長期演進(jìn)-頻分雙工與其他通信系統(tǒng)的隔離度

中郵建技術(shù)有限公司 肖嘉熙

中國電信股份有限公司南京分公司 許興榮

長期演進(jìn)-頻分雙工與其他通信系統(tǒng)的隔離度

中郵建技術(shù)有限公司 肖嘉熙

中國電信股份有限公司南京分公司 許興榮

對LTE-FDD（長期演進(jìn)-頻分雙工）與其他通信系統(tǒng)隔離度問題進(jìn)行了探討。實現(xiàn)LTE-FDD和其他類型的通信系統(tǒng)共用基礎(chǔ)設(shè)施是當(dāng)前發(fā)展的趨勢，而對于建設(shè)產(chǎn)生影響的主要因素就是天線的隔離度，從而減少信息收發(fā)天線之間的干擾，提升信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。

長期演進(jìn)；頻分雙工；通信系統(tǒng)；隔離度

當(dāng)前主要是通過對頻率的選擇，空間的隔離以及增加濾波器來降低LTE-FDD（長期演進(jìn)-頻分雙工）系統(tǒng)內(nèi)外的干擾的。

1 通信系統(tǒng)之間常見的干擾問題

1.1 雜散干擾

一般來說，我們認(rèn)為當(dāng)干擾基站受到系統(tǒng)內(nèi)部的干擾熱噪聲低于7 dB時，就可以忽略掉這一干擾。如此一來，所對應(yīng)的雜散所必須的隔離度LMCL就如式（1）所示。

式中干擾基站的雜散輻射電平則使用Pspu來表示；干擾電平的測量寬帶為Winterfering；被干擾的系統(tǒng)信道寬帶用Waffected來表示；而被干擾系統(tǒng)的接受帶內(nèi)熱噪聲則使用Pn來表示；Nf為接收機(jī)的噪聲系數(shù)，一般來說，基站的接收機(jī)噪聲系數(shù)不會超過5 dB。

1.2 阻塞干擾

在接收信號時，由于受到頻帶周圍以及高頻回路帶內(nèi)的強(qiáng)干擾信號的作用，使得接收機(jī)的線性范圍超出了工作的線性范圍，進(jìn)而導(dǎo)致接收機(jī)因為飽和而無法工作的情況，我們稱為阻塞干擾。只有在確保接收機(jī)所輸入的強(qiáng)干擾信號的功率不會超過系統(tǒng)的指標(biāo)要求的阻塞電平的前提下，才能夠?qū)ψ枞蓴_隔離度進(jìn)行計算。我們設(shè)定接收機(jī)的阻塞電平指標(biāo)為Pb，干擾發(fā)射機(jī)所能輸出的功率為Po，那么系統(tǒng)之間隔離度就是

1.3 互調(diào)干擾

在各個系統(tǒng)進(jìn)行信息輸出的過程中會產(chǎn)生互相干擾的情況，而其主要的表現(xiàn)為互調(diào)干擾，f1、f2、f3分別為3個不同的發(fā)射頻率，則所有的可能頻率組合形式為：2f1－f2、2f1－f3、2f2－f1、2f2－f3、2f3－f1、2f3－f2、f1＋f2－f3、f1－f2＋f3、f2＋f3－f1。假如互調(diào)的產(chǎn)物落在了某一個系統(tǒng)的上行接收頻段之內(nèi)，該系統(tǒng)所在的基站對于信號的接收靈敏度就會受到一定程度的影響，但是該種互調(diào)方式對系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的干擾相比較于雜散干擾和阻塞干擾來說影響小得多。基于此，我們下面對雜散干擾和阻塞干擾對于現(xiàn)代的民用通信系統(tǒng)以及LTE-FDD系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析和研究。

2 多系統(tǒng)共存研究

2.1 空間隔離

對干擾系統(tǒng)的發(fā)射天線和被干擾系統(tǒng)的接受天線進(jìn)行物理空間上的隔離，使得電波在空間傳播之后經(jīng)過衰減從而滿足接收天線對干擾抑制的基本要求，根據(jù)系統(tǒng)的差異，我們可以采用水平隔離和垂直隔離來減弱系統(tǒng)之間的相互干擾作用，對于有足夠條件的基站，應(yīng)當(dāng)盡可能地加大天線之間的空間距離，留有更多地抗干擾余量。當(dāng)天線空間之間的隔離度不能夠達(dá)到基本要求的時候，應(yīng)當(dāng)使用外部隔離帶通過濾波器來減弱信息收發(fā)天線之間的信號干擾作用。

我們所使用的天線空間隔離的公式如下：

在兩個天線之間的距離近似地滿足遠(yuǎn)場的基本條件，則

對于采用水平空間隔離的公式則

對于采用垂直空間的隔離度公式則

式中，dh為于發(fā)射天線和接收天線之間的水平距離，D為發(fā)射天線和接收天線的最大尺寸，λ為被干擾系統(tǒng)中心頻率對應(yīng)的波長，Lh為水平空間隔離，發(fā)射天線和接收天線的增益分別為Gt和Gr，SLt是用來表示發(fā)射天線在兩天線中心連線的角度方向上的副瓣電平，SLr是接收大線在兩大線中心連線的角度方向上的副瓣電平(相對于主瓣方向為負(fù)值)，Lv為垂直空間的隔離度，dv為發(fā)射天線和接收天線之間的垂直距離。圖1為水平空間隔離示意圖。

2.2 器件隔離

在LTE eNB（演進(jìn)型基站）和其他的基站系統(tǒng)共用一個天線反饋系統(tǒng)的時候，可以合理地使用多頻合路器、濾波器等多種器件對整個系統(tǒng)的干擾水平加以控制。如今的工藝水平能夠充分滿足2.1節(jié)中所制定的多種系統(tǒng)同時存在的基本要求。

3 隔離度計算

3.1 CDMA800與GSM900站距計算

現(xiàn)在已經(jīng)知道CDMA800的基站發(fā)射機(jī)帶外雜散發(fā)射在885～915 MHz為－67 dBm/100 kHz，我們假設(shè)GSM900所能夠承受的干擾點比背景噪聲低4 dB，那么，就可以得到：

背景噪聲為－116 dBm，干擾電平為－120 dBm。阻塞干擾的隔離度為

雜散干擾的隔離度為

其中Winterering為CDMA800干擾強(qiáng)度給定值，Waffected為GSM900隔離要求給定值。

基于以上的分析，我們對CDMA800和GSM900共站共建的隔離度要求是56 dB，經(jīng)過計算得到水平隔離距離Dh和垂直隔離距離Dv為：

式中，Ih為CDMA800對GSM900雜散干擾的隔離度；Gtx為發(fā)射系統(tǒng)，Grx表示接收系統(tǒng)，是指代一個值；SL(f)Tx是發(fā)射天線該角度上的給定值，SL(θ)Rx是接收天線該角度上的給定值；Iv是計算水平隔離距離時所引用的雜散干擾的隔離度。

3.2 站距計算

我國LTE-FDD的發(fā)射頻段將會在1 850～1 870 MHz之間，當(dāng)前的中國移動3G網(wǎng)絡(luò)的主要頻段為2 015～2 025 MHz，但是隨著TD-SCDMA技術(shù)的不斷發(fā)展以及小靈通通信退出通信市場，中國移動將會使用F頻段1 880～1 920 MHz兩個通信系統(tǒng)來實現(xiàn)通信順暢性的保護(hù)，而這兩個通信系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響將會和CDMA800對GSM900所產(chǎn)生的影響作用十分相像。

被干擾基站接收噪聲底限是

其中B為干擾基站的天線連接處輸出的雜散輻射，當(dāng)接受天線對于信息識別的靈敏度損失1 dB時，干擾基站雜散輻射在被干擾基站的接收機(jī)處引入的噪聲功率上限為

4 結(jié)束語

基于以上分析，只需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目臻g布局就可以實現(xiàn)LTE-FDD通信方式和其他的通信系統(tǒng)共存的想法，并且建議在以下幾個方面做出改進(jìn)：第一，LTE-FDD應(yīng)當(dāng)和其他的通信系統(tǒng)進(jìn)行垂直布局；第二，使用多頻合路器來滿足合路室分系統(tǒng)對于隔離度的要求；第三，盡量選擇定向天線；第四，對于不能夠滿足間距要求和共址建站的應(yīng)當(dāng)考慮在基站的輸出端安裝濾波器來減少干擾。 ◆