TD-LTE遠(yuǎn)距離同頻干擾問(wèn)題研究

曲嘉杰，李 新，鄧 偉，劉光毅

（中國(guó)移動(dòng)通信研究院 北京 100053）

TD-LTE遠(yuǎn)距離同頻干擾問(wèn)題研究

曲嘉杰，李 新，鄧 偉，劉光毅

（中國(guó)移動(dòng)通信研究院 北京 100053）

本文從遠(yuǎn)距離干擾的基本原理、成因、對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響以及現(xiàn)有TDD系統(tǒng)的解決方案分析入手，給出了TD-LTE系統(tǒng)此類干擾的特性、影響以及在不同干擾程度下的解決方案建議，并提出了對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的特殊要求，為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署后，避免和消除遠(yuǎn)距離同頻干擾的影響提供了理論支持。

TD-LTE；基站間干擾；遠(yuǎn)距離同頻干擾

1 前言

TDD無(wú)線通信系統(tǒng)中，在某種特定的氣候、地形、環(huán)境條件下，遠(yuǎn)端基站下行時(shí)隙傳輸距離超過(guò)TDD系統(tǒng)上、下行保護(hù)時(shí)隙（GP）的保護(hù)距離，干擾到了本地基站上行時(shí)隙。這就是TDD系統(tǒng)特有的遠(yuǎn)距離同頻干擾。在大規(guī)模部署的網(wǎng)絡(luò)中，此類干擾較為普遍，且可能會(huì)對(duì)本地基站的上行用戶隨機(jī)接入時(shí)隙以及上行業(yè)務(wù)時(shí)隙造成干擾，從而影響用戶上行隨機(jī)接入、切換過(guò)程以及上行業(yè)務(wù)時(shí)隙。

本文認(rèn)為，小區(qū)間同頻干擾包括近距離鄰小區(qū)同頻干擾和遠(yuǎn)距離上、下行交叉時(shí)隙同頻干擾，其中前者為傳統(tǒng)意義上的同頻干擾，為干擾源基站對(duì)相鄰較近（未必直接相鄰）的同頻基站產(chǎn)生的干擾，后者為TDD系統(tǒng)固有的特定干擾。

干擾源基站的上行或下行信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸?shù)竭_(dá)受擾基站覆蓋區(qū)域終端接收天線，或到達(dá)受擾基站接收天線。

·如果傳輸時(shí)間沒(méi)有超過(guò)上、下行保護(hù)間隔,則干擾源基站上行和下行信號(hào)分別干擾受擾基站的上行和下行時(shí)隙，此時(shí)，干擾源基站和受擾基站在地理位置上一般相鄰或相隔較近。

·如果傳輸時(shí)間超過(guò)了上、下行保護(hù)間隔,則干擾源基站下行時(shí)隙干擾受擾基站上行時(shí)隙，此時(shí)，干擾源基站和受擾基站在地理位置上一般相隔很遠(yuǎn)，稱之為遠(yuǎn)距離上、下行交叉時(shí)隙同頻干擾，如圖1所示。由于終端發(fā)射功率和發(fā)射位置較低，一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)超過(guò)GP保護(hù)距離的傳輸，所以遠(yuǎn)距離同頻干擾由干擾源基站下行時(shí)隙產(chǎn)生，此下行信號(hào)傳輸至受擾基站覆蓋區(qū)域后，由于受擾基站的用戶所在位置較低，且服務(wù)小區(qū)信號(hào)遠(yuǎn)高于此類干擾信號(hào)，因此不會(huì)對(duì)本地受擾基站的下行時(shí)隙造成影響。

以上是對(duì)TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾的簡(jiǎn)單分類，下面就遠(yuǎn)距離上、下行交叉時(shí)隙同頻干擾進(jìn)行分析，具體闡述TD-LTE在此干擾問(wèn)題方面的相關(guān)特性與解決方案。

2 成因分析

TDD系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中的GP設(shè)計(jì)會(huì)保證一定距離的遠(yuǎn)距離干擾保護(hù)，從現(xiàn)實(shí)發(fā)生過(guò)此類干擾的現(xiàn)網(wǎng)TDD系統(tǒng)來(lái)看，GP的配置為：

圖1 TDD系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾

·SCDMA（大靈通）：5 Symbol，0.39 ms，約 117 km；

·TD-SCDMA：96 chip，0.075 ms，約 22.5 km（極易產(chǎn)生干擾）。

產(chǎn)生遠(yuǎn)距離同頻干擾，必然是發(fā)生了超過(guò)上述保護(hù)間隔的超遠(yuǎn)距離傳輸。商用的TDD系統(tǒng)，如上述SCDMA和TD-SCDMA均已證實(shí)遠(yuǎn)距離同頻干擾的存在。遠(yuǎn)距離同頻干擾的發(fā)生與信號(hào)傳輸環(huán)境和基站高度等有關(guān)。

2.1 主要因素

低空大氣波導(dǎo)是一種特殊氣候條件下形成的大氣對(duì)電磁波折射的效應(yīng)，各地分布不同：南海地區(qū)春秋冬季出現(xiàn)較多；東部沿海夏秋季出現(xiàn)較多；西北地區(qū)春秋冬季出現(xiàn)較多。我國(guó)東南部波導(dǎo)出現(xiàn)傍晚多于早上，西北地區(qū)則是早上多于晚上。

在低空大氣波導(dǎo)效應(yīng)下，電磁波好像在波導(dǎo)中傳播一樣，傳播損耗很?。ń朴谧杂煽臻g傳播），可以繞過(guò)地平面，實(shí)現(xiàn)超視距傳輸。當(dāng)遠(yuǎn)處基站達(dá)到一定的基站高度級(jí)別時(shí)，在存在低空大氣波導(dǎo)現(xiàn)象的情況下，遠(yuǎn)處基站的大功率下行信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸?shù)竭_(dá)近處基站。由于遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)間超過(guò)TDD系統(tǒng)的上、下行保護(hù)間隔，遠(yuǎn)處基站的下行信號(hào)在近處基站的接收時(shí)隙被近處基站收到，從而干擾了近處基站的上行接收，產(chǎn)生TDD系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離同頻干擾。

2.2 輔助因素

·地理位置：基本要求處于平原地帶，以利于無(wú)線電磁波的超遠(yuǎn)距離傳輸。

·發(fā)射與接收天線高度：必須達(dá)到基站高度級(jí)別且高于周圍的建筑物，否則信號(hào)很容易被建筑物阻擋。當(dāng)天線高度足夠高時(shí)，遠(yuǎn)端基站下行信號(hào)才有可能在低空大氣波導(dǎo)效應(yīng)下發(fā)生超遠(yuǎn)傳輸，干擾近端的上行信號(hào)。發(fā)射與接收天線的高度較低，終端不會(huì)產(chǎn)生超遠(yuǎn)傳輸，也是基站下行超遠(yuǎn)傳輸后不會(huì)干擾到近端下行信號(hào)的一個(gè)原因。

·發(fā)射功率：終端設(shè)備的發(fā)射功率是很低的，往往在低空大氣波導(dǎo)效應(yīng)下不會(huì)發(fā)生超遠(yuǎn)傳輸。基站發(fā)射功率一般較高，天線接收靈敏度也高，因此基站發(fā)射的下行信號(hào)經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸后，就有可能干擾近端基站的上行接收。

·發(fā)射天線下傾角：現(xiàn)網(wǎng)的大量網(wǎng)優(yōu)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，下傾對(duì)此類干擾有一定抑制作用，下傾5°以上對(duì)干擾的抑制作用比較明顯。

3 TDD商用系統(tǒng)干擾實(shí)例及解決方案參考

商用的SCDMA系統(tǒng)和TD-SCDMA系統(tǒng)針對(duì)遠(yuǎn)距離同頻干擾采取了相應(yīng)的對(duì)抗措施，對(duì)TD-LTE系統(tǒng)對(duì)抗干擾具有參考意義。

3.1 SCDMA系統(tǒng)

圖2 SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)

SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。商用的SCDMA系統(tǒng)上、下行GP可以保護(hù)117 km以內(nèi)的遠(yuǎn)距離干擾，然而事實(shí)證明，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，超過(guò)這個(gè)距離的遠(yuǎn)距離傳輸在某種氣候及地形條件下很容易產(chǎn)生，大部分干擾由200 km左右的遠(yuǎn)距離傳輸造成。

SCDMA網(wǎng)絡(luò)采用如下方案對(duì)抗干擾。

·頻點(diǎn)規(guī)劃：采用頻點(diǎn)整體規(guī)劃的方法，在幾百公里的大網(wǎng)范圍內(nèi)，將可能產(chǎn)生干擾的頻點(diǎn)分組，以避免相互干擾。升級(jí)后，本地可用頻點(diǎn)減少，近距離同頻干擾增加，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量反而下降；而由于波導(dǎo)效應(yīng)作用距離遠(yuǎn)大于頻點(diǎn)調(diào)整范圍可控的距離，甚至發(fā)現(xiàn)過(guò)300 km以外的干擾，對(duì)抗遠(yuǎn)距離同頻干擾作用不大。此外，頻點(diǎn)規(guī)劃還導(dǎo)致網(wǎng)優(yōu)變得復(fù)雜，在頻點(diǎn)較少的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，沒(méi)有應(yīng)用的可操作性。

·網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：通過(guò)調(diào)整站高、天線方向、傾角等因素來(lái)降低干擾，效果有限，復(fù)雜度較高，TD-LTE可以借鑒。

·協(xié)議優(yōu)化：包括優(yōu)化接入及檢測(cè)機(jī)制、下行傳輸格式、同步調(diào)整機(jī)制等。TD-LTE系統(tǒng)可以借鑒，但是考慮到TD-LTE已有幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)有很多特性可以用作對(duì)抗此類干擾，協(xié)議優(yōu)化對(duì)TD-LTE系統(tǒng)作用有限。

·零陷算法：在上行受干擾時(shí)隙增加智能天線多點(diǎn)零陷技術(shù)處理，以消除干擾信號(hào)。零陷算法作用明顯，但要求干擾強(qiáng)度低、干擾源單一、干擾穩(wěn)定。大規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)眾多且信號(hào)復(fù)雜，近端目標(biāo)基站往往同時(shí)受到眾多遠(yuǎn)端基站的高強(qiáng)度干擾，干擾信號(hào)不穩(wěn)定，不符合此類算法的上述條件。因此，TD-LTE系統(tǒng)設(shè)備需要開發(fā)特有的干擾抵消算法。

3.2 TD-SCDMA系統(tǒng)

TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。TD-SCDMA的上、下行保護(hù)間隔很短（75 μs），僅能支持22.5 km的遠(yuǎn)距離傳輸，用戶的上行接入時(shí)隙（UpPTS）很容易被下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS）干擾，如果傳輸距離加大（也只需超過(guò)60 km），還會(huì)干擾到第一個(gè)上行時(shí)隙，從而影響業(yè)務(wù)質(zhì)量。商用的TD-SCDMA系統(tǒng)采用了UpShifting方案對(duì)抗干擾。

圖3 TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)

UpShifting方案將受干擾基站的UpPTS位置后移，且能夠Shifting到任何上行時(shí)隙，以支持更大的傳輸距離，消除該傳輸距離內(nèi)用戶UpPTS所受的遠(yuǎn)距離同頻干擾。當(dāng)UpPTS shifting到上行業(yè)務(wù)時(shí)隙后，UE通過(guò)發(fā)射SYNC-UL碼進(jìn)行隨機(jī)接入，不占用上行的OVSF碼。持續(xù)的UpPTS同步信號(hào)將影響專用信道DPCH的解調(diào)性能，極端情況下將造成上行業(yè)務(wù)信道的容量減少，在系統(tǒng)幀上、下行配比為 UL∶DL=2∶4 情況下，整體容量損失為 10%～20%。

TD-LTE系統(tǒng)已經(jīng)考慮了UpShifting的類似方案，用于隨機(jī)接入的PRACH時(shí)隙可以靈活配置，但是同樣會(huì)導(dǎo)致一定的容量損失。

4 TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾及解決方案

上述表明，目前已經(jīng)商用的TDD系統(tǒng)，均無(wú)可靠、便捷的手段來(lái)準(zhǔn)確定位遠(yuǎn)距離同頻干擾，只能通過(guò)實(shí)際測(cè)試的方法證明TDD系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾現(xiàn)實(shí)存在、過(guò)程漫長(zhǎng)而且復(fù)雜。在TDD規(guī)模組網(wǎng)的多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中，現(xiàn)有方案也無(wú)法簡(jiǎn)單地確定TDD系統(tǒng)所受的同頻干擾是傳統(tǒng)意義的同頻干擾還是遠(yuǎn)距離同頻干擾，且無(wú)法準(zhǔn)確定位遠(yuǎn)距離同頻干擾的干擾源。

因此，需要根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和小區(qū)間交互信息的可能性，確定TD-LTE系統(tǒng)中近處基站上行受到的干擾是否是遠(yuǎn)處同頻基站下行遠(yuǎn)距離同頻干擾，進(jìn)而定位干擾源。

如圖4所示，TD-LTE的物理幀結(jié)構(gòu)與其他商用TDD系統(tǒng)類同，單從幀結(jié)構(gòu)上看，其與其他商用TDD系統(tǒng)最大的差別在于特殊時(shí)隙的DwPTS、GP是可配置的，可以支持不同的GP，從而避免不同距離的干擾；而且其UpPTS也不是上行隨機(jī)接入同步碼傳輸?shù)奈┮煌緩?，在UpPTS受擾時(shí)，簡(jiǎn)單地改變上行隨機(jī)接入信道即可保證不影響用戶接入。

當(dāng)然，幀結(jié)構(gòu)的特性只是TD-LTE系統(tǒng)規(guī)避此類干擾的一個(gè)方面，本節(jié)就TD-LTE此類干擾問(wèn)題的方案展開討論，供理論分析參考，實(shí)際解決方案需要結(jié)合系統(tǒng)設(shè)備能力以及實(shí)際干擾的模型進(jìn)行進(jìn)一步研究和測(cè)試。

圖4 TD-LTE系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)

下面具體介紹定位TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾源的兩個(gè)步驟 （即確定TD-LTE系統(tǒng)中近處基站是否受到遠(yuǎn)距離同頻干擾和定位TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾源）以及遠(yuǎn)距離同頻干擾的消除方法。

4.1 確定TD-LTE系統(tǒng)中近處基站是否受到遠(yuǎn)距離同頻干擾

當(dāng)TD-LTE基站無(wú)線幀中特殊時(shí)隙UpPTS的非PRACH部分和上行時(shí)隙未分配給終端部分的功率高于底噪時(shí)，可知該基站上行受到其他小區(qū)信號(hào)的干擾。基站可以根據(jù)以下方法判斷該小區(qū)基站上行所受干擾是否為遠(yuǎn)距離同頻干擾。

（1）方法一：基于受擾基站RB分析

根據(jù)傳統(tǒng)同頻干擾和遠(yuǎn)距離同頻干擾特性的區(qū)別，可知若受擾基站（PUSCH受擾）上行若是受到相鄰小區(qū)的同頻干擾，則由于上行資源分配最小，以RB為單位，受擾小區(qū)上行受擾RB必然受到鄰小區(qū)施擾RB資源上所有子載波和OFDM符號(hào)的干擾；而若為遠(yuǎn)距離同頻干擾，則與遠(yuǎn)距離信號(hào)傳播到達(dá)本地受擾基站的時(shí)域位置和距離有關(guān)，從統(tǒng)計(jì)上看，上行受擾RB的時(shí)域OFDM符號(hào)未必會(huì)全部受到干擾，隨著干擾距離的增加，表現(xiàn)為時(shí)域上自左向右的OFDM符號(hào)依次受到干擾；且由于干擾源往往為多個(gè)遠(yuǎn)近不一的同頻小區(qū)，距離較近的干擾源干擾強(qiáng)度大，從統(tǒng)計(jì)上看，干擾強(qiáng)度在時(shí)域上有由左至右減弱的趨勢(shì)。

通過(guò)對(duì)受擾RB中的受擾符號(hào)進(jìn)行具體的分析，若受擾RB為自左向右的OFDM符號(hào)依次受到干擾，則可以初步判斷受擾小區(qū)受到了遠(yuǎn)距離同頻干擾。由于P/S-SCH信道只在一個(gè)符號(hào)上發(fā)送，故若是干擾源基站的P/S-SCH信道產(chǎn)生的此類干擾，不會(huì)表現(xiàn)為多個(gè)OFDM符號(hào)均受擾，不適用方法一，需要采用方法三確定。

（2）方法二：基于鄰基站PRACH和上行調(diào)度信息的交互

通過(guò)X2接口 （X2接口需要有擴(kuò)展的可能），受擾小區(qū)可以與鄰小區(qū)交互各自基站的PRACH和上行調(diào)度信息。

若受擾小區(qū)通過(guò)X2接口的信息交互得知鄰小區(qū)基站沒(méi)有在其受擾時(shí)隙分配該頻段的資源，則表明鄰基站并未對(duì)受擾小區(qū)的受擾時(shí)隙產(chǎn)生干擾，則可以初步判斷其所受的干擾為遠(yuǎn)距離同頻干擾。

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，鄰區(qū)數(shù)量較多，通過(guò)擴(kuò)展X2接口獲取到的鄰區(qū)PRACH和上行調(diào)度的信息，對(duì)于受擾基站來(lái)說(shuō)，統(tǒng)計(jì)上基本整個(gè)頻帶所有RB都會(huì)被認(rèn)為鄰區(qū)正占用，出現(xiàn)某些RB沒(méi)有任何鄰區(qū)在調(diào)度的可能性非常小；另一方面，由于基站動(dòng)態(tài)調(diào)度變化太快，eNB需要在短時(shí)間內(nèi)接收并分析處理大量X2接口的信息，處理負(fù)荷較大。本方法的真正生效可能存在較多的約束與限制條件，需要在實(shí)際算法應(yīng)用時(shí)考慮可操作性。

（3）方法三：基于受擾基站中心頻率受擾情況的分析

若遠(yuǎn)距離同頻干擾距離足夠遠(yuǎn)，造成了遠(yuǎn)處基站P-SCH（主同步信號(hào)）、S-SSH（輔同步信號(hào)），甚至 PBCH（物理廣播信道）信號(hào)對(duì)近處基站上行的干擾，根據(jù)這些信道信號(hào)的特點(diǎn)，可知近處受擾基站中心1.08 MHz帶寬的頻率區(qū)域?qū)?huì)受到較恒定的干擾。同時(shí)，若受擾基站PRACH的頻域本身占據(jù)中心1.08 MHz，有可能是終端一直在發(fā)送preamble碼，因此本方法需要同時(shí)判斷中心1.08 MHz的干擾狀況和為PRACH分配的頻域位置。

在受擾基站PRACH不占據(jù)中心1.08 MHz時(shí)，對(duì)受擾基站的信號(hào)進(jìn)行分析，若受擾基站中心1.08 MHz帶寬頻率區(qū)域受到恒定干擾，可以初步判斷受擾基站受到了超遠(yuǎn)距離同頻干擾。

4.2 定位TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾源

在確認(rèn)受擾基站受到的是遠(yuǎn)距離同頻干擾后，根據(jù)受到干擾的最后一個(gè)OFDM符號(hào)，可以基本得到遠(yuǎn)處干擾基站的干擾信號(hào)傳輸至受擾基站所需的傳輸時(shí)延（由于遠(yuǎn)距離同頻干擾多發(fā)生在干擾源基站GP配置為較少OFDM符號(hào)的情況，考慮以特殊時(shí)隙10∶2∶2配置為例，假設(shè)干擾到受擾基站UpPTS后第一個(gè)上行時(shí)隙第N個(gè)OFDM符號(hào)，再加上GP的長(zhǎng)度和UpPTS的長(zhǎng)度，傳輸時(shí)延為N+2+2個(gè)OFDM符號(hào)的時(shí)域長(zhǎng)度），通過(guò)下式可計(jì)算出干擾源到受擾基站間的大致距離：受擾基站距離（m）=傳輸時(shí)延（s）×（3×108）（m/s）。

受擾基站通過(guò)對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，在干擾源不是很復(fù)雜的情況下，可以判斷施擾基站下行信號(hào)所用擾碼?；局С执隧?xiàng)功能，需要實(shí)現(xiàn)解調(diào)其他基站下行信號(hào)的功能，而基站往往只有一套接收機(jī)，需要解調(diào)上行時(shí)隙UE的信號(hào)，因此必須單獨(dú)配置另外一套接收機(jī)處理系統(tǒng)才可能實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際處理時(shí)，可以參考TD-SCDMA的解決方案，考慮開發(fā)具備此項(xiàng)功能的特殊掃頻設(shè)備。

根據(jù)上面公式計(jì)算出的干擾源大致距離以及施擾基站擾碼信息，可以選定一些可能的干擾源基站（基站保存一份網(wǎng)內(nèi)其他基站信息的列表，包括其經(jīng)緯度、小區(qū)ID及擾碼等信息）。

受擾基站通過(guò)擴(kuò)展的X2接口，獲取可能的干擾源基站的工作頻點(diǎn)、天線高度、下傾角、方位角等信息（這些信息如果受擾基站已知，則不需要通過(guò)進(jìn)一步的交互來(lái)獲?。?。在干擾基站（扇區(qū)）頻點(diǎn)和受擾基站（扇區(qū)）頻點(diǎn)相同的前提下，由于是遠(yuǎn)距離同頻干擾，通過(guò)判斷施擾基站的天線高度是否超高 （超過(guò)普通城區(qū)樓宇平均高度則為超高，一般為≥30 m）、下傾角是否較?。聪聝A角是否≤5°）、方位角是否是受擾基站的方向（否則遠(yuǎn)處基站信號(hào)傳輸方向不符合要求，或者在傳輸過(guò)程中會(huì)受到建筑物阻擋而無(wú)法到達(dá)近處基站，對(duì)遠(yuǎn)處基站造成）來(lái)確定具體的施擾基站。

如上所述，通過(guò)大致范圍的確定和X2接口的信息交互（這些信息如果受擾基站已知，則不需要通過(guò)進(jìn)一步的交互來(lái)獲取），受擾基站可以定位出遠(yuǎn)處干擾源基站或備選的基站個(gè)數(shù)，便于采取措施消除干擾。

4.3 遠(yuǎn)距離同頻干擾解決方案

TD-LTE的幀結(jié)構(gòu)設(shè)置使得系統(tǒng)可以通過(guò)有效的判斷和基站間信息交互的方式，利用TD-LTE系統(tǒng)的協(xié)議特點(diǎn)使相關(guān)小區(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置，以消除遠(yuǎn)距離同頻干擾或減輕遠(yuǎn)距離同頻干擾帶來(lái)的影響。

根據(jù)配置方式的不同，下面分別介紹具體的技術(shù)方案。

（1）方法一：PRACH 自適應(yīng)

當(dāng)確定了受擾基站是受到遠(yuǎn)距離同頻干擾后，受擾基站PRACH自動(dòng)改為非Format4格式，避免隨機(jī)接入受擾，使得上行性能損失較小。

在遠(yuǎn)距離同頻干擾多發(fā)地區(qū)，也可以固定在非UpPTS傳輸上行PRACH信號(hào) （非Format4格式），將可能受擾基站的PRACH移到不會(huì)受到干擾的其他上行時(shí)隙 （例如第2個(gè)上行時(shí)隙），以避免遠(yuǎn)距離同頻干擾的發(fā)生。

（2）方法二：特殊時(shí)隙自動(dòng)配置

在確定存在遠(yuǎn)距離同頻干擾時(shí)，可以分別實(shí)現(xiàn)如下的施擾基站和受擾基站自動(dòng)配置。

施擾基站：定位出施擾基站后，對(duì)施擾基站系統(tǒng)幀的下行時(shí)隙部分進(jìn)行處理。施擾基站的特殊時(shí)隙配比如果是DwPTS∶GP∶UpPTS=10∶2∶2 或其他 GP 較短的配置，可以改成3∶9∶2或其他GP較大的配置；不更改特殊時(shí)隙配比，也可根據(jù)干擾情況將其特殊時(shí)隙DwPTS后面的數(shù)據(jù)部分，自右向左閉鎖某些OFDM符號(hào)（不分配給用戶，不發(fā)送RS），從而消除遠(yuǎn)距離同頻干擾，通過(guò)閉鎖施擾基站DwPTS時(shí)隙部分OFDM符號(hào)可以精細(xì)地調(diào)整避免遠(yuǎn)距離同頻干擾的能力。

受擾基站：在遠(yuǎn)距離干擾易發(fā)生地區(qū)，如果網(wǎng)絡(luò)需要上、下行時(shí)隙配比配置成DL∶UL=3∶1，那么特殊時(shí)隙自動(dòng)調(diào)成3∶9∶2或其他GP較大的配置，以消除同頻干擾的影響。因?yàn)楫?dāng)上、下行時(shí)隙配比UL∶DL=3∶1時(shí)，由于上行時(shí)隙少，一旦上行受擾，上行受限會(huì)很嚴(yán)重，因此采用較大GP，以保證上行時(shí)隙的性能。

（3）方法三：下傾角自動(dòng)調(diào)整

采用較大的下傾角（5°以上），施擾基站的信號(hào)無(wú)法有效向遠(yuǎn)距離空間傳播，受擾基站無(wú)法有效接收到遠(yuǎn)距離信號(hào)，可以在一定程度上降低甚至消除干擾。TD-LTE系統(tǒng)由受擾基站定位出施擾基站后，如果通過(guò)X2接口信息交互確認(rèn)為施擾基站下傾角設(shè)置的問(wèn)題，可通過(guò)X2接口通知施擾基站自動(dòng)調(diào)整下傾角，加大施擾基站的下傾角角度。同時(shí)，受擾基站的下傾角如果設(shè)置過(guò)小，可以自適應(yīng)地調(diào)整，使其角度變大，以消除遠(yuǎn)距離同頻干擾。

下傾角自動(dòng)調(diào)整以消除遠(yuǎn)距離同頻干擾的方法，不僅適用于TD-LTE系統(tǒng)，同樣適用于其他TDD系統(tǒng)。

以上方案是根據(jù)TD-LTE系統(tǒng)的可用資源和幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出的，TD-LTE遠(yuǎn)距離同頻干擾消除的自適應(yīng)配置方法具體方案具有易實(shí)現(xiàn)性，且不更改已有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

5 小結(jié)

根據(jù)干擾距離的不同，系統(tǒng)準(zhǔn)確定位干擾源后（定位干擾源的方式，目前尚未成熟，需要結(jié)合理論研究、設(shè)備實(shí)現(xiàn)以及實(shí)際測(cè)試進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證），采用時(shí)隙和PRACH配置可以較為簡(jiǎn)便地解決遠(yuǎn)距離同頻干擾問(wèn)題。

特殊時(shí)隙配比和普通時(shí)隙配置可以調(diào)整：通過(guò)縮短DwPTS數(shù)據(jù)部分可以增大GP時(shí)長(zhǎng)，加大遠(yuǎn)距離干擾的保護(hù)距離，在保護(hù)距離內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)距離同頻干擾，但是下行吞吐量會(huì)有一定損失。

PRACH（物理隨機(jī)接入信道）的配置可選：可以在UpPTS之外的時(shí)隙配置PRACH，從而避免遠(yuǎn)距離同頻干擾對(duì)用戶上行接入的影響。即便是PRACH配置在UpPTS，采用Format4，也可以配置成與P-SCH頻域錯(cuò)開，避免遠(yuǎn)端基站主、輔同步信道造成的干擾。

不同干擾距離下的時(shí)隙和PRACH配置方案見表1。

表1 TD-LTE不同干擾距離時(shí)的配置方案

特殊配置造成的理論吞吐量損失估算如下。

·施擾基站：在上、下行時(shí)隙比為2∶2時(shí)，下行業(yè)務(wù)時(shí)隙配置3個(gè)符號(hào)的PDCCH情況下，特殊時(shí)隙3∶9∶2配置與10∶2∶2的配置相比，下行理論吞吐量損失約24%。

·受擾基站：在20 MHz載波帶寬，上、下行時(shí)隙比為2∶2 時(shí)，PRACH 配置為非 Format4（例如 Format0），相比Format4上行理論吞吐量損失1.5%。

以下是基于本文所建議的方案，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不具備自動(dòng)消除遠(yuǎn)距離同頻干擾能力時(shí)，規(guī)避遠(yuǎn)距離同頻干擾可能采取的配置建議（參考方案，且僅針對(duì)波導(dǎo)效應(yīng)明顯的地區(qū)）如下。

PRACH配置：建議配置為非Format4方式，可避免隨機(jī)接入受擾，且上行吞吐量損失較小。

時(shí)隙配置：上、下行時(shí)隙配比為 DL∶UL=3∶1，上行只有1個(gè)時(shí)隙，一旦受擾則上行嚴(yán)重受限，可考慮采用較大的GP配置，雖損失半個(gè)下行時(shí)隙，但下行仍有3個(gè)時(shí)隙。配置為 DL∶UL=3∶1+DwPTS∶GP∶UpPTS=3∶9∶2。

若上、下行時(shí)隙配比為 DL∶UL=2∶2，上行有2個(gè)時(shí)隙，即便受擾后上行吞吐量仍能部分得以保證，可采用10∶2∶2的配置，用DwPTS補(bǔ)償一部分下行吞吐量。配置為DL:UL=2∶2+DwPTS∶GP∶UpPTS=10∶2∶2。

除時(shí)隙和PRACH配置外（如果考慮與TD-SCDMA鄰頻共存，則上述時(shí)隙配置方式在保證與TD-SCDMA時(shí)隙對(duì)齊的原則下進(jìn)行），以下方法也可以用于對(duì)抗遠(yuǎn)距離同頻干擾。

·上行受擾時(shí)，基于Sounding的上行AMC和上行頻選調(diào)度，使分配資源時(shí)可避開受擾部分或采用低階調(diào)制和低碼率，可緩解干擾帶來(lái)的性能損失。

·通過(guò)網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)方法：盡量限制站高，采用較大下傾角（5°以上），由于 TD-LTE頻點(diǎn)少，某些地區(qū)的干擾可能會(huì)更嚴(yán)重，則需要10°或更大的下傾角；初期重點(diǎn)部署室內(nèi)等措施可有效緩解干擾。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從理論上分析和研究了TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾問(wèn)題，包括TDD系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾原理、成因分析和TD-LTE系統(tǒng)遠(yuǎn)距離同頻干擾對(duì)抗方法。由于TDD系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離同頻干擾發(fā)生在相距很遠(yuǎn)的基站間，在低空大氣波導(dǎo)效應(yīng)下，遠(yuǎn)端基站的下行信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)超視距傳輸?shù)竭_(dá)近端，從而導(dǎo)致對(duì)近端基站上行接收的干擾。

TD-LTE系統(tǒng)對(duì)抗遠(yuǎn)距離同頻干擾的協(xié)議支持包括特殊時(shí)隙配比、PRACH配置、上行AMC、上行頻選調(diào)度等。根據(jù)干擾距離的不同，TD-LTE系統(tǒng)準(zhǔn)確定位干擾源后，采用不同的特殊時(shí)隙配比和PRACH配置，可以基本解決遠(yuǎn)距離同頻干擾。網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)方法和基于Sounding的上行AMC和上行頻選調(diào)度也可以用于干擾對(duì)抗。最主要的手段還是通過(guò)網(wǎng)規(guī)調(diào)整，盡量消除或減弱此類干擾，其次是修改特殊子幀配比，加大GP（但會(huì)影響下行吞吐量）。

消除干擾的前提是識(shí)別并定位遠(yuǎn)距離同頻干擾源，現(xiàn)網(wǎng)部署時(shí)，需要首要解決這個(gè)問(wèn)題，以避免在干擾多發(fā)地區(qū)，廣泛配置較大的GP，造成下行吞吐量的極大損失。

針對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，不管是在何種場(chǎng)景下采用何種機(jī)制，均有有利和不利的兩面性，在解決遠(yuǎn)距離同頻干擾的問(wèn)題上，都要遵循科學(xué)、合理的原則，不能盲目地以顯然的下行性能損失去換取上行未知的性能提升；同時(shí)，不僅依賴于某個(gè)“算法”，而是配置、規(guī)劃手段與算法相結(jié)合，就可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行卓有成效的優(yōu)化。

1 3GPP TS36.211.Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA)：physical channels and modulation v9.1.0

2 唐海.TD-LTE的標(biāo)準(zhǔn)化工作及進(jìn)展.電信科學(xué)，2009（1）

3 曲嘉杰等.TD-LTE容量特性及影響因素.電信科學(xué)，2009（1）

4 李世鶴，楊運(yùn)年.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng).北京：人民郵電出版社，2009

5 彭木根.TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

6 3GPP TS 36.211 V9.0.0

7 3GPP TS 36.212 V9.0.0

8 3GPP TS 36.213 V9.0.0

2010-07-22）