；[Nf]為接收機(jī)的噪聲系統(tǒng)；[Nrise]為正常工作時接收機(jī)的干擾提升。

1.2? 阻塞干擾

阻塞干擾是指當(dāng)強(qiáng)的干擾信號與有用信號同時加入接收機(jī)時，強(qiáng)干擾會使接收機(jī)鏈路的非線性器件飽和，從而產(chǎn)生非線性失真。只有有用信號，在信號過強(qiáng)時，也會產(chǎn)生振幅壓縮現(xiàn)象，嚴(yán)重時會阻塞。產(chǎn)生阻塞的主要原因是器件的非線性，特別是引起互調(diào)、交調(diào)的多階產(chǎn)物，同時接收機(jī)的動態(tài)范圍受限也會引起阻塞干擾。

對于因發(fā)射機(jī)的大功率發(fā)射信號而引起的對接收機(jī)的阻塞影響，只要保證到達(dá)接收機(jī)輸入端的強(qiáng)干擾信號的功率不超過系統(tǒng)指標(biāo)要求的阻塞電平，系統(tǒng)就能可靠地工作。對抗阻塞干擾所要求的系統(tǒng)間的隔離度為：

[MCLblocking≥Po-Pb]

式中：[Po]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)。

為滿足系統(tǒng)共存時保證各自業(yè)務(wù)的正常開展，綜合考慮阻塞干擾和雜散干擾的影響，要求的總隔離度應(yīng)該為：

[MCL=max（MCLblocking，MCLemission）]

為了滿足兩個系統(tǒng)間隔離度要求，通常取雜散干擾和阻塞干擾隔離度中的最大值，如表1所示。

1.3? 互調(diào)干擾

互調(diào)干擾是指當(dāng)兩個或多個干擾信號同時加到接收機(jī)時，由于非線性的作用，這些干擾信號的組合頻率有時會恰好等于或接近有用信號頻率而順利通過接收機(jī)，成為互調(diào)干擾，其中三階互調(diào)最嚴(yán)重。互調(diào)干擾和交調(diào)干擾一樣，主要產(chǎn)生在高放和變頻級。TD?LTE與WLAN之間通常不產(chǎn)生一階互調(diào)干擾，二者之間的三階互調(diào)較復(fù)雜，僅會在極少數(shù)的頻點產(chǎn)生。

2? TD?LTE與WLAN共室分系統(tǒng)干擾測試

目前，TD?LTE與WLAN系統(tǒng)共室分時，可以采用共用室分系統(tǒng)、分用室分系統(tǒng)以及LTE使用室分系統(tǒng)，WLAN單布三種典型場景。本文主要針對TD?LTE與WLAN共用室分系統(tǒng)和分用室分系統(tǒng)兩種場景進(jìn)行干擾測試。

2.1? LTE與WLAN共室分系統(tǒng)干擾測試

圖2為TD?LTE與WLAN共用室分系統(tǒng)的場景示意圖。LTE系統(tǒng)信號通過合路器內(nèi)的帶通濾波器進(jìn)行抑制，從而降低干擾信號對WLAN系統(tǒng)的影響；反之亦然。

表2所示為某LTE與WLAN共室分系統(tǒng)干擾測試結(jié)果，其中低頻點[f1]為2 401～2 423 MHz，中頻點[f6]為2 447～2 469 MHz，表中百分比為開關(guān)LTE后，WLAN速率的變化。

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圖2 TD?LTE與WLAN共用室分系統(tǒng)場景示意圖

通過測試結(jié)果可以看出，共室分場景下，WLAN對TD?LTE基本沒有干擾，但TD?LTE無論是單通道還是雙通道，對WLAN都產(chǎn)生了一定的干擾，WLAN速率下降最高可達(dá)24%。即使頻率隔離增加到100 MHz，干擾仍未明顯降低。

2.2? LTE與WLAN分用室分系統(tǒng)干擾測試

圖3所示為TD?LTE與WLAN分用室分系統(tǒng)的場景示意圖。在室內(nèi)獨立部署環(huán)境下，兩個系統(tǒng)連線間的水平距離要求達(dá)到足夠的距離間隔。

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圖3 TD?LTE與WLAN分用室分系統(tǒng)場景示意圖

表3所示為某LTE與WLAN獨立部署的干擾測試結(jié)果。LTE采用單、雙通道室分系統(tǒng)，WLAN分別采用[f1f6]頻點的放裝型11g/11n AP，兩系統(tǒng)天線間距為1 m，終端間隔為0.5 m。其中低頻點[f1]為2 401～2 423 MHz，中頻點[f6]為2 447～2 469 MHz，表中百分比為開關(guān)LTE后，WLAN速率的變化。

將測試結(jié)果與公室分場景相比，放裝型WLAN所受LTE干擾更大，WLAN工作在低頻點時，速率最高下降達(dá)92%。這是由于公室分下，通過布線損耗以及合路器80 dB的干擾抑制，使得干擾得到一定程度的規(guī)避。而放裝型WLAN只能同過空間進(jìn)行間隔。從理論上來說，兩系統(tǒng)天線需間隔11 m可保證隔離度為61 dB，終端需間隔56 m可保證隔離度為75 dB。因此采用獨立部署時，完全通過空間隔離進(jìn)行干擾規(guī)避不可行，只能通過在TD?LTE端和WLAN端同時增加帶外抑制濾波器加以解決。

3? TD?LTE與WLAN共室分系統(tǒng)的規(guī)避方案

TD?LTE與WLAN共室分系統(tǒng)的干擾主要存在于WLAN AP、WLAN終端、LTE eNB以及LTE UE四者之間。主要干擾場景包括8種情況，如表4所示。

表4 TD?LTE與WLAN公室分系統(tǒng)主要干擾場景

[干擾系統(tǒng)＼&；被干擾系統(tǒng)＼&；WLAN系統(tǒng) STA＼&；TD?LTE系統(tǒng)基站＼&；WLAN系統(tǒng) AP＼&；TD?LTE系統(tǒng)基站＼&；WLAN系統(tǒng) STA＼&；TD?LTE系統(tǒng)終端＼&；WLAN系統(tǒng) AP＼&；TD?LTE系統(tǒng)終端＼&；TD?LTE系統(tǒng)終端＼&；WLAN系統(tǒng) AP＼&；TD?LTE系統(tǒng)基站＼&；WLAN系統(tǒng) AP＼&；TD?LTE系統(tǒng)終端＼&；WLAN系統(tǒng) STA＼&；TD?LTE系統(tǒng)基站＼&；WLAN系統(tǒng) STA＼&；]

通過測試分析得知，TD?LTE和WLAN系統(tǒng)鄰頻共室分時，TD?LTE系統(tǒng)設(shè)備作為干擾源，產(chǎn)生的帶外輻射會對WLAN系統(tǒng)造成較大干擾，使系統(tǒng)吞吐量顯著下降。為使TD?LTE與WLAN系統(tǒng)更有效地室內(nèi)分布共存，通?？蓮南到y(tǒng)設(shè)計方案角度規(guī)避干擾和從工程角度規(guī)避干擾。

從設(shè)計方案角度規(guī)避干擾包括采用合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、合理頻率規(guī)劃設(shè)計以及選用滿足高指標(biāo)要求的WLAN AP設(shè)備等。合路方式包括直接合路和后端合路方式，當(dāng)直接合路不能滿足系統(tǒng)隔離度要求時，可通過在后端接近天饋處增加合路器的方式饋入干擾信號或被干擾信號，從而進(jìn)一步減弱雜散干擾信號或阻塞干擾信號的強(qiáng)度。而對于TD?LTE和WLAN系統(tǒng)獨立部署的情況而言，則需通過天線間的空間距離隔離進(jìn)行干擾規(guī)避。如果采用合路器方案或空間隔離方式不能滿足隔離需要，可通過加裝帶通濾波器的方式增加系統(tǒng)間的隔離度。同時，在可能的情況下，系統(tǒng)之間盡量避免使用鄰近頻段，從而減少系統(tǒng)間的雜散干擾。

從工程角度規(guī)避干擾主要包括在施工準(zhǔn)備階段選擇高質(zhì)量的設(shè)備或器件；工程施工期間，嚴(yán)格掌控施工規(guī)范；后期項目維護(hù)過程中，對室內(nèi)分布系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備和器件，定期巡檢維護(hù)，及時排障更換老化設(shè)備，從而降低對網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的不良影響。

4? 結(jié)? 論

隨著TD?LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的逐步壯大以及TD?LTE和WLAN系統(tǒng)共室分的必然發(fā)展趨勢，對TD?LTE eNB與WLAN STA/AP之間以及終端之間的相互干擾進(jìn)行有效地規(guī)避和控制，已經(jīng)成為LTE和WLAN共室分應(yīng)解決的重要問題。本文對LTE和WLAN系統(tǒng)共室分的三種主要干擾進(jìn)行了理論分析，同時完成了兩種系統(tǒng)共室分和獨立部署的干擾測試和結(jié)果分析，給出了干擾規(guī)避的方案。本著優(yōu)化考慮利舊的部網(wǎng)原則，重點分析了采用合路器的規(guī)避方案。通過設(shè)計合適的合路器帶外耦合損耗指標(biāo)，即可有效地抑制WLAN AP與TD?LTE系統(tǒng)之間主要的8種場景的干擾。

參考文獻(xiàn)

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通過測試分析得知，TD?LTE和WLAN系統(tǒng)鄰頻共室分時，TD?LTE系統(tǒng)設(shè)備作為干擾源，產(chǎn)生的帶外輻射會對WLAN系統(tǒng)造成較大干擾，使系統(tǒng)吞吐量顯著下降。為使TD?LTE與WLAN系統(tǒng)更有效地室內(nèi)分布共存，通?？蓮南到y(tǒng)設(shè)計方案角度規(guī)避干擾和從工程角度規(guī)避干擾。

從設(shè)計方案角度規(guī)避干擾包括采用合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、合理頻率規(guī)劃設(shè)計以及選用滿足高指標(biāo)要求的WLAN AP設(shè)備等。合路方式包括直接合路和后端合路方式，當(dāng)直接合路不能滿足系統(tǒng)隔離度要求時，可通過在后端接近天饋處增加合路器的方式饋入干擾信號或被干擾信號，從而進(jìn)一步減弱雜散干擾信號或阻塞干擾信號的強(qiáng)度。而對于TD?LTE和WLAN系統(tǒng)獨立部署的情況而言，則需通過天線間的空間距離隔離進(jìn)行干擾規(guī)避。如果采用合路器方案或空間隔離方式不能滿足隔離需要，可通過加裝帶通濾波器的方式增加系統(tǒng)間的隔離度。同時，在可能的情況下，系統(tǒng)之間盡量避免使用鄰近頻段，從而減少系統(tǒng)間的雜散干擾。

從工程角度規(guī)避干擾主要包括在施工準(zhǔn)備階段選擇高質(zhì)量的設(shè)備或器件；工程施工期間，嚴(yán)格掌控施工規(guī)范；后期項目維護(hù)過程中，對室內(nèi)分布系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備和器件，定期巡檢維護(hù)，及時排障更換老化設(shè)備，從而降低對網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的不良影響。

4? 結(jié)? 論

隨著TD?LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的逐步壯大以及TD?LTE和WLAN系統(tǒng)共室分的必然發(fā)展趨勢，對TD?LTE eNB與WLAN STA/AP之間以及終端之間的相互干擾進(jìn)行有效地規(guī)避和控制，已經(jīng)成為LTE和WLAN共室分應(yīng)解決的重要問題。本文對LTE和WLAN系統(tǒng)共室分的三種主要干擾進(jìn)行了理論分析，同時完成了兩種系統(tǒng)共室分和獨立部署的干擾測試和結(jié)果分析，給出了干擾規(guī)避的方案。本著優(yōu)化考慮利舊的部網(wǎng)原則，重點分析了采用合路器的規(guī)避方案。通過設(shè)計合適的合路器帶外耦合損耗指標(biāo)，即可有效地抑制WLAN AP與TD?LTE系統(tǒng)之間主要的8種場景的干擾。

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通過測試分析得知，TD?LTE和WLAN系統(tǒng)鄰頻共室分時，TD?LTE系統(tǒng)設(shè)備作為干擾源，產(chǎn)生的帶外輻射會對WLAN系統(tǒng)造成較大干擾，使系統(tǒng)吞吐量顯著下降。為使TD?LTE與WLAN系統(tǒng)更有效地室內(nèi)分布共存，通?？蓮南到y(tǒng)設(shè)計方案角度規(guī)避干擾和從工程角度規(guī)避干擾。

從設(shè)計方案角度規(guī)避干擾包括采用合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、合理頻率規(guī)劃設(shè)計以及選用滿足高指標(biāo)要求的WLAN AP設(shè)備等。合路方式包括直接合路和后端合路方式，當(dāng)直接合路不能滿足系統(tǒng)隔離度要求時，可通過在后端接近天饋處增加合路器的方式饋入干擾信號或被干擾信號，從而進(jìn)一步減弱雜散干擾信號或阻塞干擾信號的強(qiáng)度。而對于TD?LTE和WLAN系統(tǒng)獨立部署的情況而言，則需通過天線間的空間距離隔離進(jìn)行干擾規(guī)避。如果采用合路器方案或空間隔離方式不能滿足隔離需要，可通過加裝帶通濾波器的方式增加系統(tǒng)間的隔離度。同時，在可能的情況下，系統(tǒng)之間盡量避免使用鄰近頻段，從而減少系統(tǒng)間的雜散干擾。

從工程角度規(guī)避干擾主要包括在施工準(zhǔn)備階段選擇高質(zhì)量的設(shè)備或器件；工程施工期間，嚴(yán)格掌控施工規(guī)范；后期項目維護(hù)過程中，對室內(nèi)分布系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備和器件，定期巡檢維護(hù)，及時排障更換老化設(shè)備，從而降低對網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的不良影響。

4? 結(jié)? 論

隨著TD?LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的逐步壯大以及TD?LTE和WLAN系統(tǒng)共室分的必然發(fā)展趨勢，對TD?LTE eNB與WLAN STA/AP之間以及終端之間的相互干擾進(jìn)行有效地規(guī)避和控制，已經(jīng)成為LTE和WLAN共室分應(yīng)解決的重要問題。本文對LTE和WLAN系統(tǒng)共室分的三種主要干擾進(jìn)行了理論分析，同時完成了兩種系統(tǒng)共室分和獨立部署的干擾測試和結(jié)果分析，給出了干擾規(guī)避的方案。本著優(yōu)化考慮利舊的部網(wǎng)原則，重點分析了采用合路器的規(guī)避方案。通過設(shè)計合適的合路器帶外耦合損耗指標(biāo)，即可有效地抑制WLAN AP與TD?LTE系統(tǒng)之間主要的8種場景的干擾。

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