何繼偉，王大鵬，李行政

（1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080； 2 中國(guó)移動(dòng)通信有限公司研究院，北京 100053）

無(wú)線電頻譜是有限的自然資源。雖然無(wú)線電頻譜可以根據(jù)空間、時(shí)間、頻率和編碼方式進(jìn)行復(fù)用，即不同無(wú)線電業(yè)務(wù)和設(shè)備可以復(fù)用和共用頻率，但就某一頻段而言，在一定區(qū)域、時(shí)間和技術(shù)條件下的利用是有限度的。而現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，帶來(lái)對(duì)無(wú)線電業(yè)務(wù)與應(yīng)用的海量需求，可用頻率十分緊缺，更加突出了無(wú)線電頻譜資源的日益稀缺性。

無(wú)線頻譜是重要的戰(zhàn)略資源，所以需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和合理配置，無(wú)線電頻譜如果得不到充分利用而大量閑置，是一種資源浪費(fèi)；同時(shí)，無(wú)線電頻譜若使用不當(dāng)會(huì)造成無(wú)線電業(yè)務(wù)之間的嚴(yán)重干擾，會(huì)給無(wú)線電應(yīng)用帶來(lái)極大危害，這是一種更大的資源浪費(fèi)。隨著TDD技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外大段連續(xù)頻譜中存在TDD和FDD鄰頻規(guī)劃，這種規(guī)劃可以有效的利用頻率資源，但同時(shí)也帶來(lái)了一定的干擾問(wèn)題。本文就TDD和FDD鄰頻應(yīng)用時(shí)的關(guān)鍵因素展開(kāi)研究和分析，對(duì)高效利用頻率提出了相關(guān)建議。

1 干擾和規(guī)避措施

1.1 干擾分類

無(wú)線干擾產(chǎn)生的原因是多種多樣的，同一頻段上使用了不同的無(wú)線電業(yè)務(wù)、不同運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)隔離度不足、收發(fā)信機(jī)自身性能問(wèn)題、小區(qū)重疊、環(huán)境等都是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)射頻干擾產(chǎn)生的原因。鄰頻部署的TDD和FDD系統(tǒng)發(fā)生的干擾本質(zhì)上都是由于發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的非完美性造成的。發(fā)射機(jī)電路中存在功率放大器等大量有源和無(wú)源器件，有源器件在發(fā)射有用信號(hào)的同時(shí)，在它的工作頻帶外還會(huì)產(chǎn)生各種無(wú)用信號(hào)，這些信號(hào)落到其它無(wú)線系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，就會(huì)對(duì)其形成干擾，根本原因有脈沖成形濾波器帶外雜散、功率放大器的非線性、射頻濾波器的鄰頻抑制能力等。同樣，如果接收機(jī)的非理想造成接收信道外信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生干擾，根本原因有接收機(jī)射頻濾波器的鄰頻抑制能力，接收機(jī)功率放大器的非線性等。

按照干擾原因的因素，鄰頻干擾又主要可以分為雜散干擾：施擾發(fā)射機(jī)的帶外雜散輻射在受擾接收有用信號(hào)的通帶內(nèi)造成的干擾；阻塞干擾：接收微弱的有用信號(hào)時(shí)，受到接收頻率兩旁強(qiáng)干擾信號(hào)的干擾，稱為阻塞干擾。

1.2 規(guī)避干擾的主要要素

1.2.1 保護(hù)帶設(shè)置

頻率保護(hù)帶是通過(guò)頻率規(guī)劃，使得干擾系統(tǒng)的發(fā)射頻段和被干擾系統(tǒng)的接收頻段在頻域上得到一定的隔離。隨著隔離的增大，干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)信號(hào)落入被干擾接收機(jī)接收帶寬內(nèi)的分量減小，同時(shí)接收機(jī)接收濾波器對(duì)干擾系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)的衰落加大，由此系統(tǒng)間干擾減小。因此它是頻率分配的最主要考慮解決干擾因素之一。

1.2.2 收發(fā)信機(jī)性能提升

收發(fā)信機(jī)性能提高主要是依靠濾波器性能的提升，它可以有效的進(jìn)一步抑制干擾，但是由于工藝的問(wèn)題，理想的濾波器是不存在的，濾波性能是有一定極限的。因此它只是一種可以減少頻率保護(hù)帶的方式。

提高濾波器性能可以在原有設(shè)備的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)使用高精度濾波器或附加濾波器來(lái)進(jìn)一步提高發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的濾波特性，達(dá)到系統(tǒng)間共存所需的性能要求。提高濾波精度是有效解決干擾的途徑之一，但這也意味著成本的增加。

1.2.3 工程隔離要求

工程隔離要求一般通過(guò)距離隔離以及采用屏蔽網(wǎng)等工程措施來(lái)完成，使得干擾系統(tǒng)和被干擾系統(tǒng)之間的隔離度增大。隨著隔離度增大，干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)信號(hào)落入被干擾接收機(jī)接收帶寬內(nèi)的能量減小，由此系統(tǒng)間干擾減小。

對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)，工程隔離最容易實(shí)現(xiàn)的仍是距離隔離，這就要求運(yùn)營(yíng)商需要進(jìn)行站址規(guī)劃，特別是對(duì)天線位置進(jìn)行規(guī)劃。天線位置的規(guī)劃對(duì)象包括天線傾角、方位角、垂直和水平隔離等，通過(guò)采取一些優(yōu)化措施，如調(diào)節(jié)天線的水平方位和下傾角，避開(kāi)天線的主發(fā)射方向，使得兩天線連線方向上的發(fā)射天線和接收天線增益盡可能的小，可提高天線間的耦合損耗，降低干擾，繼而使得系統(tǒng)間可以共存使用。

2 TDD和FDD鄰頻應(yīng)用分析

2.1 典型的TDD和FDD鄰頻場(chǎng)景分析

TDD和FDD鄰頻的典型情況為TDD的頻率被規(guī)劃在上下行的FDD頻率之間，這就造成了以下幾種干擾場(chǎng)景，如圖1所示。

（1）TDD和FDD基站之間的互干擾：最為嚴(yán)重的干擾方向，在當(dāng)前的產(chǎn)品工藝下必須輔以一定的保護(hù)帶，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)共存；特別是基站共址建設(shè)時(shí)，在一定保護(hù)帶的情況下仍需要一定的隔離距離。

（2）TDD和FDD基站和終端之間的互干擾：基站和移動(dòng)臺(tái)的距離一般較遠(yuǎn)，具有較高的隔離度。如果施擾系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)輔以一定的頻率隔離，則基站和移動(dòng)臺(tái)間的干擾將可以忽略。

（3）TDD和FDD終端之間的互干擾：由于終端具備功控等功能，實(shí)際發(fā)射功率較小，并且終端之間的位置具備隨機(jī)性，且在同一時(shí)刻分別發(fā)射和接收的可能性較低，因此終端間的干擾屬于小概率事件，若在一定保護(hù)帶的情況下，干擾評(píng)估更可以忽略。

2.2 規(guī)避TDD和FDD鄰頻干擾的具體實(shí)施

圖1 TDD和FDD 鄰頻典型情況及干擾場(chǎng)景

干擾規(guī)避方式均不是單一的，如果僅考慮頻率保護(hù)帶，不考慮提升收發(fā)性能等，將造成頻率資源的浪費(fèi)；而收發(fā)信機(jī)性能的提升也不可能無(wú)限制，并且每一點(diǎn)提升則意味著成本的上升；因此需要上述幾個(gè)方面共同作用才能最為合理的利用頻率，保證系統(tǒng)間的正常工作。而TDD和FDD鄰頻干擾的具體實(shí)施中也是通過(guò)制定頻率保護(hù)帶、收發(fā)信機(jī)性能、工程隔離等幾大要素來(lái)具體實(shí)施，下面以1 880～1 900 MHz（F頻段）為例展開(kāi)分析。

如圖2所示，F(xiàn)頻段是中國(guó)移動(dòng)TDD系統(tǒng)（TDSCDMA和TD-LTE)的主要使用頻段，由于其頻率所處位置特殊，F(xiàn)頻段與1 805～1 880 MHz的FDD下行頻率相鄰，即TD-LTE基站受到DCS1800（1 805～1 845 MHz）或LTE FDD（1 845～1 875 MHz）基站的潛在干擾。

2012年，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《工業(yè)和信息化部關(guān)于發(fā)布1800和1900兆赫茲頻段國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)基站射頻技術(shù)指標(biāo)和臺(tái)站設(shè)置要求的通知》（工信部無(wú)【2012】559號(hào)文)，文中通過(guò)規(guī)定FDD方式的IMT系統(tǒng)每通道在1 880～1 920 MHz上雜散不超過(guò)-65 dBm/MHz；TDD方式的IMT系統(tǒng)對(duì)于帶外5 MHz（1 875 MHz）干擾信號(hào)抗阻塞能力要優(yōu)于-5 dBm和基站耦合損耗不小于50 dB來(lái)規(guī)避干擾問(wèn)題。值得一提的是，由于接收性能僅規(guī)定5 MHz外的性能，且發(fā)射機(jī)目前的普遍設(shè)備能力需要5 MHz才能達(dá)到要求，雖然未明確指出，但實(shí)際要求TDD和FDD系統(tǒng)之間需要5 MHz保護(hù)帶，這也組成了鄰頻應(yīng)用的幾大要素。

根據(jù)上述規(guī)定，到TDD接收機(jī)上1 880～1 900 MHz頻段的雜散信號(hào)等于-65dBm/MHz-50等于-115 dBm/MHz，低于TDD系統(tǒng)的底噪-109 dBm/MHz值6 dB，可規(guī)避雜散干擾；到TDD接收機(jī)上1 870～1 875 MHz頻段的信號(hào)為46-10×lg（15/5）-50等于-8.7 dBm，低于抗阻塞的指標(biāo)要求-5 dBm，可規(guī)避阻塞干擾。

圖2 F頻段分配和規(guī)劃現(xiàn)狀

2.3 幾大要素的重要性分析

在TDD和FDD鄰頻應(yīng)用中，頻率保護(hù)帶、收發(fā)信機(jī)性能、工程隔離幾大要素一旦其中一項(xiàng)沒(méi)有達(dá)到要求，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，仍以F頻段為例，通過(guò)分析和實(shí)例來(lái)闡述幾大要素在鄰頻共存的重要性。

2.3.1 保護(hù)帶的重要性

如果LTE FDD的工作頻段為1 875～1 880 MHz頻段，與1 880 MHz的TD-LTE在無(wú)保護(hù)帶的情況下工作，將會(huì)引起TD-LTE嚴(yán)重的阻塞干擾。根據(jù)3GPP的指標(biāo)，TDD系統(tǒng)在1 880 MHz外的抗阻塞能力要求僅為-52 dBm，考慮發(fā)射功率46 dBm，干擾規(guī)避所需隔離度為98 dB；考慮到實(shí)際設(shè)備的抗阻塞能力在-35 dBm左右，干擾規(guī)避所需隔離度也需要81 dB。該隔離度在現(xiàn)網(wǎng)很難實(shí)現(xiàn)，因此完全無(wú)保護(hù)帶將可能造成大面積干擾，造成共址的TD-LTE基站無(wú)法工作。

2.3.2 發(fā)射機(jī)性能的重要性

由于DCS1800基站發(fā)射濾波器的非理想性，即使工作在1 805～1 845 MHz,在工作頻段發(fā)射有用信號(hào)的同時(shí)，還將在鄰頻的1 880～1 920 MHz頻段產(chǎn)生一定程度的帶外輻射，造成TD-LTE基站接收機(jī)靈敏度損失?，F(xiàn)網(wǎng)中出現(xiàn)DCS1800雜散干擾的主要原因?yàn)椴糠謴S家DCS1800雙工器帶寬為75 MHz（1 805～1 880 MHz頻段），并且因?yàn)榛揪鶠?012年前建設(shè)，未對(duì)F頻段的雜散特性進(jìn)行特別抑制，因此在現(xiàn)網(wǎng)中就造成了大量的雜散干擾。

目前，現(xiàn)網(wǎng)部分DCS1800系統(tǒng)在1 880～1 900 MHz頻段的雜散值要低于-65 dBm/MHz，最差的僅為-40 dBm/MHz。如果此類設(shè)備需要與F頻段TD-LTE系統(tǒng)共站建設(shè)，根據(jù)計(jì)算，需要75 dB的隔離度。典型的受DCS1800系統(tǒng)雜散干擾的TD-LTE底噪會(huì)呈現(xiàn)比較明顯的滾降特性，干擾集中在前40～50資源塊，這也符合濾波器的帶外特性，如圖3所示。

2.3.3 接收機(jī)性能的重要性

在1 880～1 900 MHz頻段，由于中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)部分設(shè)備是在2012年前就開(kāi)始部署的，當(dāng)時(shí)我國(guó)并未對(duì)F頻段的抗阻塞特性進(jìn)行特別規(guī)定，因此在當(dāng)LTE FDD開(kāi)始使用1 860～1 875 MHz頻段后，造成了很多基站受到嚴(yán)重的阻塞干擾。目前現(xiàn)網(wǎng)部分設(shè)備的抗阻塞性能低于-5 dBm的指標(biāo)要求，最差的僅為-18 dBm。如果此類設(shè)備需要與鄰頻的LTE FDD系統(tǒng)共站建設(shè)，需要63 dB的隔離度。

圖3 典型雜散干擾底噪圖

阻塞干擾會(huì)造成接收機(jī)的飽和，因此會(huì)造成底噪整體抬升，干擾情況非常嚴(yán)重。圖4為某地TDD和FDD系統(tǒng)的隔離度為50 dB時(shí)，LTE FDD小區(qū)在不同業(yè)務(wù)加載情況，TD-LTE小區(qū)的底噪抬升情況，最嚴(yán)重的底噪水平抬升約25 dB，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)造成嚴(yán)重的影響。

圖4 典型阻塞干擾底噪圖

在該小區(qū)展開(kāi)路測(cè)測(cè)試，當(dāng)LTE FDD 基站加載業(yè)務(wù)時(shí)，TD-LTE小區(qū)平均吞吐量損失40%～60%左右，在該小區(qū)展開(kāi)定點(diǎn)測(cè)試，當(dāng)電信LTE FDD 基站加載業(yè)務(wù)時(shí)，在遠(yuǎn)點(diǎn)的用戶（RSRP=-90～-100 dBm）的吞吐量損失達(dá)到74%～99%，可以看出，阻塞干擾對(duì)TDD系統(tǒng)的影響是非常嚴(yán)重的。具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 受干擾小區(qū)平均吞吐量損失

2.3.4 工程隔離的重要性

即使TDD與FDD的設(shè)備均符合要求，但是在站點(diǎn)設(shè)置不合理、隔離度小于50 dB時(shí)，仍然會(huì)使得TDLTE系統(tǒng)受到嚴(yán)重雜散和阻塞造成的混合干擾。這種情況一般發(fā)生在TDD和FDD系統(tǒng)之間的天線對(duì)打或距離過(guò)近的場(chǎng)景，典型場(chǎng)景如圖5所示。

圖5 典型隔離度不足的站點(diǎn)

在嚴(yán)重的情況下，對(duì)比開(kāi)啟和關(guān)閉LTE FDD站點(diǎn)，TD-LTE的底噪抬升也達(dá)到15～19 dB。因此，合理的站址設(shè)置在鄰頻部署TDD和FDD系統(tǒng)非常重要。

3 結(jié)論和建議

頻譜資源需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和合理配置，未來(lái)TDD和FDD移動(dòng)通信系統(tǒng)鄰頻應(yīng)用的場(chǎng)景會(huì)日益增多，其最核心的問(wèn)題就是控制干擾，提升頻率的利用率。為了解決該問(wèn)題，以下幾個(gè)方面將成為關(guān)鍵。

（1）在規(guī)劃分配前需要識(shí)別各種可能存在的頻率干擾，并對(duì)干擾進(jìn)行評(píng)估，制定適當(dāng)?shù)念l譜分配方案。在鄰頻發(fā)射和接收特性可實(shí)現(xiàn)條件下，合理設(shè)置頻率保護(hù)帶，確定收發(fā)信機(jī)的性能要求以及設(shè)置工程隔離要求等。

（2）運(yùn)營(yíng)商需要保證所用收發(fā)信機(jī)的嚴(yán)格滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求，并且鄰頻使用的運(yùn)營(yíng)商在新建臺(tái)站時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)溝通和協(xié)調(diào)，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，確保工程隔離滿足相關(guān)要求。

（3）可考慮將緊鄰頻的TDD和FDD頻率分配給同一家運(yùn)營(yíng)商，降低協(xié)調(diào)成本，便于更有效的利用頻率，并且隨著技術(shù)進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化，可以有效的逐漸減少鄰頻的保護(hù)帶，不斷提升頻率的有效利用。