TD—LTE與TD—SCDMA共存干擾分析

王迪

【摘要】本文針對TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)在共存時的具體情況做了詳細的分析與研究。

【關(guān)鍵詞】確定性分析；額外隔離度

【Abstract】In this paper， TD-LTE and TD-SCDMA system in the coexistence of the specific circumstances of a detailed analysis and research.

【Key words】Deterministic analysis；Additional isolation

1. 概述

在移動通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展中，干擾一直是困擾整個通信系統(tǒng)的主要問題。而根據(jù)中國TDD的頻譜劃分，難免會出現(xiàn)TD-LTE與已經(jīng)大規(guī)模部署的TD-SCDMA系統(tǒng)在同一地理區(qū)域內(nèi)鄰頻共存的情形，而不同系統(tǒng)共站址規(guī)劃均有可能作為干擾源對其他被干擾系統(tǒng)接收機產(chǎn)生干擾，從而給移動通信帶來許多問題。因此，減少系統(tǒng)間的干擾從而提高系統(tǒng)性能，以確保TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)間的共存，成為了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面的重要問題。只有解決了兩系統(tǒng)共存時的干擾問題，才能確保在建設(shè)以及以后的服務(wù)中避免資源的浪費。

2. TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)介紹

2.1 TD-LTE系統(tǒng)介紹。

2.1.1 LTE是繼第三代移動通信之后國際上主流的新一代移動通信標準，LTE系統(tǒng)是以O(shè)FDM和MIMO技術(shù)為基礎(chǔ)，同時使用戶的傳輸速率達到更高水平，增加了系統(tǒng)的容量和覆蓋，減少了運營費用，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用更大的載波帶寬，并優(yōu)化了分組數(shù)據(jù)域傳輸?shù)囊苿油ㄐ艠藴省?/p>

2.1.2 TD-LTE系統(tǒng)架構(gòu)分為核心網(wǎng)（EPC）和接入網(wǎng)（E-UTRAN）兩部分，如圖1所示，圖中的MME/SGW即為核心網(wǎng)的遠程過程調(diào)用協(xié)議（RPC），TD-LTE接入網(wǎng)僅由e-NodeB組成。其中X2接口是用來進行e-NodeB之間的連接，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間是通過S1接口進行連接。

2.1.3 MME的主要功能：

（1）分發(fā)尋呼消息的功能；

（2）安全控制；

（3）空閑狀態(tài)下的移動性管理功能；

（4）SAE承載控制；

（5）非接入層信令的加密與完整性保護。

2.1.4 e-NodeB的主要功能：

（1）管理無線資源的相關(guān)功能，如連接移動性管理、無線承載控制、接納控制以及上/下行動態(tài)資源分配；

（2）用戶數(shù)據(jù)流的加密以及IP頭的壓縮；

（3）當UE附著時的MME選擇；

（4）提供SGW的用戶面數(shù)據(jù)的路由；

（5）尋呼信息的傳輸和調(diào)度；

（6）系統(tǒng)廣播信息的調(diào)度和傳輸；

（7）測量與測量報告的位置。

2.2 TD-SCDMA系統(tǒng)介紹。

（1）TD-SCDMA與CDMA2000和WCDMA并列為第三代移動通信三大主流標準，是以我國自主知識產(chǎn)權(quán)為主同時被國際上廣泛認可和接受的無線通信國際標準。TD-SCDMA包含頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）以及空分多址（SDMA）四種基本多址方式。

（2）TD-SCDMA系統(tǒng)包含核心網(wǎng)（CN）、無線接入網(wǎng)（UTRAN）以及用戶設(shè)備（UE）三部分。如圖2所示，TD-SCDMA無線系統(tǒng)是由若干個無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)RNS組成的，通過Iu接口連接到CN，每一個RNS是由1個RNC和1個或多個NodeB組成，NodeB和RNC則是通過Iur接口相連接的，在無線網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部，RNC之間的信息交付也是通過Iur接口進行的。TD-SCDMA系統(tǒng)的CN是由GSM系統(tǒng)的CN演化來的，CN的主要功能是處理內(nèi)部所有數(shù)據(jù)的連接和交換以及與外部連接的路由選擇。UTRAN的功能是完成所有與無線相關(guān)的功能，其中RNC的主要功能是負責(zé)接入網(wǎng)無線資源的管理，其中包括功率控制、切換、接納控制、負載控制和分組的調(diào)度等；而NodeB主要作用是進行空中接口的物理層處理，如速率匹配、信道的交織和編碼以及擴頻等，同時無線資源管理部分的內(nèi)環(huán)功控也是由它執(zhí)行的。

3. 干擾場景及分析方法

3.1 干擾場景。

3.1.1 影響無線網(wǎng)絡(luò)接入以及容量等系統(tǒng)指標的重要因素就是移動通信系統(tǒng)的干擾，一般情況下，研究系統(tǒng)間的干擾主要考慮的是鄰頻干擾、雜散干擾、阻塞干擾以及互調(diào)干擾四種干擾。

3.1.2 鄰頻干擾是由于收發(fā)設(shè)備濾波特性非理想化從而導(dǎo)致的相鄰頻道的發(fā)射機將信號泄露到被干擾接收機的工作頻段內(nèi)，影響相鄰頻道工作的被干擾系統(tǒng)，研究鄰頻干擾涉及到兩個重要參數(shù)即鄰道泄露比（ACLR）以及鄰頻選擇性（ACS）。鄰道泄露比是指帶外發(fā)射信號落入到被干擾接收機通帶內(nèi)的能力，其一般定義為發(fā)射功率和相鄰信道上測得的功率之比；鄰道選擇性是指在相鄰信道信號存在的情況下，接收機在其指定信道頻率上接收有用信號的能力，其一般定義為接收機濾波器在指定信道頻率上的衰減與相鄰信道頻率上的衰減之比。

3.1.3 系統(tǒng)共存時一般用ACIR（鄰信道干擾功率比）的值來體現(xiàn)系統(tǒng)性能，ACIR的值由ACLR和ACS共同作用得到，其計算公式如下：

根據(jù)圖3可以看出，TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)鄰頻共存時的干擾場景主要分為基站與終端間的干擾、終端間的干擾和基站間的干擾。其中由于基站與終端間的干擾距離遠、地面障礙物較多而使得干擾小。移動終端間的干擾由于終端發(fā)射功率小，終端的位置相對也不固定。而基站的位置相對固定，發(fā)射功率高，空間傳播的環(huán)境較好，干擾程度可預(yù)測。因此分析基站間的干擾是本文的主要干擾場景。

3.2 確定性計算方法。

研究兩系統(tǒng)間干擾分析的基本方法有兩種：靜態(tài)蒙特卡羅仿真方法和基于最小耦合損耗計算的確定性分析法。靜態(tài)蒙特卡羅仿真方法的復(fù)雜度隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加而增加，對仿真計算有較高的要求。確定性分析法則是基于鏈路預(yù)算原則，簡單高效地通過數(shù)據(jù)的計算得出接收機所能容忍的干擾信號的強度門限，研究在最壞的情況下（即路徑損耗最小、發(fā)射功率最大、收發(fā)天線增益最大）的系統(tǒng)間干擾問題，通過計算兩個系統(tǒng)之間的最小耦合損耗來確定兩系統(tǒng)間干擾的基本情況。

確定性分析方法計算中，兩系統(tǒng)共存的分析和核心思路是判斷干擾方的發(fā)射機的鄰道泄露功率，是在鄰道干擾（ACIR）和空間隔離（MCL）的共同作用下，到達被干擾方的接收機后，與被干擾方接收機的最大允許干擾電平的對應(yīng)關(guān)系，其結(jié)果一般由額外隔離度體現(xiàn)。基本原理是將干擾發(fā)射機的發(fā)射功率經(jīng)過路徑損耗、收發(fā)天線增益和鄰道干擾抑制后，將其與被干擾接收機的最大允許干擾電平取差值，即可以得到兩系統(tǒng)共存所需的額外隔離度的大小。其計算公式如下：

4. TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)共存干擾分析

4.1 場景分析。

本小節(jié)中將進行TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)共存干擾分析，圖4給出了分析場景模型。

由圖4可見，在1915MHz處，TD-LTE與TD-SCDMA在14.2MHz的頻率間隔下共存，在這里首先分析TD-LTE對TD-SCDMA的干擾，具體的分析場景為TD-LTE基站干擾TD-SCDMA基站。然后分析TD-SCDMA對TD-LTE的干擾，同樣分析場景為TD-SCDMA基站對TD-LTE基站的干擾。研究TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)所需要的主要參數(shù)如表1所示。

4.2 TD-LTE系統(tǒng)對TD-SCDMA系統(tǒng)的干擾分析。

4.2.1 計算ACIR。

ACLR值和發(fā)射機的頻譜模板的分段積分結(jié)果有關(guān)，因此根據(jù)表2中TD-LTE系統(tǒng)基站的發(fā)射機頻譜模板和圖1中示意的兩系統(tǒng)的具體參數(shù)，可在14.2MHz-15.8MHz的范圍內(nèi)對該頻譜模板進行積分，即可計算出20MHz的TD-LTE基站發(fā)射機泄漏到TD-SCDMA基站控制信道上的功率值，然后計算出TD-LTE基站的ACLR值。

5. 結(jié)束語

本文主要對TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)在鄰頻共存的情況下的干擾情況進行了研究。主要分析了在頻率間隔為14.2MHz的場景下TD-LTE基站與TD-SCDMA基站干擾的場景，然后對其具體的鄰道泄露功率比（ACIR）、最小耦合損耗（MCL）以及最大允許干擾電平分別進行了計算，根據(jù)計算結(jié)果得出TD-LTE系統(tǒng)干擾TD-SCDMA系統(tǒng)時所需額外隔離度的大小和基站之間距離R的關(guān)系。

參考文獻

[1] 邊晶瑩. TD-LTE與TD-SCDMA系統(tǒng)共存干擾研究 [D]. 西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2011， 27-33.

[2] 喬斌，頡亞偉，萬勇. TD-LTE與異系統(tǒng)共址干擾分析 [J]. 移動通信， 2013， 3-4： 99-103.

[文章編號]1619-2737（2017）07-20-665