FDD—LTE和CDMA2000基站共址系統(tǒng)間隔離分析

馮芒

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署需要大量站址，因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站站址成為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商寶貴的戰(zhàn)略資源。然而，目前城市中無(wú)線基站站址的獲取難度日益加大。自工信部聯(lián)合國(guó)資委發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的緊急通知》之后，多家運(yùn)營(yíng)商共用天面、站址資源的情況已非常普遍。文章以FDD-LTE和CDMA2000系統(tǒng)共站為例，分析兩系統(tǒng)間的隔離度，為多系統(tǒng)不同制式基站共址建設(shè)的系統(tǒng)間隔離度分析計(jì)算提供參考。

隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)形成了多運(yùn)營(yíng)商、多代通信制式并存的通信網(wǎng)絡(luò)格局，不同運(yùn)營(yíng)商不可避免地通過(guò)實(shí)施不同制式基站共站址建設(shè)的戰(zhàn)略，使站點(diǎn)資源得到充分利用。為了避免不同系統(tǒng)問(wèn)互相影響，需要對(duì)各系統(tǒng)問(wèn)的干擾情況以及隔離度進(jìn)行分析，避免相互干擾。在目前的LTE系統(tǒng)建設(shè)中，筆者分析了FDD—LTE與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)隔離度，確定了空間隔離距離，為更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)打下基礎(chǔ)。

系統(tǒng)間干抗及隔離度分析

系統(tǒng)間干擾的種類。共站址的系統(tǒng)間干擾是指干擾站發(fā)射電平對(duì)被干擾站的接收機(jī)接收電平的干擾（見(jiàn)圖1）。系統(tǒng)間干擾的存在是進(jìn)行系統(tǒng)間隔離度分析的前提條件。共站址的系統(tǒng)間干擾主要有三種，即雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾。

接收機(jī)靈敏度降低是由于接收機(jī)噪聲基底的增加而造成的。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(méi)有提供足夠的帶外衰減（濾波器的截止特性不好），將會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)噪聲門限的增加，這就是雜散干擾。從干擾基站輸出的雜散輻射經(jīng)兩個(gè)基站間的一定隔離而得到衰減，因此被干擾基站接收到的雜散干擾按以下公式進(jìn)行計(jì)算：IB=CTX—E一10log（WA/WB）（公式1）。其中，IB為被干擾基站天線連接處接收到的干擾電平，單位為dBm；CTX為干擾基站輸出的雜散輻射電平.單位為dBm：E為基站間的隔離度，單位為dB；WA為干擾電平的可測(cè)帶寬：WB為被干擾系統(tǒng)的信道帶寬。

互調(diào)干擾是由于系統(tǒng)的非線性導(dǎo)致干擾基站多載頻合成產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物落到被干擾基站的上行頻段，致使接收機(jī)信噪比的下降，主要表現(xiàn)為被干擾系統(tǒng)信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化。根據(jù)互調(diào)產(chǎn)物的功率電平分析，對(duì)系統(tǒng)影響較大的主要是三階互調(diào)產(chǎn)物。由兩個(gè)相同強(qiáng)度的載波產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾可表示為IMP3=3×PIN一2×TOI（公式2）。其中，IMP3為三階互調(diào)干擾；PIN為被干擾基站接收機(jī)輸入端的干擾載波電平；TOI為接收機(jī)輸入端定義的三階截止點(diǎn)，與接收機(jī)本身的特性有關(guān)。三個(gè)變量的單位都為dBm。PIN可進(jìn)一步表示為PIN=CA—E—LR_B（公式3）。其中CA為干擾基站的最大載波發(fā)射功率，單位為dBm；LR B為被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減，單位為dB；E為基站間的隔離度，單位為dB。因此，可得出IMP3：3×（CA—E—LR_B）一2×TOI（公式4）。

阻塞干擾是當(dāng)干擾信號(hào)功率過(guò)強(qiáng)，超出了接收機(jī)的線性范圍時(shí)，導(dǎo)致接收機(jī)飽和而無(wú)法工作所引起的干擾。其原因是放大器有一個(gè)線性動(dòng)態(tài)范圍，在此范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加，這兩個(gè)功率之比就是功率增益G。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進(jìn)入非線性區(qū).其輸出功率不再隨輸入功率的增大而線性增大，也就是說(shuō)，其輸出功率低于所預(yù)計(jì)的值。

一般情況下，輸出功率增益下降到比線性增益低1dB時(shí)，把所對(duì)應(yīng)的輸入功率定義為輸入功率的ldB壓縮點(diǎn)。為了防止接收機(jī)過(guò)載，從干擾基站接收的總載波功率電平需要低于它的ldB壓縮點(diǎn)。被干擾基站從干擾基站接收到的總載波功率可以表示為CP_B=CP A—LR_B—E（公式5）。其中，CP_B為被干擾基站接收到的載頻總功率，單位為dBm；CP_A為干擾基站的載頻總功率，單位為dBm；LR B為被干擾基站的接收濾波器在干擾基站發(fā)射帶寬內(nèi)的衰減（dB）；E為基站間的隔離度，單位為dB。

系統(tǒng)間隔離度分析和計(jì)算。系統(tǒng)間的隔離度是指在系統(tǒng)共存的條件下，克服干擾所需要的最小隔離要求。根據(jù)上述的干擾分析，系統(tǒng)間隔離度是指在被干擾基站允許接收的最大干擾情況下的E值。即由3個(gè)干擾計(jì)算公式分別解出E，取最大值：CTX—E一10log（WA/WB）=IBmax（公式6）、3×（CA—E LR B）一2×TOI=IMP3max（～_}式7）、CP_A～LR_B—E=CP Bmax（公式8）。其中，IBmax為被干擾基站允許接收的最大雜散干擾；IMP3max為被干擾基站允許接收的最大三階互調(diào)干擾：CP_Bmax為被干擾--基站允許接收的最大總載波功率。

為了能在系統(tǒng)共存時(shí)保證系統(tǒng)性能，各種干擾必須避免或最小化，即達(dá)到+可接受的干擾水平。因此三種干擾應(yīng)遵守一定的干擾規(guī)避要求，以確定可以接受的干擾水平。

首先，要規(guī)避雜散干擾，被干擾基站從干擾基站接收到的雜散輻射信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)要比它的接收機(jī)底噪低7dB。假設(shè)被干擾基站的接收噪聲底限為NB（dBm），干擾基站的雜散輻射在被干擾基站的接收機(jī)處引入的噪聲功率為Nl（dBm），則由被干擾基站自身的噪聲和雜散干擾引入的噪聲功率累計(jì)噪聲功率為Ptotal：PB十PI=10NlY/1。+10NIII。（公式9）。由被干擾基站引入的靈敏度損失為lOlog（Ptotal/PB）。

設(shè)I/Nth=NI—NB為雜散輻射信號(hào)強(qiáng)度低于接收機(jī)底噪的程度，則圖2給出了I/Nth取值與靈敏度損失的關(guān)系示意圖。從圖中可以看出：I/Nth=一6dB時(shí)，引起的靈敏度損失為ldB；I/Nth=一7dB時(shí)，引起的靈敏度損失為0.8dB；I/Nth=一10dB時(shí)，引起的靈敏度損失為0.4dB；I/Nth=-16dB時(shí)，引起的靈敏度損失為0.1dB。

本文取靈敏度損失量為0.8dB，即I/Nth為-7dB的情況。這樣的靈敏度損失不會(huì)對(duì)基站帶來(lái)明顯的影響。

其次，規(guī)避互調(diào)干擾，必須要求在被干擾基站生成的三階互調(diào)干擾電平比它的接收機(jī)底噪低7dB。本條準(zhǔn)則的原因與第一條準(zhǔn)則相同。

最后，被干擾基站從干擾基站接收到的總載波功率應(yīng)當(dāng)比接收機(jī)的1dB壓縮點(diǎn)低5dB時(shí)，才能規(guī)避阻塞干擾，這主要是因?yàn)楣こ躺蠟榱吮苊夥糯笃鞴ぷ髟诜蔷€性區(qū)，通常把工作點(diǎn)從1dB壓縮點(diǎn)回退5dB。

根據(jù)三種干擾的不同規(guī)避要求，依據(jù)各個(gè)系統(tǒng)自己的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)或基站設(shè)備的參數(shù)，可以得到各系統(tǒng)間所允許的雜散干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾水平。再根據(jù)系統(tǒng)間隔離度定義和干擾計(jì)算公式，可以計(jì)算得到系統(tǒng)間隔離度。

系統(tǒng)共站隔離

隔離措施。在系統(tǒng)實(shí)際共站建設(shè)中，系統(tǒng)間的隔離度通常用最小耦合損耗MCL來(lái)表示。一般情況下，為了滿足MCL，采用三種隔離措施。第一種為工程措施，即保證發(fā)射和接收天線之間有足夠的空間隔離，二者必須在距離上保持足夠遠(yuǎn)；同時(shí)，可以合理利用地形地物阻擋或使用隔離板；另外，還可以調(diào)整干擾基站天線的傾角或水平方向角。第二種是通過(guò)調(diào)整設(shè)備來(lái)達(dá)到隔離效果。首先，可以減低干擾基站的發(fā)射功率，但這樣會(huì)減少信號(hào)覆蓋面；再者，可以在干擾基站發(fā)射口增加外部帶通濾波器，但這種方法會(huì)增加額外的插損和故障點(diǎn)，同時(shí)增加了成本：最后，可以在被干擾基站的接收端增加帶通濾波器，但這么做會(huì)增加接收機(jī)的噪聲系數(shù)，降低靈敏度。第三種隔離措施是通過(guò)修改頻率規(guī)劃，使干擾系統(tǒng)的下行頻率和被干擾系統(tǒng)的上行頻率之間保留足夠的保護(hù)帶。

空間隔離度。主要采用工程措施中的空間隔離措施來(lái)保證共站系統(tǒng)問(wèn)的隔離度?？臻g隔離分為水平和隔離和垂直隔離兩種，在水平隔離狀態(tài)下，計(jì)算隔離度的公式為Ih（dB）=22+2010g（dh/九）一Gtx—Grx（公式l。），在垂直隔離狀態(tài)下，其公式為Iv（dB）=28+4010g（dv/九）（公式11）。其