TD—LTE与WLAN共室内分布系统干扰分析

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1、 1 引言 中国论文网 随着移动通信技术的飞速发展，移动用户数量与日俱增，用户对数据业务的要求日益增 高，推动着移动通信技术不断向前发展。作为 4G 技术，LTE 将为用户带来更好的业务体验。 中国移动承担了 TD-LTE 建设的重任，于 2011 年在广州等六个城市完成了 TD-LTE 一阶段规 模实验。2012 年 3 月， “中国移动 快乐 4G”体验在杭州正式启动，面向公众推出公交车 4G（TD-LTE）网络免费体验，4G 离我们的生活越来越近。与此同时，TD-LTE 网络的干扰问 题成为备受运营商关注的重大问题。现阶段，TD-LTE 的室内覆盖采用的是 2320MHz2370MHz

2、频段；而 WLAN 工作于 2400MHz2483.5MHz 频段内。由于频率上间隔较 小，甚至有可能出现邻频共存的情况，TD-LTE 与 WLAN 共室内分布系统时是否存在干扰、干 扰程度如何，成为运营商建网时需要重点关注的问题。本文针对 TD-LTE 与 WLAN 共室内分布系统中的干扰问题进行测试和分析，给出了 TD- LTE 与 WLAN 共室内分布系统的建设建议。2 TD-LTE 与 WLAN 共室内分布系统简介2.1 室内分布系统概述移动通信的网络覆盖、容量、质量成为运营商获取竞争优势的关键因素。根据国外运营 商的统计，70%以上的业务量来自室内，并且建筑物内的业务密度仍呈现不断上

3、升的趋势； 尤其是随着 3G 高速业务的逐渐普及，室内的业务量所占的比例也越来越高。同时，移动用 户对话务密度和覆盖的要求也不断地上升。但是，城市里高层建筑越来越多，对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的 低层、地下商场、地下停车场等环境，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通 信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机 频繁切换甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度 限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。室内覆盖的建设可以有效解决室内的覆盖、容 量和质量问题，同时也成为运营商提升品牌、争夺用户的主要手段

4、。2.2 TD-LTE 与 WLAN 共室内分布的必要性目前，室内分布系统已经广泛应用于移动通信网络中，尤其是在 3G 高速业务逐渐普及 以后，室内分布系统的优势更加明显。与 3G 相比，LTE 在数据速率方面具有更大的技术优 势，虽然目前 TD-LTE 牌照尚未发放，但中国移动承担的 TD-LTE 一阶段规模试验已经在六个 城市获得了成功。TD-LTE 在传输带宽上的巨大优势完全能够满足人们对数据业务的需求， 故 TD-LTE 室内分布系统的建设尤为重要。与此同时，WLAN 以其灵活性、移动性、低成本等 优点也获得了广泛的应用，其优势更能充分体现在室内环境中，中国移动将 WLAN 网络的建

5、设和发展作为一项重要的目标。因此，研究 TD-LTE 与 WLAN 两系统的综合室内分布系统对于 解决室内覆盖问题具有非常实际的意义。3 TD-LTE 与 WLAN 共室内分布系统干扰分析3.1 干扰原因分析工作于不同频率的系统间的共存干扰，本质上都是由于发射机和接收机的非完美性造成 的。由于器件的性能不理想而产生干扰的机制如图 1 所示：发射机的非理想性会造成发射信号信道外泄漏，落入接收机工作信道内，根据分析得出 主要造成原因有：脉冲成形滤波器带外杂散、功率放大器的非线性以及射频滤波器的邻频抑 制能力等。发射机的带外发射指标可以用频谱发射模板 MASK 和邻道泄漏比 ACLR、带外杂散 等指

6、标进行衡量。频谱发射模板 MASK 主要用一组参数或者图示规定了测量发信机发射频谱 的“轮廓” ，以保证主信道外没有过多的功率发射；而邻道泄漏比 ACLR 是指邻道发射信号落入到接收机通带内的能力，定义为发射功率与相邻信道上的测得功率之比。发信机的杂散指 标规定了边带以及邻道以外离散频率上的辐射，也是衡量发射机性能的重要指标之一。接收机的非理想性造成接收信道外信号进入接收机，因而造成干扰。根据分析得出主要 造成原因有：接收机射频滤波器的邻频抑制能力、接收机功率放大器的非线性等。衡量接收 机的带外抑制能力可以用接收机邻道选择性 ACS、阻塞指标等进行衡量。邻道选择性 ACS 是 指在相邻信道信号

7、存在的情况下，接收机在其指定信道频率上接收有用信号的能力，定义为 接收机滤波器在指定信道频率上的衰减与在相邻信道频率上的衰减的比值。阻塞指标规定了 接收机抗阻塞的能力，从而规定了带外干扰信号不能超过该门限值。3.2 杂散性能分析（1）AP 的杂散性能当 TD-LTE 与 WLAN 系统邻频共存时，WLAN 设备的杂散性能将成为其对 TD-LTE 系统干扰 的主要来源。在共室内分布建设时，一般选用 500mW 的 WLAN 设备。如图 2 所示，给出了两 个厂家测试 500mW 合路型设备的杂散性能（见下页） 。根据图 2 的测试结果，不同厂家设备在 2320MHz2360MHz 频段内的测试值

8、如表 1 所示：（2）STA 的杂散性能本测试选取了目前常见的四款不同品牌、不同型号的笔记本电脑，测试其 WLAN 的杂散 性能。具体如图 3 所示：由图 3 可知，在笔记本电脑的杂散测试时，测试接收天线与笔记本电脑的发射天线之间 有一定的距离。因此，需要考虑笔记本电脑发射天线与频谱分析仪接收天线之间的路径损耗， 对测试结果要进行一定的折算。表 2 给出了 2360MHz 频点处的测试结果和推导出的经过路径 损耗折算的实际杂散值。（3）小结从测试结果可以看出，测试所选取的笔记本电脑中大部分设备的带外杂散性能优于 AP 设备的杂散性能，其余设备的杂散性能与 AP 相当。一般情况下，笔记本电脑的杂

9、散性能要 比 AP 的杂散性能好 10dB 以上。3.3 干扰影响分析根据上述对 WLAN 设备在 2300MHz2400MHz 频带内的泄漏功率值 Pleak 的测试结果，结合 TD-LTE 系统基站设备所能允许 的最大干扰要求，可以得到 TD-LTE 系统基站在 2.3GHz2.4GHz 频带内某频点处对合路器的 耦合损耗为：Pleak-I。其中，I 为 TD-LTE 系统基站能够承受的最大干扰门限。根据干扰电 平准则，I 通过以下公式得到： II/N+N （1）3GPP 中所允许的干扰值通过一定的灵敏度损失指标得到，基站一般采用 0.8dB 灵敏度 损失准则。0.8dB 灵敏度损失评估准

10、则作为基站之间共存的评估准则，对应的最大允许的外 系统干扰应比接收机底噪低 7dB。以 TD-LTE 系统带宽为 20MHz 为例，根据计算，TD-LTE 系统基站所能允许的最大干扰值 为-121dBm/MHz。基于表 1 的测试结果，可以得到不同厂家设备与中心频点在 2350MHz、带 宽为 20MHz 的 TD-LTE 共室内分布时，对合路器的耦合损耗的要求，如表 3 所示：通过计算，当 TD-LTE 系统与 WLAN 系统之间有 40MHz 的频率隔离时，共室内分布系统的 合路器设备在 2320MHz2360MHz 频段和 2400MHz2483.5MHz 频段间的带外耦合损耗要求随 着

11、设备杂散性能的差异会有很大的变化。从测试的两款设备 500mW 的 WLAN 杂散性能分析， 性能较好的 AP 需要的合路器的耦合损耗约为 86dB；而性能较差的 AP 则需要 100dB。在合路建设时，只要合路器的耦合损耗能够达到要求，就可以避免 WLAN 的 AP 与 TD- LTE 系统基站之间的干扰；同时还可以避免 WLAN 的 STA 对 TD-LTE 系统基站接收和 TD-LTE系统终端对 WLAN 的 AP 的干扰，两系统终端之间的干扰仍然存在。根据干扰电平准则，TD-LTE 系统终端所允许的最大干扰值为-114dBm/MHz，结合表 2 对 STA 杂散的测试结果，在 2360

12、MHz 频点处 TD-LTE 终端对 STA 带来的干扰所需要的额外隔离 要求如表 4 所示：对于终端间的干扰，只能通过距离隔离来降低。通过计算，终端之间需要 60dB70dB 的隔离才能避免干扰带来的影响。4 TD-LTE 与 WLAN 共室内分布干扰验证性测试在进行 TD-LTE 系统与 WLAN 系统共室内分布建设时，需要保证 TD-LTE 系统与 WLAN 系统 同覆盖。由于 WLAN 接入点的发射功率比较低，因此 WLAN 一般采用末端合路的方式接入天馈 系统，且网络建设时信号的功率不能超过 15dBm，一般在 10dBm15dBm。测试时按照上述要 求，与 WLAN 信号相比，TD

13、-LTE 系统信号需要约 12dB 的衰减。4.1 TD-LTE 系统容量测试首先将 TD-LTE 信号接入天馈系统，测试 TD-LTE 系统的容量性能，作为干扰测试的基准。 选择 TD-LTE 系统的近、中、远三点，分别测试上、下行容量性能，并记录三点的位置。具 体测试结果如表 5 所示：从测试结果可以看出，当 TD-LTE 的终端位于中点时，其上、下行容量性能并没有明显 的降低。这主要是因为下行时中点的信号强度虽然较近点有了一定的下降，但仍然可以达到 较高的调制编码要求。而 TD-LTE 上行则由于功控的影响，仍然能够保持较高的调制编码方 式。因此，中点时 TD-LTE 系统的性能相对于近

14、点没有明显变化。当 TD-LTE 系统的终端位于 远点时，由于信号经历了较大的衰落，功率控制也不能达到较高的调制编码方式的要求，性 能相对于近点和中点有了较大的下降。4.2 WLAN 系统容量测试将 TD-LTE 信号从天馈系统断开，WLAN 信号接入，测试 WLAN 系统的容量性能。同样选 择 WLAN 系统的近、中、远三点进行测试，并记录三点的位置。WLAN 系统的容量性能测试结 果如表 6 所示：当 WLAN 的终端位于近点时，接收信号强，能够达到很高的容量；位于中点时，虽然信 号强度较近点有了一定的下降，但仍比接收机的灵敏度高出很多。因此，中点处的容量较近 点没有明显的变化。但当 WL

15、AN 的终端位于远点时，由于 WLAN 系统的信号经过了较大的衰落， 到达接收端时信号已经有了较大的衰减，导致远点的信号强度比近点和中点有了很大的下降， 其容量也会有很大幅度下降。4.3 共室内分布系统干扰测试下面针对 TD-LTE 与 WLAN 共室内分布系统时的互干扰情况进行了实际测试，测试中选择 了性能较好的 AP。测试采用的合路器用于实现 1710MHz2200MHz、2300MHz2350MHz 和 2400MHz2500MHz 三路信号的合路，各个端口间隔离度的设计要求为 80dB。为了说明合路器的性 能，图 4 分别给出了三个不同工作频带和带外隔离的测试结果，可以看出合路器的隔离

16、性能 满足 80dB 的要求。在合路测试中，TD-LTE 的工作频点为 2340MHz，工作带宽为 20MHz，WLAN 采用 500mW 的 发射功率合路，两个系统基本满足同覆盖的要求。图 57 分别给出了 LTE 系统的上、下行干扰 WLAN 系统的测试结果。由此可以看出， TD-LTE 的下行对 WLAN 系统的上、下行均未带来干扰，且在 TD-LTE 的上行干扰 WLAN 上行的 共室分测试中也没有检测到干扰的存在。在 TD-LTE 的 UE 对 STA 的干扰中，UE 对 STA 的干 扰在 STA 的近点处很小；但在 STA 的中点位置，UE 与 STA 之间需要 1.5m 的距离隔离时，UE才不会对 STA 产生干扰；在 STA 的远点，STA 与 UE 的隔离距离则需要 2.5m。由 AP 和 STA 设备的杂散性能和测试结果进行对比可以看出，合路器的带通性能有效抑 制了 TD-LTE 的 BS 对 WLAN AP 的干扰，并且 80dB 的合路器耦合损耗已经能够满足两系统的 共存要求。而 STA 与 UE 之间干扰的抑制，只能通过距离