TD?LTE與WLAN共室分系統干擾分析與研究

田亞楠

摘 要： 隨著TD?LTE與WLAN系統共室內分布成為一種必然趨勢，二者之間在2.4 GHz鄰頻組網所面臨的干擾也成為焦點問題。在分析了TD?LTE與WLAN系統共室分所面臨的雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾的基礎上，進行了實際的WLAN與LTE共室分干擾測試和獨立部署干擾測試，并對測試結果進行分析，提出了有效的干擾規避方案，重點分析了采用合路的方案。

關鍵詞：TD?LTE； WLAN； 共室內分布； 隔離度； 干擾規避方案

中圖分類號： TN929.5?34???????????????????????? 文獻標識碼： A??????????????????????? 文章編號： 1004?373X（2014）23?0037?04

Abstract：As the co?door distribution between TD?LTE And WLAN systems become an inevitable trend， the interference between the two systems in the 2.4 GHz adjacent frequency networking has become a focus problem.? Based on the analysis of stray interference， barrage jamming and intermodulation interference that the co?door distribution of TD? LTE and WLAN systems is faced with， the actual co?door distribution interference test and independent deployment interference test of WLAN and LTE were conducted. The test results are analyzed. A effective interference avoidance scheme is put forward. The co?routing plan is analyzed emphatically.

Keywords： TD?LTE； WLAN； co?door distribution system； interference isolation； interference avoiding solution

0? 引? 言

隨著2013年底我國TD?LTE牌照的發放，運營商也進一步加快了TD?LTE網絡的建設進程。與3G移動通信網相比，LTE網絡在有效性和可靠性方面都有進一步提升，必將以高用戶容量、高數據速率等優勢占據市場主流。TD?LTE室內覆蓋系統也必將大規模應用。與此同時，WLAN作為一種承載無線數據業務的成熟技術，以其低成本、靈活性、移動性等優點已被中國移動經營多年，其快速的部署模式、廣泛的終端普及度以及低廉的接入成本也已得到業界認可。因此，TE?LTE與WLAN共存已成為一種必然。

根據我國第四代公眾移動通信系統頻率規劃，現階段中國移動TD?LTE室內覆蓋采用的是2 320～2 370 MHz頻段。而2002年無線電管理局規定：2.4 GHz頻段作為無線局域網、藍牙技術設備、無線接入系統等各類無線電臺的共用頻段。根據以上規劃，在2.4 GHz頻段處將出現TD?LTE與WLAN共存情況。作為異系統共存，產生干擾的主要原因在于系統內發射機和接收機特性的不完善。工作于2.4～2.483 5 GHz非授權頻段的WLAN設備抗干擾能力差，會受到TD?LTE系統的影響；同時由于WLAN設備發射機性能的不完善，其帶外干擾會對TD?LTE系統造成一定程度的干擾。因此分析研究TD?LTE與WLAN共室分系統干擾具有一定的必要性和實際意義。

1? TD?LTE與WLAN共室分干擾分析

從本質上來看，工作于不同頻率的系統之間的干擾，都是由于發射機和接收機的不理想性而造成的。發射機的非理想性造成發射信號泄漏到信道外，落入異系統接收機工作信道內。據分析主要原因包括：發射機脈沖成型濾波器帶外雜散、射頻濾波器的鄰頻抑制能力以及功率放大器的非線性性等。接收機的不理想性使得接收機接收到信道外信號，從而造成干擾。據分析主要原因包括：接收機功率放大器的非線性性及射頻濾波器的鄰頻抑制能力等。

對于同時工作于2.4 GHz頻段的TD?LTE和WLAN系統而言，由于發射機濾波器的非理想性，干擾系統發射機會產生帶外輻射干擾信號，經空間傳播到達干擾系統接受機，形成干擾信號。其產生原理如圖1所示。當多個室內覆蓋系統共同覆蓋同一場景時，會產生多種干擾影響覆蓋質量，以雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾三類為主。

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圖1 異系統干擾產生原理

1.1? 雜散干擾

發射機中功放、混頻、濾波等器件的非理想特性引起的雜散干擾是一個系統的發射頻段外的雜散發射落入到另外一個系統接收頻段內造成的干擾。直接影響被干擾系統的接收靈敏度，影響覆蓋區域邊緣的覆蓋效果。若雜散落入某個系統接收頻段內的幅度較高，被干擾系統接收機系統是無法濾除該雜散信號的，因此必須在發信機的輸出口加濾波器來控制雜散干擾。

對于雜散干擾，主要是預防接收機接收靈敏度的過度惡化。可在給定場景下，計算最大雜散干擾指標，從而得到相應的系統隔離度要求；同時可以根據相關空間傳播模型得出系統隔離距離。3GPP中對系統共存干擾的確定性分析時采用的準則是靈敏度惡化0.8 dB（FDD）和3 dB（TDD），靈敏度惡化0.8 dB對應干擾低于噪聲基底7 dB，惡化3 dB對應干擾等于噪聲基底。對抗雜散干擾所要求的系統間的隔離度為：

[MCLemission≥PSPU-Pn-Nf-Nrise]

式中：[PSPU]為干擾基站發射的雜散信號功率；[Pn]為被干擾系統的接收帶內熱噪聲；[Nf]為接收機的噪聲系統；[Nrise]為正常工作時接收機的干擾提升。

1.2? 阻塞干擾

阻塞干擾是指當強的干擾信號與有用信號同時加入接收機時，強干擾會使接收機鏈路的非線性器件飽和，從而產生非線性失真。只有有用信號，在信號過強時，也會產生振幅壓縮現象，嚴重時會阻塞。產生阻塞的主要原因是器件的非線性，特別是引起互調、交調的多階產物，同時接收機的動態范圍受限也會引起阻塞干擾。

對于因發射機的大功率發射信號而引起的對接收機的阻塞影響，只要保證到達接收機輸入端的強干擾信號的功率不超過系統指標要求的阻塞電平，系統就能可靠地工作。對抗阻塞干擾所要求的系統間的隔離度為：

[MCLblocking≥Po-Pb]

式中：[Po]為干擾發射機的輸出功率；[Pb]為接收機的阻塞電平指標。

為滿足系統共存時保證各自業務的正常開展，綜合考慮阻塞干擾和雜散干擾的影響，要求的總隔離度應該為：

[MCL=max（MCLblocking，MCLemission）]

為了滿足兩個系統間隔離度要求，通常取雜散干擾和阻塞干擾隔離度中的最大值，如表1所示。

1.3? 互調干擾

互調干擾是指當兩個或多個干擾信號同時加到接收機時，由于非線性的作用，這些干擾信號的組合頻率有時會恰好等于或接近有用信號頻率而順利通過接收機，成為互調干擾，其中三階互調最嚴重。互調干擾和交調干擾一樣，主要產生在高放和變頻級。TD?LTE與WLAN之間通常不產生一階互調干擾，二者之間的三階互調較復雜，僅會在極少數的頻點產生。

2? TD?LTE與WLAN共室分系統干擾測試

目前，TD?LTE與WLAN系統共室分時，可以采用共用室分系統、分用室分系統以及LTE使用室分系統，WLAN單布三種典型場景。本文主要針對TD?LTE與WLAN共用室分系統和分用室分系統兩種場景進行干擾測試。

2.1? LTE與WLAN共室分系統干擾測試

圖2為TD?LTE與WLAN共用室分系統的場景示意圖。LTE系統信號通過合路器內的帶通濾波器進行抑制，從而降低干擾信號對WLAN系統的影響；反之亦然。

表2所示為某LTE與WLAN共室分系統干擾測試結果，其中低頻點[f1]為2 401～2 423 MHz，中頻點[f6]為2 447～2 469 MHz，表中百分比為開關LTE后，WLAN速率的變化。

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圖2 TD?LTE與WLAN共用室分系統場景示意圖

通過測試結果可以看出，共室分場景下，WLAN對TD?LTE基本沒有干擾，但TD?LTE無論是單通道還是雙通道，對WLAN都產生了一定的干擾，WLAN速率下降最高可達24%。即使頻率隔離增加到100 MHz，干擾仍未明顯降低。

2.2? LTE與WLAN分用室分系統干擾測試

圖3所示為TD?LTE與WLAN分用室分系統的場景示意圖。在室內獨立部署環境下，兩個系統連線間的水平距離要求達到足夠的距離間隔。

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圖3 TD?LTE與WLAN分用室分系統場景示意圖

表3所示為某LTE與WLAN獨立部署的干擾測試結果。LTE采用單、雙通道室分系統，WLAN分別采用[f1f6]頻點的放裝型11g/11n AP，兩系統天線間距為1 m，終端間隔為0.5 m。其中低頻點[f1]為2 401～2 423 MHz，中頻點[f6]為2 447～2 469 MHz，表中百分比為開關LTE后，WLAN速率的變化。

將測試結果與公室分場景相比，放裝型WLAN所受LTE干擾更大，WLAN工作在低頻點時，速率最高下降達92%。這是由于公室分下，通過布線損耗以及合路器80 dB的干擾抑制，使得干擾得到一定程度的規避。而放裝型WLAN只能同過空間進行間隔。從理論上來說，兩系統天線需間隔11 m可保證隔離度為61 dB，終端需間隔56 m可保證隔離度為75 dB。因此采用獨立部署時，完全通過空間隔離進行干擾規避不可行，只能通過在TD?LTE端和WLAN端同時增加帶外抑制濾波器加以解決。

3? TD?LTE與WLAN共室分系統的規避方案

TD?LTE與WLAN共室分系統的干擾主要存在于WLAN AP、WLAN終端、LTE eNB以及LTE UE四者之間。主要干擾場景包括8種情況，如表4所示。

表4 TD?LTE與WLAN公室分系統主要干擾場景

[干擾系統＼&；被干擾系統＼&；WLAN系統 STA＼&；TD?LTE系統基站＼&；WLAN系統 AP＼&；TD?LTE系統基站＼&；WLAN系統 STA＼&；TD?LTE系統終端＼&；WLAN系統 AP＼&；TD?LTE系統終端＼&；TD?LTE系統終端＼&；WLAN系統 AP＼&；TD?LTE系統基站＼&；WLAN系統 AP＼&；TD?LTE系統終端＼&；WLAN系統 STA＼&；TD?LTE系統基站＼&；WLAN系統 STA＼&；]

通過測試分析得知，TD?LTE和WLAN系統鄰頻共室分時，TD?LTE系統設備作為干擾源，產生的帶外輻射會對WLAN系統造成較大干擾，使系統吞吐量顯著下降。為使TD?LTE與WLAN系統更有效地室內分布共存，通?？蓮南到y設計方案角度規避干擾和從工程角度規避干擾。

從設計方案角度規避干擾包括采用合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、合理頻率規劃設計以及選用滿足高指標要求的WLAN AP設備等。合路方式包括直接合路和后端合路方式，當直接合路不能滿足系統隔離度要求時，可通過在后端接近天饋處增加合路器的方式饋入干擾信號或被干擾信號，從而進一步減弱雜散干擾信號或阻塞干擾信號的強度。而對于TD?LTE和WLAN系統獨立部署的情況而言，則需通過天線間的空間距離隔離進行干擾規避。如果采用合路器方案或空間隔離方式不能滿足隔離需要，可通過加裝帶通濾波器的方式增加系統間的隔離度。同時，在可能的情況下，系統之間盡量避免使用鄰近頻段，從而減少系統間的雜散干擾。

從工程角度規避干擾主要包括在施工準備階段選擇高質量的設備或器件；工程施工期間，嚴格掌控施工規范；后期項目維護過程中，對室內分布系統中的關鍵設備和器件，定期巡檢維護，及時排障更換老化設備，從而降低對網絡覆蓋性能的不良影響。

4? 結? 論

隨著TD?LTE網絡建設規模的逐步壯大以及TD?LTE和WLAN系統共室分的必然發展趨勢，對TD?LTE eNB與WLAN STA/AP之間以及終端之間的相互干擾進行有效地規避和控制，已經成為LTE和WLAN共室分應解決的重要問題。本文對LTE和WLAN系統共室分的三種主要干擾進行了理論分析，同時完成了兩種系統共室分和獨立部署的干擾測試和結果分析，給出了干擾規避的方案。本著優化考慮利舊的部網原則，重點分析了采用合路器的規避方案。通過設計合適的合路器帶外耦合損耗指標，即可有效地抑制WLAN AP與TD?LTE系統之間主要的8種場景的干擾。

參考文獻

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[10] 羅凡.室內環境下TD?LTE與WLAN的干擾研究及規避措施分析[J].廣東通信技術，2011（2）：36?40.

通過測試分析得知，TD?LTE和WLAN系統鄰頻共室分時，TD?LTE系統設備作為干擾源，產生的帶外輻射會對WLAN系統造成較大干擾，使系統吞吐量顯著下降。為使TD?LTE與WLAN系統更有效地室內分布共存，通?？蓮南到y設計方案角度規避干擾和從工程角度規避干擾。

從設計方案角度規避干擾包括采用合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、合理頻率規劃設計以及選用滿足高指標要求的WLAN AP設備等。合路方式包括直接合路和后端合路方式，當直接合路不能滿足系統隔離度要求時，可通過在后端接近天饋處增加合路器的方式饋入干擾信號或被干擾信號，從而進一步減弱雜散干擾信號或阻塞干擾信號的強度。而對于TD?LTE和WLAN系統獨立部署的情況而言，則需通過天線間的空間距離隔離進行干擾規避。如果采用合路器方案或空間隔離方式不能滿足隔離需要，可通過加裝帶通濾波器的方式增加系統間的隔離度。同時，在可能的情況下，系統之間盡量避免使用鄰近頻段，從而減少系統間的雜散干擾。

從工程角度規避干擾主要包括在施工準備階段選擇高質量的設備或器件；工程施工期間，嚴格掌控施工規范；后期項目維護過程中，對室內分布系統中的關鍵設備和器件，定期巡檢維護，及時排障更換老化設備，從而降低對網絡覆蓋性能的不良影響。

4? 結? 論

隨著TD?LTE網絡建設規模的逐步壯大以及TD?LTE和WLAN系統共室分的必然發展趨勢，對TD?LTE eNB與WLAN STA/AP之間以及終端之間的相互干擾進行有效地規避和控制，已經成為LTE和WLAN共室分應解決的重要問題。本文對LTE和WLAN系統共室分的三種主要干擾進行了理論分析，同時完成了兩種系統共室分和獨立部署的干擾測試和結果分析，給出了干擾規避的方案。本著優化考慮利舊的部網原則，重點分析了采用合路器的規避方案。通過設計合適的合路器帶外耦合損耗指標，即可有效地抑制WLAN AP與TD?LTE系統之間主要的8種場景的干擾。

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通過測試分析得知，TD?LTE和WLAN系統鄰頻共室分時，TD?LTE系統設備作為干擾源，產生的帶外輻射會對WLAN系統造成較大干擾，使系統吞吐量顯著下降。為使TD?LTE與WLAN系統更有效地室內分布共存，通常可從系統設計方案角度規避干擾和從工程角度規避干擾。

從設計方案角度規避干擾包括采用合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、合理頻率規劃設計以及選用滿足高指標要求的WLAN AP設備等。合路方式包括直接合路和后端合路方式，當直接合路不能滿足系統隔離度要求時，可通過在后端接近天饋處增加合路器的方式饋入干擾信號或被干擾信號，從而進一步減弱雜散干擾信號或阻塞干擾信號的強度。而對于TD?LTE和WLAN系統獨立部署的情況而言，則需通過天線間的空間距離隔離進行干擾規避。如果采用合路器方案或空間隔離方式不能滿足隔離需要，可通過加裝帶通濾波器的方式增加系統間的隔離度。同時，在可能的情況下，系統之間盡量避免使用鄰近頻段，從而減少系統間的雜散干擾。

從工程角度規避干擾主要包括在施工準備階段選擇高質量的設備或器件；工程施工期間，嚴格掌控施工規范；后期項目維護過程中，對室內分布系統中的關鍵設備和器件，定期巡檢維護，及時排障更換老化設備，從而降低對網絡覆蓋性能的不良影響。

4? 結? 論

隨著TD?LTE網絡建設規模的逐步壯大以及TD?LTE和WLAN系統共室分的必然發展趨勢，對TD?LTE eNB與WLAN STA/AP之間以及終端之間的相互干擾進行有效地規避和控制，已經成為LTE和WLAN共室分應解決的重要問題。本文對LTE和WLAN系統共室分的三種主要干擾進行了理論分析，同時完成了兩種系統共室分和獨立部署的干擾測試和結果分析，給出了干擾規避的方案。本著優化考慮利舊的部網原則，重點分析了采用合路器的規避方案。通過設計合適的合路器帶外耦合損耗指標，即可有效地抑制WLAN AP與TD?LTE系統之間主要的8種場景的干擾。

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