淺析TD-LTE在地鐵中的干擾

【摘要】 簡述TD-LTE車地無線系統(tǒng)在地鐵應(yīng)用中的基本架構(gòu)，根據(jù)目前商用的頻段進行分析，指出可能存在的干擾源。首先進行系統(tǒng)內(nèi)干擾分析并計算隔離度，再進行系統(tǒng)間干擾分析，根據(jù)干擾規(guī)避準則，分別計算存在干擾的系統(tǒng)間隔離度。

【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 雜散干擾 阻塞干擾 隔離度 地鐵

一、引言

根據(jù)工信部無【2015】65號文的規(guī)定，明確1785～1805MHz頻段作為時分雙工（TDD）方式無線接入系統(tǒng)的使用頻率，主要用于城市軌道交通、電力、石油等行業(yè)專用通信網(wǎng)，因此，分析TD-LTE在地鐵中的干擾，對軌道交通車地無線通信的發(fā)展和應(yīng)用都尤為必要。

二、TD-LTE車地無線系統(tǒng)基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

主要包含核心網(wǎng)、車站子系統(tǒng)中的基站、以及車載子系統(tǒng)中的TAU（車載接入單元）和車載天線等。其中車站子系統(tǒng)一般采用分布式基站，由BBU（射頻拉遠模塊）和RRU（基帶處理單元）組成，BBU放置于車站弱電設(shè)備室，地鐵隧道兩側(cè)分別部署一套RRU，與泄露電纜連接實現(xiàn)隧道覆蓋。

三、干擾頻段分析

主要商用頻段如下：

1、中國電信：CDMA800（下行870～880MHz，上行825～835MHz）、CDMA 2000（下行2110～2125MHz，上行1920～1935MHz）、PHS（1900-1920MHz）、FDD-LTE（下行1850-1880MHz，上行1755-1785MHz）。

2、中國移動：GSM900（下行935～960MHz ，上行885～915MHz）、DCS1800（下行1805～1850MHz，上行1710～1755MHz）、TD-SCDMA（下行2010～2025MHz、上行 1900～1920MHz）、TD-LTE（1880～1900MHz （F頻段）、2320-2370 MHz （E頻段）、2570-2630MHz（D頻段））。

3、中國聯(lián)通：GSM900（下行954～960MHz，上行909～915MHz）、DCS1800（下行1830～1850MHz，上行1735～1755MHz）、WCDMA（下行2130～2145MHz，上行1940～1955MHz）。

4、其他：WLAN（2400～2483.5MHz）、專用無線集群TETRA（下行851～866MHz，上行806～821MHz）、TD-LTE車地無線系統(tǒng)（簡稱車地無線系統(tǒng)）（1785～1805MHz）。

根據(jù)頻段劃分，中國移動的DCS1800下行頻段、中國電信的FDD-LTE上行頻段與車地無線系統(tǒng)鄰頻，對車地無線系統(tǒng)有較強的干擾，相互之間的隔離是需要重點考慮。中國移動的TD-LTE頻段與車地無線系統(tǒng)頻段間隔較大，根據(jù)中國移動的規(guī)劃，F(xiàn)和D頻段將用在室外，E頻段將用在室內(nèi)，那么，TD-LTE系統(tǒng)在地鐵中的頻段最有可能的是E頻段，與車地無線系統(tǒng)頻率間隔520MHz。另外車地無線系統(tǒng)在實際應(yīng)用中有可能會存在同頻干擾。

四、系統(tǒng)內(nèi)干擾分析

由于大多地鐵都采用泄露電纜的覆蓋方案，當列車停靠站臺時，有可能受到站臺對面小區(qū)的同頻干擾。假設(shè)車載終端距離同側(cè)漏纜的距離約為W1，距離對側(cè)漏纜的距離約為 W2。由于TD-LTE上下行同頻，所以只考慮下行覆蓋，按終端距離鄰區(qū)最近的點計算，忽略RRU和漏纜起始點之間連接電纜的損耗，那么：

終端接收到本小區(qū)的信號為：S1=設(shè)備輸出功率+終端增益-傳輸損耗-95%耦合損耗-寬度因子1-衰落余量-接頭損耗。終端接收到鄰小區(qū)的信號為：S2=設(shè)備輸出功率+終端增益-傳輸損耗-95%耦合損耗-寬度因子2-衰落余量-接頭損耗-車體、墻體損耗（假設(shè)為a）。兩側(cè)小區(qū)信號隔離度=S1-S2=20lg（W1/2）-20lg （W2/2）+a。

五、系統(tǒng)間干擾分析

5.1系統(tǒng)間主要干擾和規(guī)避準則

系統(tǒng)間干擾主要分為雜散干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾。其中互調(diào)干擾受限于電路、器件的性能以及使用的頻率，且在設(shè)備不改變的前提下，可調(diào)整系統(tǒng)頻率來減少互調(diào)干擾，以下不做討論。

為避免系統(tǒng)間干擾，系統(tǒng)間隔離度應(yīng)遵守以下兩條準則：1）、雜散干擾規(guī)避準則：被干擾基站從干擾基站接收到的雜散輻射信號強度比它的接收機噪聲基底低7dB（敏降0.8dB）；被干擾終端接收到的雜散輻射信號強度比它的接收機噪聲基底低（敏降3dB）。2）、阻塞干擾規(guī)避準則：被干擾基站從干擾基站接收到的總載波功率應(yīng)比接收機的1dB壓縮點低5dB。

5.2隔離度指標計算方法

根據(jù)干擾規(guī)避準則，可以計算系統(tǒng)間隔離度MCL=MAX（Is，Ib）， Is[dB]為雜散干擾隔離度要求，Ib[dB]為阻塞干擾隔離度要求。鄰頻雜散干擾隔離度Is1= PTxACLR-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，PTx[dBm]為干擾系統(tǒng)功率，ACLR[dB]為鄰道泄漏功率比，BWTx[HZ]為干擾系統(tǒng)雜散指標的測量帶寬，BWRx[HZ]為被干擾系統(tǒng)的工作帶寬，N[dBm]為被干擾系統(tǒng)的底噪，D[dB]為被干擾系統(tǒng)接收機的干擾保護準則。

非鄰頻雜散干擾隔離度Is2=E-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，E[dBm]為干擾系統(tǒng)雜散指標。阻塞干擾隔離度Ib=PTx-Eb，PTx[dBm]為干擾系統(tǒng)功率，Eb[dBm]為被干擾系統(tǒng)的阻塞指標。

5.3 DCS1800與車地無線系統(tǒng)的隔離度

DCS1800 對車地無線系統(tǒng)的鄰頻雜散干擾隔離度：若DCS1800的發(fā)射功率為45dBm/45MHz，車地無線系統(tǒng)的底噪為-93.5dBm/10MHz[NF（基站接收噪聲系數(shù)）=5dB]，D=-7dB，兩系統(tǒng)間的保護帶5MHz，DCS1800的ACLR按照45dB，那么，相應(yīng)的鄰頻雜散隔離度為：45-45-10lg（45/10）-（-93.5）-（-7）=93.97dB。

DCS1800 對車地無線系統(tǒng)的阻塞干擾隔離度：若DCS1800的發(fā)射功率為45dBm，車地無線系統(tǒng)的帶內(nèi)阻塞指標為-43dBm，相應(yīng)阻塞干擾所需要的隔離為45-（-43）=88dB。

車地無線系統(tǒng)對DCS1800 的鄰頻雜散干擾隔離度：若車地無線系統(tǒng)的發(fā)射功率為33dBm/10MHz，DCS1800的底噪為-121 dBm/100KHz（NF=5dB）， D=-7 dB，車地無線系統(tǒng)的ACLR為45dB，那么，相應(yīng)的干擾隔離度為：33-45-10lg（10/0.1）-（-121）-（-7）=96dB。車地無線系統(tǒng)對DCS1800 的阻塞干擾隔離度：若車地無線系統(tǒng)的發(fā)射功率為33dBm， DCS1800帶內(nèi)抗阻塞能力為-43dBm， 相應(yīng)阻塞干擾所需要的隔離為33-（-43）=76dB。

因此，DCS1800與車地無線系統(tǒng)間隔離度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（93.97 dB，88 dB，96dB，76 dB）=96 dB，中國電信的FDD-LTE上行頻段1755-1785MHz與車地無線系統(tǒng)的隔離度計算方法同上，故不再細述。

5.4中國移動TD-LTE（E頻段）與車地無線系統(tǒng)的隔離度

中移TD-LTE 對車地無線系統(tǒng)的非鄰頻雜散干擾隔離度：若中移TD-LTE在車地無線系統(tǒng)的雜散指標為-88dBm/MHz，車地無線系統(tǒng)基站接收機底噪為-93.5dBm/10MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，規(guī)避中移TD-LTE對車地無線系統(tǒng)的雜散干擾所需要的隔離度為：-88-10lg（1/10）-（-93.5）-（-7）=22.5dB。

中移TD-LTE 對車地無線系統(tǒng)的阻塞干擾隔離度：若中移TD-LTE的發(fā)射功率為43dBm，車地無線系統(tǒng)的在帶外抗阻塞能力為16dBm，相應(yīng)阻塞干擾所需要的隔離為43-16=27dB。

車地無線系統(tǒng)對中移TD-LTE 的非鄰頻雜散干擾隔離度：若車地無線系統(tǒng)在中移TD-LTE的雜散指標為-52dBm/MHz，中移TD-LTE基站接收機底噪為-93.5dBm/20MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，規(guī)避中移TD-LTE對車地無線系統(tǒng)的雜散干擾所需要的隔離度為：-52-10lg（1/20）-（-93.5）-（-7）=61.51dB。

車地無線系統(tǒng)對中移TD-LTE 的阻塞隔離度：若車地無線系統(tǒng)的發(fā)射功率為46dBm，中移TD-LTE系統(tǒng)的帶外抗阻塞能力為16dBm，相應(yīng)阻塞干擾所需要的隔離為46-16=30dB。

因此，中國移動TD-LTE與車地無線系統(tǒng)間隔離度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（22.5dB，27 dB，61.51dB，30 dB）=61.51 dB。

六、結(jié)束語

TD-LTE在地鐵中的干擾規(guī)避根本點是要滿足多系統(tǒng)共存的基本條件，即系統(tǒng)方案的設(shè)計必須達到相應(yīng)隔離度要求。系統(tǒng)間的干擾可用分析的方法來算出減低干擾的隔離要求，一般采用最壞的情況來分析，得到的結(jié)果趨于保守，與實際情況還有出入。

系統(tǒng)隔離度增強的方式主要有直接合路方式、后端合路方式、空間隔離方式、加裝帶通濾波器、提高信源設(shè)備射頻性能等。

參 考 文 獻

[1]高澤華、高峰、林海濤等.室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計——GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN[M]。北京：人民郵電出版社，2013.1.

[2]（美）蘇信豐 著，朗訊科技（中國）有限公司無線工程組譯.UMTS空中接口與無線工程[M].北京：人民郵電出版社，2006.9.

[3]3GPP TS 36.104 V12.7.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception（Release 12）.2015.3.