LTE—FDD與TD—LTE系統(tǒng)共存干擾分析

呂艷玲+李嶸崢+陳驍

【摘 要】 本文主要研究了LTE-FDD系統(tǒng)在1800MHz頻段與TD-LTE系統(tǒng)在F頻段共存時由系統(tǒng)間干擾引起的性能損失，并分別在地理位置偏移和功控參數(shù)維度對其進行仿真分析，最后給出了減小干擾的建議措施。

【關(guān)鍵詞】 LTE-FDD TD-LTE 共存 干擾 ACIR 吞吐量

1 前言

GSA（Global Mobile Suppliers Association）2013年4月7日更新了其《LTE演進（Evolution to LTE）》報告，確認(rèn)全球已有67個國家共163張LTE商用網(wǎng)絡(luò)，包含15張TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計到2013年底全球商用的LTE網(wǎng)絡(luò)總數(shù)將增至87個國家，共248張LTE網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)廣受關(guān)注的4G牌照發(fā)放期限終于在7月12日召開的國務(wù)院常務(wù)會議上被正式確定，LTE-FDD與TD-LTE混合組網(wǎng)難以避免，運營商在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，必須慎重考慮兩個系統(tǒng)問的干擾問題，盡量減小共存帶來的系統(tǒng)吞吐量損失，從而更有效地利用頻譜資源。

本文主要研究了LTE-FDD在1800M頻段與TD-LTE系統(tǒng)在F頻段共存時由系統(tǒng)間干擾引起的性能損失，并分別在地理位置偏移和功控參數(shù)對其進行仿真分析，最后給出了減小干擾的建議措施。

2 鄰頻干擾原理和場景分析

2.1 鄰頻干擾原理

鄰頻干擾，即指干擾臺鄰頻道功率落入接收鄰頻道接收機通帶內(nèi)造成的干擾，影響鄰頻干擾的大小有兩個主要的因素：鄰頻共存的干擾抑制比ACIR和基站間偏移。

通常用鄰道泄漏比ACLR來衡量鄰道發(fā)射信號落入到接收機通帶內(nèi)的能力，定義為發(fā)射功率與相鄰信道上的測得功率之比。接收機在接收有用信號的同時，落入信道內(nèi)的干擾信號可能會引起接收機靈敏度的損失，同時接收機也存在非線性帶來的損失。用鄰道選擇性ACS來衡量存在相鄰信道信號時，接收機在其指定信道頻率上接收有用信號的能力，定義為接收機濾波器在指定信道上的衰減與在相鄰信道上的衰減的比值。

ACLR和ACS共同作用的結(jié)果用鄰道干擾比ACIR來表示：

（1）

由此可見，要提高鄰頻的兩個系統(tǒng)共存時的系統(tǒng)性能，抑制鄰頻干擾，可以通過改善發(fā)射機的發(fā)射性能和接收機的接收性能兩個方面來綜合考慮。

單系統(tǒng)時由于子載波的正交性，占用不同信道的用戶間將不存在干擾。干擾僅存在于不同扇區(qū)內(nèi)占用相同信道的用戶之間，稱為共信道干擾（Co-channel Interference）。在不存在外系統(tǒng)干擾時，接收機信干噪比SINR計算公式為：

（2）

其中，表示接收到的功率，是熱噪聲功率。表示從第i個共道發(fā)射機接收到的共道干擾，表示共信道干擾發(fā)射機數(shù)目。

當(dāng)兩個LTE系統(tǒng)共存時，來自外系統(tǒng)的干擾信號除了受到路徑損耗和陰影衰落之外還要額外衰減一個ACIR，所有來自外系統(tǒng)的干擾為：

（3）

其中，表示來自第j個鄰頻干擾發(fā)射機的經(jīng)過ACIR衰減后的干擾，是鄰道干擾發(fā)射機數(shù)目。表示路徑損耗和陰影衰落之和，表示收發(fā)天線增益之和。從而在存在外系統(tǒng)干擾時，接收機信干噪比的計算公式修正為：

（4）

由于LTE系統(tǒng)同時并行發(fā)送多路信號，系統(tǒng)內(nèi)每路信號都會對鄰頻系統(tǒng)造成干擾，而信道間隔的不同將導(dǎo)致干擾程度的不同，用ACIR值來衡量干擾的程度。信道間隔越大，干擾越小，相應(yīng)ACIR值越大。

2.2 LTE-FDD與TD-LTE鄰頻場景分析

中國聯(lián)通LTE-FDD實驗網(wǎng)采用1800MHz的FDD頻段（1755-1785MHz/1850-1880MHz）；中國移動TD-LTE實驗網(wǎng)中F頻段（1880-1900MHz）用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，D頻段（2575-2615MHz）用于增加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)容量，E頻段（2330-2370MHz）用于室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點。因D頻段和E頻段與中國聯(lián)通LTE-FDD實驗網(wǎng)頻段較遠(yuǎn)，鄰頻干擾幾乎可以忽略，本文主要研究分析TD-LTE的F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD（1755-1785/1850-1880MHz）共存條件下的鄰頻干擾。TD-LTE（1880-1900MHz）只與LTE-FDD（1710-1785/1850-1880MHz）下行相鄰，鄰頻干擾示意和分析如（圖1）。

可以看到，兩系統(tǒng)間可能存在基站和終端之間的干擾、基站和基站之間的干擾，由于終端與終端間的干擾通常只有終端發(fā)射時且在小區(qū)邊界時才會發(fā)生，而在其他情況下干擾幾乎可以忽略，所以認(rèn)為此類干擾可以忽略（表1）。

相關(guān)研究表明，由于TD-LTE系統(tǒng)下行采用滿功率發(fā)射，所以LTE-FDD基站受TD-LTE基站干擾較大，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時需要著重考慮，本文主要對TD-LTE基站對LTE-FDD終端的干擾展開分析，LTE-FDD干擾TD-LTE的仿真與TD-LTE干擾LTE-FDD的仿真類似，本文暫不作研究。

3 仿真平臺設(shè)計與參數(shù)

本文通過蒙特卡羅仿真方法進行系統(tǒng)共存研究，該方法將對基站和移動臺的發(fā)射功率、基站的負(fù)載等情況進行仿真，將整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)區(qū)間劃分為若干個間隔，每兩個間隔之間為一個快照（Snap Shot）取樣時刻，將所有快照時刻的取樣結(jié)果進行記錄，用統(tǒng)計方法加以分析，產(chǎn)生所需要的結(jié)果，所以這種方法又稱為靜態(tài)快照方法。

3.1 仿真描述

本文主要通過基于MATLAB進行仿真，研究TD-LTE干擾LTE-FDD的場景。首先仿真得到LTE-FDD單系統(tǒng)平均吞吐量，然后對于給定的ACIR值，引入TD-LTE干擾系統(tǒng)，仿真得到外系統(tǒng)干擾下的LTE-FDD系統(tǒng)平均吞吐量，進而得到在某個特定的ACIR值（也稱為隔離度）下的LTE-FDD系統(tǒng)的性能降級。改變不同的ACIR值進行雙系統(tǒng)仿真，即可以得到在不同隔離度下LTE-FDD系統(tǒng)的平均相對吞吐量損失。每次系統(tǒng)仿真運行足夠多的快照來得到統(tǒng)計平均結(jié)果。仿真中根據(jù)不同的無線幀結(jié)構(gòu)用上、下行時間因子來區(qū)分TD-LTE和LTE-FDD系統(tǒng)。對于被干擾系統(tǒng)，計算出來自于外系統(tǒng)的干擾值，乘以時間因子作為外系統(tǒng)的干擾。當(dāng)TD-LTE系統(tǒng)作為干擾系統(tǒng)時，其上、下行干擾值分別乘以2/5作為外系統(tǒng)干擾。endprint

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本文主要研究宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)下兩個LTE系統(tǒng)的干擾共存問題。仿真中采用正六邊形宏蜂窩結(jié)構(gòu)19小區(qū)；采用不分扇區(qū)的小區(qū)模型，基站位于小區(qū)中央，小區(qū)半徑R=433m，站間距ISD=R。為了消除邊界效應(yīng)，仿真中采用Wrap around技術(shù)。為了使結(jié)果更加全面合理，仿真中考慮了不同的系統(tǒng)間地理偏移量D（D=0、R/2、R三種典型情況），不同的載波頻率及不同的功控參數(shù)對結(jié)果的影響。

3.3 傳播模型

在宏蜂窩城區(qū)環(huán)境下，基站到移動臺的傳播模型采用：

（5）

其中為基站到移動臺之間的距離，為載波頻率，是基站高于房頂?shù)母叨取Ａ硗膺€要附加標(biāo)準(zhǔn)偏差為的對數(shù)正態(tài)陰影衰落影響。

3.4 控制控制算法

LTE下行鏈路中，沒有功率控制，基站滿功率發(fā)射，給每個RB分配相同的功率；上行功率控制使用以下公式：

（6）

其中，為終端最大發(fā)射功率，是最小功率降低比，用于防止信道條件好的移動臺以非常低的功率發(fā)射，是移動臺的路徑損耗，是x%點的路徑損耗（含陰影衰落）值。上式中，路徑損耗最大的前x%用戶將以最大發(fā)射功率發(fā)射，為信道條件好的移動臺和信道條件差的移動臺之間的平衡因子。

研究中用到的兩組不同參數(shù)集如（表2）。

3.5 吞吐量計算

由于LTE是一個以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)，所以在LTE干擾共存研究中，主要以吞吐量表征系統(tǒng)性能。根據(jù)參考文獻[6]，采用Shannon公式修正截短的形式把SINR映射為吞吐量。對于一個給定的SINR，可以通過下式近似得出吞吐量：

（7）

其中，是Shannon信道容量公式：

bps/Hz，表示AWGN信道條件下對于給定的可以得到的最大理論吞吐量；是衰減因子；表示自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）要求的最小目標(biāo)值，單位是dB；是自適應(yīng)調(diào)制編碼能獲得的最大吞吐量，單位為bps/Hz；為等于時的值，單位為dB。不同的參數(shù)能夠反映出不同的調(diào)制解調(diào)方式和鏈路條件。

3.6 評估準(zhǔn)則

在LTE的共存研究中，采用5%相對吞吐量損失作為其所受外系統(tǒng)攝大干擾的評估準(zhǔn)則。每次仿真結(jié)束后統(tǒng)計各RB上的，根據(jù)公式（7）的映射方法，將映射為各RB吞吐量，累加得到一次仿真的系統(tǒng)吞吐量。多次仿真取平均得到系統(tǒng)平均吞吐量。平均相對吞吐量損失表示為：

（8）

其中，表示LTE單系統(tǒng)平均吞吐量；表示存在外系統(tǒng)干擾時的平均吞吐量。

3.7 資源分配方案

LTE資源分配的最小單位稱為一個資源塊，頻域上為180KHz。在不同信道帶寬下，系統(tǒng)可用的資源塊的數(shù)目不同。10MHz帶寬下，可傳輸?shù)馁Y源塊數(shù)目是50個。

對于下行鏈路，個用戶只占用一個資源塊；而對于上行鏈路，每個用戶可占用多個資源塊。上行鏈路仿真中，我們把所有資源塊均分給調(diào)度上的所有用戶。比如10MHz帶寬下，若上行鏈路每次調(diào)度5個用戶，則每個用戶分配10個資源塊。

3.8 其他仿真參數(shù)

如（表3）所示。

4 仿真結(jié)果與分析

本文主要對TD-LTE系統(tǒng)在F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD在1800MHz頻段（1710-1785/1850-1880MHz）的干擾展開分析，主要是TD-LTE基站干擾LTE-FDD終端。

參考文獻[7]給出的10MHz帶寬下，終端的ACLR和ACS的最低要求如（表4）所示：

參照文獻[8]中基站的ACLR和ACS的取值，根據(jù)公式（1）可以求出各干擾鏈路的ACLR值，如（表5）所示：

結(jié)合以上協(xié)議指標(biāo)，對TD-LTE系統(tǒng)干擾下的LTE-FDD系統(tǒng)的平均相對吞吐率結(jié)果如（圖2）：

當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰時，TD-LTE基站會對LTE-FDD終端的造成干擾。LTE-FDD下行在不同的系統(tǒng)間地理位置偏移下的平均相對吞吐量損失曲線如（表6）所示。由于（表5）中UE的ACS值取的是協(xié)議的最低要求，而實際的產(chǎn)品指標(biāo)會比協(xié)議的最低要求大一些，從而在無頻率保護間隔時的ACIR值應(yīng)該大于33dB，從（表6）可知，基站間距為0、R/2和R時平均相對吞吐量損失均在5%左右。所以當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰于1880MHz時，無論是共站還是不共站都無需再加頻率保護間隔。

5 結(jié)論與建議

因TD-LTE的D頻段和E頻段與LTE-FDD的1800MHz頻段較遠(yuǎn)，鄰頻干擾幾乎可以忽略，本文主要研究分析TD-LTE的F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD（1755-1785/1850-1880MHz）共存條件下的鄰頻干擾。本文采用系統(tǒng)級仿真方法對兩個LTE系統(tǒng)（F頻段TD-LTE和1800MHz LTE-FDD系統(tǒng)）在同一地理區(qū)域相鄰頻段下共存的情況進行了研究，分析了地理位置偏移和功控參數(shù)對于兩個LTE系統(tǒng)共存時相對吞吐量損失的影響。

研究表明，當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰于1880MHz時，目前LTE系統(tǒng)的射頻指標(biāo)基本可以滿足共存要求，無論是共站還是不共站都無需再加頻率保護間隔。而對于其他干擾場景，也可以通過小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)、增加天線隔離度、外接濾波器等方法來減小系統(tǒng)間干擾。

參考文獻：

[1]3GPP TS 36.21l V8.6.O：E-UTRA Physical Channels and Modulation（Release 8）[S].2009.

[2]3GPP TS 36.213 V8.6.O：E-UTRA Physical layer procedures（Release 8）[S].2009.

[3]3GPP TS 36.104 V8.5.0：E-UTRA Base Station（BS） radio wansmission and reception（Release 8）[S].2009.

[4]王靜，張欣，房英龍等.TD-LTE和LTE-FDD系統(tǒng)共存的干擾分析[J].移動通信.2009.

[5]王東，楊家瑋.TD-LTE和LTE-FDD在2.6GHz頻段共存的干擾分析[J].2009年全國無線電應(yīng)用與管理學(xué)術(shù)會議論文集.2009.

[6]3GPP TR 36.942 V8.2.O：E-UTRA Radio Frequency（RF） system scenarios （Release 8）[S].2009.

[7]3GPP TS 36.101 V8.5.1：E-UTRA User Equipment（UE）radio transmission and reception（Release 8）[S].2009.

[8]TC5-WG8-2009-044B-2.6GHz頻段LTE系統(tǒng)之間共存研究[S].華為技術(shù)有限公司.2009.endprint

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本文主要研究宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)下兩個LTE系統(tǒng)的干擾共存問題。仿真中采用正六邊形宏蜂窩結(jié)構(gòu)19小區(qū)；采用不分扇區(qū)的小區(qū)模型，基站位于小區(qū)中央，小區(qū)半徑R=433m，站間距ISD=R。為了消除邊界效應(yīng)，仿真中采用Wrap around技術(shù)。為了使結(jié)果更加全面合理，仿真中考慮了不同的系統(tǒng)間地理偏移量D（D=0、R/2、R三種典型情況），不同的載波頻率及不同的功控參數(shù)對結(jié)果的影響。

3.3 傳播模型

在宏蜂窩城區(qū)環(huán)境下，基站到移動臺的傳播模型采用：

（5）

其中為基站到移動臺之間的距離，為載波頻率，是基站高于房頂?shù)母叨取Ａ硗膺€要附加標(biāo)準(zhǔn)偏差為的對數(shù)正態(tài)陰影衰落影響。

3.4 控制控制算法

LTE下行鏈路中，沒有功率控制，基站滿功率發(fā)射，給每個RB分配相同的功率；上行功率控制使用以下公式：

（6）

其中，為終端最大發(fā)射功率，是最小功率降低比，用于防止信道條件好的移動臺以非常低的功率發(fā)射，是移動臺的路徑損耗，是x%點的路徑損耗（含陰影衰落）值。上式中，路徑損耗最大的前x%用戶將以最大發(fā)射功率發(fā)射，為信道條件好的移動臺和信道條件差的移動臺之間的平衡因子。

研究中用到的兩組不同參數(shù)集如（表2）。

3.5 吞吐量計算

由于LTE是一個以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)，所以在LTE干擾共存研究中，主要以吞吐量表征系統(tǒng)性能。根據(jù)參考文獻[6]，采用Shannon公式修正截短的形式把SINR映射為吞吐量。對于一個給定的SINR，可以通過下式近似得出吞吐量：

（7）

其中，是Shannon信道容量公式：

bps/Hz，表示AWGN信道條件下對于給定的可以得到的最大理論吞吐量；是衰減因子；表示自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）要求的最小目標(biāo)值，單位是dB；是自適應(yīng)調(diào)制編碼能獲得的最大吞吐量，單位為bps/Hz；為等于時的值，單位為dB。不同的參數(shù)能夠反映出不同的調(diào)制解調(diào)方式和鏈路條件。

3.6 評估準(zhǔn)則

在LTE的共存研究中，采用5%相對吞吐量損失作為其所受外系統(tǒng)攝大干擾的評估準(zhǔn)則。每次仿真結(jié)束后統(tǒng)計各RB上的，根據(jù)公式（7）的映射方法，將映射為各RB吞吐量，累加得到一次仿真的系統(tǒng)吞吐量。多次仿真取平均得到系統(tǒng)平均吞吐量。平均相對吞吐量損失表示為：

（8）

其中，表示LTE單系統(tǒng)平均吞吐量；表示存在外系統(tǒng)干擾時的平均吞吐量。

3.7 資源分配方案

LTE資源分配的最小單位稱為一個資源塊，頻域上為180KHz。在不同信道帶寬下，系統(tǒng)可用的資源塊的數(shù)目不同。10MHz帶寬下，可傳輸?shù)馁Y源塊數(shù)目是50個。

對于下行鏈路，個用戶只占用一個資源塊；而對于上行鏈路，每個用戶可占用多個資源塊。上行鏈路仿真中，我們把所有資源塊均分給調(diào)度上的所有用戶。比如10MHz帶寬下，若上行鏈路每次調(diào)度5個用戶，則每個用戶分配10個資源塊。

3.8 其他仿真參數(shù)

如（表3）所示。

4 仿真結(jié)果與分析

本文主要對TD-LTE系統(tǒng)在F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD在1800MHz頻段（1710-1785/1850-1880MHz）的干擾展開分析，主要是TD-LTE基站干擾LTE-FDD終端。

參考文獻[7]給出的10MHz帶寬下，終端的ACLR和ACS的最低要求如（表4）所示：

參照文獻[8]中基站的ACLR和ACS的取值，根據(jù)公式（1）可以求出各干擾鏈路的ACLR值，如（表5）所示：

結(jié)合以上協(xié)議指標(biāo)，對TD-LTE系統(tǒng)干擾下的LTE-FDD系統(tǒng)的平均相對吞吐率結(jié)果如（圖2）：

當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰時，TD-LTE基站會對LTE-FDD終端的造成干擾。LTE-FDD下行在不同的系統(tǒng)間地理位置偏移下的平均相對吞吐量損失曲線如（表6）所示。由于（表5）中UE的ACS值取的是協(xié)議的最低要求，而實際的產(chǎn)品指標(biāo)會比協(xié)議的最低要求大一些，從而在無頻率保護間隔時的ACIR值應(yīng)該大于33dB，從（表6）可知，基站間距為0、R/2和R時平均相對吞吐量損失均在5%左右。所以當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰于1880MHz時，無論是共站還是不共站都無需再加頻率保護間隔。

5 結(jié)論與建議

因TD-LTE的D頻段和E頻段與LTE-FDD的1800MHz頻段較遠(yuǎn)，鄰頻干擾幾乎可以忽略，本文主要研究分析TD-LTE的F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD（1755-1785/1850-1880MHz）共存條件下的鄰頻干擾。本文采用系統(tǒng)級仿真方法對兩個LTE系統(tǒng)（F頻段TD-LTE和1800MHz LTE-FDD系統(tǒng)）在同一地理區(qū)域相鄰頻段下共存的情況進行了研究，分析了地理位置偏移和功控參數(shù)對于兩個LTE系統(tǒng)共存時相對吞吐量損失的影響。

研究表明，當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰于1880MHz時，目前LTE系統(tǒng)的射頻指標(biāo)基本可以滿足共存要求，無論是共站還是不共站都無需再加頻率保護間隔。而對于其他干擾場景，也可以通過小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)、增加天線隔離度、外接濾波器等方法來減小系統(tǒng)間干擾。

參考文獻：

[1]3GPP TS 36.21l V8.6.O：E-UTRA Physical Channels and Modulation（Release 8）[S].2009.

[2]3GPP TS 36.213 V8.6.O：E-UTRA Physical layer procedures（Release 8）[S].2009.

[3]3GPP TS 36.104 V8.5.0：E-UTRA Base Station（BS） radio wansmission and reception（Release 8）[S].2009.

[4]王靜，張欣，房英龍等.TD-LTE和LTE-FDD系統(tǒng)共存的干擾分析[J].移動通信.2009.

[5]王東，楊家瑋.TD-LTE和LTE-FDD在2.6GHz頻段共存的干擾分析[J].2009年全國無線電應(yīng)用與管理學(xué)術(shù)會議論文集.2009.

[6]3GPP TR 36.942 V8.2.O：E-UTRA Radio Frequency（RF） system scenarios （Release 8）[S].2009.

[7]3GPP TS 36.101 V8.5.1：E-UTRA User Equipment（UE）radio transmission and reception（Release 8）[S].2009.

[8]TC5-WG8-2009-044B-2.6GHz頻段LTE系統(tǒng)之間共存研究[S].華為技術(shù)有限公司.2009.endprint

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本文主要研究宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)下兩個LTE系統(tǒng)的干擾共存問題。仿真中采用正六邊形宏蜂窩結(jié)構(gòu)19小區(qū)；采用不分扇區(qū)的小區(qū)模型，基站位于小區(qū)中央，小區(qū)半徑R=433m，站間距ISD=R。為了消除邊界效應(yīng)，仿真中采用Wrap around技術(shù)。為了使結(jié)果更加全面合理，仿真中考慮了不同的系統(tǒng)間地理偏移量D（D=0、R/2、R三種典型情況），不同的載波頻率及不同的功控參數(shù)對結(jié)果的影響。

3.3 傳播模型

在宏蜂窩城區(qū)環(huán)境下，基站到移動臺的傳播模型采用：

（5）

其中為基站到移動臺之間的距離，為載波頻率，是基站高于房頂?shù)母叨取Ａ硗膺€要附加標(biāo)準(zhǔn)偏差為的對數(shù)正態(tài)陰影衰落影響。

3.4 控制控制算法

LTE下行鏈路中，沒有功率控制，基站滿功率發(fā)射，給每個RB分配相同的功率；上行功率控制使用以下公式：

（6）

其中，為終端最大發(fā)射功率，是最小功率降低比，用于防止信道條件好的移動臺以非常低的功率發(fā)射，是移動臺的路徑損耗，是x%點的路徑損耗（含陰影衰落）值。上式中，路徑損耗最大的前x%用戶將以最大發(fā)射功率發(fā)射，為信道條件好的移動臺和信道條件差的移動臺之間的平衡因子。

研究中用到的兩組不同參數(shù)集如（表2）。

3.5 吞吐量計算

由于LTE是一個以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)，所以在LTE干擾共存研究中，主要以吞吐量表征系統(tǒng)性能。根據(jù)參考文獻[6]，采用Shannon公式修正截短的形式把SINR映射為吞吐量。對于一個給定的SINR，可以通過下式近似得出吞吐量：

（7）

其中，是Shannon信道容量公式：

bps/Hz，表示AWGN信道條件下對于給定的可以得到的最大理論吞吐量；是衰減因子；表示自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）要求的最小目標(biāo)值，單位是dB；是自適應(yīng)調(diào)制編碼能獲得的最大吞吐量，單位為bps/Hz；為等于時的值，單位為dB。不同的參數(shù)能夠反映出不同的調(diào)制解調(diào)方式和鏈路條件。

3.6 評估準(zhǔn)則

在LTE的共存研究中，采用5%相對吞吐量損失作為其所受外系統(tǒng)攝大干擾的評估準(zhǔn)則。每次仿真結(jié)束后統(tǒng)計各RB上的，根據(jù)公式（7）的映射方法，將映射為各RB吞吐量，累加得到一次仿真的系統(tǒng)吞吐量。多次仿真取平均得到系統(tǒng)平均吞吐量。平均相對吞吐量損失表示為：

（8）

其中，表示LTE單系統(tǒng)平均吞吐量；表示存在外系統(tǒng)干擾時的平均吞吐量。

3.7 資源分配方案

LTE資源分配的最小單位稱為一個資源塊，頻域上為180KHz。在不同信道帶寬下，系統(tǒng)可用的資源塊的數(shù)目不同。10MHz帶寬下，可傳輸?shù)馁Y源塊數(shù)目是50個。

對于下行鏈路，個用戶只占用一個資源塊；而對于上行鏈路，每個用戶可占用多個資源塊。上行鏈路仿真中，我們把所有資源塊均分給調(diào)度上的所有用戶。比如10MHz帶寬下，若上行鏈路每次調(diào)度5個用戶，則每個用戶分配10個資源塊。

3.8 其他仿真參數(shù)

如（表3）所示。

4 仿真結(jié)果與分析

本文主要對TD-LTE系統(tǒng)在F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD在1800MHz頻段（1710-1785/1850-1880MHz）的干擾展開分析，主要是TD-LTE基站干擾LTE-FDD終端。

參考文獻[7]給出的10MHz帶寬下，終端的ACLR和ACS的最低要求如（表4）所示：

參照文獻[8]中基站的ACLR和ACS的取值，根據(jù)公式（1）可以求出各干擾鏈路的ACLR值，如（表5）所示：

結(jié)合以上協(xié)議指標(biāo)，對TD-LTE系統(tǒng)干擾下的LTE-FDD系統(tǒng)的平均相對吞吐率結(jié)果如（圖2）：

當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰時，TD-LTE基站會對LTE-FDD終端的造成干擾。LTE-FDD下行在不同的系統(tǒng)間地理位置偏移下的平均相對吞吐量損失曲線如（表6）所示。由于（表5）中UE的ACS值取的是協(xié)議的最低要求，而實際的產(chǎn)品指標(biāo)會比協(xié)議的最低要求大一些，從而在無頻率保護間隔時的ACIR值應(yīng)該大于33dB，從（表6）可知，基站間距為0、R/2和R時平均相對吞吐量損失均在5%左右。所以當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰于1880MHz時，無論是共站還是不共站都無需再加頻率保護間隔。

5 結(jié)論與建議

因TD-LTE的D頻段和E頻段與LTE-FDD的1800MHz頻段較遠(yuǎn)，鄰頻干擾幾乎可以忽略，本文主要研究分析TD-LTE的F頻段（1880-1900MHz）與LTE-FDD（1755-1785/1850-1880MHz）共存條件下的鄰頻干擾。本文采用系統(tǒng)級仿真方法對兩個LTE系統(tǒng)（F頻段TD-LTE和1800MHz LTE-FDD系統(tǒng)）在同一地理區(qū)域相鄰頻段下共存的情況進行了研究，分析了地理位置偏移和功控參數(shù)對于兩個LTE系統(tǒng)共存時相對吞吐量損失的影響。

研究表明，當(dāng)TD-LTE頻帶與LTE-FDD下行頻帶相鄰于1880MHz時，目前LTE系統(tǒng)的射頻指標(biāo)基本可以滿足共存要求，無論是共站還是不共站都無需再加頻率保護間隔。而對于其他干擾場景，也可以通過小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)、增加天線隔離度、外接濾波器等方法來減小系統(tǒng)間干擾。

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